AN-P-085
2023-01
直流アンペロメトリー検出イオンクロマトグラフィーによる牛乳中ヨウ化物測定
Superior method for iodide analysis by IC and amperometry
概要
乳製品は、ヨウ素の天然の供給源として上位3つに入ります。他の2つは魚介類と卵です [1,2]。ヨウ素はヒトの健康に不可欠なミネラルであり、たとえば甲状腺ホルモンの産生に必要です [1–3]。これらのホルモンは、乳幼児期の脳や神経の発達に特に重要です。しかし、この微量元素を過剰に摂取すると、健康上の問題を引き起こす可能性もあります [1–3]。そのため、ヒトのヨウ素摂取量のモニタリングや、天然の供給源に含まれるヨウ素量のモニタリングは、非常に重要です。
本法では、牛乳試料中の遊離ヨウ化物の定量について説明します。イオンクロマトグラフ(IC)への注入前の自動試料前処理にMetrohm Low Volume Inline Dialysisを使用し、その後、直流(DC)モードでアンペロメトリー検出を行います。DCモードの使用時に継続的で再現性のある結果を保証するために、専用のflexiPAD法を用いた自動洗浄サイクルを適用しました。
インラインダイアリシスにより、手作業による試料前処理に要する時間が短縮され、自動化によって試料処理能力、作業効率、繰り返し性の向上につながります。
試料と試料前処理
市販されている3種類の牛乳試料について、ヨウ化物含有量を分析しました。牛乳試料は、分析前に超純水を用いて希釈倍率20で手作業により希釈しました。
実験
Metrohm Low Volume Inline Dialysisを自動試料前処理技術として使用しました。目的の分析対象(すなわちヨウ化物、I-)は透析膜(0.2 μm、酢酸セルロース)を通過できますが、より大きな分子(例:牛乳中に存在するタンパク質や酵素)は通過できず、廃液へ送られます。
ヨウ化物の電気化学検出には、DCモードのMetrohm IC Amperometric Detectorを使用しました。薄層セルで、銀作用電極をAg/AgCl参照電極とともに使用しました。
従来、DCモードを用いたICによるヨウ化物の検出では、作用電極の経時的な不動態化による信号の低下が原因で、長い試料シリーズにおいて再現性が低くなっていました。そのため、この状況に対応する追加のflexiPAD法を開発し、各測定後に作用電極を自動で洗浄して電極汚染を防ぐために適用しました。長い試料シリーズであっても、結果の再現性は保証されます。
結果
3種類の牛乳試料について、ヨウ化物含有量を分析しました(表1~3)。試料中の天然のヨウ化物濃度は、本法の検出限界未満から最大141 μg/Lまでの範囲でした。3種類すべての試料について3種類の添加濃度による添加試験を実施し、回収率は94~107%の範囲でした。
回収率の値は、次の式を用いて算出しました。
𝑅 回収率 [%]
𝑐f 添加試料の濃度 [μg/L]
𝑐u 無添加試料の濃度 [μg/L]
𝑐a 試料に添加した分析対象の濃度 [μg/L]
表1. 有機全乳の添加試験の結果です。試料には、50、100、200 μg/Lのヨウ化物を添加しました。
| 試料1 | I-濃度(μg/L) | 回収率(%) |
|---|---|---|
| 天然の[I-] | 141 | – |
| 50 μg/LのI-を添加した試料 | 189 | 99 |
| 100 μg/LのI-を添加した試料 | 251 | 104 |
| 200 μg/LのI-を添加した試料 | 363 | 106 |
表2. 通常の全乳の添加試験の結果です。試料には、50、100、200 μg/Lのヨウ化物を添加しました。
| 試料2 | I-濃度(μg/L) | 回収率(%) |
|---|---|---|
| 天然の[I-] | 105 | – |
| 50 μg/LのI-を添加した試料 | 157 | 101 |
| 100 μg/LのI-を添加した試料 | 200 | 98 |
| 200 μg/LのI-を添加した試料 | 304 | 100 |
表3. 別ブランドの有機全乳の添加試験の結果です。試料には、50、100、200 μg/Lのヨウ化物を添加しました。
| 試料3 | I-濃度(μg/L) | 回収率(%) |
|---|---|---|
| 天然の[I-] | < LOD | – |
| 50 μg/LのI-を添加した試料 | 78.4 | 107 |
| 100 μg/LのI-を添加した試料 | 124 | 100 |
| 200 μg/LのI-を添加した試料 | 210 | 94 |
本法の検出限界(LOD)は、S/N比に基づいて、またDIN 32645に準拠して求めました。LODは、それぞれ36 μg/L(S/N)および27 μg/L(DIN 32465)と算出されました。
S/N比に基づくLODの算出には、次の式を用いました。
𝐿𝑂𝐷 検出限界 [μg/L]
𝐶𝑂𝑁𝐶 分析対象の濃度 [μg/L]
𝐻𝐺𝑇 分析対象のピーク高さ [nA]
𝑁𝑜𝑖𝑠𝑒 測定のノイズ [nA]
まとめ
本IC法は、牛乳中のヨウ化物濃度を再現性よく分析するための、簡便、迅速かつ高感度なソリューションです。作用電極の自動洗浄法を利用することで、電極汚染が低減され、追加の手作業なしに試料処理能力が向上します。Low Volume Inline Dialysisにより自動試料前処理が可能となり、方法全体の効率とコストが向上します。
参考資料
- Sakai, N.; Esho, O. Y.; Mukai, M. 米国北東部における従来型牛乳および有機牛乳中のヨウ素濃度。Dairy 2022, 3 (2), 211–219.
- van der Reijden, O. L.; Zimmermann, M. B.; Galetti, V. 牛乳中のヨウ素:供給源、濃度、およびヒトの健康における重要性。Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2017, 31 (4), 385–395.
- Gunnarsdottir, I.; Dahl, L. ヒトの栄養におけるヨウ素摂取:系統的文献レビュー。Food & Nutrition Research 2012.
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Internal reference: AW IC CH6-1428-102020
