《Agriculture》：Macro- and Trace Elements in Fresh Fruits from the Re?i?a Agri-Food Market, Romania—Chemometric Analysis and Health Risk Assessment
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水果是必需矿物质的重要来源，但也可能促进潜在有毒元素的摄入。本研究采用火焰原子吸收光谱法（FAAS）和石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）测定了从罗马尼亚雷希察（Re?i?a）农贸市场购买的15种水果的水分、常量元素（Na、K、Ca、Mg）和微量元素（Cu、Mn
水果是必需矿物质的重要来源，但也可能促进潜在有毒元素的摄入。本研究采用火焰原子吸收光谱法（FAAS）和石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）测定了从罗马尼亚雷希察（Re?i?a）农贸市场购买的15种水果的水分、常量元素（Na、K、Ca、Mg）和微量元素（Cu、Mn、Fe、Cd、Pb、Zn、Cr）含量。数据通过主成分分析（PCA）、k均值聚类和层次聚类分析（HCA）进行评价，并用于健康风险评估。平均含量顺序为K > Ca > Mg > Na和Fe > Zn > Mn > Cu > Cr > Pb > Cd，草莓在多数元素中含量最高。前三个主成分解释了超过93%的方差，样品与同一物种的文献数据聚类。Pb和Cd含量远低于欧盟（EU）和食品法典委员会（Codex Alimentarius）的限量。对于成人每日摄入200 g和6–9岁儿童每日摄入175 g的情景，所有危害商数（HQ）均低于1，暴露边际（MOE）表明Pb风险较低；因此，在所评估的情景下，所分析的水果不构成健康担忧，是必需矿物质的宝贵来源。
本研究针对罗马尼亚雷希察农贸市售新鲜水果的常量与微量元素含量、化学计量学特征及健康风险开展系统研究。水果是膳食中必需矿物质的重要来源，同时可能富集Cd、Pb等潜在有毒元素，其含量受土壤组成、灌溉水质、肥料农药施用及工业采矿活动影响。雷希察地区具有悠久的冶金和采矿历史，可能影响当地农产品的微量元素含量，但此前尚无研究对该地区市售水果的必需及潜在有毒元素进行评价，且少有研究对同一市场的大量水果物种同时结合多变量分析和基于当前毒理学参考值的健康风险评估。因此，研究人员从雷希察农贸市场采集隶属5个植物科（Rosaceae、Vitaceae、Cucurbitaceae、Grossulariaceae、Ericaceae）的15种水果，测定水分、常量元素（Na、K、Ca、Mg）和微量元素（Cu、Mn、Fe、Cd、Pb、Zn、Cr）含量，并与文献数据及欧盟和食品法典委员会最大限量比较；通过PCA、k均值聚类和HCA识别元素间关系及样品分组；基于估计每日摄入量（EDI）、目标危害商数（THQ）、总目标危害商数（TTHQ）、暴露边际（MOE）和致癌风险（CR）评估人体健康风险。研究得出：所分析水果是K的重要来源，其次为Ca和Mg，Na含量低；平均常量元素顺序为K > Ca > Mg > Na，微量元素顺序为Fe > Zn > Mn > Cu > Cr >Pb > Cd；草莓的K、Mg、Cu、Mn、Fe和Zn含量最高，黑加仑Ca含量最高，西瓜Na含量最高；所测值与文献报道的同一物种相当；Pb和Cd含量远低于欧盟和食品法典委员会最大限量；在成人每日200 g和6–9岁儿童每日175 g的暴露情景下，所有THQ和TTHQ均低于1，Pb的MOE均大于1且CR低于10??，表明所分析水果在评估情景下不构成健康风险，是膳食必需矿物质的宝贵来源。本研究的意义在于填补了雷希察地区市售水果元素组成数据的空白，将多变量化学计量学分析与基于当前毒理学参考值的健康风险评估相结合，为地方食品安全监测提供了科学依据。
研究人员采用的关键技术方法包括：从雷希察农贸市场采集15种水果（隶属5个植物科），每种水果采集约1 kg集合样品并分为3个独立样品；水分采用常压干燥恒重法测定；样品经干法灰化（550 °C）后以HCl和HNO?溶解进行湿法矿化；Na、K、Ca、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn采用火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定，Cd、Pb、Cr采用石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）测定；数据采用主成分分析（PCA）、k均值聚类和层次聚类分析（HCA）进行化学计量学评价；基于EDI、THQ、TTHQ、MOE和CR进行健康风险评估，成人情景每日摄入200 g、体重70 kg，6–9岁儿童情景每日摄入175 g、体重23.1 kg。
