萬(wàn)方云，丁文平*

（武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

水磨糯米粉是以糯米為原料，經(jīng)洗滌、浸泡、碾磨、壓濾、干燥等加工過(guò)程制成的。水磨糯米粉具有韌滑、柔軟等特點(diǎn)，用其制成的元宵、湯圓之類(lèi)的小吃具有細(xì)滑、色白、久煮不糊湯、拌水不粘手、不膩口等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者喜歡[1]。目前，水磨糯米粉已廣泛用于食品行業(yè)，如生產(chǎn)雪糕、冰淇淋等制品時(shí)加入水磨糯米粉，可使其更加細(xì)膩、可口。

在水磨糯米粉生產(chǎn)企業(yè)中，產(chǎn)品微生物指標(biāo)的檢測(cè)是在生產(chǎn)結(jié)束后對(duì)其成品進(jìn)行的一項(xiàng)檢測(cè)，其結(jié)果作為企業(yè)檢驗(yàn)報(bào)告中的一部分，檢驗(yàn)產(chǎn)品的安全性。食品微生物安全要從整個(gè)食物鏈嚴(yán)格控制，原料的采購(gòu)、配方、加工工藝、包裝、運(yùn)輸過(guò)程等都需要相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督管理部門(mén)的監(jiān)督。微生物的檢測(cè)一般需要2d～5d才可以判斷出產(chǎn)品的微生物指標(biāo)是否合格，僅僅通過(guò)對(duì)成品的檢驗(yàn)達(dá)不到控制產(chǎn)品質(zhì)量的效果。因此，對(duì)食品生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、銷(xiāo)售整個(gè)流通環(huán)節(jié)的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控是有必要的。食品生產(chǎn)過(guò)程中的微生物監(jiān)測(cè)，可以對(duì)危害分析關(guān)鍵點(diǎn)控制（hazard analysis critical control point，HACCP）體系基礎(chǔ)計(jì)劃之一的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序（sanitation standard operation procedures，SSOP）計(jì)劃進(jìn)行有效地監(jiān)控，從而加強(qiáng)整個(gè)食品體系的質(zhì)量安全，有效地減少不合格產(chǎn)品，大大降低生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[2-4]。

目前，越來(lái)越多的食品生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品微生物檢測(cè)的基礎(chǔ)上，將統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（statistical process control，SPC）技術(shù)用于生產(chǎn)過(guò)程中的微生物監(jiān)控。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)是一種過(guò)程控制工具，主要是通過(guò)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，制作分析用的控制圖，根據(jù)控制圖所反應(yīng)的信息進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)不穩(wěn)的前兆，判斷出生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的正常波動(dòng)和異常波動(dòng)，并及時(shí)采取有效的措施消除異常波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)的影響，使生產(chǎn)過(guò)程維持在僅受隨機(jī)因素影響的受控狀態(tài)，從而達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的[5]。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程只受隨機(jī)因素影響時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)）；當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程存在系統(tǒng)因素影響時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)（簡(jiǎn)稱(chēng)失控狀態(tài)）[6]。通常生產(chǎn)過(guò)程中的這些異常波動(dòng)都是有規(guī)律的，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，質(zhì)量特性一般處于穩(wěn)定的隨機(jī)分布；而生產(chǎn)過(guò)程處于失控狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量特征分布將改變，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象[7-8]。SPC技術(shù)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程能力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，制作控制圖并根據(jù)圖表顯示的信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，制定相應(yīng)的糾正措施，消除異常因素的影響，使生產(chǎn)過(guò)程維持在僅受隨機(jī)性因素影響的受控狀態(tài)[9-10]。

本研究選取了生產(chǎn)水磨糯米粉的企業(yè)，擬在統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的基本理論和實(shí)施技術(shù)方案的優(yōu)化篩選指導(dǎo)下，引入SPC技術(shù)對(duì)糯米粉生產(chǎn)過(guò)程中的微生物污染進(jìn)行連續(xù)的調(diào)查和過(guò)程控制分析，繪制控制圖，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度建立生產(chǎn)過(guò)程中可保持穩(wěn)定的微生物標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)合預(yù)警信息，建立高效、易操作的衛(wèi)生監(jiān)控模式[11]。以期為其他企業(yè)和學(xué)術(shù)界了解SPC技術(shù)、控制圖技術(shù)在食品行業(yè)的應(yīng)用前景，為統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在我國(guó)食品行業(yè)的深入應(yīng)用做一些有益的貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)所用糯米粉樣品：黃國(guó)糧業(yè)有限公司。

平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基（plate count agar，PCA）：北京陸橋技術(shù)有限公司。

