食品安全指数的构建研究与实证分析

刘 文，李 强，刘 鹏，段 敏，戴 岳，郑佳佳

食品安全指数的构建研究与实证分析

刘 文，李 强，刘 鹏，段 敏，戴 岳，郑佳佳

（中国标准化研究院食品与农业标准化研究所，北京 100191）

本研究以物质确定、数源确定、限量标准、信息全面为原则，将食品安全检测项目实际值与限量标准进行比较，具体选择不合格率、不合格度两类指标来评价食品中危害检测项目实际值不符合限量标准状态的不同特征，构建食品安全指数R，并选择粮食加工品、水产加工品、乳制品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和酒类等食品的检测数据，对食品安全指数进行实证分析。

食品安全；指数；构建；实证分析

食品安全指数，是以数字量化的形式来反映某一区域的食品安全基本态势的信息，是以对食品安全基本情况的各类数据为基础，依据设定好的计算方法统计出的食品安全基本态势的结果[1-6]。

国内外的食品安全指数研究主要采用安全指数评价法、灰色关联分析、因子分析法、线性模型、质量指数评分法、专家评议法等方法[7-9]。目前，食品安全指数的理论研究虽然取得了很多成果，但还存在总体研究不足、典型文献不多、主要为技术方案方面的研究，但是缺乏食品安全指数构建的目标、原则要求以及合理应用等问题[10-14]。

基于以上问题，本研究将食品安全检测项目实际值与限量标准进行比较，具体选择不合格率、不合格度两类指标来评价食品中危害检测项目实际值不符合限量标准状态的不同特征，构建食品安全指数并基于大量真实数据进行验证，对如何科学构建食品安全指数进行有益探索。

1 食品安全指数的构建原则分析

在本研究中，为了构建具有“可靠性”、“客观性”、“简便性”和“辨识性”的食品安全指数，将食品安全指数的构建原则明确为“物质确定”、“数源确定”、“限量标准”和“信息全面”原则，具体分析如下。

1.1 “物质确定”原则

食品安全评价对象要锁定食品中物质。针对食品中物质（包括污染物和营养物质）设计评价指标，可以保证评价指标和无量纲评价指数都能够揭示物质意义清晰的食品安全信息。很多研究将食品之外的影响因素也纳入评价范围，希望以多种属性评价指标合成指数提供全面的评价信息，但信息的涵义难辨，因此是模糊的。只有将食品安全评价对象锁定为食品中物质，评价信息才是含义清晰的。评价对象的明确遵循综合评价普遍原则，即全面性、客观性、相关性、可比性、清晰性和简便性原则是构建食品安全指数的基础。

1.2 “数源确定”原则

根据数据挖掘理论，食品安全指数的构建过程就是一个数据挖掘的过程。初始数据的差异会导致挖掘输出数据有很大的差异。因此，可检验的初始数据来源是评价信息品质能够得到保障的基础。按照我国《食品安全法》的要求，我国各地食品安全检测机构依法对食品进行抽样检验工作。这些抽样检测数据是监管部门开展食品安全评价的数据基础，因而也是食品安全指数构建的数据基础。因此，以检测数据为本研究构建食品安全指数的基础，是保证食品安全评价信息全面、详细和清晰，以及可靠、权威和客观的基础，也是将食品安全指数应用于监管实践的需要。下面将基于食品安全检测项目数据结构的分析，从数据基础上明确食品安全指数构建的思路。

1.3 “限量标准”原则

本研究需要依循国家食品安全法定标准设计评价指标。没有可靠数据和法定标准的项目指标，暂不纳入评价，同时本研究认为标准限量值的研究制定过程已经综合考虑了不同食品类别、不同危害物、不同人群、不同消费量等一系列因素的差异，因此基于标准限量值建立食品安全指数，不需要再次重复考虑上述差异的权重问题。否则不仅将重复计算、过分强调不同食品间和检测项目间的区别，而且也会严重影响食品安全指数建立的客观性、科学性和公正性。

1.4 “信息全面”原则

为了支持有效监管，需要食品安全指数能够提供更全面的信息。根据系统综合评价理论和数据挖掘理论，一方面，全面的食品安全状态信息包含不合格频次和不合格幅度两个基本属性。因此在监管工作中，依据标准用不合格信息来刻画一个系统（食品样本集、总体）的不安全状态，监管者需要通过不合格评价指标得到所需的监管信息，一是要得到不合格频次的信息，二是要得到不合格幅度的信息。通过这两个维度的评价信息，监管者不仅可以发现不合格率高或不合格幅度高的异常情况，还可以将以往不合格率相同的食品进行深度的辨析，从而可以进行有效监管。

