基于ICP-MS的西藏茶中43种矿物元素赋存特征解析及其健康风险评估

《Journal of Food Composition and Analysis》：Occurrence profiles of 43 minerals in different types of Tibetan tea determined by ICP-MS and the associated risk assessment

本研究针对不同种类西藏茶中矿物元素赋存特征不明确、缺乏系统性健康风险评估的问题，采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等技术，对36份茶样中的43种元素进行定量分析，并评估其摄入风险。结果表明，酥油茶与其它茶类成分模式显著不同，其中速溶清茶的危害指数(HI)和总致癌风险(TRtotal)分别高达2.2和3.5×10-3，氟、铝、镍是主要风险贡献元素。该研究揭示了特定西藏茶产品的潜在健康风险，强调了在种植与加工过程中控制氟(F)、铝(Al)、镍(Ni)含量的必要性，为保障该地区茶叶消费安全提供了关键数据支撑。

　　

茶，作为风靡全球的饮品，因其众多健康促进和情绪提升益处而备受推崇。在中国西南部的横断山脉和云贵高原，茶树的种植历史源远流长。其中，经过完全发酵的黑茶，例如雅安藏茶，已有约3300年的历史，并深受藏族等少数民族的喜爱，成为其日常生活中不可或缺的“生命之茶”。近年来，以藏茶为基础衍生的新产品，如酥油茶、甜茶、清茶等，也日益普及。茶叶中含有超过700种生物活性成分，包括多酚、氨基酸、生物碱、芳香化合物、维生素以及矿物质。适量的必需矿物质如铜(Cu)、硒(Se)、锌(Zn)对人体健康有益，但过量摄入则可能产生不良影响。而非必需元素如砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)等，即使在极低暴露水平下也可能带来显著的健康风险。流行病学证据表明，通过食物或饮料过量摄入必需和非必需矿物质，与阿尔茨海默病、心血管疾病、糖尿病等多种疾病风险增加显著相关。

然而，目前对于不同种类西藏茶产品中必需和非必需矿物质的浓度及其潜在健康影响，尚无研究报告。这种认知的空白限制了对该地区茶叶消费的食品安全评估。此外，虽然许多国家已为茶叶中的重金属设定了最大允许限量指南，但由于缺乏通过茶叶摄入的每日耐受摄入量(TDI)和基准剂量下限(BMDL₀₁)值，准确评估相关健康风险仍面临挑战。

为了填补这一知识空白，并系统评估西藏茶消费的潜在健康风险，由Jing Zhang、Tiancheng Xie、Yuanyi Wu、Yufei Zhang、XiaoLi Zou、Ying Zhou、Hai Xiong组成的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》上发表了一项研究。他们旨在表征西藏茶的矿物质组成，识别其中的主要金属，并评估其消费带来的潜在健康风险。

研究采用的关键方法包括：

研究人员于2024年3月至4月，从雅安、拉萨的当地市场及线上平台采集了12种不同类型共36份有代表性的西藏茶产品样本，包括酥油茶(BT)、甜茶(ST)、清茶(CT)、藏式甜茶(TST)、青稞酥油茶(QBT)、藏式速溶清茶(TICT)和泸沽甜茶(LST)。研究采用微波消解系统处理样品，并综合运用了多种先进分析技术：使用氟离子选择电极测定氟(F^-)浓度；使用原子荧光光谱法测定汞(Hg)浓度；而硼(B)、钠(Na)等其余41种无机元素的浓度则通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行测定。通过严格的空白对照、加标回收实验和仪器稳定性测试对分析方法进行了质量控制。在健康风险评估方面，研究计算了慢性每日摄入量(CDI)，并基于此计算了靶标危害商(THQ)和危害指数(HI)以评估非致癌风险，同时计算了目标致癌风险(TR)和总致癌风险(TR_total)以评估致癌风险，所有计算均基于藏族成年人每日饮用10克茶叶的保守假设。

研究结果：

3.1. 方法验证

分析方法在线性范围、检测限(LOD)、定量限(LOQ)、加标回收率和精密度方面均表现良好，校准曲线的回归系数(R2)均≥0.9993，关键风险驱动元素(Al、F、Ni、As、Pb)的回收率在91.4%至105.0%之间，确认了定量数据的可靠性。

