Методы определения йода в природе. Способ количественного определения йода. Значения йода в организме человека

Федеральное агентство по образованию ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Методы определения содержания йода в пищевом сырье и продуктах питания Методические указания к выполнению учебно- исследовательских работ студентами специальностей 260301, 260504, 260100 Составители: Брянская И.В. Лескова С.Ю. Подписано в печать 1.02.2006г. Формат 60 х 84 1/16. Усл. п.л. 1,86. Электрон. вариант. Заказ № 7. ____________________________________________ Издательство ВСГТУ. г.Улан-Удэ, ул.. Ключевская, 40в. Улан-Удэ 2006 Аннотация Содержание Введение 4 ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ В настоящих методических указаниях ЙОДИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 6 приведены различные методы определения йода в ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЙОДА В 13 пищевых продуктах, которые могут быть ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ Техника безопасности 13 использованы при проведении учебно-и научно- Подготовка эксикатора и правила работы с ним 13 исследовательских работ. 1. Качественный анализ 15 Методическое указание предназначено для 1.1. Материалы, аппаратура, химические реактивы, посуда, студентов дневного и заочного обучения используемые при работе 16 1.1.1. Приготовление реактивов 16 специальностей 260504 “Технология консервов и 1.1.2. Нормы расхода реактивов на одно определение 17 пище концентратов’’, 260301 ”Технология мяса и 1.2. Порядок выполнения работы 17 мясных продуктов”. 1.2.1. Подготовка пробы 17 2. Количественное определение йода титрометрическим методом 19 Ключевые слова: йод, пищевые продукты, 2.1. Материалы, аппаратура, химические реактивы, йодная недостаточность, йодирование, посуда, используемые при работе 19 качественный анализ, тиреоидные гормоны 2.2. Приготовление реактивов 20 2.3. Порядок выполнения работы 21 2.3.1. Подготовка пробы 21 2.3.2. Дистилляция и титрование 22 2.3.3. Обработка результатов 23 3. Колориметрический метод количественного определения йода 24 3.1. Материалы, аппаратура, химические реактивы, посуда, используемые при работе 25 3.2. Приготовление реактивов 26 3.3. Порядок выполнения работы 26 3.3.1. Подготовка пробы 26 3.3.2. Подготовка пробы для измерения оптической плотности 27 3.3.3. Измерение оптической плотности 28 3.3.4. Построение калибровочного графика 28 3.4. Обработка результатов 29 Вопросы для самоконтроля 30 Список использованных источников 31 ВВЕДЕНИЕ интеллектуального и физического развития детей и подростков, увеличения частоты патологий среди В XXI веке во всех странах мира отмечено беременных. резкое увеличение интереса к здоровому питанию. Пищевые продукты – это главные источники Создаются продукты с использованием животного йода, на долю которых приходится около 90 % его и растительного сырья, обогащенные биологически общего количества, поступающего в организм. активными веществами, несомненная полезность Задача в восполнении йода может быть решена которых в том, что они могут сбалансировать и путем обогащения им основных продуктов улучшить рацион, благодаря введению белков, питания: соли, хлебобулочных изделий, мясных витаминов, макро- и микронутриентов и других продуктов, консервов, продуктов детского питания полезных веществ. и др. Микронутриенты относятся к незаменимым Суточная потребность в йоде зависит от возраста веществам пищи. Они абсолютно необходимы для человека /7/. нормального осуществления обмена веществ, роста и развития организма, защиты от болезней и Возраст Суточная потребность в вредных факторов окружающей среды, надежного йоде, мг обеспечения всех жизненных функций. 1-3 года 0,06 Организм человека не синтезирует 4-6 лет 0,07-0,08 микронутриенты впрок, поэтому они должны 7-10 лет 0,1 поступать регулярно, в полном наборе и 11-17 лет 0,1-0,13 количестве, соответствующем физиологической От 17 лет и старше 0,2 потребности организма человека. Анализ результатов исследования состояния Однако чрезмерно высокое потребление йода питания и здоровья населения, выполненных может иметь отрицательные последствия и Институтом питания РАМН и учреждениями привести к развитию ряда заболеваний. Поэтому Минздрава России, свидетельствует о том, что в при создании йодобогащеных продуктов питания Российской Федерации около 100 млн. человек необходимо осуществлять строгий контроль за проживает на территориях с дефицитом содержанием этого микроэлемента в готовом природного йода. Это является причиной широкого изделии. распространения эндемического зоба, нарушений ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ В фармацевтическими таблетированными ПРОИЗВОДСТВЕ ЙОДИРОВАННЫХ препаратами, биологически активными добавками ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (БАД) разных форм, а также пищевыми В XXI веке во всех странах мира отмечено продуктами, богатыми йодом. резкое увеличение интереса к здоровому питанию. Пищевые продукты являются главным Это связано, прежде всего, с тем, что организм источником йода. На их долю приходится около современного человека, потребляющего все больше 90% общего количества йода, поступающего в рафинированных и подвергнутых глубокой организм. Содержание йода в одних и тех же переработке продуктов питания, испытывает продуктах значительно колеблется в зависимости серьезный дефицит витаминов, макро- и от уровня йода в почве и воде. Самое высокое микроэлементов и других веществ. Недостаток содержание йода в морских водорослях: в сухой витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых ламинарии – 160-800 мг % (мкг/100г), сухой волокон формирует факторы риска хронических морской капусте – 200-220 мг %. Большое заболеваний, снижает функциональную активность количество йода обнаружено в морской рыбе (от иммунной системы. Одна из важных проблем – 88,8 до 100,7 мкг%) и других продуктах моря. йододефицитные состояния, для устранения Морская вода содержит наибольшие количества которых необходимо поступление йода в организм йода – около 20 мг/л. Питьевая вода содержит 0,2 – человека. 