《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》：Divulging the Hidden Risks of Trace and Heavy Elements in Sports Nutritional Supplements; A Comprehensive Study Targeted with Health Risk Evaluation
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本研究首次对奥曼市场23种运动营养补充剂进行金属元素分析，发现铝、钡、铜、铁、镍等非标签污染物普遍存在，砷和铅检出率13%，部分标签元素缺失，通过THQ和HI评估显示存在健康风险，强调需加强监管以确保消费者安全。
阿德尔·埃哈布·易卜拉欣（Adel Ehab Ibrahim）| 萨米·G·阿拉米尔（Samy G. Alamir）| 穆罕默德·阿尔-奥迈里（Mohamed Al-Omairi）| 加拉尔·马格迪（Galal Magdy）| 哈尼·A·巴塔库希（Hany A. Batakoushy）| 艾哈迈德·阿尔-哈拉西（Ahmed Al-Harrasi）
尼兹瓦大学（University of Nizwa）自然科学与医学科学研究中心，Birkat Al Mauz，尼兹瓦616，阿曼
摘要
背景
全球范围内，运动营养补充剂市场正在快速增长，大约36-85%的运动员使用这些产品。市场上销售着各种类型的产品，它们被归类在不同的类别中。然而，作为营养补充剂，大多数发展中国家和一些西方社区在将这些产品投放市场之前，并不需要经过监管机构的批准。
目的
本研究强调了严格审查运动营养补充剂的重要性，因为它们可能显著影响人类的营养状况和健康。
方法
本研究分析了在阿曼首次销售的23种运动补充剂中18种必需元素（铬、铜、锰、铁、锌、钴、钙、钾、镁和钠）以及其他有毒元素（砷、铝、钡、硼、镉、镍、铅和硅）的含量。研究采用了电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES），并在实验前使用了微波消解技术。该方法在微量和常量元素的线性范围内（分别为0.03–15.00 ppm和10.00–250.00 ppm）进行了验证。风险评估采用了目标危险商数（THQ）和危险指数（HI）来进行。
结果
铝、钡、铜、铁和镍是最常见的未标注污染物。一些标注了成分的样本中实际缺乏这些元素。镉和钴未被检测到，而砷和铅在样本中的检出率为13.0%。尽管硼只在一个样本中进行了标注，但在研究的69.57%的产品中都被检测到，其平均THQ为0.24。此外，多个样本的HI值≥1。这些结果凸显了消费这些补充剂所带来的潜在风险以及标签信息的不准确性。研究结果还强调了加强对补充剂市场的监管，以促进安全消费和明智的饮食选择。
引言
使用运动营养补充剂已成为那些希望提高整体表现和生活质量的人们的一个重要趋势。大约36-85%的运动员使用营养补充剂。即使在精英运动员中，也有研究显示64%的运动员使用补充剂，其中42%的人没有咨询专业人士[1]。消费者期望这些补充剂能够达到预期的效果，并相信其标签上的成分含量准确且无污染。2015年责任营养委员会的一项调查进一步证实了这种信任，该调查发现84%的美国人相信营养补充剂的安全性、有效性和质量[2]。虽然美国运动员的观点不一定适用于全球所有运动员，但在日本和新加坡等地区，大学生运动员中营养补充剂的使用频率很高（79-89%），这凸显了它们的重要性[3]。另一项研究还指出，人们对补充剂的信任增加与广泛的广告宣传有关，而非基于证据的知识[4]。因此，关于这些产品质量和安全的担忧不仅仅局限于检查成分。一些补充剂被发现含有重金属、强效兴奋剂和各种禁用物质[5]。这可能表明人们依赖供应商提供的分析证书，而不对原材料或成品进行进一步检测。有报告显示，某种产品的实际成分含量远低于标签上标注的量。另一项关于蛋白质粉和饮料的研究发现了铅污染，其中三种产品的铅含量超过了药典标准[6]。目前，许多国家在补充剂上市前不需要预先批准（例如美国、新西兰、欧盟以及非洲和亚洲的许多发展中国家），或者只对标签进行监管（例如加拿大）[7]。行业完全负责确保产品质量和合规性，因为制造商必须保证产品的安全性并准确标注所有成分[8]。运动营养补充剂市场呈现出显著增长，2021年的市场规模估计达到了1631亿美元[9]。预计未来至少两年内，这一市场将以每年6.5%的速度持续增长，表明需求仍在增加。
