1、 本科毕业论文 （ 20 届） 舟山市岱山县人群尿碘与摄食盐碘的相关性分析 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 2 ABSTRACT3 1 前言 4 1.1 碘缺乏的危 害 4 1.2 碘过量的危害 4 1.3 尿碘与甲状腺疾病 5 1.4 人体碘摄入量过高或过低的研究 5 2 实验材料、主要仪器与试剂 6 2.1 实验材料 6 2.2 主要仪器 6 2.3 主要试剂 6 3 实验方法 7 3.1 尿碘的测定 7 3.2 盐碘的测定 8 3.3 判定标准 8 3.4 数据分析和处理方法 9 4 实验结果及讨论 11 4.1 岱山地区
2、居民盐碘与食碘的描述性统计 11 4.2 食碘量随年龄与性别的分布情况 13 4.3 尿碘随年龄与性别的分布情况 13 4.4 基于 BP 神经网络的尿碘预测 14 5 小结 15 参考文献 16 致谢 17 1 摘要 目的：了解岱山地区居民盐碘和尿碘情况，进行相关性分析。方法：随机抽取岱山地区居民的食用盐及相应居民户的尿样作为研究样本，对样品 进行盐碘和尿碘的测定。结果：舟山人尿碘中位数为 116.2015 g/L，按 WHO/UNICEF/ICCIDD 标准，为足量碘摄入地区。其中小于 100 g/L 的人数为 350 人，占总体样本的 40.46%， 100-199 g/L 的人数为33
3、3 人，占总体样本的 38.50%， 200-300 g L为 91 人，占总体样本的 10.52%，大于 300 g L 为 91 人，占总体样本的 10.52%。 神经网络具有很好的拟合性，估计的准确性达96.4%，在构建模型的过程中，盐碘值所占的重要性为 0.71，盐碘值与尿碘值之间密切的关系。 结 论：从整体上看，岱山地区的食碘含量不存在超量，有一部分居民食用无碘盐。岱山居民总体尿碘含量分析结果为足量碘摄入，属于碘营养水平正常的地区。可以利用构建的神经网络模型根据人群盐碘的摄入量来预测该人群的碘营养水平。 关键词 盐碘；尿碘；数据分析 2 Abstract objective: ana
4、lysis of Urine iodine and perturbation salt iodine in daosan. methods : Daishan area residents Is determine Salt iodine and urine iodine . results : Zhoushan human urine iodine median 116.2015 muon g/L, according to WHO/UNICEF/ICCIDD standards for enough iodine intake area. According to the standard
5、, for enough iodine stunning area. One 100g/L is less than the number of accounting for 350, 40.46% overall samples. 100 - the number of 199ug/L for 333, accounting for the 38.50% overall samples. 200-300g/L to 91, accounting for the overall samples 10.52%, More than 300ug/L to 91, accounting for th
6、e 10.52% overall samples. BP has very good fitting sex, the accuracy of the estimation of 96.4%, in the process of constructing model of salt, the importance of iodine value for 0.71, salt, iodine value and urine iodine value between close relationship. conclusion ： Look from whole, daishan area foo
