劉 文,李 強(qiáng),劉 鵬,段 敏,戴 岳,鄭佳佳
食品安全指數(shù)的構(gòu)建研究與實(shí)證分析
劉 文,李 強(qiáng),劉 鵬,段 敏,戴 岳,鄭佳佳
(中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所,北京 100191)
本研究以物質(zhì)確定、數(shù)源確定、限量標(biāo)準(zhǔn)、信息全面為原則,將食品安全檢測項(xiàng)目實(shí)際值與限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,具體選擇不合格率、不合格度兩類指標(biāo)來評價(jià)食品中危害檢測項(xiàng)目實(shí)際值不符合限量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的不同特征,構(gòu)建食品安全指數(shù)R,并選擇糧食加工品、水產(chǎn)加工品、乳制品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和酒類等食品的檢測數(shù)據(jù),對食品安全指數(shù)進(jìn)行實(shí)證分析。
食品安全;指數(shù);構(gòu)建;實(shí)證分析
食品安全指數(shù),是以數(shù)字量化的形式來反映某一區(qū)域的食品安全基本態(tài)勢的信息,是以對食品安全基本情況的各類數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),依據(jù)設(shè)定好的計(jì)算方法統(tǒng)計(jì)出的食品安全基本態(tài)勢的結(jié)果[1-6]。
國內(nèi)外的食品安全指數(shù)研究主要采用安全指數(shù)評價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析、因子分析法、線性模型、質(zhì)量指數(shù)評分法、專家評議法等方法[7-9]。目前,食品安全指數(shù)的理論研究雖然取得了很多成果,但還存在總體研究不足、典型文獻(xiàn)不多、主要為技術(shù)方案方面的研究,但是缺乏食品安全指數(shù)構(gòu)建的目標(biāo)、原則要求以及合理應(yīng)用等問題[10-14]。
基于以上問題,本研究將食品安全檢測項(xiàng)目實(shí)際值與限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,具體選擇不合格率、不合格度兩類指標(biāo)來評價(jià)食品中危害檢測項(xiàng)目實(shí)際值不符合限量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的不同特征,構(gòu)建食品安全指數(shù)并基于大量真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,對如何科學(xué)構(gòu)建食品安全指數(shù)進(jìn)行有益探索。
在本研究中,為了構(gòu)建具有“可靠性”、“客觀性”、“簡便性”和“辨識(shí)性”的食品安全指數(shù),將食品安全指數(shù)的構(gòu)建原則明確為“物質(zhì)確定”、“數(shù)源確定”、“限量標(biāo)準(zhǔn)”和“信息全面”原則,具體分析如下。
1.1 “物質(zhì)確定”原則
食品安全評價(jià)對象要鎖定食品中物質(zhì)。針對食品中物質(zhì)(包括污染物和營養(yǎng)物質(zhì))設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo),可以保證評價(jià)指標(biāo)和無量綱評價(jià)指數(shù)都能夠揭示物質(zhì)意義清晰的食品安全信息。很多研究將食品之外的影響因素也納入評價(jià)范圍,希望以多種屬性評價(jià)指標(biāo)合成指數(shù)提供全面的評價(jià)信息,但信息的涵義難辨,因此是模糊的。只有將食品安全評價(jià)對象鎖定為食品中物質(zhì),評價(jià)信息才是含義清晰的。評價(jià)對象的明確遵循綜合評價(jià)普遍原則,即全面性、客觀性、相關(guān)性、可比性、清晰性和簡便性原則是構(gòu)建食品安全指數(shù)的基礎(chǔ)。
1.2 “數(shù)源確定”原則
根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘理論,食品安全指數(shù)的構(gòu)建過程就是一個(gè)數(shù)據(jù)挖掘的過程。初始數(shù)據(jù)的差異會(huì)導(dǎo)致挖掘輸出數(shù)據(jù)有很大的差異。因此,可檢驗(yàn)的初始數(shù)據(jù)來源是評價(jià)信息品質(zhì)能夠得到保障的基礎(chǔ)。按照我國《食品安全法》的要求,我國各地食品安全檢測機(jī)構(gòu)依法對食品進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)工作。這些抽樣檢測數(shù)據(jù)是監(jiān)管部門開展食品安全評價(jià)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),因而也是食品安全指數(shù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此,以檢測數(shù)據(jù)為本研究構(gòu)建食品安全指數(shù)的基礎(chǔ),是保證食品安全評價(jià)信息全面、詳細(xì)和清晰,以及可靠、權(quán)威和客觀的基礎(chǔ),也是將食品安全指數(shù)應(yīng)用于監(jiān)管實(shí)踐的需要。下面將基于食品安全檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析,從數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上明確食品安全指數(shù)構(gòu)建的思路。