2 食品安全指数的构成指标设计

基于监管部门开展针对性监管需要[15-20]，根据上一节所明确的评价对象——食品中物质不符合标准要求的严重性，本研究认为，围绕食品中各种危害物[20-26]（不符合标准要求的污染物和营养物）设计多属性、满足多角度评价需要的指标，以满足监管部门对评价信息的要求——食品安全情况信息全面、详细和清晰，以及可靠、权威和客观。基本方向是依循限量标准设计食品安全指数的构成指标。

2.1 指标体系框架的总体设计思路

依据指数构建原则，本研究将以食品中物质（不符合标准要求的污染物和营养物质）为评价对象，依循法定标准，考虑支持有效监管的实用需要，将食品安全检测项目实际值与限量标准进行比较，设计可以刻画食品所处安全状况不同特征——不合格频次和不合格幅度的评价指标。同时结合监管部门多层次需求和一个样本要检测多个检测项目的实际情况，基于监管部门的需要构建起依循法定标准的双属性、多层次评价指标体系框架（图1）。

图1 食品安全评价指标体系框架Fig.1 Framework of evaluation indexes for food safety

上述评价指标体系可以提供两个属性指标（不合格率、不合格度）的具体检测项目、检测项目类型、食品类别、食品总体（地区或国家）的安全评价信息，可以满足监管部门开展多方面针对性监管的需要。

2.2 构成指标的设计与分析

本研究将以食品中物质（不符合标准要求的污染物和营养物质）为评价对象，依循法定标准，将食品安全检测项目实际值与限量标准进行比较，为保证评价指标相对独立并能反映全面情况，设计可以刻画食品所处安全状况不同特征的评价指标。考虑监测的可行性，本研究将围绕着食品安全检测项目与限量标准的比较关系来选择食品安全评价指标，具体选择不合格率、不合格度两类指标来评价食品中危害检测项目实际值不符合限量标准状态的不同特征。通过上述设计，建立了一套基于监管需要的食品安全评价指标体系（表1）。

表1 基于监管需要的食品安全评价指标体系Table 1 Two dimensions and multilayers of food safety evaluation indexes based on regulatory requirements

2.2.1 不合格率评价指标设计与分析

本研究认为，设计评价指标，评价具体检测项目的不合格状态，得到的评价信息可以揭示食品不合格率的危害原因，有助于提高监管的针对性。因此本研究构建了针对最基础的具体检测项目不符合限量标准的不合格率计算方法，具体见式（1）。纳入评价的食品共有K类，每类样本的抽样数为nk。根据上面对第k类食品样本不合格总数的统计：食品总体不合格率记为，则：

2.2.2 不合格度评价指标设计与分析

不合格率反映的是食品中物质不符合食品安全限量标准的频率，不能反映食品中物质偏离食品安全限量标准的程度。监管部门迫切需要根据食品中物质偏离食品安全限量标准的程度来实施有针对性的重点监管措施。目前，现有的研究还没有提出不合格度评价指标，不能为监管部门开展有针对性的专项监管提供全面、详细、清晰与可靠、权威和客观的评价信息。为解决这一问题，本研究将设计“不合格度”指标对食品中物质含量偏离食品安全限量标准的程度进行评价，揭示食品中危害物引致食品不安全的严重程度，用变量“”表示，即变量“”为相对标准值偏离程度的函数，具体计算方法见式（2）。纳入评价的食品共有K类，每类食品样本的抽样数为nk，即可得到一个地区或一个国家食品总体不合格度（）：

本研究设计的检测项目不合格度是根据检测项目实际值与限量标准值的比较而得到的指标，揭示食品中物质含量偏离安全标准的幅度，而不合格率揭示偏离安全标准的频率，二者以不同的属性信息共同揭示食品安全出现问题的严重性。双属性多层次食品安全指标和安全指数计算过程见图2。

图2 食品安全指标/指数计算过程Fig.2 Calculation procedure of food safety index

目前，监管部门一般采用食品类别不合格率评价法。本研究拟为监管部门提供在具体检测项目、检测项目类型、食品类别、食品总体等多层次开展监管工作的数据处理工具。不仅如此，本研究还提供具体检测项目、检测项目类型、食品类别、食品总体的不合格度评价指标，使得监管部门不仅了解食品安全的不合格率情况，还能掌握食品中危害物偏离限量标准的严重程度，从而有助于全面评价和掌握食品安全状态，实施针对性强的重点监管措施。

2.3 食品安全指数设计

基于食品安全监管部门的综合评价要求，本研究依据双属性评价指标构建食品安全指数（用变量R表示），为监管者提供有效的监管决策工具。本研究通过食品安全指数设计解决这一任务。为了不减损评价信息，本研究中依然提出与相一致的食品安全指数，

本研究将食品检测项目检测值合格的状态，不论是通过不合格率还是通过不合格度来表达都用“0”值来表达，也就是平面的坐标轴上的“原点O”。因此，在平面上的任何一个标点与原点的欧几里德距离OR就可以刻画其不安全状态。距离OR越长，表示食品安全状态水平越差。