这些健身营养补充剂包括多个类别，如蛋白质、运动前补充剂、氨基酸、肌酸、燃脂剂、谷氨酰胺、增肌剂和一氧化氮增强剂等，还包括一次性产品如蛋白质棒和饼干。它们可以以不同的组合同时使用，大多数情况下无需医疗或专业监督。蛋白质补充剂的来源多种多样（动物源或植物源等）。植物基蛋白质因其潜在的健康益处而受到认可，但其元素含量可能因加工方法、土壤类型、作物种类、肥料和灌溉用水的不同而有所差异[10]。运动前补充剂是另一大类产品，30%的年轻人使用它们，使其成为仅次于多种维生素的第二大消费类别[11]。这类补充剂通常包含咖啡因、β-丙氨酸、支链氨基酸（BCAA）等成分，被认为可以提升短期运动表现。燃脂剂则通过增加脂肪代谢或能量消耗、减少脂肪吸收、促进运动中的脂肪氧化或引发长期变化来帮助减肥[12]。一些燃脂剂含有咖啡因、三价铬、藤黄果提取物和车前草等成分[12]。有研究指出瘦身茶和咖啡中存在镉、钡和铅的污染[13][14]。增肌剂通常含有碳水化合物、蛋白质、脂肪以及维生素、矿物质和氨基酸等成分[15]。
运动补充剂有时可能含有必需和非必需的金属污染物。了解这些污染物对安全和健康至关重要，因为如果不加以控制，它们的含量可能会带来严重风险[15][16]。虽然必需元素对生命至关重要，但过量摄入可能导致毒性。非必需金属对人体健康没有已知的好处，甚至可能具有毒性。世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）将某些重金属列为致癌物：1类致癌物包括砷、六价铬、镍、镉、铍和铁；2类致癌物包括钴和铅；3类致癌物包括汞。这些金属的急性或慢性暴露都可能对人体健康造成伤害[17]。
回顾相关文献，可以看出大多数全球研究主要集中在乳清蛋白补充剂的分析上[18][19][20][21][22]，海湾地区尚未有相关研究。本研究的目的是评估不同运动补充剂中的必需和非必需元素组成，以帮助识别潜在的风险。风险评估采用了目标危险商数（THQ）和危险指数（HI）来评估接触这些污染物可能带来的健康风险。研究使用了电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES），该方法以其灵敏度和同时分析多种元素的能力而著称。
仪器与试剂
所有测量均使用来自美国马萨诸塞州珀金埃尔默公司（Perkin-Elmer）的Optima 8000 ICP-OES系统进行，该系统配备双背光电荷耦合检测器，波长范围为160-900 nm，并使用Syngistix?软件进行操作。整个研究过程中使用的是Millipore公司生产的Milli-Q纯净水（电导率约为10 μS cm?1）。样品的消化采用Milestone公司的ultraWAVE?微波消解技术。
分析性能与方法验证
在指定范围内评估了所提出方法的线性。每种元素的计算回归系数（R2）均≥0.999。微量元素的检出限（LOD）范围为（0.01-0.33 ppm），常量元素的检出限（LOQ）范围为（0.03–0.99 ppm）。
为确保数据完整性，采用了标准添加技术，该方法可以解决基质效应问题，因为校准溶液是按照特定程序制备的。
结论
本研究探讨了全球范围内广泛使用的消费品，尤其是运动员和追求理想体型的个体所使用的补充剂。由于这些补充剂来源于多种天然、合成和半合成材料，因此存在被不同污染物污染的重大风险。其中包含某些有毒元素，以及可能对消费者健康构成严重威胁的必需元素。
资金
本研究得到了尼兹瓦大学内部资金的支持（编号：UON/54/IF/2025）。
作者贡献声明
萨米·阿拉米尔（Sami Alamir）：撰写初稿、进行正式分析、数据管理。阿德尔·埃哈布·易卜拉欣（Adel Ehab Ibrahim）：撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理、方法设计、进行正式分析、数据管理、概念构思。加拉尔·马格迪（Galal Magdy）：撰写初稿、开展研究、数据管理。穆罕默德·阿尔-奥迈里（Mohamed Al-Omairi）：方法验证。哈尼·巴塔库希（Hany Batakoushy）：撰写初稿、开展研究、数据管理。艾哈迈德·阿尔-哈拉西（Ahmed Al-Harrasi）：撰写、审稿与编辑、监督研究、争取资金支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系