1.3 “限量標(biāo)準(zhǔn)”原則
本研究需要依循國家食品安全法定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)。沒有可靠數(shù)據(jù)和法定標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目指標(biāo),暫不納入評價(jià),同時(shí)本研究認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)限量值的研究制定過程已經(jīng)綜合考慮了不同食品類別、不同危害物、不同人群、不同消費(fèi)量等一系列因素的差異,因此基于標(biāo)準(zhǔn)限量值建立食品安全指數(shù),不需要再次重復(fù)考慮上述差異的權(quán)重問題。否則不僅將重復(fù)計(jì)算、過分強(qiáng)調(diào)不同食品間和檢測項(xiàng)目間的區(qū)別,而且也會(huì)嚴(yán)重影響食品安全指數(shù)建立的客觀性、科學(xué)性和公正性。
1.4 “信息全面”原則
為了支持有效監(jiān)管,需要食品安全指數(shù)能夠提供更全面的信息。根據(jù)系統(tǒng)綜合評價(jià)理論和數(shù)據(jù)挖掘理論,一方面,全面的食品安全狀態(tài)信息包含不合格頻次和不合格幅度兩個(gè)基本屬性。因此在監(jiān)管工作中,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)用不合格信息來刻畫一個(gè)系統(tǒng)(食品樣本集、總體)的不安全狀態(tài),監(jiān)管者需要通過不合格評價(jià)指標(biāo)得到所需的監(jiān)管信息,一是要得到不合格頻次的信息,二是要得到不合格幅度的信息。通過這兩個(gè)維度的評價(jià)信息,監(jiān)管者不僅可以發(fā)現(xiàn)不合格率高或不合格幅度高的異常情況,還可以將以往不合格率相同的食品進(jìn)行深度的辨析,從而可以進(jìn)行有效監(jiān)管。
基于監(jiān)管部門開展針對性監(jiān)管需要[15-20],根據(jù)上一節(jié)所明確的評價(jià)對象——食品中物質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的嚴(yán)重性,本研究認(rèn)為,圍繞食品中各種危害物[20-26](不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物和營養(yǎng)物)設(shè)計(jì)多屬性、滿足多角度評價(jià)需要的指標(biāo),以滿足監(jiān)管部門對評價(jià)信息的要求——食品安全情況信息全面、詳細(xì)和清晰,以及可靠、權(quán)威和客觀?;痉较蚴且姥蘖繕?biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)食品安全指數(shù)的構(gòu)成指標(biāo)。
2.1 指標(biāo)體系框架的總體設(shè)計(jì)思路
依據(jù)指數(shù)構(gòu)建原則,本研究將以食品中物質(zhì)(不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物和營養(yǎng)物質(zhì))為評價(jià)對象,依循法定標(biāo)準(zhǔn),考慮支持有效監(jiān)管的實(shí)用需要,將食品安全檢測項(xiàng)目實(shí)際值與限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,設(shè)計(jì)可以刻畫食品所處安全狀況不同特征——不合格頻次和不合格幅度的評價(jià)指標(biāo)。同時(shí)結(jié)合監(jiān)管部門多層次需求和一個(gè)樣本要檢測多個(gè)檢測項(xiàng)目的實(shí)際情況,基于監(jiān)管部門的需要構(gòu)建起依循法定標(biāo)準(zhǔn)的雙屬性、多層次評價(jià)指標(biāo)體系框架(圖1)。
圖1 食品安全評價(jià)指標(biāo)體系框架Fig.1 Framework of evaluation indexes for food safety
上述評價(jià)指標(biāo)體系可以提供兩個(gè)屬性指標(biāo)(不合格率、不合格度)的具體檢測項(xiàng)目、檢測項(xiàng)目類型、食品類別、食品總體(地區(qū)或國家)的安全評價(jià)信息,可以滿足監(jiān)管部門開展多方面針對性監(jiān)管的需要。
2.2 構(gòu)成指標(biāo)的設(shè)計(jì)與分析
本研究將以食品中物質(zhì)(不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物和營養(yǎng)物質(zhì))為評價(jià)對象,依循法定標(biāo)準(zhǔn),將食品安全檢測項(xiàng)目實(shí)際值與限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,為保證評價(jià)指標(biāo)相對獨(dú)立并能反映全面情況,設(shè)計(jì)可以刻畫食品所處安全狀況不同特征的評價(jià)指標(biāo)??紤]監(jiān)測的可行性,本研究將圍繞著食品安全檢測項(xiàng)目與限量標(biāo)準(zhǔn)的比較關(guān)系來選擇食品安全評價(jià)指標(biāo),具體選擇不合格率、不合格度兩類指標(biāo)來評價(jià)食品中危害檢測項(xiàng)目實(shí)際值不符合限量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的不同特征。通過上述設(shè)計(jì),建立了一套基于監(jiān)管需要的食品安全評價(jià)指標(biāo)體系(表1)。