2 мкг/л и вносит незначительный вклад в Биологическая роль йода связана с его обеспечение человека йодом (до 5 – 10 %). Однако участием в образовании гормонов щитовидной содержание в ней йода может послужить железы- трийодтиронина и тироксина. Йод – показателем его уровня в злаках, овощах и единственный из известных в настоящее время фруктах, выращиваемых в данной местности. микроэлементов, участвующих в биосинтезе Кроме того, важным поставщиком йода является гормонов. До 90% циркулирующего в крови молоко. Так, в США в рацион для взрослых с органического йода приходится на долю тироксина молочными продуктами поступает 58 % йода, для /1/. детей 2 лет – 67 % , для 6 – месячных детей – 80 % Для предотвращения развития и /1/. Природа сконцентрировала содержание йода в распространения йодной недостаточности проводят молочной железе и молоке во время лактации. ряд массовых профилактических мероприятий. Это Йодирование молочных белков происходит по прежде всего связано с обеспечением населения аминокислотным остаткам тирозина. Этому способствует фермент лактопероксидаза, под концентрации йода в яйцах в 10 раз. В Иркутской действием которого и образуется органическая области выпускают йодированные яйца, форма йода, необходимая для нашего организма полученные путем введения в корм специальной /2/. добавки – концентрата из пекарских дрожжей – йод Хранение и кулинарная обработка пищевых – дрожжелизина. Каждое яйцо, согласно данным продуктов ведут к значительным потерям йода. производителя, содержит 45 мкг йод – почти При несоблюдении правил хранения (нарушение полную суточную дозу для ребенка, половину температурно – влажностного режима, вентиляции нормы для подростков, треть для взрослого. При картофелехранилищ, несвоевременная введении в корм животных йодида калия, было отсортировка загнивших клубней) потери йода в обнаружено в молоке 10-15– ти кратное увеличение период с октября по май составляют до 65 %. содержания микроэлемента /2/. Величина потерь йода при кулинарной обработке В настоящее время учеными разработан ряд продуктов зависит от степени измельчения пищевых продуктов, обогащенных разными продукта и способа тепловой обработки: при жарке препаратами йода, которые выпускаются мяса потери йода составляют 65 %, при варке – пищевыми предприятиями в различных регионах 48 %, при варке картофеля в измельченном виде – России. 48 %, целыми клубнями – 32 % /1/. В ряде стран успех профилактики В связи с тем, что многие пищевые продукты йодированных состояний достигается добавлением обеднены йодом, из-за низкого содержания этого препаратов йода к таким продуктам, как соль, хлеб, микроэлемента в почвах и водах, используют кондитерские изделия, продукты детского питания, биологический способ их обогащения путем безалкогольные напитки, сыр, чай, крахмал, повышения содержания элемента в пищевых и мясопродукты и т.д. Йодирование хлеба проводят кормовых растениях. Для этой цели используют путем добавления йодидов, чтобы каждый йодистые микроудобрения, которые вносятся в потребитель хлеба мог получить в день 180 – 200 почву. При этом происходит аккумуляция йода мкг йода. Разработан способ обогащения йодом прежде всего в корневой системе. Использование хлеба и хлебобулочных изделий через некорневой обработки 0,02% раствором йодида использование йодированных хлебопекарных калия приводит к накоплению йода в стеблях и дрожжей, что также позволяет обеспечить листьях растений. При подкормке кур морскими равномерное распределение обогащающей добавки водорослями было отмечено увеличение по всей массе продукта /3/. Были получены йодированные мясные, колбасные изделия, железы. Установлено, что реакционноспособны в пельмени и другие продукты при использовании отношении йода серосодержащие (цистин и добавки из йодированной эластической связки метионин) и ароматические аминокислоты убойных животных /4/. В последнее время много (триптофан и тирозин), что подтверждает говорят о лечебных свойствах синего йода. Синий известный механизм замещения водорода в йод – это йодированный крахмал, его легко ароматическом кольце и образование в том числе получить в домашних условиях. Синий йод йодид тирозина /5/. Йод находится в них в открыли несколько раз. Но наиболее полное химически связанной форме. Поэтому продукты описание его лечебных свойств дал ученый О. В. питания, обогащенные йодом, обладают высокой Мохнач. Синий йод рекомендуется применять для физиологичностью и хорошо усваиваются. А это лечения самых разных заболеваний, в том числе и приводит к оптимизации йодного метаболизма в для профилактики йодной недостаточности. организме человека. Органическая форма йода Источником йода для синтеза гормонов уменьшает опасность его передозировки, щитовидной железы могут быть как гарантирует нормированное потребление неорганические, так и органические соединения нутриента. йода. Обогащенные йодированными белками Для йодирования пищевой соли повсеместно продукты – удобное и простое средство используют неорганические источники йода – профилактики йоддефицитных заболеваний. йодиды и / или йодаты. Однако как йодиды, так, и Для пищевой промышленности используются йодаты недостаточно стабильны. Кроме того, в йодированные белки на основе белков коровьего силу различных причин применение этих молока, соевых белков, яичного альбумина. Их соединений йода у части населения может вызвать можно использовать при производстве хлеба, гипертиреоидные состояния. хлебобулочных, макаронных, кондитерских Современный метод восполнения дефицита мучных и сахарных изделий, масложировых йода в организме – употребление продуктов, продуктов, молока и молочной продукции, обогащенных биопрепаратами, которые получают мороженого, мясных изделий, безалкогольных синтетическим путем за счет йодирования по напитков. аминокислотным остаткам белков с высоким Несмотря на возросшее потребление йода с содержанием тирозина и фенилаланина, продуктами питания в последние 20 лет во всем необходимых для синтеза гормонов щитовидной мире отмечается тенденция к увеличению заболеваемости эндемическим зобом. Это, в ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ первую очередь, связано с нерациональностью, ЙОДА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ несбалансированностью питания. Поэтому именно рационализация питания – одна из наиболее Техника безопасности важных мер профилактики зобной болезни. Огромное значение при этом имеет содержание в Для безопасного проведения лабораторной пище белка с оптимальным содержанием тирозина работы является обязательным и аккуратное и фенилаланина. обращение с реактивами и растворами, Кроме того, известно, что непредельные используемыми в анализе. жирные кислоты, присоединяя к себе йод, легко Отбор жидких реактивов осуществляется переносят его через стенки кишечника. Однако для пипетками, оснащенными дозирующими дальнейшего усвоения жирных кислот и насадками. Особую осторожность следует высвобождения йода необходима аминокислота – соблюдать при обращении с серной кислотой и метионин. Вот поэтому на фоне белковой раствором азотистокислого натрия. Если они недостаточности йодпрофилактика антисрумином, попали на кожу, необходимо немедленно удалить йодированными солью, хлебом и т. д. может их, а кожу промыть большим количеством оказаться неэффективной. проточной воды. В связи с вышеизложенным оптимальным для Отбор серной кислоты и хлороформа следует йодирования являются продукты, содержащие