研究结果如下：（1）水果中常量与微量元素浓度：15种水果水分含量为79.80%（黑葡萄）至93.00%（西瓜），平均85.10%，与文献值接近；Na含量为0.07（蓝莓）至1.25 g kg?1 d.w.（西瓜），平均0.34 g kg?1 d.w.；K含量为6.80（梨）至25.9 g kg?1 d.w.（草莓），平均14.0 g kg?1 d.w.，K为所有水果的主导常量元素，K/Na比值约12（西瓜）至172（杏）；Ca含量为0.38（梨）至3.05 g kg?1 d.w.（黑加仑），平均1.11 g kg?1 d.w.，醋栗类Ca含量最高；Mg含量为0.47（梨）至1.67 g kg?1 d.w.（草莓），平均1.00 g kg?1 d.w.；平均常量元素顺序为K > Ca > Mg > Na。Cu含量为0.80（西瓜）至26.5 μg g?1 d.w.（草莓），平均4.97 μg g?1 d.w.；Mn含量为1.10（西瓜）至65.9 μg g?1 d.w.（草莓），平均9.17 μg g?1 d.w.；Fe含量为15.8（梨）至67.4 μg g?1 d.w.（草莓），平均26.8 μg g?1 d.w.；Cd仅在5种水果中可定量（0.003–0.010 μg g?1 d.w.），其余低于定量限（LOQ，0.0025 μg g?1 d.w.）；Pb仅在李（0.135 μg g?1 d.w.）和草莓（0.029 μg g?1 d.w.）中可定量，其余低于LOQ（0.025 μg g?1 d.w.）；Zn含量为1.45（西瓜）至40.2 μg g?1 d.w.（草莓），平均10.8 μg g?1 d.w.；Cr含量为0.27–1.40 μg g?1 d.w.，可定量值平均0.53 μg g?1 d.w.，最低为红醋栗、最高为苹果，西瓜和甜瓜低于LOQ（0.25 μg g?1 d.w.）；平均微量元素顺序为Fe > Zn > Mn > Cu > Cr > Pb > Cd。换算为鲜重后，可定量Pb（草莓0.003 mg kg?1 f.w.、李0.025 mg kg?1 f.w.）和Cd（0.0003–0.001 mg kg?1 f.w.）以及低于LOQ样品的鲜重LOQ值均远低于各水果类别的最大限量；Cu含量（0.056–2.68 mg kg?1 f.w.）也低于所分析水果总铜的最低最大残留限量（5 mg kg?1 f.w.）。（2）化学计量学分析：比较所分析水果的矿物质含量，草莓K含量最高，西瓜和草莓Na含量最高，黑加仑Ca含量最高，草莓、西瓜和黑加仑Mg含量最高；梨和苹果K、Ca、Mg含量最低，蓝莓Na含量最低；草莓Cu、Mn、Fe、Zn和Cd含量最高，黑加仑Mn和Fe居第二，李Cu居第二，苹果Zn居第二；李Pb含量最高，苹果Cr含量最高；西瓜多数微量元素含量最低。主成分分析（PCA）对常量元素和微量元素分别进行，仅纳入数据完整的样品（常量元素41个、微量元素35个），数据经z-score标准化后在相关矩阵上进行PCA并保留前三个主成分；载荷以元素与主成分间的相关系数表示，绝对载荷至少0.5视为显著贡献。常量元素前三个主成分解释93.51%的总方差（PC1 64.73%、PC2 16.81%、PC3 11.97%），PC1与四种元素均正相关（Mg 0.900、K 0.827、Ca 0.802、Na 0.672），反映总体矿物质含量，PC2由Na主导（0.735），PC3对比Ca（0.488）与K（?0.483）；微量元素前三个主成分解释94.88%的总方差（PC1 71.87%、PC2 14.50%、PC3 8.51%），PC1与五种元素均正相关（Zn 0.961、Fe 0.880、Cr 0.817、Mn 0.801、Cu 0.765），PC2和PC3载荷绝对值均未超过0.5。基于常量元素的PCA，k均值聚类识别出4组样品（轮廓系数0.473）：中间矿物质含量的大组（20个样品，含李、苹果、梨、桃、杏、酸樱桃、甜樱桃、葡萄、蓝莓及同物种文献数据）、参考文献[25,60]全部10个样品组成的紧凑组（反映这些来源报道的低值）、富Na水果组（草莓、西瓜、甜瓜、酸樱桃）和富Ca醋栗组；本研究的样品位于同物种文献数据附近，表明所测值与已发表数据一致。基于微量元素的PCA，轮廓系数在2簇时最高（0.686）但仅分离出含量最高的两个样品且与HCA一致性较弱（ARI=0.594），故保留3簇（轮廓系数0.569，与HCA一致性很好，ARI=0.884）：簇1（28个样品）含除草莓外的全部本研究样品及多数文献数据，为微量元素含量低而均匀的紧凑组；簇2为草莓和酸樱桃（文献[39]），PC1得分最高；簇3（5个样品）为文献中Fe、Mn、Zn含量高的样品。