表1 基于監(jiān)管需要的食品安全評價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Two dimensions and multilayers of food safety evaluation indexes based on regulatory requirements
2.2.1 不合格率評價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)與分析
本研究認(rèn)為,設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo),評價(jià)具體檢測項(xiàng)目的不合格狀態(tài),得到的評價(jià)信息可以揭示食品不合格率的危害原因,有助于提高監(jiān)管的針對性。因此本研究構(gòu)建了針對最基礎(chǔ)的具體檢測項(xiàng)目不符合限量標(biāo)準(zhǔn)的不合格率計(jì)算方法,具體見式(1)。納入評價(jià)的食品共有K類,每類樣本的抽樣數(shù)為nk。根據(jù)上面對第k類食品樣本不合格總數(shù)的統(tǒng)計(jì):食品總體不合格率記為,則:
2.2.2 不合格度評價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)與分析
不合格率反映的是食品中物質(zhì)不符合食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的頻率,不能反映食品中物質(zhì)偏離食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的程度。監(jiān)管部門迫切需要根據(jù)食品中物質(zhì)偏離食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的程度來實(shí)施有針對性的重點(diǎn)監(jiān)管措施。目前,現(xiàn)有的研究還沒有提出不合格度評價(jià)指標(biāo),不能為監(jiān)管部門開展有針對性的專項(xiàng)監(jiān)管提供全面、詳細(xì)、清晰與可靠、權(quán)威和客觀的評價(jià)信息。為解決這一問題,本研究將設(shè)計(jì)“不合格度”指標(biāo)對食品中物質(zhì)含量偏離食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的程度進(jìn)行評價(jià),揭示食品中危害物引致食品不安全的嚴(yán)重程度,用變量“”表示,即變量“”為相對標(biāo)準(zhǔn)值偏離程度的函數(shù),具體計(jì)算方法見式(2)。納入評價(jià)的食品共有K類,每類食品樣本的抽樣數(shù)為nk,即可得到一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國家食品總體不合格度():
本研究設(shè)計(jì)的檢測項(xiàng)目不合格度是根據(jù)檢測項(xiàng)目實(shí)際值與限量標(biāo)準(zhǔn)值的比較而得到的指標(biāo),揭示食品中物質(zhì)含量偏離安全標(biāo)準(zhǔn)的幅度,而不合格率揭示偏離安全標(biāo)準(zhǔn)的頻率,二者以不同的屬性信息共同揭示食品安全出現(xiàn)問題的嚴(yán)重性。雙屬性多層次食品安全指標(biāo)和安全指數(shù)計(jì)算過程見圖2。
圖2 食品安全指標(biāo)/指數(shù)計(jì)算過程Fig.2 Calculation procedure of food safety index
目前,監(jiān)管部門一般采用食品類別不合格率評價(jià)法。本研究擬為監(jiān)管部門提供在具體檢測項(xiàng)目、檢測項(xiàng)目類型、食品類別、食品總體等多層次開展監(jiān)管工作的數(shù)據(jù)處理工具。不僅如此,本研究還提供具體檢測項(xiàng)目、檢測項(xiàng)目類型、食品類別、食品總體的不合格度評價(jià)指標(biāo),使得監(jiān)管部門不僅了解食品安全的不合格率情況,還能掌握食品中危害物偏離限量標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)重程度,從而有助于全面評價(jià)和掌握食品安全狀態(tài),實(shí)施針對性強(qiáng)的重點(diǎn)監(jiān)管措施。
2.3 食品安全指數(shù)設(shè)計(jì)
基于食品安全監(jiān)管部門的綜合評價(jià)要求,本研究依據(jù)雙屬性評價(jià)指標(biāo)構(gòu)建食品安全指數(shù)(用變量R表示),為監(jiān)管者提供有效的監(jiān)管決策工具。本研究通過食品安全指數(shù)設(shè)計(jì)解決這一任務(wù)。為了不減損評價(jià)信息,本研究中依然提出與相一致的食品安全指數(shù),
本研究將食品檢測項(xiàng)目檢測值合格的狀態(tài),不論是通過不合格率還是通過不合格度來表達(dá)都用“0”值來表達(dá),也就是平面的坐標(biāo)軸上的“原點(diǎn)O”。因此,在平面上的任何一個(gè)標(biāo)點(diǎn)與原點(diǎn)的歐幾里德距離OR就可以刻畫其不安全狀態(tài)。距離OR越長,表示食品安全狀態(tài)水平越差。
