全自动碘分析仪测定尿碘的方法及结果分析

Method and Result Analysis of Urine Iodine Determination by Fully Automatic Iodine Analyzer

摘要: 目的：建立测定尿碘的全自动分析仪方法，了解样品人群中尿碘的浓度。方法：在标准WS/T107.1-2016砷铈催化分光光度法的基础上优化条件，用全自动碘分析仪分析测定参数，探讨实验注意事项，并将两种方法测定比较了10份尿碘样品的值。结果：全自动尿碘分析仪的检测范围0~1200 μg/L，检出限为2 μg/L，加标回收率94.0%~108.0%，重复进样RSD%在1.2%~2.9%之间。测得尿碘的数值与国标法无统计学意义，其相对偏差小于10%符合国家碘缺乏病参照实验室质量控制要求。结论：所建立的全自动尿碘分析仪方法精密度、准确度和线性相关性较好，比手工法优越。实现了自动化添加试剂，提高了检测速度，避免操作人员和有毒试剂直接接触，能满足基层大批量样品检测的需求。测定了海门区共1777份尿样，数据反映海门区人群中碘含量水平处于较好、大于碘适宜量的水平。

Abstract: Objective: To establish a method for determining urinary iodine concentration using a fully auto-mated analyzer and to understand the iodine concentration in the sample population. Methods: Op-timizing the conditions based on the standard WS/T107.1-2016 arsenic cerium catalytic spectro-photometry method, analyzing the measurement parameters using a fully automated iodine ana-lyzer, discussing experimental precautions, and comparing the results of measuring 10 urine iodine samples with two methods. Results: The detection range of the fully automated urine iodine ana-lyzer is 0-1200 μg/L, and the detection limit is 2 μg/L. The recovery rate for spiked samples is 94.0% to 108.0%, and the RSD% for replicate injections is between 1.2% and 2.9%. The measured values of urinary iodine showed no statistical significance compared to the national standard method, with a relative deviation of less than 10%, which meets the requirements of the national reference laboratory quality control for iodine deficiency diseases. Conclusion: The established fully automated urine iodine analysis method has good precision, accuracy, and linearity compared to manual methods. It achieves automated reagent addition, improves detection speed, and avoids direct contact between operators and toxic reagents, meeting the needs of bulk sample testing at the grassroots level. A total of 1777 urine samples from Haimen District were analyzed, and the da-ta reflected that the iodine levels in the population in Haimen District were at a good level and above the adequate iodine level.

1. 引言

碘是人体的必需微量元素之一，有“智力元素”之称 [1] 。碘在人体的主要生理功能有：调节蛋白质的合成和分解；调节水盐、维生素代谢吸收；促进胎儿和婴幼儿的生长发育等 [2] [3] 。健康成人体内碘的总量为20~50 mg，推荐摄入量为150 μg/d，其中70%~80%浓集在甲状腺中，90%通过尿液排出，尿碘水平是判断人体碘营养状况最敏感的指标 [4] 。根据《中国居民补碘指南(2018)》 [5] 成人和儿童尿碘中位数100~199 μg/L为适宜量，尿碘中位数小于20μg/L为严重缺乏，大于等于300 μg/L时为碘过量，碘的缺乏或高碘摄入对人体都有伤害，常见于甲减、甲亢、甲状腺肿大等疾病，推荐14岁以上健康青少年及健康成人每天摄入碘量为120 μg，孕妇和哺乳期妇女所需的量要比一般正常人多，约为220 μg。所以监测尿碘的含量对预防甲状腺疾病和科学补碘有重要的意义 [6] [7] [8] 。