氯化鈉、鹽酸、無(wú)水乙醇：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州國(guó)華電器有限公司；DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海恒科技有限公司；DNP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；SPX-150智能生化培養(yǎng)箱：常州翔天實(shí)驗(yàn)儀器廠；SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺(tái)：蘇州凈化設(shè)備有限公司；XF-280MB手提式蒸汽不銹鋼消毒器（滅菌鍋）：上海三申醫(yī)療器械有限公司；FSH-2A可調(diào)高速均漿機(jī)：金壇市醫(yī)療儀器廠；一次性培養(yǎng)皿：揚(yáng)州市創(chuàng)新醫(yī)療器械廠。

1.3 樣品采集方案

樣品采集時(shí)盡量要避免微生物的二次污染，采樣過(guò)程中需戴一次性無(wú)菌橡膠手套。同一車(chē)間、同一時(shí)間加工的5個(gè)終產(chǎn)品為一個(gè)樣本（n=5），同一班次連續(xù)抽樣[12]。收集并記錄25個(gè)樣本的數(shù)據(jù)（k=5），計(jì)算各個(gè)樣本的統(tǒng)計(jì)量（樣本平均值、樣本極差、樣品總方差等）；計(jì)算各統(tǒng)計(jì)量的控制界限，畫(huà)控制圖并標(biāo)出各樣本的統(tǒng)計(jì)量；研究在控制線以外的點(diǎn)子和在控制線內(nèi)排列有缺陷的點(diǎn)子并標(biāo)明異常（特殊）原因的狀態(tài)[13]。

1.4 檢測(cè)方法

各類(lèi)食品菌落總數(shù)都有一個(gè)最高允許限量，超過(guò)此限量的，視為不符合食品衛(wèi)生質(zhì)量，所以這個(gè)指標(biāo)是食品清潔狀態(tài)的標(biāo)志。食品細(xì)菌數(shù)量越多，越加速食品腐敗。因此食品企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中的微生物監(jiān)控時(shí)，通常選用細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群和致病菌（金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、沙門(mén)氏桿菌等）作為其監(jiān)控對(duì)象。一般對(duì)于大腸菌群和致病菌，只要檢出即判為不合格[14]，而細(xì)菌總數(shù)沒(méi)有明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。因此，運(yùn)用SPC對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的菌落總數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)方法參照GB4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)的測(cè)定》對(duì)樣品進(jìn)行處理和檢測(cè)[15]：在無(wú)菌操作臺(tái)中稱(chēng)取25g米粉固體樣品置于250mL燒杯中，加入225mL無(wú)菌生理鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.88%的NaCl溶液），高速勻漿機(jī)勻漿1min，取1mL勻漿液進(jìn)行10倍系列稀釋?zhuān)x取3個(gè)合適的稀釋梯度，每個(gè)梯度做3個(gè)平行，傾注平皿。

1.5 控制圖的建立

1.5.1 控制圖的選擇

控制圖是利用上控制限（up control line，UCL）、下控制限（low control line，LCL）、中心線（center line，CL）組成的區(qū)域，通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性值點(diǎn)在該區(qū)域的分布情況來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程是否處于受控狀態(tài)的一種圖形方法。根據(jù)GB/T 4091—2001《常規(guī)控制圖》中規(guī)定的控制圖類(lèi)型，選取均值（）-極差（R）控制圖作為模型，建立控制圖[16]。其中平均值（）圖的上控制線（UCL）=＋A2R，下控制線（LCL）=-A2R，中心線（CL）=，為總樣本平均值。極差（R）圖的上控制線（UCL）=D4R，下控制線（LCL）=D3R，中心線（CL）=R（其中A2為平均值上、下控制線的控制線系數(shù)；D4、D3分別為極差上下控制線的控制線系數(shù)）。

1.5.2 控制圖穩(wěn)態(tài)判定準(zhǔn)則

建立控制圖時(shí)，應(yīng)將過(guò)程調(diào)整到穩(wěn)定的狀態(tài)。在測(cè)定點(diǎn)隨機(jī)排列的情況下，符合下列各條之一者判定為穩(wěn)態(tài)：（1）連續(xù)25個(gè)點(diǎn)，界外點(diǎn)數(shù)d=0；（2）連續(xù)35個(gè)點(diǎn)，界外點(diǎn)數(shù)d≤1；（3）連續(xù)100個(gè)點(diǎn)，界外點(diǎn)數(shù)d≤2。判穩(wěn)準(zhǔn)則的可靠性依次提高，所需樣本數(shù)也依次提高，因此應(yīng)從準(zhǔn)則（1）開(kāi)始進(jìn)行判斷，若不能判斷穩(wěn)定性，則依次使用下一條[17]。

