碘元素作为一种化学性质较稳定的卤族元素，能够与多种元素形成化合物；同时碘是人体必需微量元素，为甲状腺激素的重要组成组分[1-3]。碘缺乏会影响大脑发育和新陈代谢，碘过量又会扰乱甲状腺功能，引发“高碘危害”，所以碘元素的日常摄入量必须加以关注[4-8]。日常碘摄入的主要来源包括加碘盐、乳制品（如发酵乳和调制乳）、海产品（如鱼类和海带）、鸡蛋，以及一些谷物和蔬菜；其中，碘强化发酵乳是部分人群的重要膳食碘源。碘是对身体十分重要的微量元素，尽管其摄入渠道多样，但过量摄入具有潜在健康风险，准确测定发酵乳中碘含量对指导合理摄入具有现实意义[9-11]。
目前，GB 5009.267—2020《食品安全国家标准 食品中碘的测定》中电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法作为碘含量测定的第一法，可实现碘元素的定性和定量分析[12-15]，相较GB 5009.267—2020[13]中其他碘含量测定方法，其定量限更低，因此ICP-MS法更适合测定发酵乳中碘含量[16-20]。然而，针对发酵乳基质，ICP-MS法测定碘的应用研究仍相对有限，系统开展该方法在发酵乳中的适用性验证[21-23]，符合国家标准方法推广要求。
本研究依据CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》[24]和RB/T 030—2020《化学分析中测量不确定度评估指南》[25]，采用ICP-MS法对发酵乳中碘含量进行测定，对检测结果的不确定度进行评定，梳理实验过程中的关键环节，并评估其扩展不确定度，为发酵乳中碘含量检测的准确性和可靠性提供方法支撑，为食品安全监管提供科学参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
发酵乳（碘含量0.483 5 mg/kg） 中国食品药品检定研究所；25%四甲基氢氧化铵（tetramethylammonium hydroxide，TMAH）、异丙醇（均为色谱纯） 上海麦克林生化科技股份有限公司；碲、铟、铑、铼标准溶液（100 μg/mL）、碘标准溶液（100 μg/mL） 国家有色金属质量监督检验中心。
1.2 仪器与设备
PlasmaQuant MS型ICP-MS仪 德国耶拿仪器有限公司；ME204型分析天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；UF160型恒温干燥箱 德国美墨尔特有限公司；5424R型离心机 德国艾本德公司；V-32型涡旋混匀仪 英国格兰特公司；CA9var型高速粉碎机 德国凯杰公司；HTY-761型匀浆机 浙江泰林生物技术股份有限公司。
1.3 方法
1.3.1 标准工作液和内标使用液制备
量取碘元素标准溶液1.00 mL置于100 mL容量瓶内，以2%硝酸溶液稀释定容，在稀释过程中保持匀速混匀，确保溶液均匀。用2%硝酸溶液将上述碘元素标准储备液逐级稀释制备质量浓度分别为0、0.100、1.00、5.00、10.0、15.0、20.0 μg/L的标准工作溶液。
准确移取1.00 mL碲、铟、铑、铼标准溶液置于100 mL容量瓶内，用2%硝酸溶液定容。移取0.50 mL上述中间液置于100 mL容量瓶内，用2%硝酸溶液定容。
1.3.2 样品预处理
称取试样0.2～1 g（精确至0.001 g），置于50 mL耐110 ℃聚丙烯离心管中，加入5 mL 5% TMAH提取液，涡旋1 min，加盖旋紧置于（85±5）℃水浴摇床提取3 h，冷却，用一级水定容至50 mL容量瓶，离心（4 000 r/min、10 min），取上层清液，用0.45 μm聚醚砜过滤膜过滤后备用，同时设置试剂空白。为防止样品遇水结块，可采用称量纸称取样品，再缓慢加入盛有提取液的离心管中，涡旋1 min，若样品稠度高（如大米粉及面粉等吸水性强的样品）可补加5 mL提取液。
1.3.3 发酵乳中碘含量测定