в проводить в шкафу принудительной вытяжной необходимом количестве аминокислоты тирозин и системы, чтобы пары, образующиеся при фенилаланин (предшественник тирозина), испарении данных реактивов, не распространялись метионин для утилизации жирных кислот и, по объему лаборатории. наконец, сами непредельные жирные кислоты /6/. Таким образом, мясо и мясопродукты Подготовка эксикатора и правила работы являются перспективными объектами для с ним йодирования. Эксикаторы – приборы, применяемые для медленного высушивания, охлаждения и предотвращения поглощения влаги продуктом из воздуха. Эксикаторы закрывают стеклянными - оксид кальция (СаО); крышками, края которых притерты к верней части - перхлорат магния (ангидрон(Mg(C1O4)2); цилиндра. Внутрь эксикатора на дно цилиндра, над - гидроксид натрия (NaOH); конусообразной частью, обычно кладут - силикагель (SiO2); фарфоровую вкладку, под которую помещают - оксид алюминия (A12O3); поглотители влаги. - оксид фосфора (Р2О5); При работе с эксикатором необходимо следить, чтобы притертые части всегда были слегка 1. Качественный анализ смазаны вазелином или другой смазкой. Эксикаторы очень часто приходится переносить с Метод основан на взаимодействии йода с места на место, при этом нередки случаи, когда крахмалом и образовании комплексного крышка соскальзывает и разбивается. Поэтому при соединения, окрашенного в синий цвет. переносе эксикатора обязательно нужно придерживать крышку. Если в эксикатор ставят горячие тигли, бюксы и т.д., то вследствие 1.1. Материалы, аппаратура, химические нагревания воздуха крышка иногда реактивы, посуда, используемые при работе приподнимается. Поэтому, поместив горячий тигль в эксикатор и накрыв его крышкой, ее некоторое Материалы и аппаратура: электропечь время притирают, т.е. двигают вправо и влево. сопротивления лабораторная, обеспечивающая При остывании тигля, бюкса и т.д. внутри поддержание заданного температурного режима от эксикатора создается небольшой вакуум, и крышка 150 до 500 С0; электроплитка бытовая; весы держится очень плотно. Чтобы открыть эксикатор, технические лабораторные; весы аналитические нужно не поднимать крышку, а сначала подвинуть класса 2 с пределом измерений от 0 до 200 г; шкаф ее в сторону, после чего она легко снимается. сушильный, обеспечивающий поддержание В качестве водопоглощающих веществ для заданного температурного режима от 40 до 150 С0; снаряжения эксикаторов применяют различные термометр лабораторный шкальный; термометр поглотители. Ниже приведены наиболее ртутный стеклянный лабораторный с пределом распространенные из них. измерений от 0 до 200 С0; бумага фильтровальная - хлористый кальций (СаС12); лабораторная; бумага лакмусовая. - гидроксид калия (КОН); Химические реактивы: натрий углекислый готовым для проведения опыта в случае безводный, х.ч.; натрий азотистокислый, х.ч.; образования нерастворимого осадка кислота серная концентрированная, х.ч.; крахмал азотистокислого натрия. растворимый; вода дистиллированная. Приготовление 10 г/дм3 раствора крахмала: Химическая посуда: тигли фарфоровые; 1г крахмала взвешивают на технических весах и палочки стеклянные; цилиндры конические с растворяют в 100 мл дистиллированной воды. притертой пробкой вместимостью 100 см3;пипетки Предварительно навеску крахмала растворяют в градуированные на 1 и 25 см3; воронки стеклянные небольшом количестве холодной воды, лабораторные; колбы мерные на 1000 см3. оставшуюся воду нагревают в стеклянном стакане до кипения. В кипящую воду при перемешивании 1.1.1. Приготовление реактивов приливают подготовленный раствор крахмала до загустения. Раствор охлаждают до комнатной Приготовление 200г/дм3 раствора температуры. углекислого натрия: 200 г углекислого натрия (Na2CO3) взвешивают на технических весах, 1.1.2. Нормы расхода реактивов на одно растворяют в 1000 см3 дистиллированной воды и определение: охлаждают раствор до комнатной температуры. - раствор углекислого натрия – 5 см3; Приготовление 250 г/дм3 раствора серной - раствор серной кислоты – не более 0,5 см3; кислоты: 250 г концентрированной серной - раствор азотистокислого натрия – 0,2 см3; кислоты (Н2SO4) растворяют в 1000 см3 - раствор крахмала – 1 см3; дистиллированной воды и охлаждают раствор до комнатной температуры. 1.2. Порядок выполнения работы Приготовление насыщенного раствора 1.2.1. Подготовка пробы азотистокислого натрия. К 100 см3 дистиллированной воды постепенно добавляют Одним из главных условий подготовки азотистокислый натрий (NaNO2), раствор пробы к анализу является ее гомогенность и тщательно перемешивают, реактив считается однородность. Для приготовления пробы исследуемого продукта с неоднородной структурой перемешивают и фильтруют через бумажный (в т. ч. мясного, рыбного, и т. п.), его подвергают 2- фильтр. Затем навеску промывают на фильтре еще кратному измельчению на мясорубке. 25см3 дистиллированной воды. Промывные воды Паштеты и другие виды пастообразных собирают вместе в стакан или колбу, подкисляют продуктов при подготовке пробы подвергают серной кислотой до кислой реакции на лакмус, обработке на гомогенизаторе или перетиранию в приливают 1-2 капли насыщенного раствора фарфоровой ступке с использованием пестика до азотистокислого натрия и 1см3 получения гомогенной структуры. свежеприготовленного крахмала. Посинение раствора указывает на Минерализация пробы присутствие йода в продукте. Навеску подготовленного продукта массой 2. Количественное определение йода 0,5-1 г, взвешенную в тигле с абсолютной титрометрическим методом погрешностью не более 0,001 г, смачивают 5 см3 раствора углекислого натрия. Содержимое тигля Метод основан на образовании окрашенного подсушивают в сушильном шкафу, постепенно комплексного соединения йода с азотистокислым увеличивая температуру от 50 до 150 0С. Общая натрием в кислой среде и его титрометрическом продолжительность сушки – 40 мин. определении. Затем тигли переносят в электропечь сопротивления, где осторожно обугливают навеску продукта, периодически смачивая ее 2.1. Материалы, аппаратура, химические дистиллированной водой, при слабом калении реактивы, посуда, используемые при работе (400-450 0С) до появления сероватого цвета. (температуру в электропечи сопротивления следует Материалы и аппаратура: электропечь увеличивать постепенно от 200 до 450 0С с сопротивления лабораторная, обеспечивающая интервалом в 30 мин). По завершению процесса поддержание заданного температурного режима от минерализации тигли охлаждают в эксикаторе. 150 до 500 0С; электроплитка бытовая; бумага Уголь в тигле измельчают стеклянной фильтровальная лабораторная; весы технические палочкой в порошок, заливают дистиллированной лабораторные; весы аналитические класса 2 с водой в количестве 25см3, после чего пределами измерений от 0 до 200 г; шкаф