7、d iodine content does not exist, with a large excess DianYan eat without. Daishan residents overall urine iodine content analysis results for enough iodine stunning, did not exceed the scope. The BP model constructioncan be used to predict urine iodine-iodine nutrition level according to salt iodine
8、 of the crowd samples. Key words Salt iodine ； Urine iodine； Data analysis 3 1 前言 碘是甲状腺主要的组成部分，是必不可少的元素。人体内的碘有三分之一以上是以甲状腺素的形式存在。如果缺碘，就可以导致一系列的生化紊乱及生 物功能异常，造成碘缺乏病。如地方性缺碘甲状腺肿（俗称“大脖子病”），地方性克汀病 (表现为聋哑、呆傻、矮小、脑瘫等 )，先天畸形，流产，早产，发育迟缓，智力下降等等，是世界上严重威胁人类健康和生命安全、破坏社会生产力、破坏人类生态健康的地域性疾病 【 1】 。同时，“高碘”会导致一部分人会患以高碘性甲
9、状腺肿为主要代表的高碘性疾病。高碘疾病同样对人们的身心健康造成危害，同缺碘病一样，严重的影响人类生态健康，制约着人类生态系统的良性循环。 在全民补碘政策实施 15 年之后的今天，很多地方的流行病学调查显示，一些地区正 迎来甲状腺发病的高峰期。疾病暴发的时间段，刚好和强制食用加碘盐相吻合。因此，研究不同地区不同人群使用不同浓度加碘食盐引起了广大学者的广泛关注。尿碘是直接反映人群碘摄人或碘营养状况及其变化的暴露指标，其测定可及时可靠地反映问题，准确测定尿碘含量具有重要意义 1。过硫酸铵消化一砷铈催化分光光度法是原标准研制人员在 2004年 6 月 9 月对我国尿碘测定方法标准 砷铈催化分光光度法测
10、定方法 (WS T1O71999)进行修订的结果。尿碘过硫酸铵法测尿碘灵敏度高，结果准确 【 2】 。本文针对岱山地区居民随机采样，盐碘和尿 碘分别采用直接滴定法和过硫酸铵消化一砷铈催化分光光度法进行测定并进行相关性分析来判定岱山地区居民是否需要补碘。 1.1 碘缺乏的危害 碘缺乏是世界上广泛流行的一种地方性疾病，它的典型特征是地方性甲状腺肿。碘缺乏危害之所以大，是因为它首先侵犯人的大脑，属先天不可逆性疾病，一经发现就失去治疗意义。人类大脑有两个发育、分化的关键期，即从妊娠第三个月开始到出生前（称宫内期）和从分娩到 2 岁（称生后期），这两个关键期最容易遭受各种因素侵害，又称为易伤害期。在这些
11、时期缺碘就会造成智力损害。而这样的智力损害是不可能被恢复的。 如果在此期间发生缺碘，造成大脑发育落后，到关键期结束后再进行补碘，为时已晚 ,已经发育落后的脑组织再不会发育了。换句话说，关键期内所形成的脑发育迟滞是不可逆的，一旦形成，抱憾终生。 碘能够帮助儿童和青少年健康成长，缺碘会对生长发育特别是智力发育造成损害；轻者会出现 10-20 的智商损失，这是我们很难发现的，只是学习成绩差一点；重者会出现孩子矮小和痴呆。成年人的新陈代谢都需要碘的参与，缺碘会使人的新陈代谢发生异常，甚至被碘缺乏病所困扰；碘还对人体的生殖系统有影响， 妇女妊娠碘缺乏会引起自然流产、胎儿先天性畸形、死产 ，并且可导致新生
12、儿死亡 【 3】 。 据专家调查统计，中国病区人口高达4.25 亿，大于世界病区人口总数的 40% ，其中地方性克汀病有 25 万，地方性甲状腺肿病人有 660 多万。其中 1 017 万智力残疾人有 800 万是由缺碘造成的。 1.2 碘过量的危害 4 我国是世界上碘缺乏病分布广泛、病情严重的国家之一。为此，我国采用各种补碘措施，如碘盐强化、碘化面包、碘化酱油、碘化饼干等。我国的碘缺乏现状逐渐好转，但很多居民因长期过多食用碘强化食品，导致碘的摄入过量。海地区，由于长期食用海产品而出现碘的摄入过量，例如，日本北 海道、美国夏威夷、印尼群岛地区 4。高碘导致甲状腺肿大通常认为，“大脖子病”是碘缺
