《Journal of Food Composition and Analysis》：Potentially toxic trace elements in powdered infant formulas sold in Pakistan with probabilistic, as-consumed risk assessment and HACCP-aligned control priorities
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风险评估通常基于即售状态的配方奶粉浓度进行，然而暴露实际发生在冲调之后，并可能取决于制备所用水的质量。本研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）定量检测了巴基斯坦市售的42种婴幼儿配方奶粉产品中砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）和汞（Hg）的
风险评估通常基于即售状态的配方奶粉浓度进行，然而暴露实际发生在冲调之后，并可能取决于制备所用水的质量。本研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）定量检测了巴基斯坦市售的42种婴幼儿配方奶粉产品中砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）和汞（Hg）的含量。研究框架整合了确定性风险评估、保留产品完整结构的二阶蒙特卡洛模拟以及即食双途径暴露模型。As和Cr在所有产品中均被检出，Pb和Hg在83.3%的产品中检出，Cd在78.6%的产品中检出。Pb和Cd分别有71.4%和31.0%的产品超出欧盟最高限量。在保守筛查假设下，所有产品的As暴露限值（MOE）均低于1，97.6%的产品危害指数（HI）超过1，45.2%的产品As+Cr联合终身增量致癌风险（ILCR）超过1×10??筛查基准。蒙特卡洛模拟显示，在1至3阶段持续存在HI超标，而第4阶段信号较弱且不确定性更大。基于已发表的巴基斯坦水质数据进行的即食情景模拟表明，冲调用水可能主导总暴露量。研究结果支持与危害分析与关键控制点（HACCP）原则相一致的控制优先事项。
婴幼儿配方奶粉是生命早期敏感发育窗口期潜在毒性微量元素（PTTEs）的重要膳食暴露途径。婴幼儿相对于体重的食物摄入量高、免疫系统发育不成熟且器官发育迅速，因此对PTTEs更为脆弱。尽管世界卫生组织（WHO）建议纯母乳喂养至6月龄并持续至2岁及以上，但2015至2020年间全球6月龄内婴儿纯母乳喂养率仅为44%，配方奶粉在母乳不足或无法母乳喂养时成为必要替代品。然而，PTTEs可通过受污染的原料、作物对污染土壤和地下水的吸收、加工设备接触以及包装材料迁移进入配方奶粉供应链。由于配方奶粉可能是许多婴儿的主要营养来源，即使低浓度的PTTEs也可能导致显著的膳食暴露和相关健康风险。已有多个国家报道了婴幼儿配方奶粉中的PTTEs，但在南亚国家，尤其是巴基斯坦，综合性评估仍然匮乏。巴基斯坦的婴儿配方奶粉安全可能受到食品安全监测不均衡、快速城市化、环境PTTE负荷和家庭水质差异的影响。现有巴基斯坦研究存在分析物覆盖有限、样本量小、分析方法陈旧、常遗漏As和Cr以及暴露或风险表征不完整等问题。关键知识空白在于缺乏将配方奶粉中PTTEs发生数据转化为反映实际使用情况的暴露情景和实用食品安全优先事项的综合评估。本研究的主要贡献在于将产品层面发生数据与确定性风险评估、保留产品结构的二阶蒙特卡洛风险表征、即食双途径暴露模型以及HACCP对齐的实际控制优先事项相结合。研究结果发表在《Journal of Food Composition and Analysis》。