为了刻画评价对象偏离“原点O”安全状态的距离，本研究将基于欧几里德距离定义，针对“不合格率”和“不合格度”的双维空间，使用标点到原点距离来构建综合指数，即使用“平方和的平方根”的计算方法来构建指数。基于欧几里德距离原理对食品安全指数R的计算如图3所示。

图3 基于欧几里德距离原理的食品安全指数（R）计算示意图Fig.3 Illustration of food safety index (R) based on the theory of Euclidean distance

因此，某一个检测项目（第j个）的食品安全指数评价结果的计算见公式（3）。

同理，可以得到检测项目类型层、食品类别层、食品总体层的食品安全指数。计算方法见公式（4）～（6）。

第i类检测项目食品安全指数Rki：

第k类食品安全指数Rk：

总体食品安全指数R：

本研究提出的各层次安全指数有着清晰的一致性涵义。该食品安全指数表征了食品的不合格率和不合格程度，可以称为“食品不合格指数”。通过上述食品安全指数，监管部门基于抽样检测项目数据，可以对区域内的食品安全状况进行有效可行的数理统计，得到4 个层次的综合评价信息。

3 食品安全指数的实证分析

本研究使用食品安全检测数据，采用前文构建的食品安全指数与对应的食品安全靶标评价模型，实现食品安全指数的构建并验证其性能。

3.1 数据来源

本研究从某监管部门的食品风险监测数据系统中选取了2006—2010年监管部门发现问题产品的粮食加工品、乳制品等企业及其问题产品检测数据，监管部门在2011年又组织相关专家和监管人员对问题产品生产企业的主体行为进行了实地检查。样品采自全国各省市自治区，企业样本总量为104 个，其中酒类15 个、粮食加工品14 个、乳制品15 个、食用植物油16 个、蔬菜制品14 个、熟肉制品16 个以及水产加工品14 个。

3.1.1 检测项目类型

样品的检测项目包括兽药残留、食品添加剂、金属污染物、微生物与毒素、化学污染物和营养品质等6 类20多种指标，具体见表2。

表2 检测项目名称Table 2 List of test items

表3 检测项目数据（部分示例）Table 3 Data of test items (part of samples)

3.1.2 检测项目数据结构

检测项目数据结构（表3）主要提供关于抽样时间、抽样地点、抽样食品类别，以及检查项目类型、检测项目和检测项目单位的信息等。

3.2 食品安全指数的实证分析

为实现构建的食品安全指数，本研究将使用检测项目数据表中的数据，采用不合格率、不合格度和食品安全指数的计算公式，获得食品安全指标/指数的多种计算结果，并对计算结果进行分析，最终获得食品安全指数。

按照公式（1）～（6），代入上述检测数据进行计算，结果见表4。

表4 食品安全指数计算结果Table 4 Results of food safety indexes

由表4可知，总体不合格率为0.096 5＜0.250 0；总体不合格度为0.043 3＜0.250 0；总体食品安全指数为0.105 8＜0.250 0。

从各类型项目的不合格率来看，数值＜0.250 0的有食品添加剂、微生物与毒素和品质指标；检出值在数值区间[0.250 0，0.500 0]的有化学污染物和金属污染物；数值＞0.500 0的有兽药残留。从各类型项目的不合格度来看，数值＜0.250 0的有微生物与毒素、食品添加剂、金属污染物、化学污染物和品质指标；没有不合格度落在数值区间[0.250 0，0.750 0]之间；数值＞0.750 0的有兽药残留。从各类型项目的食品安全指数来看，数值＜0.250 0的项目有微生物与毒素、品质指标和食品添加剂；数值位于[0.250 0，0.500 0]之间的项目有化学污染物和金属污染物；没有落在数值区间[0.500 0，0.7500]的项目，问题最严重的是兽药残留，食品安全指数达1.4140。

从各类别食品的不合格率来看，数值＜0.250 0的产品包括乳制品、蔬菜制品和熟肉制品；不合格率位于[0.250 0，0.500 0]之间的产品有酒类、粮食加工品、食用植物油和水产加工品；没有不合格率＞0.500 0的产品。从各类别食品的不合格度来看，数值＜0.250 0的产品有酒类、粮食加工品、乳制品、食用植物油、熟肉制品；不合格度位于数值区间[0.500 0，0.750 0]的有蔬菜加工品。从各类别食品的食品安全指数来看，数值＜0.250 0的产品有乳制品；食品安全指数位于[0.250 0，0.500 0]之间的产品有酒类、粮食加工品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和水产加工品。