為了刻畫評價(jià)對象偏離“原點(diǎn)O”安全狀態(tài)的距離,本研究將基于歐幾里德距離定義,針對“不合格率”和“不合格度”的雙維空間,使用標(biāo)點(diǎn)到原點(diǎn)距離來構(gòu)建綜合指數(shù),即使用“平方和的平方根”的計(jì)算方法來構(gòu)建指數(shù)?;跉W幾里德距離原理對食品安全指數(shù)R的計(jì)算如圖3所示。
圖3 基于歐幾里德距離原理的食品安全指數(shù)(R)計(jì)算示意圖Fig.3 Illustration of food safety index (R) based on the theory of Euclidean distance
因此,某一個(gè)檢測項(xiàng)目(第j個(gè))的食品安全指數(shù)評價(jià)結(jié)果的計(jì)算見公式(3)。
同理,可以得到檢測項(xiàng)目類型層、食品類別層、食品總體層的食品安全指數(shù)。計(jì)算方法見公式(4)~(6)。
第i類檢測項(xiàng)目食品安全指數(shù)Rki:
第k類食品安全指數(shù)Rk:
總體食品安全指數(shù)R:
本研究提出的各層次安全指數(shù)有著清晰的一致性涵義。該食品安全指數(shù)表征了食品的不合格率和不合格程度,可以稱為“食品不合格指數(shù)”。通過上述食品安全指數(shù),監(jiān)管部門基于抽樣檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù),可以對區(qū)域內(nèi)的食品安全狀況進(jìn)行有效可行的數(shù)理統(tǒng)計(jì),得到4 個(gè)層次的綜合評價(jià)信息。
本研究使用食品安全檢測數(shù)據(jù),采用前文構(gòu)建的食品安全指數(shù)與對應(yīng)的食品安全靶標(biāo)評價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)食品安全指數(shù)的構(gòu)建并驗(yàn)證其性能。
3.1 數(shù)據(jù)來源
本研究從某監(jiān)管部門的食品風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)中選取了2006—2010年監(jiān)管部門發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)品的糧食加工品、乳制品等企業(yè)及其問題產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù),監(jiān)管部門在2011年又組織相關(guān)專家和監(jiān)管人員對問題產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的主體行為進(jìn)行了實(shí)地檢查。樣品采自全國各省市自治區(qū),企業(yè)樣本總量為104 個(gè),其中酒類15 個(gè)、糧食加工品14 個(gè)、乳制品15 個(gè)、食用植物油16 個(gè)、蔬菜制品14 個(gè)、熟肉制品16 個(gè)以及水產(chǎn)加工品14 個(gè)。
3.1.1 檢測項(xiàng)目類型
樣品的檢測項(xiàng)目包括獸藥殘留、食品添加劑、金屬污染物、微生物與毒素、化學(xué)污染物和營養(yǎng)品質(zhì)等6 類20多種指標(biāo),具體見表2。
表2 檢測項(xiàng)目名稱Table 2 List of test items
表3 檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)(部分示例)Table 3 Data of test items (part of samples)
3.1.2 檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(表3)主要提供關(guān)于抽樣時(shí)間、抽樣地點(diǎn)、抽樣食品類別,以及檢查項(xiàng)目類型、檢測項(xiàng)目和檢測項(xiàng)目單位的信息等。
3.2 食品安全指數(shù)的實(shí)證分析
為實(shí)現(xiàn)構(gòu)建的食品安全指數(shù),本研究將使用檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù),采用不合格率、不合格度和食品安全指數(shù)的計(jì)算公式,獲得食品安全指標(biāo)/指數(shù)的多種計(jì)算結(jié)果,并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,最終獲得食品安全指數(shù)。
按照公式(1)~(6),代入上述檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見表4。
表4 食品安全指數(shù)計(jì)算結(jié)果Table 4 Results of food safety indexes
由表4可知,總體不合格率為0.096 5<0.250 0;總體不合格度為0.043 3<0.250 0;總體食品安全指數(shù)為0.105 8<0.250 0。