测定尿碘的方法主要有WS/T107.1-2016砷铈催化分光光度法(国标手工法) [9] 、离子选择电极法、电感耦合等离子体质谱法、气相色谱法、中子活化法等，各种方法在尿碘含量小于50 μg/L时，测定结果准确性、一致性较好。在高浓度时，国标法分光光度偏差最小，但其操作繁琐、耗费时间、接触有毒试剂、实验容易失败 [10] ；采用大型仪器电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测，记忆效应强、费用昂贵、操作要求高 [11] 。随着自动化的发展，在国标法的基础上运用全自动尿碘分析仪，能有效地提高测定尿碘的速度，自动加完尿样后自动消解和检测，几乎无人员操作误差，对设备、试剂和人员要求不高，被广泛采购和运用到基层实验室中 [12] [13] 。

2. 实验部分

2.1. 仪器与试剂

AutoChen 3300型全自动碘分析仪；电热鼓风干燥箱；100~1000 μL移液枪；武汉众生0~300 μg/L尿碘检测试剂盒：1 mol/L过硫酸铵溶液、0.025 mol/L亚砷酸溶液、C(Ce⁴⁺) = 0.025 mol/L硫酸铈铵溶液、碘标准使用溶液系列、去离子水；冻干人尿中碘成份分析标准物质GBW09108x和GBW 09110c ，标准值分别为(80.8 ± 9.0) μg/L和(227 ± 15) μg/L。

2.2. 仪器工作条件

仪器自动加消解液过硫酸铵溶液1000 μL，消解温度为105℃，消化60 min，平衡时间30 min，反应温度为20℃~35℃，选择0~300 μg/L浓度终点测量方法，测量单位为μg/L，小数点位数为3，LED光源波长λ = 400 nm，R1为亚砷酸溶液300 μL，平衡300 S，R₂为硫酸铈铵50 μL，平衡1800 S，读数时间为30 S，曲线类型为非线性。

2.3. 试验原理

加样后，仪器自动消化，采用过硫酸铵和水反应生成酸性过氧化氢，过氧化氢在高温下使尿中有机物氧化分解，同时过硫酸铵自身在高温下分解产生原子态氧，分解尿中的有机物：(NH4)₂S₂O₈ + 2H₂O ⇋ 2NH₄HSO₄ + H₂O₂、(NH4)₂S₂O₈ + 高温 → O₂↑ + NH₄HSO₄。

测定时，碘对砷铈氧化还原反应有催化作用：H₃AsO₃ + 2Ce⁴⁺ + H₂O → H₃AsO₄ + 2Ce³⁺ + 2H⁺，反应中黄色的Ce⁴⁺被还原成无色的Ce³⁺，碘含量越高，反应速度越快，所剩的Ce⁴⁺则越少。控制反应温度和反应时间，比色测定体系中剩余Ce⁴⁺的吸光度值，利用碘的质量浓度C与相应测得的吸光度值A之间的定量关系C = a + blgA计算出碘含量。

2.4. 试验方法

送检尿样不少于5 mL，置于聚乙烯塑料管或玻璃具塞试管中，以防止蒸发。室温下可以保存2周，4℃可以保存2个月，−20℃可以保存4个月。打开分析仪、外接超级循环水浴，进行仪器系统预热和管路润洗；吸取250 μL尿样和标准系列放入水浴中的样品架上，仪器自动加入过硫酸铵溶液混匀，105℃条件下自动加热消解1小时；冷却后自动添加反应试剂，控温控时进行反应，得到样品吸光度，回归曲线计算浓度值，完成样品的全自动化检测。

3. 结果

3.1. 标准曲线和检出限

按照仪器工作条件测定标准溶液系列，以碘的质量浓度C (μg/L)为X横坐标，吸光度值A的对数值为Y纵坐标绘制曲线，获得标准曲线线性范围在0~300 μg/L以内，线性回归方程为 $X=-449.4465Y+142.9326$ ，相关系数为0.9999，见图1。

连续测量10次接近空白的尿样吸光度，以吸光度值标准偏差的3倍计算此法的检出限，结果为2 μg/L (以取0.25 mL尿样计)，与手工法相比，方法灵敏度高，检出限值低。