Методы идентификации и количественного определения йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и биологически активных добавках к пище -одна из трудных процедур в аналитической химии. Сложность анализа йода связана с его поливалентностью и летучестью, возможностью вступать в окислительно-восстановительные реакции с компонентами анализируемого продукта, а также его низким в ряде случаев содержанием в исследуемом объекте.

Для определения йодидов (йодатов) применяют как достаточно чувствительные, простые и доступные методы (титриметрический, фотометрический, ионометрический, вольтамперометрический), так и менее доступные, высокоинформативные и чувствительные, но требующие хорошего инструментального оснащения или специальных реагентов методы. К последним могут быть отнесены методы изотопного разбавления, нейтронно-активационного анализа и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП).

Практически все методы анализа йода требуют предварительной подготовки проб, которая является одним из ответственных этапов анализа по определению содержания йода в продуктах питания и продовольственном сырье. В большинстве способов детектирования йода органическая составляющая пищевого продукта мешает проведению анализа. Для устранения этого влияния используется техника щелочного сухого сжигания («сухое» озоление) в муфельной печи при температуре от 400 до 500 °С либо обработка сильными кислотами в присутствии окислителей («мокрое» озоление). Наиболее часто применяемый способ подготовки проб сводится к обработке анализируемого образца раствором гидроокиси натрия или карбоната натрия, причем добиваются полного смачивания и набухания пробы.