将未检出值替换为各元素最低报道值的一半或排除含未检出值的8个样品后，前三个主成分解释方差仅轻微变化（94.84%和94.40%），所有样品的簇归属与主分析完全相同（ARI=1.000），表明分组不依赖于未检出值的处理方式。层次聚类分析（HCA）对相同标准化数据采用欧氏距离和Ward连接法验证分组稳定性：常量元素树状图共表相关系数为0.766，在连接距离5.31处切割得到与k均值完全相同的4簇（ARI=1.000）；微量元素树状图共表相关系数更高（0.899），与k均值一致性很好（ARI=0.884），在连接距离6.93处切割得到相同3组，唯一差异是甜樱桃被纳入高Fe、Mn、Zn文献样品组；总体而言HCA证实了PCA和k均值聚类识别的主要分组不依赖于聚类方法。（3）水果消费相关的健康风险：基于微量元素含量换算为鲜重后评估，EDI范围为Cu 0.16–7.65 μg kg?1 day?1、Mn 0.22–19.0 μg kg?1 day?1、Fe 5.62–21.3 μg kg?1 day?1、Cd 9.51×10??–2.89×10?3 μg kg?1 day?1、Pb 8.37×10?3–7.24×10?2 μg kg?1 day?1、Zn 0.29–11.6 μg kg?1 day?1、Cr 0.122–0.572 μg kg?1 day?1；所有元素的EDI均远低于相应口服参考剂量（RfD），最高EDI分别占Mn的13.6%、Cu的10.9%、Zn的3.9%、Fe的3.0%、Cd的0.29%和Cr的0.04%。所有THQ均低于1（<10??至0.136），THQ顺序为THQCu > THQMn > THQFe > THQZn > THQCd > THQCr，Cu和Mn是TTHQ的主要贡献者；TTHQ为0.013（西瓜）至0.315（草莓），均低于1；草莓中Mn和Cu分别占TTHQ的43%和35%。Pb的肾毒性MOE为李8.7、草莓75.3，其余水果高于43.7，均大于1，仅李的MOE低于10；Pb的致癌风险为李6.15×10??、草莓7.11×10??，其余低于1.23×10??，均低于10??的可忽略风险阈值。对于6–9岁儿童，每公斤体重暴露量为成人的2.65倍，所有THQ仍低于1（<10??至0.360），Cd的THQ不超过0.008；TTHQ为0.035（西瓜）至0.834（草莓），均低于1，Mn和Cu仍为主要贡献者；Pb的发育神经毒性MOE为李2.6、草莓22.5，其余高于13.1，均大于1，但李的窄 margin 表明儿童是对膳食Pb暴露最敏感的人群，支持对当地市售水果中Pb进行定期监测的必要性。
讨论与结论：本研究采用FAAS和GFAAS测定了雷希察农贸市场15种水果的水分、常量元素和微量元素含量，所分析水果是K的重要来源，其次为Ca和Mg，Na含量低；平均常量元素顺序为K > Ca > Mg > Na，微量元素顺序为Fe > Zn > Mn > Cu > Cr > Pb > Cd；草莓K、Mg、Cu、Mn、Fe和Zn含量最高，黑加仑Ca含量最高，西瓜Na含量最高；所测值与文献报道的同一物种相当。探索性化学计量学分析表明，常量元素和微量元素的前三个主成分均解释超过93%的总方差；常量元素k均值聚类识别出4组样品，主要由总体矿物质含量及Na和Ca含量决定，微量元素得到3组：含量低而均匀的大组（含除草莓外的全部所分析水果）以及两个Fe、Zn、Mn、Cu或Cr含量高的样品组；本研究水果与同物种文献数据聚类在一起，HCA证实了PCA和k均值聚类的分组，且分组不受未检出值处理方式的影响。所分析水果的Pb和Cd含量远低于欧盟和食品法典委员会最大限量；对于每日摄入200 g新鲜水果，所有微量元素的估计每日摄入量远低于相应参考剂量，所有水果的THQ和TTHQ均低于1，表明对消费者无非致癌风险；对于每日摄入175 g新鲜水果的6–9岁儿童，THQ和TTHQ也均低于1；Pb的暴露边际在成人和儿童中均大于1，致癌风险低于10??，表明风险较低。因此，在所评估的暴露情景下，所分析水果的消费不太可能对人体健康构成风险，这些水果可被视为膳食中必需矿物元素的宝贵来源；但鉴于Cd和Pb的累积毒性，建议对当地市场销售水果中Cd和Pb含量进行定期监测。研究同时指出局限性：每种水果仅代表来自一个当地生产者和市场的单一批次，结果可能不代表其他地区或季节；未进行回收率试验和认证参考物质分析，干法灰化过程中较易挥发元素（Cd和Pb）的部分损失不能完全排除，所报道的Cd和Pb含量应视为指示性值，因此Cd和Pb的EDI、THQ、MOE和CR值可能低估实际暴露，应谨慎解读；健康风险评估基于成人和6–9岁儿童的假设暴露情景，消费者安全性结论仅适用于所评估的水果和暴露条件。
