《Journal of Agriculture and Food Research》：Migration of potentially toxic elements from drinking cups: Influence of vessel material and beverage type
编辑推荐：
本研究旨在识别并评估多种材质饮用杯（不锈钢、陶瓷、纸板及再生纸板）表面潜在有毒元素（PTEs，含As、Cd、Pb、Cr）向不同饮料（绿茶、柠檬绿茶、咖啡）的迁移行为，模拟热（80℃）与冷（20℃）饮用量条件。迁移实验后于接触30 min、2 h及24 h采集饮
本研究旨在识别并评估多种材质饮用杯（不锈钢、陶瓷、纸板及再生纸板）表面潜在有毒元素（PTEs，含As、Cd、Pb、Cr）向不同饮料（绿茶、柠檬绿茶、咖啡）的迁移行为，模拟热（80℃）与冷（20℃）饮用量条件。迁移实验后于接触30 min、2 h及24 h采集饮料样品，测定pH与温度。待测饮料pH分别为绿茶6.3、咖啡5.0、柠檬绿茶3.1。研究发现pH效应强于温度。Cd、Pb、Cr显著迁移，浓度区间分别为0.06–0.66 μg/L、0.20–29.34 μg/L、2.56–238.84 μg/L；As迁移可忽略（0.04–0.10 μg/L）。酸性及含活性有机物的饮料（柠檬绿茶、咖啡）在接触初期促进Cd与Cr更高迁移。结果表明饮料组分（尤其酸度）在PTEs从食品接触材料迁移中起关键作用，凸显选用适宜杯材以降低有毒元素暴露的重要性。
研究背景与立项依据
茶与咖啡为全球消费量最大的非水饮品，其盛装容器从传统不锈钢、陶瓷到一次性纸板杯差异显著。食品接触材料（FCMs，Food Contact Materials）在酸碱、温度、接触时间作用下可发生低分子量组分迁移，带来潜在有毒元素（PTEs，Potentially Toxic Elements）暴露风险。既有研究多依赖蒸馏水、3%乙酸等食品模拟液，对真实酸性饮料（如柠檬绿茶pH≈3.1、咖啡pH≈5.0）在热饮场景下的迁移数据有限；且针对不锈钢、陶瓷、普通纸板与再生纸板四类杯体横向对比的研究尚缺。欧盟No 10/2011（修订2020/1245）与WHO饮用水指南分别给出As、Cd、Pb、Cr的迁移限值与最高容许浓度，但真实杯—饮组合下的实测浓度能否对标上述基准仍待澄清。为此，研究人员以罗马尼亚克卢日-纳波卡市自来水制备绿茶、5%鲜榨柠檬汁+95%绿茶、100%阿拉比卡咖啡，在80℃灌入四类杯体（填充至容量2/3），于20℃环境放置，在30 min、2 h、24 h取样，评估PTEs迁移规律。
主要技术方法概述
研究人员采集罗马尼亚克卢日-纳波卡市政自来水制备三类饮料，选用市售不锈钢杯（455 mL）、陶瓷杯（286 mL）、纸板杯（390 mL）、再生纸板杯（480 mL）各同批次两件，设4材质×3饮料×3时间点共36条件、每条件双样（n=72），以硼硅玻璃容器作无接触对照。样品经微波消解（HNO3+H2O2）后，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS，Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）定量As、Cd、Pb、Cr；方法学验证显示r>0.999，仪器检出限（LOD）0.001–0.01 μg/L、定量限（LOQ）0.003–0.03 μg/L，加标回收率87%–113%，Rh内标校正基体效应。统计采用单因素方差分析（ANOVA）与Tukey事后检验（p<0.05，SPSS v.24）。
研究结果
3.2.1 不锈钢与陶瓷杯中Cd、Pb、As迁移
对照组Cd（0.02–0.15 μg/L）、Pb（0.01–0.57 μg/L）远低于实验组，证实金属主要来自杯体。陶瓷与不锈钢杯中Cd浓度相近，柠檬绿茶最高（ANOVA p=0.021）；陶瓷杯柠檬绿茶Pb于2 h达29.34 μg/L，超不锈钢杯同期23.80 μg/L，指向含铅釉层或杂质。Pb在2 h内快速上升、24 h回落，与形成不溶物或壁面吸附有关。As全程<0.1 μg/L且与对照无异，迁移可忽略。机制上，柠檬酸降pH破坏不锈钢Cr2O3钝化膜，多酚/单宁络合金属，初始高温加速释放但后续反应放缓。
3.2.2 纸板与再生纸板杯中Cd、Pb、As迁移
纸板杯Cd最高值见于咖啡30 min（0.29 μg/L），Pb最高为柠檬绿茶2 h（8.81 μg/L），低于陶瓷/不锈钢；咖啡Pb随接触时间增至24 h的5.38 μg/L。再生纸板杯Cd、Pb整体低于普通纸板（Pb峰值柠檬绿茶2 h 7.45 μg/L，咖啡24 h 3.40 μg/L），可能与再生工艺洗脱金属、内衬聚乙烯（PE）层更均一有关。As在再生纸板中略升，柠檬绿茶2 h与绿茶24 h较明显，但仍处低水平；酸性与高温促进砷形态活化，但内屏障降解与吸附沉淀抵消部分迁移。
3.2.3 不锈钢、陶瓷、纸板及再生纸板杯中Cr迁移
Cr在不锈钢杯初期（30 min）释放最高，咖啡中尤甚，随后下降，归因于热酸性液体暂态破坏钝化膜后再钝化及有机酸络合沉淀；陶瓷杯趋势类似但总量低。普通纸板杯Cr随时间上升（柠檬绿茶30 min 13.38 μg/L、2 h 8.01 μg/L、24 h 14.27 μg/L），反映PE内衬渐进降解。再生纸板杯绿茶类Cr下降、咖啡中上升，符合表层Cr易迁、深层需咖啡有机酸持续萃取的特征。ANOVA显示杯材对Cr迁移影响显著（p=0.004），不锈钢>其余三类。
讨论与结论翻译
讨论指出，金属迁移受材质组成、表面涂层、饮料化学（酸度、多酚、柠檬酸）、接触时间多因子动态调控；Pb在陶瓷/不锈钢特定条件下可达近30 μg/L，超WHO Pb限值（10 μg/L）两倍余，Cr在不锈钢热咖啡初期亦达百余μg/L级，虽多数Cd、As处低域，但对含铅釉陶瓷与304以下不锈钢仍需警惕。研究局限为同批次双样未覆盖跨厂商批间差，且仅三种饮料固定时点。
结论部分译文：本研究评估了不锈钢、陶瓷、普通纸板及再生纸板杯于变接触时间下向咖啡、绿茶、柠檬绿茶迁移Cd、Pb、As、Cr的行为。结果显示迁移受材质、饮料组分及时间强影响；不锈钢与陶瓷初期迁移率高、随后因钝化/沉淀/有机物络合而下降；纸板类表现各异，酸性饮料（尤柠檬绿茶）促释明显，但再生纸板并未一致高于普通纸板。Pb在陶瓷与不锈钢中迁移最突出，提示釉层或杂质风险；Cd、As偏低且波动小；Cr在不锈钢/陶瓷呈先释后降、纸板类部分随时间升。该动态过程凸显持续监测食品接触材料（尤再生/淋膜纸板）之必要。论文发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。