13、乏导致的反馈性甲状腺增生，通常在缺碘地区高发。同时，高碘可以导致甲状腺肿大。高碘致甲状腺肿容易发生在有甲状腺疾病或甲状腺病史的患者，如甲亢、慢性甲状腺炎、甲亢用碘或手术治疗后 5。高碘导致甲状腺功能亢进通常发生在原缺碘地区长期补充碘剂或者是生活在高碘地区曾经得过甲状腺功能亢进，服用过抗甲状腺药物而现在甲状腺功能正常者。高碘引起甲状腺功能亢进在临床上又称为 Graves病。 高碘导致甲状腺癌甲状腺癌大约占所有癌症的 1，在高碘 性甲状腺肿流行区，甲状腺癌特别是极度恶性甲状腺癌的发病率很高，男性中每年低于 3 10 万，而女性却要高 2 3 倍。高碘引起的甲状腺癌主要为乳头状癌 6。很多患者直到晚
14、期才就诊，死亡率较高。最近美国 JohnHopkins 医学研究所的一项调查表明 7。孕妇过多服用补碘剂会增加新生儿出生缺陷的危险，这些出生缺陷包括心脏、肾脏和中枢神经系统的问题以及鸡胸、多指、兔唇和听觉障碍，但该研究缺乏孕妇碘营养完整资料。高碘可以导致甲状腺炎，甲状腺呈现弥漫性肿大，如橡胶般，个别患者还会导致全身性炎症反应。高碘对智力有影响，碘 过量与智力之间的关系仅在近几年才引起了专家学者们的重视。多项在人群中开展的流行病学调查都显示，高碘地区学生的智商明显低于适碘区。大部分动物实验研究也已证明，过量碘负荷确实可使动物脑重量减轻，学习记忆力下降，虽然这种影响不如碘缺乏的作用明显。 1.3
15、尿碘与甲状腺疾病 在碘达到平衡的条件下，尿碘排出量约等于碘的摄入量，所以尿碘是甲状腺病研究中最为普遍采用的监测指标之一。碘缺乏病监测和流行病学调查表明 ， 无论是在全民食盐加碘后的碘干预状态下或自然环境下，尿碘与甲状腺肿大率均呈现“ U”形分布规律。 1999年全国第三次 碘缺乏病监测和 2002 年全国第四次碘缺乏病监测均证明 8：碘缺乏和碘过量甲状腺肿大率较高，而在碘量适宜时甲肿率较低在 2002 年的监测数据中可以更加清楚的看到，无论是 B 超法或触诊法，最低甲肿率与尿碘水平 100 199 微克每毫升相对应，尿碘高于 200 微克每毫升时，甲肿率有随尿碘增加而增加 9。王玲芳 10对山
16、东聊城地区的调查显示， 尿碘高于 244 微克 /毫升时，其与甲肿率呈正比。 1.4 人体碘摄入量过高或过低的研究 查阅大量资料可知，目前针对消除碘缺乏病或高碘的研究结论主要有： ( 1) 碘对甲状 腺功能的作用是双向的 ， 低碘和高碘都可以诱发甲状腺疾病。预防高碘甲状腺病和消除碘缺乏病是全民食盐碘化的出发和归宿点。 ( 2) 食盐碘含量与尿碘水平之间存在着严密的数学关联 ， 根据最适尿碘水平 ( y )按公式 y= 65.6538+ 5.4883 x可以 估算最适盐碘含量 ( x )。 ( 3) 最低甲状腺肿大率对应的尿碘质量浓度在 100-299 微克 /升 之间 ， 极优智商水平对应的5
17、 尿碘质量浓度为 160 255 微克 /升 ， 同时考虑两者 ， 最佳尿碘水平可取为 125- 255 微克 /升， 对应的盐碘水平为 11-35毫克 /千克 。 各个地方可按这个盐碘范围设计区域化的碘盐 。 ( 4) 实行个性化、区域化补碘方针是当务之急。尿碘偏高地区以及基本实现消除碘缺乏病地区供应低碘或无碘盐 ； 高碘地区停止供应碘盐 ； 尚未消除碘缺乏病地区或低碘地区食用高碘盐 ； 已经实现消除碘缺乏病的地区供应低碘盐同时也供应无碘盐 ， 由群众自由选择 ； 三类人群 ， 即自身免疫甲状腺炎患者、甲状腺机能亢进患者及自身抗体阳性患者不食用碘盐。所有的地区都必须以平价盐为基本盐 ， 适当
18、的辅以营养类盐 ， 改变有些无碘盐供应点买不到平价盐的情况 11。 2 实验材料、主要仪器与试剂 2.1 实验 材料 随即抽取岱山地区居民的食用盐 868 份及相对应居民户的尿样 865 份，由舟山市疾病控制预防中心提供。 2.2 主要仪器 仪器名称 型号 厂家 控温消解仪 AED -11/60 北京博瑞赛科技有限公司 恒温水浴箱 DK- 600 上海精密实验设备有限责任工资 分光光度计 V1200 上海美普达仪器有限责任公司 台式电子天平 JA2003N 上海精密科学仪器有限责任公司 2.3 主要试剂 试剂（规格） 厂家 过硫酸钠（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 三氧化二砷（优级醇）
