基于注射泵腔室反应（Lab-in-syringe）技术的碘酸盐-淀粉显色法用于食用盐中碘酸盐的测定

《Analytical Methods》：Iodine-starch reaction renewed: determination of iodate in table salts via the lab-in-syringe technique

　　

研究人员开发了一种基于注射泵腔室反应（Lab-in-syringe, LIS）的新型自动化分析方法，用于食用盐中碘酸盐的简单、灵敏及绿色检测。该方法以环境友好且经济的碘-淀粉络合反应为基础：在酸性缓冲体系中，样品中的碘酸根（IO3?）与碘离子（I?）反应生成三碘离子（I3?），后者嵌入直链淀粉螺旋结构中形成钢蓝色络合物，于600 nm波长处进行分光光度法定量。研究人员在自动化注射泵的腔室内逐步完成还原剂、酸及可溶性淀粉的添加与混合，并对关键实验参数进行精细优化以提升方法灵敏度与响应线性。方法定量限（LOQ）达0.4 μmol·L?1（50 μg·L?1），采样频率为13 h?1；校准曲线在1.5~10 μmol·L?1范围内呈良好线性，且可通过注射泵腔室内的在线稀释轻松扩展工作范围。对食用盐样品中碘酸盐的测定精密度优异，相对标准偏差（RSD）<1.8%；准确度良好，在2 μmol·L?1与5 μmol·L?1加标水平下的平均回收率为98.4%±3.8%。该方法的显著优势包括高稳健性、试剂操作安全性，以及基于AGREE工具评估的绿色度评分0.7，其综合性能优于或与已报道的分光光度法（包括非自动化法与流动分析法）相当。所建立的方法为市售食盐中碘酸盐的测定提供了一种可靠、快速且简便的解决方案。

研究背景

碘是人体必需的微量营养素，摄入不足会导致甲状腺肿、脑损伤及死产等问题，过量则引发甲状腺毒症。世界卫生组织（WHO）针对不同人群制定了每日碘摄入量参考值。食用盐加碘是预防碘缺乏病的有效手段，工业生产中普遍采用碘酸钾（KIO₃）进行食盐强化。因此，在生产环节对食盐中的碘酸盐含量进行质量控制至关重要。目前主流检测方法为Sandell-Kolthoff反应，但该法需使用剧毒的亚砷酸盐，且操作繁琐、时效性要求高，不符合绿色化学理念。其他仪器方法如电位法、化学发光法、毛细管电泳、离子色谱及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等，普遍存在仪器昂贵、操作复杂或抗干扰能力差等问题。传统的碘-淀粉显色法虽特异性强，但在流动或自动化体系中常面临沉淀生成、pH控制不佳导致络合效率低下等问题。为此，研究人员旨在开发一种基于Lab-in-syringe（LIS）技术的自动化碘-淀粉分光光度法，以解决现有方法的痛点。

技术方法

本研究采用Lab-in-syringe（LIS）技术平台，利用自动注射泵的腔室作为封闭式反应容器。关键技术包括：1）在注射泵腔室内按顺序精准吸入样品、碘化钾、淀粉与酸性硫酸氢盐缓冲液，利用内置磁力搅拌子实现均相混合；2）通过优化试剂添加顺序、反应时间及试剂浓度，解决了传统方法中络合物线性范围窄的问题；3）采用光纤光谱仪在600 nm处检测钢蓝色络合物的吸光度，并以900 nm作为参比波长扣除气泡与折射率变化干扰。研究分析了市售4种不同品牌食用盐样本，并通过加标回收实验验证准确性。

研究结果

淀粉试剂

研究发现煮沸制备的可溶性淀粉溶液透明度更高，生成的络合物颜色更深且无浑浊；同时发现无需添加有毒的碘化汞（HgI₂）作为稳定剂，简化了试剂准备流程。

系统参数

将注射器倒置安装确保了排空完全，减少了残留与交叉污染。选用2 cm光程流通池，在保证灵敏度的同时避免了淀粉溶液浊度过高导致的散射干扰。

程序参数优化

通过单变量法优化了反应条件：确定最佳反应时间为100秒；碘离子浓度选定为10 mmol·L^?1，体积为200 μL；淀粉溶液体积为100 μL；硫酸氢盐缓冲液pH为0.9，体积为125 μL。试剂的最佳吸入顺序为“淀粉→碘化物→酸”，此顺序能获得最高信号强度。将淀粉与酸性缓冲液预混可延长试剂稳定性至一周以上。

干扰研究

在模拟高盐基质（40 g·L^?1NaCl）下，常见离子如氟离子、碳酸氢根离子对测定无显著影响；铁离子（Fe³⁺）、铜离子（Cu²⁺）及溴离子（Br^?）在高浓度下仅使信号降低6%~8%，实际样品中此类干扰可忽略不计，证明了方法的高选择性。

分析性能与应用

方法在0.5~10 μmol·L^?1（约0.1~2 mg·L^?1）范围内线性良好，定量限（LOQ）为0.41 μmol·L^?1，日内与日间精密度（RSD）小于1.8%。对4种市售食盐的分析显示，实测值与生产商标示值存在显著差异（如海盐标示含碘2 mg·kg^?1，实测达13.4 mg·kg^?1），且加标回收率在89.5%~102.2%之间，验证了方法的可靠性。

与既往方法比较

相较于传统手工法和其他流动注射分析法，本LIS方法避免了有毒试剂的使用，无需复杂的流路构建，且试剂消耗极低。虽然采样频率（13 h^?1）低于某些超快速流动分析法，但在灵敏度、线性范围及绿色度（AGREE评分为0.7）上取得了最佳平衡。

讨论与结论

研究人员成功将经典的碘-淀粉反应与Lab-in-syringe自动化技术结合，解决了长期以来该方法在自动化应用中存在的线性差和稳定性问题。通过精准控制酸性缓冲体系的pH值，显著提升了络合反应的稳定性。该方法仪器商用化程度高，操作简便，无需复杂培训，适合在各类实验室推广用于食盐加碘的质量监控。此外，LIS技术还具备处理高粘度样品和易于实现在线稀释的潜力，为未来拓展至海水等复杂基质中碘的测定提供了可能。论文发表于《Analytical Methods》。