孟加拉国市售碳酸及能量饮料中咖啡因与痕量金属污染评估及健康风险分析：基于先进分析技术的综合研究

本研究针对孟加拉国市售碳酸饮料和能量饮料，采用HPLC和ICP-MS技术系统分析咖啡因及15种痕量金属含量，评估其健康风险。结果显示Pb、Hg、Fe等元素超标，但THQ及TTHQ值均低于1，表明当前摄入水平下风险可控，为饮料安全监管提供重要数据支撑。

　　

随着即食食品和饮料消费量的全球性激增，碳酸饮料和能量饮料因其便捷性和独特口感成为大众日常消费的重要组成部分。然而，饮料生产过程中可能引入重金属污染，长期摄入过量重金属如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等会对人体健康造成严重威胁，包括神经系统损伤、肝肾毒性及致癌风险。同时，饮料中普遍添加的咖啡因若超量摄入亦可能导致心血管及中枢神经系统不良反应。孟加拉国作为饮料消费大国，此前缺乏对市售饮料中污染物含量的系统监测与健康风险评估。为此，研究人员首次在该国开展大规模调查，旨在通过先进分析技术明确饮料中咖啡因及重金属污染状况，并评估其健康风险。

本研究由孟加拉国科学与工业研究委员会（BCSIR）下属国家分析与服务研究所（INARS）的Pallabe Saha、Nusrat Tabassum Shristy等作者合作完成，论文发表于《Journal of Food Composition and Analysis》。研究人员从达卡市不同商店采购了20个常见品牌的碳酸饮料（CS-1至CS-8）和能量饮料（ES-1至ES-12），包括本地生产与进口产品，使用塑料瓶和罐装两种包装。研究团队采用高温干法消解结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析15种痕量金属，利用高效液相色谱（HPLC）检测咖啡因含量，同时测定pH、总溶解固体（TDS）和电导率等理化参数。健康风险评价采用美国环境保护署（USEPA）推荐的目标危害商（THQ）、总目标危害商（TTHQ）及致癌风险（TCR）模型，分别评估成人和儿童通过饮料摄入重金属的非致癌与致癌风险。

3.1. 理化性质

饮料样本的pH值介于2.23–3.20之间，均低于4.0，表明所有产品均呈较强酸性，长期饮用可能侵蚀牙釉质。TDS范围在275–1694 mg/L，其中部分样本超出WHO饮用水标准（500 mg/L）。电导率变化范围较大（361–3300 μS/cm），进口饮料通常具有更高的TDS和电导率，反映其无机物含量较高。

3.2. 痕量金属分析

3.2.1. 碳酸饮料

所有样本均检出砷（As）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）、锌（Zn）、汞（Hg）、铝（Al）、铁（Fe）等金属。铅（Pb）、汞（Hg）、铁（Fe）的平均浓度分别为257 μg/L、7 μg/L和5648 μg/L，均超过WHO饮用水安全标准（Pb: 10 μg/L; Hg: 1 μg/L; Fe: 300 μg/L）。样本CS-6中重金属总量最高（15.589 mg/L）。

3.2.2. 能量饮料

能量饮料中Pb、Fe、Al等元素也普遍超标，其中Pb含量在34–1072 μg/L之间，ES-6样本含量最高。铁（Fe）平均浓度为2608 μg/L，远高于安全限值。此外，部分样本中Cd、Ni个别超标，如ES-3和ES-6中Cd含量高于0.005 mg/L。

3.2.3. 健康影响与饮用水标准对比

研究对比了WHO与USEPA饮用水标准，发现Pb、Cr、Mn、Hg、Al、Fe在多数样本中超标。这些元素过量摄入可引起多种健康问题，如Pb中毒导致贫血与高血压，Hg损害神经系统，Fe过量关联肝损伤与结肠癌风险。

3.3. 咖啡因

咖啡因含量范围从“未检出”（<1 mg/L）至150.9 mg/L，平均值为120.0 mg/L。进口能量饮料中未检出咖啡因。所有样本咖啡因含量低于USFDA规定的安全限值（0.2 mg/mL或200 ppm），按当前摄入量计算，成人每日饮用3/4瓶仍在安全范围内，但儿童需控制摄入。

3.4. Pearson相关性矩阵

重金属之间存在显著相关性，如Mn与Cr（r = 0.95）、Pb与Cd（r = 0.93）呈强正相关，表明这些元素可能来自相同污染源，如原料或生产过程。

3.5. 主成分分析（PCA）

PCA结果显示前两个主成分累计方差贡献率为73.36%，As、Pb、Cd、Zn等元素在PC1上载荷较高，表明其来源一致；Co、Cr、Mn、Ni等与PC2相关，多见于碳酸饮料。

3.6. 健康风险评价

成人和儿童的THQ与TTHQ值均小于1，表明目前摄入量下非致癌风险可接受。致癌风险值介于10^-6–10^-4之间，处于USEPA可接受范围。儿童由于体重较轻和摄入量相对较大，其风险值略高于成人。

本研究首次系统评估了孟加拉国市售碳酸饮料和能量饮料中多种污染物的含量及健康风险。尽管部分重金属含量超标，但基于当前消费习惯，其非致癌和致癌风险均在可接受范围内。结果强调有必要持续监测饮料安全性，特别是针对儿童、孕妇及高频消费者。建议生产商改进生产工艺与水质处理，同时推行更清晰的成分标签制度，以保障公众健康。该研究为发展中国家饮料安全监管提供了重要基准数据和方法学参考。