4 结 论

本研究分析了食品安全指数的构建原则，研究了食品安全评价所需的数据基础，确定了食品检测项目数据结构、实际检测值与限量标准值的关系，并基于监管的需要，遵循“以食品中危害物为评价对象、依照国家食品安全法定标准、刻画反映食品所处安全状态的不同特征信息”的设计思路，构建了双属性食品安全评价指标架构，分别设计了涵盖检测项目、检测项目类型、食品类别和食品总体的不合格率评价指标和不合格度评价指标同时使用食品安全检测数据，采用本研究构建的食品安全指数，对粮食加工品、水产加工品、乳制品、食用植物油、蔬菜制品、熟肉制品和酒类等食品安全指数进行了实证分析。结果表明，本研究构建的食品安全指数能够提供检测项目、项目类型和食品类别、总体等多种计算结果，实现了对食品安全状况的综合评价。

[1]柴勇,杨俊英,李燕,等.基于食品安全指数法评估重庆市蔬菜中农药残留的风险[J].西南农业学报, 2010(1): 98-102.

[2]段佳.让“综合指数”评判食品安全:中国农业大学食品科学与营养工程学院院长罗云波谈食品安全[N].大众科技报, 2011-07-08(A01).

[3]郭萍,陈建安,张景平,等.食品安全指数评价新罗区大棚蔬菜农药污染水平[J].海峡预防医学杂志, 2011, 17(6): 52-54.

[4]焦鹏.现代指数理论与实践若干问题的研究[D].厦门:厦门大学, 2008: 16-17.

[5]刘晨,新时期中国食品安全保障及食品安全指数模型构建问题研究[J].中国新技术新产品, 2009(1): 195-196.

[6]毛薇.基于供应链的食品安全指数体系构建的研究[J].商业研究, 2011(12): 9-10.

[7]任栋,王琦,周丽晖.关于统计指数研究的新思考[J].统计与决策, 2012(7): 8-11.

[8]孙春伟,陈鹏.食品安全综合指数探析[J].黑龙江科技信息, 2012(31): 44.

[9]孙春伟,黄丽娟.食品安全顾客满意度指数分析[J].黑龙江科技信息, 2012(32): 140.

[10]孙春伟,金珊.食品安全指数的构成体系分析[J].科技创新与应用, 2012(11): 76.

[11]孙春伟,周士琪.食品安全指数的构建及其理论研究[J].科技创新与应用, 2012(29): 80.

[12]孙慧钧.动态统计指数理论探讨[J].统计研究, 2005(2): 13-19.

[13]孙慧钧.指数理论研究[M].大连:东北财经大学出版社, 1998: 21-22.

[14]徐国祥.统计指数理论及应用[M]. 2版.北京:中国统计出版社, 2009: 35-36.

[15]许瑾,颜敏,朱晶,等.食品安全指数模型的建立及初步验证[J].中国卫生资源, 2008, 11(3): 125-127.

[16]郑培,吴功才,王海明,等.食品安全综合评价指数与检测预警系统研究[J].中国卫生检验杂志, 2010, 20(7): 1795-1796.

[17]张飞.多指标综合评价方法比较研究及应用[D].合肥:中国科学技术大学, 2000: 26-28.

[18]曾小峰,吴德仁,陈坚磊.食品安全指数法评估北海市海产品重金属污染水平[J] .现代预防医学, 2014(4): 621-623.

[19]杨颖,刘艳明,张卉,等.食品营养素风险指数评价法的研究[J] .食品工业, 2013, 34(11): 187-189.

[20] BAI Li, MA Chenglin, GONG Shunlong, et al. Food safety assurance systems in China [J]. Food Control, 2007, 18(5): 480-484.

[21] BÁNÁTI D. The EU and candidate countries: how to cope with food safety policies?[J]. Food Control, 2003, 14(2): 89-93.

[22] BURLINGAME B, PINEIRO M. The essential balance: risks and benefits in food safety and quality[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2007, 20(3): 139-146.

[23] MARTÍNEZ-VILLALUENGA C, FRÍAS J, GULEWICZ P, et al. Food safety evaluation of broccoli and radish sprouts[J]. Food and Chemical Toxicology, 2008, 46(5): 1635-1644.

[24] BAKER D A. Use of food safety objectives to satisfy the intent of food safety law[J]. Food Control, 2002, 13(6): 371-376.

[25]DREYER M, RENN O, COPE S, et al. Including social impact assessment in food safety governance[J]. Food Control, 2010, 21(12): 1620-1628.

[26]FULGONI V L, KEAST D R, DREWNOWSKI A. Development and validation of the nutrient-rich foods index: a tool to measure nutritional quality of foods[J]. The Journal of Nutrition, 2009, 139(8): 1549-1554.

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”, “limit 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”国家科技支撑计划项目（2012BAK17B01-2；2012BAD29B04）

刘文（1963—），女，研究员，博士，研究方向为食品安全控制与管理标准化。E-mail：liuwen@cnis.gov.cn