研究人员在2025年从巴基斯坦主要超市、药店和官方在线商店购买了42种婴幼儿配方奶粉产品的市场篮子样本，包括15种巴基斯坦本地制造和27种进口产品。样本按预期年龄组分为四个阶段（第1阶段：0-6个月；第2阶段：6-12个月；第3阶段：1-3岁；第4阶段：>3岁）。品牌已匿名化处理，样本在分析前编码为IF 1-42。主要采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）定量检测As、Pb、Cr、Cd和Hg五种元素的浓度。方法验证使用了标准参考物质GBW 10117，各分析物回收率在97%-103%之间。风险评估指标包括估算每日摄入量（EDI）、目标危害商数（THQ）、危害指数（HI）、暴露限值（MOE）和终身增量致癌风险（ILCR）。概率风险评估采用保留产品完整记录的二阶蒙特卡洛模拟，以保留产品内元素共现结构。此外，研究人员开发了即食双途径暴露模型，评估配方粉和冲调水对总暴露的贡献，并采用风险放大因子（RAF）和水贡献分数（WCF）量化冲调水的作用。统计方法包括Shapiro-Wilk正态性检验、Kruskal-Wallis检验、Dunn-Bonferroni事后比较、Spearman秩相关分析和Mann-Whitney U检验，并使用Benjamini-Hochberg错误发现率（FDR）校正。
3.1 发生与浓度：As和Cr在所有42种产品中均有检出，Pb和Hg在83.3%的产品中检出，Cd在78.6%的产品中检出。总体中位数浓度分别为As 37.63 μg/kg、Pb 49.57 μg/kg、Cr 294.8 μg/kg、Cd 3.511 μg/kg和Hg 3.226 μg/kg。本地产品As和Hg中位数略高于进口产品，但经FDR校正后差异不显著。各阶段间未见统计学显著差异。Spearman相关分析显示As与Hg（ρ=0.428, p=0.005）和Cr与Cd（ρ=0.336, p=0.030）存在正相关，但FDR校正后仅As-Hg关联保持显著。
3.1.1 砷：As检出率为100%，第3阶段配方中位数最高（55.97 μg/kg）。假设iAs占总As的50%-80%，估计有47.6%-69.0%的产品可能超出欧盟iAs最高限量20 μg/kg。本研究As平均浓度高于中国、加纳、土耳其、台湾、伊朗、尼日利亚和美国，但低于黎巴嫩。
3.1.2 铅：Pb检出率83.3%，总体中位数49.57 μg/kg。71.4%的产品超出欧盟Pb最高限量20 μg/kg，38.1%超出中国标准80 μg/kg。Pb浓度高于中国、土耳其和伊朗，但低于加纳、西班牙和黎巴嫩。
3.1.3 汞：Hg检出率83.3%，总体中位数3.23 μg/kg。以美国《婴儿食品安全法》提出的2 μg/kg作为保守筛查参考，59.5%的产品超标。Hg浓度高于加纳和土耳其，低于埃及。
3.1.4 铬：Cr检出率100%，总体中位数294.79 μg/kg。第4阶段配方中位数最高（491.47 μg/kg）。Cr浓度高于坦桑尼亚、巴西、中国、马耳他和西班牙，但低于尼日利亚和约旦。
3.1.5 镉：Cd检出率78.6%，总体中位数3.51 μg/kg。31.0%的产品超出欧盟Cd最高限量10 μg/kg。最大浓度213.38 μg/kg出现在一个第4阶段产品。Cd浓度高于中国、巴西、伊朗、美国和约旦，但低于埃及和黎巴嫩。
3.2 估算每日摄入量（EDI）：总体中位EDI排序为Cr > Pb > As > Cd > Hg。As的MOE在所有产品中均低于1（中位数0.09），即使假设iAs仅占tAs的50%，仍有91%的产品MOE低于1。Pb MOE在61.9%的产品中低于1。Cd有16.7%的产品超出EFSA参考阈值，4.8%超出JECFA衍生日值。Hg在将总Hg视为甲基汞的保守情景下，有26.2%的产品超出0.1 μg/kg bw/day。