Титриметрический метод

Титриметрический метод анализа - один из наиболее распространенных способов количественного определения йода в различных объектах окружающей среды. Этот метод рекомендован для определения йода в питьевой воде, хлебе и хлебобулочных изделиях. Международной ассоциацией официальных химиков аналитиков (АОАС) титриметрический метод рекомендован в качестве официального стандартного метода для определения свободного йода в стандартном растворе, йода в пищевых продукта, при оценке уровня йодирования соли, анализе йода в лекарственных средствах, содержащих йод, а также при оценке абсорбированного йода в маслах. Оценивая титриметрический метод определения йода в объектах окружающей среды, следует отметить его доступность и простоту, а также высокую чувствительность при определении всех форм йода - молекулярного, йодидов и йодатов. Вместе с этим следует иметь в виду, что объекты исследования, в частности пищевые продукты и продовольственное сырье, могут содержать вещества (органического и неорганического происхождения), способные как окислять, так и восстанавливать различные формы йода, существенным образом влияя на результат анализа. В качестве индикатора в йодометрии используют свежеприготовленный 1% раствор крахмала. При взаимодействии йода с крахмалом протекают 2 процесса - комплексообразование и адсорбция, в результате которых образуются соединения синего цвета. Крахмал следует добавлять в титруемый раствор, лишь когда основное количество йода уже оттитровано, иначе крахмал образует очень прочное соединение с избытком йода; при этом наблюдается перерасход тиосульфата натрия, что ведет к искажению (завышению) результатов анализа. Йодометрическое титрование необходимо осуществлять на холоде, так как при повышенных температурах наблюдается потеря йода вследствие его улетучивания из раствора. Кроме того, с повышением температуры снижается чувствительность индикаторной йодкрахмальной реакции. Титрование нельзя проводить в щелочном растворе, поскольку в щелочной среде йод образует гипойодид и некоторые другие продукты реакции. В связи с этим рекомендуется осуществлять титрование в кислой среде (рН 3-5). При титровании в сильнокислых растворах возникает опасность окисления йодида (I) кислородом воздуха.

При проведении титриметрического определения йода, помимо указанных выше особенностей анализа, необходимо учитывать, что используемый для титрования тиосульфат натрия при стоянии может превращаться в сульфит под действием кислоты (даже такой слабой, как угольная), что приводит к возрастанию титра тиосульфата. Кроме того, при стоянии раствора наблюдается снижение титра тиосульфата за счет окисления последнего кислородом воздуха до сульфатов. Процесс окисления катализируется ничтожными количествами солей меди. Для стабилизации раствора рекомендуется вводить небольшое количество карбоната натрия. Другой причиной снижения титра тиосульфата является его разложение рядом микроорганизмов, которые всегда находятся в воздухе. Растворы крахмала также разрушаются при хранении в течение нескольких дней под воздействием бактерий. С целью предотвращения действия микроорганизмов к раствору тиосульфата добавляют небольшое количество (до 0,5 мл) хлороформа и(или) карбоната натрия.

При проведении титриметрического анализа используют точно измеренные объемы растворов 2 реагирующих между собой веществ. В основе титриметрического метода анализа лежит реакция окисления-восстановления по схеме:

I2 +2е = 2I- (1)

Для увеличения растворимости I2 используют растворы йодида калия. При этом образуются йодидные комплексы I3-, что практически не сказывается на величине потенциала пары I2/2I- . В этой реакции свободный йод (или I3-) в растворе является окислителем, а йодид (I-) - восстановителем. Йод, выделяющийся в результате окисления йодид-иона, титруют обычно тиосульфатом натрия (в присутствии крахмала в качестве индикатора) в концентрации, определяемой по уравнению:

2S2032- +I2=S4062- +2I- (2)

Йодометрическое титрование лежит в основе количественного определения йодатов (IO3-) и йодидов (I-). Основой йодометрического определения йодатов

(IO3-)является реакция:

IO3-+ 5I- + 6H+=3I2 + 3H2O (3)

В исследуемый раствор, содержащий йодат (IO3-), добавляется избыточное количество йодида (I-) с целью проведения окислительно-восстановительной реакции в кислой среде с высвобождением свободного йода. Дальнейшая процедура количественного определения образовавшегося из йодата свободного йода проводится титриметрически в соответствии с уравнением 2.

Изобретение относится к фотометрии. Анализируемую пробу обрабатывают раствором N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфата моногидрата, в продукт реакции добавляют ацетон, разбавляют водой и фотометрируют. Технический результат - повышение чувствительности определения. 2 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения йода, и может быть применено в практике контрольно-аналитических лабораторий химических предприятий, для контроля содержания йода в различных объектах, в том числе в объектах окружающей среды, лекарственных средствах, биологических жидкостях организма человека, пищевых продуктах.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является фотометрический метод определения йода, основанный на образовании комплексного соединения йода с азотистокислым натрием в кислой среде. Указанный метод малочувствителен и пригоден лишь для анализа продуктов с высоким содержанием йода (до 0,05%). Недостатком метода является также низкая воспроизводимость результатов анализа, что можно объяснить способностью нитритов окислять йодиды в кислой среде до свободного йода. [Г.Ф.Жукова, С.А.Савчик, С.А.Хотимченко. Методы количественного определения йода в пищевых продуктах и продовольственном сырье. Вопросы питания, 5, 2004].

Задачей предлагаемого изобретения является повышение чувствительности.

Поставленная задача достигается с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что анализируемую пробу предварительно обрабатывали ацетоном, цветореагентом, с последующим фотометрированием образующегося окрашенного раствора. В качестве цветореагента применяют раствор N-этил-N-(2-гидроксиэтил)1,4-фениленаммония сульфата моногидрата.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве цветореагента применяют раствор N-этил-N-(2-гидроксиэтил)1,4-фениленаммония сульфата моногидрата, а в образующийся окрашенный продукт добавляют ацетон.