ICP-MS条件：射频功率1 550 W；等离子气流速15 L/min；载气（氩气）流速0.80～0.90 L/min；辅助气（氩气）流速0.30～0.40 L/min；碰撞池气体（氦气）流速4～5 mL/min；冷雾室温度2.0 ℃；雾化器为同心雾化器；采样深度8～10 mm；元素分析模式为碰撞反应池模式。完成质量校正并调试仪器达到测定条件。
定性定量分析：基于元素特征质荷比（m/z）进行定性分析；采用内标法进行定量分析。以碘质量浓度（x）为横坐标、碘与内标元素的质谱信号响应值比值（y）为纵坐标绘制标准曲线，根据标准曲线回归方程计算得到待测液中碘元素的质量浓度。发酵乳中碘元素含量计算公式如下：
式中：ρ为检测样品溶液中碘元素质量浓度/（μg/L）； ρ0为检测试剂空白溶液中碘元素质量浓度/（μg/L）；V为检测样品溶液定容体积/mL；f为检测样品稀释倍数；m为检测样品质量/g。
2 结果与分析
2.1 方法学验证
对空白溶液进行11次平行测定，计算标准偏差，由表1 可知，以3倍空白标准偏差对应的含量作为检出限（limit of detection，LOD），以10倍空白标准偏差对应的含量作为定量限（limit of quantitation，LOQ），计算得出碘元素的LOD和LOQ分别为0.002 6、0.008 5 mg/kg。
表1 发酵乳中碘含量测定方法LOD和LOQ
Table1 LOD and LOQ for the determination of iodine content in fermented milk
11次空白信号强度平均值标准偏差LOD/（mg/kg）LOQ/（mg/kg）21.5 12.5 21.5 21.515.0 17.5 17.5 19.518.22.8320.002 60.008 517.0 19.0 18.0
取同一试样检测7次，由表2可知，碘元素测定结果的相对标准偏差为1.75%，符合精密度≤15%的要求，符合GB 5009.295—2023《食品安全国家标准 化学分析方法验证通则》[26]和GB/T 27404—2026《实验室质量控制规范 食品理化检测》[27]的规定。
表2 发酵乳中碘含量测定精密度
Table2 Precision for iodine content determination in fermented milk
ρ/（μg/L）ρ0/（μg/L）试样质量/g样品含量/平均含量/相对标准（mg/kg）（mg/kg）偏差/%4.7110.500 60.471 54.9080.500 50.491 34.9120.500 20.492 04.9020.500 70.490 5-0.0100.483 51.754.8220.500 80.481 54.8260.500 30.483 34.7350.500 10.473 5
2.2 不确定度来源分析
方法中碘含量的计算公式由测定原理推导得出，未涵盖各类随机因素对不确定度的影响，为此需引入反映各方面随机效应的重复性系数frep。碘含量测定结果的不确定度主要来源有以下几个方面：样品碘含量重复性测定、检测样品称量、待测样品溶液定容体积测定、待测样品含量测定过程中引入的不确定度和样品加标回收率测定引入的不确定度。其中，样品碘含量重复性测定引入的不确定度为A类评定，其他部分如样品称量、待测样品溶液定容体积测定等引入的不确定度为B类评定。
2.3 不确定度评定
2.3.1 样品碘含量重复性测定引入的不确定度
取样品溶液重复测定9次，测得碘的含量分别为0.471 5、0.491 3、0.481 0、0.476 1、0.486 6、0.492 4、0.481 9、0.479 7、0.491 4 mg/kg，其平均值为0.483 5 mg/kg，标准偏差s（X）计算如下：
由重复性引入的相对不确定度urel（r）计算如下：
2.3.2 样品称量引入的不确定度
按GB 5009.267—2020[13]要求，准确称量样品至0.500 g，分析天平最大允许误差±0.005 g，检测样品称量引入的不确定度需按矩形（均匀）分布评定，取k＝3，故称量检测样品引入的标准不确定度为：
