食品安全指數(shù)的構(gòu)建研究與實證分析

劉 文，李 強，劉 鵬，段 敏，戴 岳，鄭佳佳

食品安全指數(shù)的構(gòu)建研究與實證分析

劉 文，李 強，劉 鵬，段 敏，戴 岳，鄭佳佳

（中國標準化研究院食品與農(nóng)業(yè)標準化研究所，北京 100191）

本研究以物質(zhì)確定、數(shù)源確定、限量標準、信息全面為原則，將食品安全檢測項目實際值與限量標準進行比較，具體選擇不合格率、不合格度兩類指標來評價食品中危害檢測項目實際值不符合限量標準狀態(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)進行實證分析。

食品安全；指數(shù)；構(gòu)建；實證分析

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)定好的計算方法統(tǒng)計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、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目實際值與限量標準進行比較，具體選擇不合格率、不合格度兩類指標來評價食品中危害檢測項目實際值不符合限量標準狀態(tài)的不同特征，構(gòu)建食品安全指數(shù)并基于大量真實數(shù)據(jù)進行驗證，對如何科學(xué)構(gòu)建食品安全指數(shù)進行有益探索。

1 食品安全指數(shù)的構(gòu)建原則分析

在本研究中，為了構(gòu)建具有“可靠性”、“客觀性”、“簡便性”和“辨識性”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”、“限量標準”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)計評價指標，可以保證評價指標和無量綱評價指數(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范圍，希望以多種屬性評價指標合成指數(shù)提供全面的評價信息，但信息的涵義難辨，因此是模糊的。只有將食品安全評價對象鎖定為食品中物質(zhì)，評價信息才是含義清晰的。評價對象的明確遵循綜合評價普遍原則，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)建過程就是一個數(shù)據(jù)挖掘的過程。初始數(shù)據(jù)的差異會導(dǎo)致挖掘輸出數(shù)據(jù)有很大的差異。因此，可檢驗的初始數(shù)據(jù)來源是評價信息品質(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構(gòu)依法對食品進行抽樣檢驗工作。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信息全面、詳細和清晰，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)管實踐的需要。下面將基于食品安全檢測項目數(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 “限量標準”原則

本研究需要依循國家食品安全法定標準設(shè)計評價指標。沒有可靠數(shù)據(jù)和法定標準的項目指標，暫不納入評價，同時本研究認為標準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、不同消費量等一系列因素的差異，因此基于標準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)計算、過分強調(diào)不同食品間和檢測項目間的區(qū)別，而且也會嚴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基本屬性。因此在監(jiān)管工作中，依據(jù)標準用不合格信息來刻畫一個系統(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指標得到所需的監(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。通過這兩個維度的評價信息，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行深度的辨析，從而可以進行有效監(jiān)管。

2 食品安全指數(shù)的構(gòu)成指標設(shè)計

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)所明確的評價對象——食品中物質(zhì)不符合標準要求的嚴重性，本研究認為，圍繞食品中各種危害物[20-26]（不符合標準要求的污染物和營養(yǎng)物）設(shè)計多屬性、滿足多角度評價需要的指標，以滿足監(jiān)管部門對評價信息的要求——食品安全情況信息全面、詳細和清晰，以及可靠、權(quán)威和客觀?；痉较蚴且姥蘖繕藴试O(shè)計食品安全指數(shù)的構(gòu)成指標。

2.1 指標體系框架的總體設(shè)計思路

依據(jù)指數(shù)構(gòu)建原則，本研究將以食品中物質(zhì)（不符合標準要求的污染物和營養(yǎng)物質(zhì)）為評價對象，依循法定標準，考慮支持有效監(jiān)管的實用需要，將食品安全檢測項目實際值與限量標準進行比較，設(shè)計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指標。同時結(jié)合監(jiān)管部門多層次需求和一個樣本要檢測多個檢測項目的實際情況，基于監(jiān)管部門的需要構(gòu)建起依循法定標準的雙屬性、多層次評價指標體系框架（圖1）。

圖1 食品安全評價指標體系框架Fig.1 Framework of evaluation indexes for food safety

上述評價指標體系可以提供兩個屬性指標（不合格率、不合格度）的具體檢測項目、檢測項目類型、食品類別、食品總體（地區(qū)或國家）的安全評價信息，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)成指標的設(shè)計與分析

本研究將以食品中物質(zhì)（不符合標準要求的污染物和營養(yǎng)物質(zhì)）為評價對象，依循法定標準，將食品安全檢測項目實際值與限量標準進行比較，為保證評價指標相對獨立并能反映全面情況，設(shè)計可以刻畫食品所處安全狀況不同特征的評價指標?？紤]監(jiān)測的可行性，本研究將圍繞著食品安全檢測項目與限量標準的比較關(guān)系來選擇食品安全評價指標，具體選擇不合格率、不合格度兩類指標來評價食品中危害檢測項目實際值不符合限量標準狀態(tài)的不同特征。通過上述設(shè)計，建立了一套基于監(jiān)管需要的食品安全評價指標體系（表1）。

表1 基于監(jiān)管需要的食品安全評價指標體系Table 1 Two dimensions and multilayers of food safety evaluation indexes based on regulatory requirements

2.2.1 不合格率評價指標設(shè)計與分析

本研究認為，設(shè)計評價指標，評價具體檢測項目的不合格狀態(tài)，得到的評價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)的具體檢測項目不符合限量標準的不合格率計算方法，具體見式（1）。納入評價的食品共有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：食品總體不合格率記為，則：