Способ осуществляется следующим образом: используют в качестве реагентов N-этил-N-(2-гидроксиэтил)1,4-фениленаммония сульфат моногидрата, изучают влияние концентрации йода на оптическую плотность окрашенных растворов. При этом в качестве реактивов использовали 0,01% водный раствор N-этил-N-(2-гидроксиэтил)1,4-фениленаммония сульфата моногидрата. Стандартный раствор йода готовили на дистиллированной воде.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Фотоколориметрическое определение йода

Построение калибровочного графика

В химический стаканы емкостью 50 мл вносили 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; и 1,0 мл стандартного раствора йода. Во все химические стаканы вносили по 9 мл 0,02% водного раствора водного раствора N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфата моногидрата и 4,5 мл ацетона. После этого окрашенные растворы переносили в мерные колбы емкостью 25 мл и объемы растворов доводили дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивали и измеряли оптическую плотность полученных окрашенных растворов с помощью фотоэлектроколориметра КФК-3(λ=515 нм; длина рабочего слоя кюветы 5 см).

В качестве растворов сравнения применяли смеси всех перечисленных выше реактивов, взятых в соответствующих объемах.

В наших исследованиях использовали уравнение прямой

D=0,00998*×+0,0055,

где D - оптическая плотность

C - концентрация роданида в фотометрируемом растворе, мкг/мл.

Подчинение основному закону светопоглощения (Бугера - Ламберта - Бера) наблюдается в интервале концентраций 10-90 мкг/мл.

Методика количественного определения

Согласно разработанной методике точные количества 0,1 н. раствора I 2 в мерных колбах емкостью 100 мл доводили дистиллированной водой до метки. После тщательного перемешивания в химические стаканы емкостью 50 мл вносили по 1 мл полученных растворов I 2 , прибавляли 9 мл 0,01% водного раствора N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфата моногидрата и по 4,5 мл ацетона. Окрашенные растворы переносили в мерные колбы емкостью 25 мл и объем растворов доводили дистиллированной водой до метки. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряли с помощью фотоэлектроколориметра КФК-3 (λ=515 нм, рабочая длина кюветы 5 см). В качестве растворов сравнения применяли смеси всех перечисленных выше реактивов, взятых в соответствующих объемах. Количественное содержание йода определяют по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску.

Результаты определения и метрологические характеристики представлены в таблице 1.

Предлагаемый способ по сравнению с известным повышает чувствительность определения (открываемый минимум уменьшается с 500 мкг/мл до 10 мкг/мл).

Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов представлена в таблице 2.

Таблица 1
Результаты количественного определения йода
№ п/п	Взято ионов йода на анализ, мкг	Найдено по уравнению калибровочного графика	Метрологические характеристики %
мкг	%
1.	50	50,60	101,2
				S 2 =1,416
2.	60	60,60	101	S=1,190
3.	70	70,60	100,86	S x =0,532
4.	80	79,60	99,50	J p =1,477
				A=1,474
5.	90	88,60	98,44	M=100,2±1,477

Таким образом, предложенный нами метод количественного определения йода фотометрическим методом по сравнению с известным повышает чувствительность определения (открываемый минимум уменьшается с 500 мкг/мл до 10 мкг/мл).

Способ количественного определения йода путем предварительной обработки анализируемой пробы ацетоном, обработки цветореагентом с последующим фотометрированием образующегося окрашенного раствора, отличающийся тем, что в качестве цветореагента применяют 0,02% водный раствор N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфата моногидрата, а после добавляют ацетон.

Йод - элемент необходимый для хорошего слаженного функционирования органов, развития и роста человека. Если в организме нехватка йода это проявляется симптомами: сонливость, хроническая усталость, ухудшение памяти, сухая кожа, ломкие ногти и т.д, но более тяжелая нехватка йода может привести к тяжелым заболеваниям, развитию эндемического зоба, у детей может быть задержка физического и умственного состояния. Пищевые продукты самый главный источник поступления йода, по этому продукты богатые йодом должен употреблять каждого здоровый человека.
Рекордсменами по содержанию йода считаются: морская капуста, фейхоа, печень трески, морепродукты, хурма (рисунок 1). Потребления йода должно составлять 100-200 микрограмм, но такую суточную норму невозможно обеспечить правильным питанием, на этом фоне популярность получили продукты обогащенные йодом. Но не стоит забывать, что превышение йода в организме человека приводит к токсическим эффектам, поэтому не стоит ими злоупотреблять. На фоне это содержания йода в обогащенных продуктах контролируется с особой тщательностью при выпуске продукции. Анализировать содержания йода выполняют разнообразными методов- вольтамперометрическое, титриметрический, фотометрический, потенцеметрический, йоно-метрический, хроматографический, амперометрический.

Определение йода рекомендованый МЗ РФ является титрометрический метод. Этот метод так же применяется в Индии, Южной Африке и других странах. Оценивая титриметрический анализ содержания йода в пищевых продуктах, следует подчеркнуть его легкость и простоту.

В компании ООО «КоролевФарм» в физико-химической лаборатории определение йода в пищевых продуктах и биологически активных добавках проводят титрометрическим методом в соответствии с методикой «Руководство по методам контроля качества и безопасности БАД к пище».

Основан анализ на титровании йода, вышедший при взаимодействии йодата калия и йодида калия, титрование происходит 0,005М Na2S2O3, индикатором является крахмал.

Для определения йода в коническую колбу отвешивают навеску массой 10 грамм, ту даже добавляют 100 миллилитров дистиллированной воды. Получившийся раствор фильтруют, если он мутный. Далее к раствору добавляют 1 миллилитр 2Н H2SO4 и 5 миллилитров 10 % раствора КI, закрыв крышкой, перемешивают и колбу убирают в темное место примерно на 10 минут. После того как раствор постоял 10 минут в темноте он становится темно-желтый цвет, открывают крышку в колбу при перемешивании добавляют к исследуемому раствору 0,005М Na2S2O3 для того чтоб темно-желтый цвет перешел в светло-желтый. Далее добавляют примерно 2 миллилитра раствора крахмала и реакционная смесь становится темно-синей, и продолжают титрование 0,005 М Na2S2O3 пока светло-желтый цвет перейдет в темно-синий цвет.