1.5.3 控制圖異常點(diǎn)判定準(zhǔn)則

過(guò)程控制的基準(zhǔn)是穩(wěn)態(tài)，若過(guò)程顯著偏離穩(wěn)態(tài)則稱(chēng)為異常。符合以下情況之一者判定為異常：（1）1點(diǎn)出界；（2）連續(xù)9點(diǎn)落在中心線一側(cè)；（3）連續(xù)6點(diǎn)遞增或者遞減；（4）連續(xù)14點(diǎn)中相鄰點(diǎn)上下交替；（5）連續(xù)3點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的2σ（σ為標(biāo)準(zhǔn)差）以外；（6）連續(xù)5點(diǎn)中有4點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的σ以外；（7）連續(xù)15點(diǎn)在中心線±σ以?xún)?nèi)；（8）連續(xù)8點(diǎn)在中心線2側(cè)，但無(wú)一點(diǎn)在中心線±σ以?xún)?nèi)[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水磨糯米粉生產(chǎn)中菌落總數(shù)污染的統(tǒng)計(jì)過(guò)程分析

SPC技術(shù)未實(shí)施前先對(duì)該糯米粉企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品狀況進(jìn)行了初步監(jiān)測(cè)。按照采樣方案對(duì)樣品進(jìn)行抽樣檢測(cè)，收集并記錄25個(gè)糯米粉樣本的菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)（k=5），計(jì)算每批次樣品數(shù)據(jù)的平均值及極差見(jiàn)表1。

表1 水磨糯米粉菌落總數(shù)指標(biāo)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)Table 1 Total index of microbial colony in water glutinous rice powder

從圖1可以看出，當(dāng)細(xì)菌總數(shù)對(duì)數(shù)值超過(guò)5.38時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中微生物失控，應(yīng)查找原因，采取糾正措施，使生產(chǎn)過(guò)程受控。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的細(xì)菌總數(shù)超過(guò)控制界限的范圍時(shí)，應(yīng)視為不合格，對(duì)每一個(gè)點(diǎn)采取相應(yīng)的整改措施并跟蹤驗(yàn)證。

2.1.1 統(tǒng)計(jì)過(guò)程分析

從圖1可知，第4組樣本、第13組樣本、第21組樣本中的數(shù)據(jù)超出控制限，表示生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)異常。

圖1 未實(shí)施SPC前的(A)-R(B)控制圖Fig.1 The (A)-R(B) control chart before the implementation of SPC

第4組樣本是該廠前幾天生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品的微生物檢測(cè)結(jié)果，該廠的水源來(lái)自潢川縣水庫(kù)，這段時(shí)間里，水庫(kù)質(zhì)量很差，污染較嚴(yán)重，引起洗米、浸泡、磨漿等流程微生物超標(biāo)，但是為了滿足市場(chǎng)訂單的要求，該廠生產(chǎn)車(chē)間并未停產(chǎn)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)異常，水磨糯米粉產(chǎn)品菌落總數(shù)超標(biāo)。

第13組樣本出現(xiàn)異常的原因主要是該廠生產(chǎn)工藝中殺菌這一關(guān)鍵步驟中紫外線殺菌機(jī)的滅菌效果不理想。據(jù)資料分析，紫外線殺菌機(jī)主要是利用紫外線來(lái)殺死食品中微生物的，而紫外線是由紫外燈發(fā)射出來(lái)的，每臺(tái)紫外燈的照射次數(shù)和時(shí)間是一定的，在有效的照射時(shí)間和次數(shù)內(nèi)紫外燈才能起到滅菌的作用。故建議該廠生產(chǎn)部門(mén)應(yīng)當(dāng)每2個(gè)月更換一次紫外燈管。以保證生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)態(tài)。

第21組樣本出現(xiàn)異常的原因是該地區(qū)每年夏天都會(huì)發(fā)生蟲(chóng)災(zāi)，而車(chē)間是開(kāi)放的，工作人員沒(méi)經(jīng)過(guò)消毒就直接到生產(chǎn)線，且實(shí)驗(yàn)室和車(chē)間相連，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程的異常。

2.1.2 制定相應(yīng)的措施

應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注水源的質(zhì)量變化對(duì)生產(chǎn)用水的影響，與當(dāng)?shù)厮畮?kù)的工作人員密切聯(lián)系，隨時(shí)掌握當(dāng)?shù)厮畮?kù)的質(zhì)量情況，同時(shí)要求企業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)每3d對(duì)生產(chǎn)用水的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