19、氯化钠（优级醇）国药集团化学试剂有限责任公司 氢氧化钠（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 硫酸（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 硫酸铈铵（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 碘酸钾（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 磷酸（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 碘化钾（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 硫代硫酸钠溶液（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 淀粉（分析醇） 国药集团化学试剂有限责任公司 6 3 实验方法 3.1 尿碘的测定 按砷一铈催 化分光光度法 (WS/T 107- 2006) 检测。 原理：采用过硫酸铵溶液在 100消解尿样，利用碘对砷铈氧化
20、还原反应的催化作用： H3ASO3+2Ce4+H2OH 3ASO4+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，所剩余的 Ce4+越少；控制反应温度和时间，于 420nm 波长下测定体系中剩余 Ce4+的吸光度值，求出碘含量。 3.1.1 溶液的配制 硫酸铈 铵溶液【 c（ Ce4+）】 =0.076mol/L：称取硫酸铈铵（ Ce（ NH4） 4(SO4)42H2O，） 48.0g溶于 700ml 2.5mol/L 硫酸溶液中，加水稀释至 1L。贮于棕色瓶中避光室温放置（可保存 6个月） 过硫酸铵溶液（ 1.0mol/L）：称取 228.2 克
21、过硫酸铵置于 1000ml 水中充分溶解，摇匀，储存于棕色瓶中（可保存 6 个月）。 硫酸溶液【 c(H2SO4)=2.5mol/L】：取 139ml 浓硫酸（优级纯， P20=1.84g/ml），缓慢加入到 700ml 水中，冷却后用水稀释至 1L。 亚砷酸溶液【 c(H3ASO3)=0.10mol/L】：三氧化二砷 AS2O3称 取 10.0g，氯化钠（优级纯）25.0g 和氢氧化钠 2.0g 置于 1L 烧杯中，加水约 500ml，加热搅拌至完全溶解后冷却至室温，缓慢加入 200ml 硫酸溶液（ 2.5mol/L），冷却至室温，然后用水稀释至 1L，贮于棕色瓶中室温（可保存数月）。 3.
22、1.2 碘标准液的配制 储备液：准确称烘干至恒重的碘酸钾 0.1686g 于烧杯中，加水溶解后移入 1000ml 容量瓶，加水稀释至刻度 ,盖上盖子摇匀。 1ml 储备液含碘 100 g。于冰箱（ 4）内可保存半年。 中间液：取 10.00ml 储备液于 100ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，中 间液 1ml 含碘 10 g。至于冰箱（ 4）可保存数周。 碘标准应用系列溶液：准确吸取中间液 0ml、 0.50ml、 1.00ml、 1.50ml、 2.00ml、 2.50ml、3.00ml 分别至于 100ml 容量瓶中，用水稀释至刻度。其浓度分别为 0 g/L、 50 g/L、 100 g/
23、L、 150 g/L、 200 g/L、 250 g/L、 300 g/L 的标准系列溶液。 3.1.3 操作步骤 1）摇匀尿样，使左右沉淀物混悬； 2）用移液枪吸取 0.25ml 碘标准应用系列溶液于消化管中； 3）取 0.25ml 混匀尿样于消化管中（如尿 样的碘浓度超出标准曲线范围则做适当稀释后取样）； 7 4）加入 1ml 过硫酸铵溶液，混匀后至于 100的消化控温加热装置中，消化 1H（在通风厨内进行）； 5）取下冷却至室温； 6）各管加入 2.5ml 亚砷酸溶液，充分混匀后将标准管按碘浓度由高至低排列，置室温温浴15Min，硫酸铈铵溶液同时温浴； 7）按下秒表计时，依顺序每管间隔