Количества йода вычисляют в (мг/кг) : Х=V*10,57; V- является объем 0,005М Na2S2O3 израсходованный на титрование, см3;

Отмечу что нужно соблюдать следующие требования при выполнение анализа: хранить в темном месте реакционную смесь до начала титрования; Использовать 1% раствор крахмала сразу после приготовления; Крахмал добавляется в титруемый раствор; Йодометрическое титрование надо осуществлять при нормальной комнатной температуре, так как наблюдается потеря йода, он улетучивается из раствора.

50 мл 0,5%-ного раствора крахмала (0,5 г растворимого или рисового крахмала кипятят в 100 мл деионизированной воды) смешивают с 10 каплями (0,5 мл) 1%-ного раствора нитрита на­трия (0,25 г в 25 мл воды) и 10 каплями (0,5 мл) 20%-ного рас­твора серной кислоты (2 мл Н 2 SО 4 + 8 мл воды). Полученный раствор пригоден для анализа в течение 2-3 дней. Небольшое количество поваренной соли помещают в блюдце и увлажняют 2 каплями полученного раствора. Соль, содержащая йодид, сразу же становится синей, причем окраска сохраняется в течение нескольких минут.

Метод «пятна» для йодата

IO 3 - + 5I - + 6Н + → 3I 2 + ЗН 2 О

I 2 + крахмал → синяя окраска

25 мл раствора крахмала (см. выше) смешивают с 25 мл 12%-нсто раствора йодида калия (3 г в 25 мл воды) и 12 каплями (0,6 мл) раствора 5 н. соляной кислоты (10 мл концентрирован­ной НСl + 15 мл деионизированной воды). Полученный раствор пригоден для анализа в течение 2-3 дней. Небольшое количест­во поваренной соли помещают в блюдце и увлажняют двумя каплями полученного раствора. Соль, содержащая йодат, мгно­венно становится серой/синей (окраска сохраняется в течение нескольких минут).

2.2.Количественное определение содержания йода в виде йодата

IO 3 - + 5I - + 6H + → 3I 2 + ЗН 2 О

(из соли) (из КI) (из Н 2 SО 4)

2Na 2 S 2 O 3 + I 2 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6

тиосульфат натрия йод йодид натрия тетратионат натрия

Растворяют 10 г пробы соли в 30 мл воды и доводят объем до 50 мл. Добавляют 1 мл 2 н. серной кислоты (6 мл концентриро­ванной серной кислоты разбавляют в мерной колбе водой до 100 мл) и 5 мл 10%-ного раствора КI (100 г КI растворяют в 1 л воды; раствор устойчив 6 месяцев) - при наличии йода развива­ется желтое окрашивание. Плотно закрывают колбу и оставляют на 10 мин в темном месте. При этом происходит освобождение йода из йодата, вызванное добавлением серной кислоты, а до­бавление избыточного количества КI способствует более полно­му растворению свободного йода, который в обычных условиях нерастворим в воде.

Затем проводят титрование свободного йода тиосульфатом: количество тиосульфата пропорционально количеству освободив­шегося из соли йода, когда индикатором реакции служит крахмал, образующий с йодом синее окрашивание. К реакционной массе добавляют 0,005 М раствор Nа 2 S 2 О 3 (1,24 г Nа 2 S 2 О 3 5Н 2 О в 1 л воды) до получения светло-желтого окрашивания. Затем добавля­ют 2 мл раствора крахмала (образуется темно-пурпурное окраши­вание) и продолжают титровать до обесцвечивания. Количество йода в мкг/кг определяют по табл. 1. (Приложение 1).

1. До начала титрования реакционную смесь надо хранить в темном месте из-за возможности протекания побочного процесса окисления ионов I - до I 2 под действием света.

2. При использовании не вполне остывшего раствора крахмала точ­ность определения понижается.

3. Если индикаторный раствор добавлен слишком рано, то происхо­дит образование прочного, очень медленно реагирующего комплекса йода с крахмалом, что приводит к завышению результатов.

4. Реакцию следует проводить при комнатной температуре (не выше 30 °С) из-за высокой летучести йода и потери чувствительности индика­тора.

При проведении экспериментальной части необходимо учесть: во всех методиках определения йода использу­ют дистиллированную (деионизованную) воду.

1. Результаты исследований

Йодированная соль (четыре образца) приобреталась в торговых точках города Новочебоксарска. Качественное определение йода в каждом образце поваренной соли определяли методом «пятна» для йодида и методом «пятна» для йодата. В результате данного исследования, было установлено, что все образцы содержат йод только в виде йодата.

• Образец1. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «МОНАРХ», Россия, Санкт-Петербург, дата изготовления и упаковывания: 17. 08. 09г. (тара герметичная).
• Образец 2. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «Яком», Россия, г. Брянск, дата изготовления и упаковывания: 03. 07. 09г. (тара герметичная).
• Образец 3. Соль йодированная, изготовитель: ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, дата изготовления и упаковывания: август 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная).
• Образец 4. Соль йодированная, изготовитель: ООО Торговый Дом «Соль»», г.Москва, дата изготовления и упаковывания: июнь 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная).