2.2.2 不合格度評價指標設(shè)計與分析

不合格率反映的是食品中物質(zhì)不符合食品安全限量標準的頻率，不能反映食品中物質(zhì)偏離食品安全限量標準的程度。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準的程度來實施有針對性的重點監(jiān)管措施。目前，現(xiàn)有的研究還沒有提出不合格度評價指標，不能為監(jiān)管部門開展有針對性的專項監(jiān)管提供全面、詳細、清晰與可靠、權(quán)威和客觀的評價信息。為解決這一問題，本研究將設(shè)計“不合格度”指標對食品中物質(zhì)含量偏離食品安全限量標準的程度進行評價，揭示食品中危害物引致食品不安全的嚴重程度，用變量“”表示，即變量“”為相對標準值偏離程度的函數(shù)，具體計算方法見式（2）。納入評價的食品共有K類，每類食品樣本的抽樣數(shù)為nk，即可得到一個地區(qū)或一個國家食品總體不合格度（）：

本研究設(shè)計的檢測項目不合格度是根據(jù)檢測項目實際值與限量標準值的比較而得到的指標，揭示食品中物質(zhì)含量偏離安全標準的幅度，而不合格率揭示偏離安全標準的頻率，二者以不同的屬性信息共同揭示食品安全出現(xiàn)問題的嚴重性。雙屬性多層次食品安全指標和安全指數(shù)計算過程見圖2。

圖2 食品安全指標/指數(shù)計算過程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法。本研究擬為監(jiān)管部門提供在具體檢測項目、檢測項目類型、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目、檢測項目類型、食品類別、食品總體的不合格度評價指標，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準的嚴重程度，從而有助于全面評價和掌握食品安全狀態(tài)，實施針對性強的重點監(jiān)管措施。

2.3 食品安全指數(shù)設(shè)計

基于食品安全監(jiān)管部門的綜合評價要求，本研究依據(jù)雙屬性評價指標構(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)計解決這一任務(wù)。為了不減損評價信息，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都用“0”值來表達，也就是平面的坐標軸上的“原點O”。因此，在平面上的任何一個標點與原點的歐幾里德距離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。

為了刻畫評價對象偏離“原點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，使用標點到原點距離來構(gòu)建綜合指數(shù)，即使用“平方和的平方根”的計算方法來構(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）計算示意圖Fig.3 Illustration of food safety index (R) based on the theory of Euclidean distance

因此，某一個檢測項目（第j個）的食品安全指數(shù)評價結(jié)果的計算見公式（3）。

同理，可以得到檢測項目類型層、食品類別層、食品總體層的食品安全指數(shù)。計算方法見公式（4）～（6）。

第i類檢測項目食品安全指數(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目數(shù)據(jù)，可以對區(qū)域內(nèi)的食品安全狀況進行有效可行的數(shù)理統(tǒng)計，得到4 個層次的綜合評價信息。

3 食品安全指數(shù)的實證分析

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)的食品安全靶標評價模型，實現(xiàn)食品安全指數(shù)的構(gòu)建并驗證其性能。

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)的主體行為進行了實地檢查。樣品采自全國各省市自治區(qū)，企業(yè)樣本總量為104 個，其中酒類15 個、糧食加工品14 個、乳制品15 個、食用植物油16 個、蔬菜制品14 個、熟肉制品16 個以及水產(chǎn)加工品14 個。

3.1.1 檢測項目類型

樣品的檢測項目包括獸藥殘留、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，具體見表2。

表2 檢測項目名稱Table 2 List of test items

表3 檢測項目數(shù)據(jù)（部分示例）Table 3 Data of test items (part of samples)

3.1.2 檢測項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

檢測項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（表3）主要提供關(guān)于抽樣時間、抽樣地點、抽樣食品類別，以及檢查項目類型、檢測項目和檢測項目單位的信息等。

3.2 食品安全指數(shù)的實證分析

為實現(xiàn)構(gòu)建的食品安全指數(shù)，本研究將使用檢測項目數(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)的計算公式，獲得食品安全指標/指數(shù)的多種計算結(jié)果，并對計算結(jié)果進行分析，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)進行計算，結(jié)果見表4。

表4 食品安全指數(shù)計算結(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；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；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。從各類型項目的食品安全指數(shù)來看，數(shù)值＜0.250 0的項目有微生物與毒素、品質(zhì)指標和食品添加劑；數(shù)值位于[0.250 0，0.500 0]之間的項目有化學(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]的項目，問題最嚴重的是獸藥殘留，食品安全指數(shù)達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。

4 結(jié) 論

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所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確定了食品檢測項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、實際檢測值與限量標準值的關(guān)系，并基于監(jiān)管的需要，遵循“以食品中危害物為評價對象、依照國家食品安全法定標準、刻畫反映食品所處安全狀態(tài)的不同特征信息”的設(shè)計思路，構(gòu)建了雙屬性食品安全評價指標架構(gòu)，分別設(shè)計了涵蓋檢測項目、檢測項目類型、食品類別和食品總體的不合格率評價指標和不合格度評價指標同時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)進行了實證分析。結(jié)果表明，本研究構(gòu)建的食品安全指數(shù)能夠提供檢測項目、項目類型和食品類別、總體等多種計算結(jié)果，實現(xiàn)了對食品安全狀況的綜合評價。

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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”國家科技支撐計劃項目（2012BAK17B01-2；2012BAD29B04）

劉文（1963—），女，研究員，博士，研究方向為食品安全控制與管理標準化。E-mail：liuwen@cnis.gov.cn