3.2. 精密度和准确度试验

取高、中、低3个不同浓度的尿样，按照试验方法重复测定6次，计算测定值的相对标准偏差(RSD)，RSD在1.2%~2.9%，小于3%，精密度良好，见表1。

对此3个浓度的尿样加入一定量的碘，进行加标回收试验，回收率在94.0%~108.0%，见表2。

分析测定冻干人尿中碘成份分析标准物质GBW09108x和GBW 09110c ，所得测定值分别为80.5 μg/L，225.8 μg/L，均在认定值的不确定度范围内。

Figure 1. Standard curve

图1. 标准曲线

Table 1. Results of precision experiment

表1. 精密度实验结果

Table 2. Recovery rate experiment

表2. 回收率实验

3.3. 方法比对

全自动碘分析仪与标准法在方法原理上是一致的，线性范围可在0~1200 μg/L，其优点关键是实现了自动化添加试剂，提高了检测速度，避免操作人员和有毒试剂直接接触，见表3。

Table 3. Comparison between manual method and automatic analyzer method

表3. 国标手工法与全自动分析仪法比较

采集正常正常人尿样10份，用两种方法测定其尿碘含量，结果见表4。经配对资料的秩和χ² = 2.5 < 3.84，P > 0.05，说明两组数据差异无统计学意义，其相对偏差值小于10%符合国家碘缺乏病参照实验室质量控制要求。

Table 4. Comparison of two methods (μg/L)

表4. 两种方法测定结果比较(μg/L)

3.4. 试验注意事项

仪器操作前要确保清洗水和试剂足量，如果试剂冷藏保存，需取出平衡30 min至室温；试剂针和样品针要清洗，确保液路中无气泡，运行结束要多次清洗比色盘，排空仪器水路；每批样品均需同时做标准曲线及空白；实验环境污染控制要远离高碘物质，实验前用1%硫代硫酸钠溶液擦拭桌面和地面；容器器皿不用消毒剂和洗涤剂清洗，要放入10%盐酸 + 5%氯化钠溶液中浸泡24小时，再用去离子水冲洗2~3次，晾干备用；所用试剂亚砷酸有毒，需要妥善保管，过硫酸铵性质不稳定，溶液宜避光冷藏保存，固体易潮解，干燥器保存；正常的过硫酸铵固体试剂为颗粒状、透明状晶体，若使用已风化或潮解的过硫酸铵固体试剂，将可能致使尿样消化效果不理想和致使工作曲线碘空白管的吸光度值很小、曲线斜率小而趋于平坦、尿样的测定结果误差增大；当空白管吸光度值很小(A < 0.700)时，应当检查反应体系：所用试剂、水、器皿、实验环境是否存在碘污染。

3.5. 样品分析

实际采集2022~2023年南通市(海门区)共1777份尿样，经全自动碘分析仪测定数据分析。尿碘的测得范围：2022年为10.65~596.38 μg/L，2023年为21.21~495.98 μg/L；中位数：2022年为206 μg/L，2023年为200 μg/L。具体频数分布见表5，可见尿碘浓度在100~299 μg/L占比约70%，频数分布最多，这与文献调查的某地区孕妇和学生的尿碘结果状况也相符合 [14] [15] [16] ，反映在群体层面海门区人群碘含量为适宜量偏高的水平，为高碘地区分布。

Table 5. 1777 samples of urinary iodine frequency distribution [n (%)]

表5. 1777份样品的尿碘频数分布[n (%)]

4. 结论

相比有文献在国标手工法的测定条件 [17] [18] [19] 和抗干扰实验 [20] 方面的探讨改进，应用全自动碘分析仪测定尿碘，与国标手工法相比本法检出限值低，精密度、准确度和线性相关性要好。由仪器控制试剂用量、反应时间、反应温度等，减少人为操作影响，实现了自动化，提高了检测效率，能满足基层大批量样品检测的需求。测定了海门区共1777份尿样，数据反映海门区人群中碘含量水平处于较好、大于碘适宜量的水平，这与人们食用加碘盐的意识增强以及近年来国家碘缺乏病参照实验室的宣传工作是密切相关的。

参考文献

NOTES

^*通讯作者。