因为称量检测样品需要承载的容器，因此称量过程引入的标准不确定度需计算2次，一次为皮质量，一次为总质量，则合并称量引入的标准不确定度为：
样品称量引入的相对标准不确定度为：
2.3.3 待测样品溶液定容体积测定引入的不确定度
依据前述样品处理步骤，最后需将待测样品溶液定容至50.00 mL。50 mL A级容量瓶的容量允差可依据JJG 196—2006《常用玻璃量器》[28]规定查得，为±0.05 mL，根据矩形分布评定，取k＝3，则其引入的不确定度为：
评估溶液定容体积引入的不确定分量时，应考虑实验室温度波动可能导致溶液体积变化，实验室温度波动范围为（20±4）℃，水的膨胀系数为2.1×10-1 ℃-1，因此温度引起的定容体积变化量为ΔV＝4×2.1×10-4× 50 mL，该部分引入的标准不确定度u2（V）按照均匀分布评定：
归纳上述结果得到待测样品溶液定容体积的相对标准不确定度：
2.3.4 待测样品含量测定过程引入的不确定度
查验碘标准溶液的证书可得相对标准不确定度：
制备标准溶液中间液使用的容量瓶及吸量管会引入不确定度。100 mL A级容量瓶的容量允差可依据 JJG 196—2006[28]规定查得，为±0.10 mL，根据矩形分布评定，取k＝3，则其引入的不确定度：
温度波动引入的标准不确定度为：
标准溶液中间液定容合成相对标准不确定度：
此外，用1.0 mL分度吸量管，允许误差为±0.008 mL， 按矩形分布评定，1.0 mL分度吸量管的相对标准不确定度为：
基于上述分析，配制标准溶液中间液的相对标准不确定度为：
制备标准工作液和内标过程中使用的容量瓶及吸量管会引入不确定度。根据矩形分布评定，取k＝3，温度波动引入的相对标准不确定度为：
将其并入各项合成相对不确定度的计算。在实验过程中使用的容量瓶均为A级容量瓶，采用矩形分布计算，引入误差可得量器示值允差产生的不确定度。容量瓶和吸量管校准引入的不确定度如表3所示。
表3 容量瓶和吸量管校准引入的不确定度
Table3 Uncertainty introduced by calibration of volumetric flasks and pipettes
容量体积/mL不确定度A级（2）0.5±0.0052×0.005/（3×0.5）＝0.008 160.008 17 A级（4）1.0±0.0084×0.008/（3×1.0）＝0.009 240.009 25 A级（1）2.0±0.0120.012/（3×2.0）＝0.003 460.003 4910 mL单标线50 mL单标线100 mL单标线玻璃量具（数量）取样/定容允差/mL相对标准不确定度合成相对0.1 mL分度吸量管A级（1）0.1±0.0020.002/（3×0.1）＝0.011 50.011 50.5 mL分度吸量管1.0 mL分度吸量管2.0 mL分度吸量管A级（1）1.5±0.0120.012/（3×1.5）＝0.004 620.004 652.0 mL分度吸量管容量瓶A级（4）10±0.0204×0.020/（3×10）＝0.002 310.002 36容量瓶A级（1）50±0.050.05/（3×50）＝0.000 5770.000 754容量瓶A级（5）100±0.105×0.010/（3×100）＝0.000 1290.000 502
因此，制备系列标准工作液和内标过程中使用的容量瓶及吸量管产生的合成相对标准不确定度为：
本次实验中试剂空白和标准工作溶液均进行3次重复测定，测量结果及参数见表4，其中X为标准系列工作溶液浓度，Y为碘元素与所选内标元素相应信号的比值。
表4 待测元素与内标元素的信号强度比值
Table4 Signal intensity ratios of target element and internal standard element
1.0360.62366.59357.92361.7115.05 118.255 056.725 173.695 116.2220.06 712.956 671.296 696.336 693.52 X/（μg/L）Y1Y2Y3平均值019.018.019.518.80.163.5269.9259.7264.395.01 670.551 699.121 688.631 686.1010.03 329.153 369.123 342.543 346.94