從各類型項(xiàng)目的不合格率來看,數(shù)值<0.250 0的有食品添加劑、微生物與毒素和品質(zhì)指標(biāo);檢出值在數(shù)值區(qū)間[0.250 0,0.500 0]的有化學(xué)污染物和金屬污染物;數(shù)值>0.500 0的有獸藥殘留。從各類型項(xiàng)目的不合格度來看,數(shù)值<0.250 0的有微生物與毒素、食品添加劑、金屬污染物、化學(xué)污染物和品質(zhì)指標(biāo);沒有不合格度落在數(shù)值區(qū)間[0.250 0,0.750 0]之間;數(shù)值>0.750 0的有獸藥殘留。從各類型項(xiàng)目的食品安全指數(shù)來看,數(shù)值<0.250 0的項(xiàng)目有微生物與毒素、品質(zhì)指標(biāo)和食品添加劑;數(shù)值位于[0.250 0,0.500 0]之間的項(xiàng)目有化學(xué)污染物和金屬污染物;沒有落在數(shù)值區(qū)間[0.500 0,0.7500]的項(xiàng)目,問題最嚴(yán)重的是獸藥殘留,食品安全指數(shù)達(dá)1.4140。
從各類別食品的不合格率來看,數(shù)值<0.250 0的產(chǎn)品包括乳制品、蔬菜制品和熟肉制品;不合格率位于[0.250 0,0.500 0]之間的產(chǎn)品有酒類、糧食加工品、食用植物油和水產(chǎn)加工品;沒有不合格率>0.500 0的產(chǎn)品。從各類別食品的不合格度來看,數(shù)值<0.250 0的產(chǎn)品有酒類、糧食加工品、乳制品、食用植物油、熟肉制品;不合格度位于數(shù)值區(qū)間[0.500 0,0.750 0]的有蔬菜加工品。從各類別食品的食品安全指數(shù)來看,數(shù)值<0.250 0的產(chǎn)品有乳制品;食品安全指數(shù)位于[0.250 0,0.500 0]之間的產(chǎn)品有酒類、糧食加工品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和水產(chǎn)加工品。
本研究分析了食品安全指數(shù)的構(gòu)建原則,研究了食品安全評價(jià)所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),確定了食品檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、實(shí)際檢測值與限量標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系,并基于監(jiān)管的需要,遵循“以食品中危害物為評價(jià)對象、依照國家食品安全法定標(biāo)準(zhǔn)、刻畫反映食品所處安全狀態(tài)的不同特征信息”的設(shè)計(jì)思路,構(gòu)建了雙屬性食品安全評價(jià)指標(biāo)架構(gòu),分別設(shè)計(jì)了涵蓋檢測項(xiàng)目、檢測項(xiàng)目類型、食品類別和食品總體的不合格率評價(jià)指標(biāo)和不合格度評價(jià)指標(biāo)同時(shí)使用食品安全檢測數(shù)據(jù),采用本研究構(gòu)建的食品安全指數(shù),對糧食加工品、水產(chǎn)加工品、乳制品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和酒類等食品安全指數(shù)進(jìn)行了實(shí)證分析。結(jié)果表明,本研究構(gòu)建的食品安全指數(shù)能夠提供檢測項(xiàng)目、項(xiàng)目類型和食品類別、總體等多種計(jì)算結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了對食品安全狀況的綜合評價(jià)。
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Construction of Food Safety Index and Its Empirical Analysis
LIU Wen, LI Qiang, LIU Peng, DUAN Min, DAI Yue, ZHENG Jiajia
(Institute of Food and Agriculture Standardization, China National Institute of Standardization, Beijing 100191, China)
Based on the principles of “substance determination”, “quantity determination”, “l(fā)imit determination” and“information integration”, this paper compared the test results with the maximum level (ML), and the food safety index was built considering “violation ratio” and “violation degree”, which are key attributes describing food safety with higher identifi ability. Besides, the real test results of grain, fi sh products, dairy products, vegetable oil, meat products and liquor were analyzed according to the established food safety index.
food safety; index; construction; empirical analysis
TS201.6
A
10.7506/spkx1002-6630-201511037
2014-06-16
“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAK17B01-2;2012BAD29B04)
劉文(1963—),女,研究員,博士,研究方向?yàn)槭称钒踩刂婆c管理標(biāo)準(zhǔn)化。E-mail:liuwen@cnis.gov.cn