3.3 目标危害商数与健康危害：As和Cr主导THQ值，As THQ中位数2.35，Cr THQ中位数1.46，分别在76.2%和76.2%的产品中超过1。HI超过1的产品占97.6%，平均HI为5.14。As平均贡献HI的49.6%，Cr贡献42.4%。第3阶段平均HI最高（6.52）。
3.4 癌症风险：As和Cr(VI)联合ILCR总体中位数7.99×10??，45.2%的产品超过1×10??筛查基准，主要发生在第3阶段。所有产品均未超过1×10?3。
3.5 产品保留蒙特卡洛风险表征：模拟显示第1-3阶段即使在P5低风险条件下HI也超过基准，第4阶段P5低于1但P50仍超标。As MOE在所有阶段所有模拟中均低于1，表明As关注具有普遍性。Pb MOE则表现出产品依赖性。ILCR中位数仅在第3阶段超过1×10??，但第1-3阶段的上尾风险均超过基准。物种敏感性分析显示，在低毒物种情景下，HI超标产品比例降至61.9%，ILCR超标降至0%，但As MOE低于1的产品仍占90.5%。
3.6 敏感性分析与模型稳健性：PRCC分析确定体重（-0.760）和As浓度（+0.755）为HI的主要驱动因素，配方摄入量（+0.853）、Cr浓度（+0.742）和As浓度（+0.302）为ILCR的主要贡献因素。非检测值替代和体重-摄入量依赖性分析显示主要结论稳健。
3.7 冲调调整即食双途径暴露：即使使用符合指南的冲调水（S1），中位As MOE从0.085降至0.030，中位Pb MOE从0.670降至0.250且所有产品Pb MOE首次均低于1，中位HI从4.92增加至14.29。在受污染地下水情景（S2）下，水途径成为主要暴露来源，水对As、Pb、Cd和Hg暴露的中位贡献分数分别为87.0%、97.0%、99.6%和99.7%。在工业热点情景（S3）下，中位HI达164.29，As MOE和中位Pb MOE进一步降至0.0098和0.0065。ILCR超标产品比例从S0的45.2%增加至S3的100%。
3.8 潜在来源、控制点和暴露途径：PTTE进入途径包括农业和环境来源（废水灌溉、大气沉降、受污染投入品）、加工过程（不锈钢接触表面腐蚀、非食品级合金、工艺水质量）以及包装迁移。印度河流域含水层高As污染影响巴基斯坦5000-6000万人。家庭习惯如使用廉价塑料瓶、不充分清洁干燥、高温储存以及与茶混合可能增加暴露。
3.9 数据驱动的HACCP对齐控制优先事项：建议将供应商批准、设备维护、包装验证和文档记录作为前提方案（PRPs），将原料批次验收/拒收测试和工艺水预运行验证评估为候选关键控制点（CCPs）或作为PRPs管理。多元素发生指纹可指导溯源：选择性Cr升高应优先检查设备接触表面、矿物预混料和工艺水；As-Hg共同升高应优先检查农业来源原料、谷物/大米衍生投入品、牲畜饲料和地下水相关原料途径；Pb-Cd升高应触发对原料、工艺水、包装迁移和工业影响供应链的调查。家庭用水应视为上市后暴露控制点。实施应分阶段进行，从供应商声明、靶向PTTE检测和标签指导等即时低成本措施，到常规工艺水测试和包装验证等中期措施，再到原料-工艺水-设备冲洗-包装迁移-中间产品-成品-家庭冲调水的配对测试等先进措施。
讨论部分总结了PTTE进入配方奶粉供应链的多条可能途径，包括原料、加工、包装和家庭制备。研究强调仅通过即售状态评估不足以反映实际暴露，尤其是在水质不可靠的环境中。研究结论指出，巴基斯坦市售婴幼儿配方奶粉中PTTEs广泛存在，97.6%的产品HI超过筛查阈值，概率风险评估表明这些关注在产品分布中持续存在而非仅由极端值驱动。即食双途径模型显示冲调用水质量可成为主导或共同主导的暴露驱动因素。基于这些发现，建议监管机构制定婴幼儿特异性PTTE限量和物种要求，制造商加强HACCP对齐的控制系统，公共卫生指导应关注家庭制备实践，特别是使用未经测试的地下水或化学不安全的水的风险。未来研究应包括多区域多批次监测、标准化QA/QC、元素物种和生物可给性测试，以及配方产品和家庭冲调水的配对分析。