應(yīng)每2個(gè)月更換一次紫外殺菌機(jī)中的紫外燈管，生產(chǎn)過(guò)程中的所有設(shè)備和工器具必須定期清洗或消毒。

制定相應(yīng)的工作制度，要求進(jìn)入清潔作業(yè)區(qū)的工作人員應(yīng)定期或不定期的進(jìn)行體表微生物檢查；生產(chǎn)人員、包裝人員在未消毒和更換工作服前，不得進(jìn)行產(chǎn)品的加工生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品不受微生物的污染；生產(chǎn)車(chē)間的門(mén)窗應(yīng)該關(guān)閉，以防蚊蟲(chóng)等污染；化驗(yàn)室應(yīng)該和生產(chǎn)車(chē)間分開(kāi)，否則對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果也有一定的影響。

2.2 SPC實(shí)施效果分析

在對(duì)該廠實(shí)施以上監(jiān)管措施以后，利用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的技術(shù)對(duì)其又進(jìn)行了一季度的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 SPC實(shí)施后的菌落總數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Table 2 SPC monitoring data of total number of colonies after implementation

從圖2可以看出，監(jiān)測(cè)的樣品數(shù)據(jù)均在控制上限以下，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，SPC控制技術(shù)對(duì)樣品的衛(wèi)生質(zhì)量監(jiān)控起到明顯的作用。

圖2 SPC實(shí)施后的(A)-R(B)控制圖Fig.2 The (A)-R(B) control chart after the implementation of SPC

2.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程能力分析

過(guò)程能力分析是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)工作，只有掌握工序能力，才能控制生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量。如果工序能力不能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，那么質(zhì)量控制就無(wú)從談起。因此，工序能力調(diào)查、測(cè)試分析是現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的基礎(chǔ)工作，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)[19]。

從而計(jì)算過(guò)程能力：由于菌落總數(shù)的指標(biāo)要求≤300000CFU/g，取對(duì)數(shù)是5.48，屬于單側(cè)規(guī)格情況中的只有公差上限要求而無(wú)公差下限要求，則過(guò)程能力指數(shù)計(jì)算公式：Cpk=TU-μ 3σ，式中：Cpk為過(guò)程能力指數(shù)；TU為上容差限；μ為菌落總數(shù)對(duì)數(shù)平均值；σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。通過(guò)EXCEL軟件計(jì)算出樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ=7.76，μ=5.21，則Cpk=TU-μ/3σ=5.48-5.21/（3×7.76）=5.26。

根據(jù)GB/T 4091—2001《常規(guī)控制圖》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過(guò)程能力評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：Cpk≥1.67 表示過(guò)程能力過(guò)高（視具體情況而定）；1.33≤Cpk＜1.67表示過(guò)程能力充分；1.00≥Cpk＜1.33 表示過(guò)程能力充足；0.67≤Cpk＜1.00表示過(guò)程能力不足；Cpk＜0.67 表示過(guò)程能力嚴(yán)重不足。從本研究的計(jì)算結(jié)果看來(lái)，糯米粉生產(chǎn)中菌落總數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程能力充足，達(dá)到水磨糯米粉衛(wèi)生要求，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，通過(guò)控制圖分析，該廠近段時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，即在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)其生產(chǎn)用水、紫外線殺菌系統(tǒng)的滅菌效果、生產(chǎn)車(chē)間的潔凈度滿足要求，因此產(chǎn)品的質(zhì)量也達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

從工業(yè)分析的視角，研究了統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)同樣也適用于食品企業(yè)對(duì)其產(chǎn)品的各項(xiàng)微生物特征指標(biāo)的控制，這樣有利于降低食品企業(yè)的生產(chǎn)成本、不斷提高食品的質(zhì)量及企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也有利于減少、降低、消除食品企業(yè)的加工風(fēng)險(xiǎn)，減少政府監(jiān)管的壓力。研究結(jié)果表明，在水磨糯米粉生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，對(duì)糯米粉的生產(chǎn)環(huán)境起到很好的監(jiān)控作用，有利于企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效預(yù)防和控制生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的微生物污染，把由微生物污染引發(fā)的潛在危害減至最小，使得糯米粉的菌落總數(shù)一直處于穩(wěn)態(tài)。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制、穩(wěn)定性分析、生產(chǎn)狀況預(yù)測(cè)、防止由變異引起的質(zhì)量問(wèn)題等方面具有很好的效果。隨著研究的進(jìn)一步深入，SPC在食品質(zhì)量管理領(lǐng)域的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛，同時(shí)在食品微生物監(jiān)測(cè)中的推行實(shí)施具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該方法不僅適用于對(duì)食品微生物監(jiān)測(cè)過(guò)程的控制，也為食品企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中其他技術(shù)指標(biāo)的控制提供了可供借鑒的解決方案。

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