24、30 S 向消化管中准确加入 0.30ml 硫酸铈铵溶液，立即混匀放回； 8）待第一管加入硫酸铈铵溶液准确反应 30 min 时，依顺序准确间隔 30S 于 420mm 波长下，用 1cm 比色杯，以水作参比，测 定各管的吸光度； 9）以碘标准应用系列溶液的碘浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，或以吸光度为对数坐标在半岁数坐标系中绘制标准曲线； 10）样品测定，测定各管吸光度。以吸光度在标准曲线上查出碘浓度。 3.2 盐碘的测定 按 GB/T 13025 7-1999 制盐工业通用试验方法一碘离子测定。 原理是：在酸性溶液中，试样中的碘酸根氧化碘化钾析出碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，测定
25、碘离子的含量。 IO3 +I +6H I2+3H2O 2S2O32 +I2 2I +S4O62 3.2.1 硫代硫酸钠标准液的标定 取碘酸钾标准溶液 10.00ml 0.002mol/L 1/6 于 250ml 碘量瓶中，加约 80ml 去离子水，加 2ml 1mol/L 磷酸， 5ml 5g/L 碘化钾，用 0.002mol/L 硫代硫酸钠溶液滴定，至溶液呈浅黄色接近无色时 , 加入 4ml 的淀粉溶液 5g/L，滴定至蓝色恰好消失为止。 3.2.2 样品检测 取 10.0 0.1g 的样品食盐于 250ml 碘量瓶中 , 加约 80ml 去离子水，加 2ml 1mol/L磷酸， 5ml 5
26、g/L 碘化钾，摇晃至充分溶解，用 0.002mol/L 硫代硫酸钠溶液滴定，至溶液呈浅黄色 接近无色时 , 加入 4ml 5g/L 淀粉溶液 , 滴定至蓝色恰好消失为止。 3.3 判定标准 3.3.1 根据 GB5461-2000 标准 12 食盐中碘含量 20 50 mg /kg 为合格加碘食盐；食盐中含碘量 5mg/kg 20 mg /kg（不包含 20mg/kg 或 50 mg /kg）为不合格碘盐；碘含量 5 mg /kg 为非碘盐。 3.3.2 根据 GB16006-2008 碘缺乏病消除标准 碘盐覆盖率 95%，居民户合格碘盐食用率 90%； 尿碘 ( 8 10 岁儿童 ) 10
27、0 g /L 以 下的比率 300 g /L 为碘摄入过量。 3.4 数据分析和处理方法 3.4.1 Bp 神经网络 BP（ Back Propagation）网络是 1986 年由 Rumelhart 和 McCelland 为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模 型之一。 BP 网络能学习和存贮大量的输入 -输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。 BP 神经网络模型拓扑结构包括输入层（ input）、隐层 (hide la
28、yer)和输出层 (output layer)。 3.4.1.1 BP 神经网络基本原理 BP 网络模型处理信息的基本原理是：输入信号 Xi 通过中间节点（隐层点）作用于输出节点，经过非线形变换，产生输出信号 Yk，网络训练的每个样本包括输入向量 X 和期望输出量 t，网络输出值 Y 与期望输出值 t 之间的偏差，通过调整输入节点与隐层节点的联接强度取值 Wij 和隐层节点与输出节点之间的联接强度 Tjk 以及阈值，使误差沿梯度方向下降，经过反复学习训练，确定与最小误差相对应的网络参数（权值和阈值），训练即告停止。此时经过训练的神经网络即能对类似样本的输入信息，自行处理输出误差最小的经过非线形
29、转换的信息。 3.4.1.2 BP 神经网络模型的构建 BP 网络模型包括其输入输出模型、作用函数模型、误差计算模型和自学习模型。 （ 1）节点输出模型 隐节点输出模型： Oj=f(WijXi -q j) (1) 输出节点输出模型： Yk=f(TjkOj -q k) (2) f-非线形作用函数； q -神经单元阈值。 （ 2）作用函数模型 作用函数是反映下层输入对上层节点刺激脉冲强度的函数又称刺激函数，一般取为(0,1)内取值 Sigmoid 函数： f(x)=1/(1+e-x) (3） （ 3）误差计算模型 误差计算模型是反映神经网络期望输出与计算输出之间误差大小的函数： Ep=1/2(tpi -Opi)2 (4) tpi-i 节点的期望输出值； Opi-i 节点计 算输出值。 （ 4）自学习模型 神经网络的学习过程，即连接下层节点和上层节点之间的权重拒阵 Wij 的设定和误差