对数据进行线性回归拟合，得到Y＝335.153X+23.04，决定系数为0.999 849，记为Y＝AX+B，其中A＝335.153，B＝23.04。由标准曲线引入的不确定度为：
式中：A为标准溶液工作曲线的斜率（335.153）；p为每个检测样品溶液的测量次数（p＝7）；n为标准工作曲线测量点数（n＝7）；m为每个测量点重复测量次数（m＝3）；C0为检测样品溶液的平均质量浓度/（μg/L）；C为不同校准标准工作溶液的平均质量浓度/（μg/L）；Cj为不同校准标准工作溶液质量浓度/（μg/L）；S为标准工作溶液信号强度的残余标准差。
对单个检测样品进行7次测定，平均质量浓度C0为4.831 μg/L，不同校准标准工作溶液的平均质量浓度C的计算如下：
标准工作溶液信号强度的残余标准差S计算如下：
计算
，由标准曲线引入的不确定度为：
由表2可算得待测样品的平均质量浓度C0，得标准曲线拟合过程中产生的相对标准不确定度为：
根据上述计算的相对不确定度分量，可得出样液含量测定过程中引入的不确定度为：
2.3.5 样品加标回收率测量产生的相对标准不确定度
由表5可知，发酵乳样品低、中、高3水平加标回收率范围为95.5%～107%，符合GB 5009.295—2023[26]和GB/T 27404—2026[27]规定。
表5 发酵乳中碘含量加标回收率
Table5 Spiked recoveries of iodine in fermented milk
样品名称加标量/μg加标测定值/空白值/（μg/L）（μg/L）试样质量/g碘含量/（mg/kg）回收率/%5.2310.500 01020.025.2530.500 61075.2430.500 31065.8750.500 5105发酵乳0.055.881-0.0100.500 80.483 51065.8790.500 296.78.9890.500 71040.209.0620.500 21068.6420.500 595.5
按照1.3.3节的方法测定，算得平均回收率
＝103.2%，标准偏差s（R）、平均回收率的标准不确定度
分别为：
平均回收率的相对标准不确定度计算如下：
为判断该平均回收率是否与1.0（即100%）存在显著差异，采用t检验：
t＜t0.05(8)＝2.306，说明与1.0无统计学显著差异，故最终测定结果不施加回收率校正因子，而回收率反映了方法在重复测定中的离散性和潜在的基质波动效应，其相对标准不确定度作为A类不确定度分量保留，可纳入合成标准不确定度评定。
2.3.6 合成相对不确定度
当各个不确定度分量互不相关时，发酵乳中碘含量的合成相对标准不确定度计算公式如下：
2.3.7 扩展不确定度
发酵乳中碘含量平均值的扩展不确定度为
=0.483 5，取包含因子k＝2，其扩展不确定度为：
综上，发酵乳样品的碘含量为（0.483 5±0.025 82）mg/kg。
3 结 论
本研究采用ICP-MS法测定发酵乳中碘含量，一方面验证了该方法检测碘含量的LOD、LOQ、精密度及回收率符合GB 5009.295—2023[26]相关要求；另一方面系统评定了测量不确定度，结果显示碘含量为0.483 5 mg/kg 时，其扩展不确定度为0.025 82 mg/kg（k＝2）；此外该法前处理步骤能够适用于大批量处理样品。主要不确定度来源于系列标准工作液和内标的配制、标准曲线拟合和仪器分析。标准曲线有限的浓度水平、标准溶液配制与重复测定过程引入的不确定度等因素，使得标准曲线拟合与样品浓度测定成为不确定度的主要来源。可通过规范标准工作液的配制、改进标准曲线拟合方法、合理控制环境温度、定期检定相关仪器设备降低引入的不确定度，以提高测定结果的准确性和可信度。本研究可为发酵乳或其他食品中碘含量的测定及不确定评定提供参考。
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