Determination of iodine-containing species in seaweed using IC-ICP-MS

Význam tématu

Jód je nezbytný prvek pro tvorbu hormonů štítné žlázy a správný vývoj organismu. Přírodní zdroje jodu, zejména mořské řasy, mohou obsahovat jód ve vysokých množstvích, což při nadměrné konzumaci představuje zdravotní riziko. Speciace jodu, tedy rozlišení jeho anorganických forem (jodid, jodát) a organických forem (monoiodotyrosin, diiodotyrosin), je klíčová pro pochopení biologické dostupnosti a stability těchto forem.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat metodu pro kvantitativní stanovení různých jodových forem v různých typech mořských řas. Studie se zaměřila na extrakci jodu pomocí enzymatického postupu a jeho následnou separaci iontovou chromatografií spojenou s hmotnostní spektrometrií (IC-ICP-MS). Validace metody zahrnovala určení mezí detekce, kvantifikace, linearity, přesnosti, opakovatelnosti a návratnosti analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika extrakce:

• Snížení vzorku řas na prášek a lyofilizace.
• Enzymatická extrakce 0,2 g vzorku v pufru (0,2 M KH2PO4/0,2 M NaOH s 40 mg pancreatinu), 12 hodin při 50 °C v ultrazvukové lázni.
• Filtrace a ředění supernatantu podle potřeby.

Iontová chromatografie spojená s ICP-MS:

• Eluce izokraticky 100 mM KOH generovaným eluentem s 5 % methanolu pro zvýšení citlivosti.
• Kolony: Dionex IonPac AG20 (2 × 50 mm) a AS20 (2 × 250 mm) při 30 °C, průtok 0,25 mL·min⁻¹.
• Injekční objem vzorku 5 µL.
• Detekce izotopu ¹²⁷I v režimu kinetické diskriminace (KED) s heliem v collision buňce.

Použitá instrumentace:

• Thermo Scientific Dionex ICS-6000 IC systém (DP pumpa, EG eluent generator, DC detektor, AS-AP autosampler).
• Thermo Scientific iCAP TQ ICP-MS s PFA-LC rozprašovačem a chlazenou cyklonovou komorou.

Hlavní výsledky a diskuse

Analytické parametry metody:

• Limity detekce (LOD) 0,013–0,040 ng·mL⁻¹ I.
• Limity kvantifikace (LOQ) 0,043–0,135 ng·mL⁻¹ I.
• Linearita pro MIT a jodid v rozmezí 0,1–100 ng·mL⁻¹ (r² ≥ 0,999); pro DIT od 0,5 do 100 ng·mL⁻¹ (r² > 0,9999).
• Opakovatelnost většinou < 2 % RSD, při nízkých koncentracích až 8,3 %.
• Návratnost přídavků (spike recovery) 74–121 %.

Obsahy jodových forem ve vzorcích (µg·g⁻¹ I):

• NIST SRM 3232 (kelp): MIT 32,9; jodid 383; DIT 1,4; obnova 44,2 % z celkového I.
• EURL-MN PT-2019-01 (Fucus): MIT 0,35; jodid 289; DIT pod LOQ; obnova 73,6 %.
• Saccharina latissima: MIT 13,6; jodid 4808; DIT 4,5; obnova 93,9 %.
• Nori (sushi): MIT 12,8; jodid 6,2; DIT 0,65; obnova 41,2 %.

Variabilita návratnosti naznačuje diferenciální uvolňování jodových forem v závislosti na druhu řasy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou a citlivou speciační analýzu jodu ve složitých matricích mořských řas. Využití nachází v potravinářském průmyslu, výzkumu nutričních doplňků i ve veřejném zdraví pro hodnocení expozice jodem.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření rozsahu stanovených jodových forem včetně organických sloučenin s vyšší molární hmotností.
• Automatizace přípravy vzorků a zavedení enzymových směsí pro lepší extrakční výtěžnosti.
• Aplikace metody na další mořské produkty a potraviny obohacené jódem.
• Integrace s dalšími hyphenovanými technikami (např. LC-QTOF-MS) pro identifikaci neznámých jodových sloučenin.

Závěr

Vyvinutá metoda IC-ICP-MS s enzymatickou extrakcí poskytuje robustní kvantifikaci tří klíčových jodových forem v mořských řasách. Analytické parametry splňují požadavky na citlivost, přesnost a opakovatelnost. Rozdíly v návratnosti ukazují, že je třeba uvažovat variabilitu extrakce v různých druzích řas.

Reference

1. Zimmermann MB, Jooste PL, Pandav CS. Iodine-deficiency disorders. Lancet. 2008;372(9640):1251–1262.
2. Leung AM, Braverman LE. Consequences of excess iodine. Nat Rev Endocrinol. 2014;10(3):136–142.
3. Sødergreen Hansen M, Lewandowski DJ. Bestemmelse af iod og iodforbindelser i marine prøver ved ICPMS og HPLC-ICPMS. Technical University of Denmark; 2014.
4. Romarís-Hortas V, Bermejo-Barrera P, Moreda-Piñeiro A. Ultrasound-assisted enzymatic hydrolysis for iodinated amino acid extraction from edible seaweed before RP-HPLC-ICP-MS. J Chromatogr A. 2013;1309:33–40.
5. NIST. Certificate of Analysis SRM 3232 Kelp Powder (Thallus laminariae). Gaithersburg, MD; 2017.
6. Sloth JJ, Landin A, Omura Lund Y, Fodnæss H, Amlund H. Final PT report EURL-MN PT-2019-01 As, iAs, Cd, Pb, Hg, and I (optional) in seaweed meal. 2019.
7. CEN. EN 15111:2007, Foodstuffs—Determination of trace elements—Determination of iodine by ICP-MS. Brussels; 2007.