Neben Meeresfrüchten und Eiern zählen Milchprodukte zu den drei wichtigsten natürlichen Jodquellen [1,2]. Jod ist für die menschliche Gesundheit ein essentieller Mineralstoff, da es z.B. für die Produktion von Schilddrüsenhormonen benötigt wird [1–3]. Diese Hormone sind besonders wichtig für die Entwicklung des Gehirns und der Nerven im Säuglingsalter. Eine übermäßige Aufnahme dieses Spurenelements kann jedoch auch gesundheitliche Probleme verursachen [1–3]. Daher ist die Überwachung der Jodaufnahme beim Menschen sowie dessen Gehalt in natürlichen Ressourcen von großem Interesse.
Die vorgestellte Methode beschreibt die Bestimmung von freiem Jodid in Milchproben unter Verwendung der Metrohm Low Volume Inline-Dialyse zur automatisierten Probenvorbereitung vor der Injektion in einen Ionenchromatographen (IC) und anschließender amperometrischer Detektion im Gleichstrommodus (DC). Um kontinuierlich reproduzierbare Ergebnisse im DC-Modus zu erhalten, wurde eine spezielle flexiPAD-Methode als automatischer Reinigungszyklus verwendet.
Die automatische Inline-Dialyse reduziert den Zeitaufwand für die manuelle Probenvorbereitung, wodurch der Probendurchsatz, die Arbeitseffizienz und die Reproduzierbarkeit erhöht werden.
Drei verschiedene, im Handel erhältliche Milchproben wurden auf ihren Jodidgehalt untersucht. Die Milchproben wurden vor der Analyse manuell mit Reinstwasser mit einem Verdünnungsfaktor von 20 verdünnt.
Die Metrohm Low Volume Inline-Dialyse wurde als automatisierte Probenvorbereitungstechnik verwendet. Der zu bestimmende Analyt (Iodid, I-) kann die Dialysemembran (0,2 μm, Celluloseacetat) passieren, während größere Moleküle (z. B. Proteine und Enzyme, die in Milch enthalten sind) nicht hindurch gehen können und in den Abfall gelangen.
Für den elektrochemischen Nachweis von Iodid wurde der Metrohm IC Amperometric Detector im DC-Modus eingesetzt. Eine Silber-Arbeitselektrode wurde in einer Dünnschichtzelle zusammen mit einer Ag/AgCl-Referenzelektrode verwendet.
In der Vergangenheit hat der Nachweis von Jodid mit IC im DC-Modus bei längeren Probenserien zu einer geringen Reproduzierbarkeit geführt, da das Signal durch die Passivierung der Arbeitselektrode im Laufe der Zeit abnimmt. Daher wurde für diese Analyse eine zusätzliche flexiPAD-Methode entwickelt, bei der die Arbeitselektrode nach jeder Bestimmung automatisch gereinigt wird, um eine Verschmutzung der Elektrode zu vermeiden. Die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ist auch bei längeren Probenserien gewährleistet.
Es wurden drei verschiedene Milchproben auf ihren Jodidgehalt analysiert (Tabellen 1–3). Die natürliche Jodidkonzentration in den Proben reichte von unterhalb der Nachweisgrenze der Methode bis zu 141 μg/L. Für alle drei Proben wurden Versuche mit drei verschiedenen Aufstockungskonzentrationen durchgeführt, wobei die Wiederfindungsraten im Bereich von 94–107 % lagen.
Die Wiederfindungsraten wurden mit der folgenden Formel berechnet:
R Wiederfindungsrate [%]
cf Konzentration der angereicherten Probe [μg/L]
cu Konzentration der nicht angereicherten Probe [μg/L]
ca Konzentration des der Probe zugesetzten Analyten [μg/L]
Tabelle 1. Ergebnisse der Aufstockungsversuche Bio-Vollmilch. Die Probe wurde mit 50, 100 und 200 μg/L Jodid versetzt.
| Probe 1 | I- Konzentration (μg/l) | Wiederfindung (%) |
|---|---|---|
| natürliches [I-] | 141 | – |
| Probe dotiert mit 50 μg/LI- | 189 | 99 |
| Probe dotiert mit 100 μg/LI- | 251 | 104 |
| Probe dotiert mit 200 μg/LI- | 363 | 106 |
Tabelle 2. Ergebnisse der Aufstockungsversuche von normaler Vollmilch. Die Probe wurde mit 50, 100 und 200 μg/L Jodid versetzt.
| Probe 2 | I- Konzentration (μg/l) | Wiederfindung (%) |
|---|---|---|
| natürliches [I-] | 105 | – |
| Probe dotiert mit 50 μg/LI- | 157 | 101 |
| Probe dotiert mit 100 μg/LI- | 200 | 98 |
| Probe dotiert mit 200 μg/LI- | 304 | 100 |
Tabelle 3. Ergebnisse der Aufstockungsversuche einer anderen Bio-Vollmilchmarke. Die Probe wurde mit 50, 100 und 200 μg/L Jodid versetzt.
| Probe 3 | I- Konzentration (μg/l) | Erholung (%) |
|---|---|---|
| natürliches [I-] | < LOD | – |
| Probe dotiert mit 50 μg/LI- | 78.4 | 107 |
| Probe dotiert mit 100 μg/LI- | 124 | 100 |
| Probe dotiert mit 200 μg/LI- | 210 | 94 |
Die Nachweisgrenze (LOD) für dieses Verfahren wurde nach dem Signal-Rausch-Verhältnis sowie gemäß DIN 32645 bestimmt. Die LOD wurde mit 36 μg/L (S/N) bzw. 27 μg/L (DIN 32465) berechnet.
Nachfolgende Formel wurde zur Berechnung der LOD nach dem Signal-Rausch-Verhältnis verwendet:
Nachweisgrenze [μg/L]
Analytkonzentration [μg/L]
Peakhöhe des Analyten [nA]
Basislinienrauschen [nA]
Diese IC-Methode bietet eine unkomplizierte, schnelle und empfindliche Lösung zur reproduzierbaren Bestimmung der Jodidkonzentration in Milch. Die Verwendung eines automatisierten Reinigungsverfahrens für die Arbeitselektrode reduziert die Verschmutzung der Elektrode und erhöht den Probendurchsatz ohne zusätzliche manuelle Arbeit. Die Low-Volume-Inline-Dialyse ermöglicht eine automatische Probenvorbereitung, die die Effizienz der Methode insgesamt erhöht und gleichzeitig die Analysekosten erheblich senkt.
- Sakai, N.; Escho, O. J.; Mukai, M. Jodkonzentrationen in konventioneller und Bio-Milch im Nordosten der USA Molkerei 2022, 3 (2), 211–219.
- van der Reijden, O. L.; Zimmermann, M. B.; Galetti, V. Jod in Milch: Quellen, Konzentrationen und Bedeutung für die menschliche Gesundheit. Best Practise Res Clin Endocrinol Metab 2017, 31 (4), 385–395.
- Gunnarsdottir, I.; Dahl, L. Jodaufnahme in der menschlichen Ernährung: Eine systematische Literaturübersicht. Lebensmittel- und Ernährungsforschung 2012.
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Internal reference: AW IC CH6-1428-102020