Каждый образец поваренной соли был исследован 9 раз через каждые две - три недели (брался средний результат трех проб титрования). Ежедневно герметичные тары образцов 1 и 2 открывали на 3 минуты. Полученные результаты анализов сведены в таблицы 1-4. (Приложение 3-6)

Математическая обработка полученных данных

1. Далее рассчитывается М – среднее арифметическое полученных значений по каждому образцу.

Затем рассчитывается SD – стандартные отклонения от значения (заявленного производителем, 0, 04 мг/г) по формуле

SD = ∑∆ ⁄ n,

где ∆ - абсолютные значения отклонений индивидуальных значений от среднего (± 0, 015 мг/г заявленного производителем);

n – число исследований образца.

Образец1. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «МОНАРХ», Россия, Санкт-Петербург, дата изготовления и упаковывания:

17. 08. 09г. (Приложение 3)

(М± SD) = 0,039 ± 0, 008

Образец 2. Соль экстра (поваренная пищевая выварочная), изготовитель: ООО «Яком», Россия, г. Брянск, дата изготовления и упаковывания: 03. 07. 09г. (тара герметичная). (Приложение 4)

(М± SD) = 0,033 ± 0,009

Образец 3. Соль йодированная, изготовитель: ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, дата изготовления и упаковывания: август 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная). (Приложение 5)

(М± SD) = 0,024 ± 0,020

Образец 4. Соль йодированная, изготовитель: ООО Торговый Дом «Соль»», г.Москва, дата изготовления и упаковывания: июнь 2009г. (упаковка бумажная, негерметичная). (Приложение 6)

(М± SD) = 0,014 ± 0,026

Все образцы йодированной соли, приобретённые в торговых точках г. Новочебоксарска на начало эксперимента содержали заявленное производителем количество йода в соли (0,04 ± 0,015 мг/г) по ГОСТ Р 51574-2000. Но за пять месяцев эксперимента потери йода составили более 55% в образцах № 1 и № 2 (упаковка герметичная); более 78% - в образцах № 3 и № 4 (упаковка бумажная негерметичная). Исследования показали, что потребление только йодированной соли в количестве 5-6 г. в день, как заявляют производители йодированной соли, не смогут удовлетворить суточную потребность организма в йоде.

4. Заключение (выводы)

Известно, что потребность в йоде взрослого человека колеблется в пределах 0,10-0,15 мг в день. Содер­жание же йода в пищевых продуктах обычно невелико (0,04 мг %). Наибо­лее богаты йодом продукты моря: в морской рыбе его содержится около 0,05 мг/100 г, в печени трески до 0,08, в морской капусте в зависи­мости от вида и сроков сбора - от 0,05 мг до 0,70мг/100 г продукта.

В районах, сюда с полной уверенностью можно отнести и Чувашскую Республику, где йода в почве мало, содержание его в пищевых продуктах в 10-100 раз мень­ше среднего. Поэтому для предупреждения зобной болез­ни и многих других добавляют в поваренную соль небольшое количество иодида (йодата) калия (25 мг на 1 кг соли). Срок хранения такой соли, как, заявляют производители, составляет 12 месяцев. Исследования в этом направлении показали, что срок хранения такой йодированной соли не должен превышать 5 месяцев в герметично упакованной таре и 2-3 месяца в бумажной упаковке, так как при хранении соли йод постепенно улетучивается. Реализовывать йодированную соль в бумажных пакетах вообще не целесообразно, так как потребителю попадает соль, которая уже не может удовлетворить суточную потребность организма человека в йоде. При длительном хранении значительная часть йода (от 50 до 80%) улетучивается, это подтверждают и мои исследования.

1. Исследован ассортимент поваренной соли, приобретённый в торговых точках города Новочебоксарска на содержание йода, составлены таблицы полученных данных. Заявленное производителем количество йода (0,04±0,015 мг/г) обнаружено во всех исследуемых образцах.

2. В результате исследований (5 месяцев) замечено, что при хранении йодированной соли (особенно, в негерметичной таре), йод улетучивается и его содержание становится неудовлетворительным для покрытия суточной потребности организма в йоде.

3. В результате исследований установлено, что в течение пяти месяцев в образцах № 1 и № 2 количество йода уже не соответствует заявленному производителем на 50%, а в образце № 3 и № 4 (бумажная упаковка) через четыре месяца обнаруживаются только следы йода.

4. Сделан вывод, что употребление только йодированной соли не покрывает потребность человека в йоде, рекомендованную Детским Фондом Организации Объединённых наций и Всемирной Организацией Здравоохранения для профилактики йоддефицитные заболеваний даже на 50 %.

5. Чтобы удовлетворить суточную потребность организма человека в йоде (0, 15 мг в день) необходимо обновлять йодированную соль через каждые четыре месяца, а оставшуюся неиспользованную соль употреблять как обычную поваренную, а также ежедневно применять синтетические препараты, содержащие йод, морепродукты. 5. Список литературы

1. Голубкина Н.А. Лабораторный практикум по экологии. М.: ФОРУМ – ИНФРА, 2004г.

2. Голубев И. М. Геохимическая экология и применение ее региональных данных в преподавании химии и биологии. М.: Прометей, 1992г.

3. Голубкина Н. А. и др. Титрометрический, фотометриче­ский, флуорометрический методы. Руководство по методам анализа каче­ства и безопасности пищевых продуктов. Под ред. И. М. Скурихина. М.: Брандес; Медицина, 1998г.