3.2. 西藏茶产品中元素浓度的差异

在分析的43种元素中，有29种被检出。稀土元素和汞在所有样品中均低于检测限。不同茶类的元素含量存在显著差异。在微量元素中，锰(Mn)在所有样品中占主导地位，在TICT中含量高达580 mg/kg。铁(Fe)在QBT1和QBT2中浓度显著较高。TICT的氟(F)含量最高，达279 mg/kg。在宏量元素中，Na是BT1、TST1等多款茶中的主导元素，而K则是ST和LST中的主要成分。TICT则以Mg为主。在非必需元素中，铝(Al)在所有样品中占主导地位，浓度范围在0.035至1308 mg/kg之间，其中TICT的铝含量异常高。硼(B)是除部分样品外第二丰富的元素。值得注意的是，TICT中的镍(Ni)含量也较高，达10.792 mg/kg。

3.3. 基于元素含量的不同茶样聚类分析

主成分分析(PCA)显示，基于元素含量，不同茶类可以明显区分。基于所有元素的分析表明，TICT、QBT1和BT2彼此之间以及与其余样品明显分离，而BT1、BT3、QBT2、TST1和TST2则形成一个同质集群。驱动这些成分差异的主要元素是铅(Pb)、铝(Al)、铜(Cu)、硼(B)和镍(Ni)。

3.4. 不同样品间的相关性

相关性热图分析显示，基于微量元素含量，所有样品均呈正相关。TICT与TST1、BT2、ST和CT呈显著正相关。基于宏量元素，CT与BT4、BT2和BT1呈不显著的负相关。对于非必需元素，除少数样品外，大多数样品呈正相关。PCA模型再次证实了TICT、QBT1和BT2具有独特的元素谱，与其他样品完全分离。

3.5. 饮用西藏茶相关的暴露健康风险评估

健康风险评估显示，各元素的平均靶标危害商(THQ)顺序为：F > Mn > As > Al > Pb > Ni。在不同样品中，TICT的F、Al、Mn、Ni、As和Pb的THQ值最高(0.090至0.776)。其次是BT2和TST1。而LST、BT4和CT的相关风险较低。在致癌风险方面，TICT的风险最高，其镍(Ni)暴露相关的TR值达3.24×10^-3。所有样品中镍的TR值均显著高于其他元素。危害指数(HI)评估表明，TICT的HI值高达2.16，远超安全阈值1.0。BT2和TST1的HI值分别为0.239和0.189，也需关注。其他茶类的HI值在0.0011(CT)到0.0858(QBT1)之间。总致癌风险(TR_total)评估显示，TICT的TR_total值为3.51×10^-3，存在潜在担忧，而其他茶类的TR_total值在3.32×10^-6至2.33×10^-4之间，处于可接受范围(10^-6至10^-4)。氟(13.1–61.7%)和铝(2.2–15.0%)是危害指数(HI)的主要贡献者，而镍(39.5–92.6%)是总致癌风险(TR)的主要贡献者。

研究结论与重要意义：

本研究首次系统量化并比较了不同类型西藏茶产品中43种矿物元素的含量，并评估了其健康风险。研究发现，锰(Mn)、钠(Na)和铝(Al)分别是微量元素、宏量元素和非必需元素中的主导成分。特别值得注意的是，藏式速溶清茶(TICT)中的铝(高达1308 mg/kg)和氟(279 mg/kg)含量异常高，且其氟含量超出了中国农业标准NY/T 659-2003的限量(200 mg/kg)。主成分分析(PCA)显示，酥油茶的成分模式与其他类型明显不同，而TICT则与所有其他样品均存在差异。

健康风险评估结果敲响了警钟：TICT的危害指数(HI)高达2.2，其总致癌风险(TR_total)为3.5×10^-3，表明长期每日饮用该产品可能存在较高的非致癌和致癌健康风险。此外，酥油茶(BT2)和藏式甜茶(TST1)也需要关注。氟(F)、铝(Al)和镍(Ni)被确定为主要的健康风险贡献元素。铝的摄入与阿尔茨海默病(AD)风险相关，而镍的长期暴露与呼吸系统和皮肤毒性有关。

该研究具有重要意义：首先，它填补了关于西藏茶矿物质组成及其健康风险的认知空白，为这一重要民族食品的消费安全提供了科学依据。其次，研究结果明确指出某些产品（特别是速溶清茶）存在潜在风险，提示监管部门需关注其生产环节，并考虑制定或修订相关标准以控制氟、铝、镍等元素的含量。最后，研究建议公众应适量消费西藏茶，并对特定高风险产品保持谨慎，同时提倡在茶叶种植和加工过程中采取措施，减少有害元素的积累。这项研究为保障藏族聚居区的食品安全和公众健康提供了关键数据，也为其他类似传统食品的风险评估提供了方法参考。