中国基于检验检测的食品过程质量控制研究进展

廖盛美，张清海，李林竹，林长松，陶光灿,4,*

（1.贵州医科大学公共卫生与健康学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州省分析测试研究院，贵州 贵阳 550014；3.贵州理工学院食品药品制造工程学院，贵州 贵阳 550003；4.贵阳学院生物与环境工程学院，贵州 贵阳 550005）

我国食品安全问题（如三鹿奶粉、瘦肉精、塑化剂等）频繁发生，已经成为社会关注的热点。食品检验检测技术是食品监管的重要技术支撑[1]，采取相应的检测技术对食品包含的成分进行检测[2]，对加强食品安全监管能够起到关键性作用[3]。但是，我国的食品检验机构门槛高，容易出现行业壁垒，使食品安全的市场监督管理覆盖面变窄。另外，我国食品检验检测主要集中在食品加工、包装销售环节，缺乏对食品生产过程的监管[2]。习近平总书记指出“食品安全，也是‘管’出来的。面对生产经营主体量大面广、各类风险交织形势，靠人盯人监管，成本高，效果也不理想，必须完善监管制度，强化监管手段，形成覆盖从田间到餐桌全过程的监管制度”[4]。完善检验检测的技术手段，实现食品过程质量控制，是食品安全重要的管理手段。

本文旨在应用危害分析与关键控制点（hazard analysis and critical control point，HACCP）原理，利用大数据对食品抽检数据进行分析[5]；根据食品安全风险分级模型确定各个关键控制点的风险水平；借助大数据技术，对检验检测过程中产生的数据综合分析，探明基于检验检测的食品过程质量控制的方法，以期提高食品安全风险控制的水平。

1 食品过程质量控制的内涵

食品质量是指食品固有特性满足要求的程度，包括了食品的外观、品质、规格、数量、质量、包装以及安全卫生等[6]。食品质量控制是指首先落实食品生产卫生规范（good manufacturing practice，GMP），即在食品生产安全过程中，保证食品具有高度安全性的良好生产管理体系。食品供应链包括生产、加工、储存、运输和销售等环节[7]；食品过程质量控制是以食品供应链为基础，关注每一个环节以及影响各环节的因素，对影响因素进行控制[8]，保证食品的质量。

总之，对食品过程质量控制进行研究，可以减少或消除食品安全隐患，防患于未然，避免食品安全问题或将食品安全问题降到最低，让消费者放心。

1.1 食品过程质量控制的发展历程

食品质量控制是质量管理的一部分，质量管理起源于20世纪初，大致经历了3 个阶段（图1）。第一阶段是20世纪20年代，美国著名管理学家泰勒在《科学管理》提出了质量检验管理，这种事后把关的方法不适用于食品；1924年，休哈特将数理统计方法应用到质量管理中，首先提出6σ方法控制加工过程中的质量波动，但是它过分强调质量控制中的数理统计方法；随着科学技术和工业生产发展，对质量的要求越来越高，戴明提出的管理循环理论（plan-do-check-act，PDCA）就是食品质量控制的管理过程；费根堡姆首先提出全面质量管理（total quality management，TQM）的概念和质量管理体系的问题，质量管理的主要任务就是建立质量管理体系[9]，利用大数据建立管理体系，至此形成全面质量管理。在大数据的基础上建立业务流程管理（business process management，BPM），经营质量就可以得到保证。在这个过程中，质量管理从定性到定量最后到数字化的发展。欧洲食品信息资源（European Food Information Resources，EuroFIR）建立国家食品成分数据库的质量框架，采用国际公认和推荐的识别、评估和控制重大危害的系统方法，即以HACCP作为起点，描述了整个食品数据汇编过程，并识别了危害和关键控制点，记录了如何确保关键控制点的危险[10]，Pable等[11]提出了一种先进的食品质量规划方法，利用综合定性/定量技术将客户需求转化为生产，为制造商提供了良好的产品和过程定量评估，以满足客户的需求。智能食品质量保证系统（intelligent food quality assurance system，IFQAS）通过自动化食品存储质量控制中基于人类的决策过程来帮助质量控制，可以对收货操作和仓库中食品的储存条件进行质量控制的整体监控，从而提高了客户满意度并最大限度地降低了不良率，有助于降低食品质量控制的困难[12]；在美国和欧洲国家使用统计过程控制（statistical process control，SPC）等系统技术来提高食品质量[13]，CE 178/2002和法规CE 852/2004是国际公认的食品安全控制方法，在这基础上开发一种新的程序来评估营养、危害分析和关键控制点（nutrient, hazard analysis and critical control point，NACCP）过程，用于全面质量管理，并优化营养水平[14]；Rahayu等[15]在工作站中进行生产质量控制过程，通过使用控制图表来控制和维护面包中小企业的生产过程，从而保证质量和工作效率。

图1 质量管理发展历程Fig.1 History of quality management development

1.2 中国食品过程质量控制的发展阶段

从新民主主义革命时期一直持续到1985年，我国人民基本解决温饱问题，但由于数量安全水平较低，对食品质量安全的要求也较低，相关质量控制的方法还不完善。从1985年至2014年的30 年间，人们开始关注质量安全问题。由卫生部、国家质量监督检验检疫总局、国家食品药品监督管理局和国家市场监督管理总局承担食品安全监督抽检工作[16]。许虹[17]对啤酒企业生产过程中的质量管控问题进行了探讨，从增强质量控制意识、实施精益化生产模式、做好质量工作的基础管理和关键管理、建设优秀企业文化和改进生产技术等方面简述了加强啤酒企业生产过程中质量控制的方法。刘文娇[18]从企业的角度出发，对肉制品生产企业的从业人员、原辅料管理、生产管理、成品包装贮存、质量管理、标识和可追溯性等各个环节进行产品生产质量安全控制研究，利用5M1E法（特性要因图分析）、HACCP法等方法，对企业生产过程存在的质量安全风险进行控制。申强等[19]从乳制品的供应链上构建质量控制优化模型，通过质量控制技术服务的主体，达到乳制品供应链产品质量控制目的。马冰聪[20]总结了阜蒙县树莓的生产过程质量控制规范，将树莓的质量控制分为果实采收过程、果实运输过程、果实速冻过程和仓储的管理控制，以期推进树莓产业发展，促进农民增收。吴婉珊[21]针对目前食品企业在生产过程中存在的一些问题提出相应的质量控制措施，采用全面质量管理体系在研发、采购、生产、检测、贮存、销售等各个环节进行严格控制。唐黎标[22]从原料、生产过程、成品存储以及添加剂4 个方面对小麦粉的质量控制进行分析，原料的控制从小麦入厂前开始，根据小麦粉质、拉伸、降落数值、糊化度等内在指标及烘焙指标对小麦粉原料进行评估；其中生产过程的质量控制包括清理过程、制粉过程、小麦粉后处理的质量控制，对于添加剂的质量控制主要通过烘焙实验来完成，以烘焙实验的结果来判定添加剂的质量；以每个环节高水平质量控制的叠加来换取优质的面包用小麦粉产品。周尔民等[23]对交叉污染发生机理进行分析。基于交叉污染视角，分析食品各质量控制环节，设计冷链食品的质量控制流程，保证冷链食品的质量。邢振岭[24]论述了白酒生产过程中的质量控制，从白酒生产原料、生产过程代谢污染物、包装材料的外源污染3 个方面入手，建立了白酒生产过程质量安全控制机制。

2 基于检验检测的食品过程质量控制

2.1 中国食品工业质量控制模式的演替

我国食品工业完成了从物资紧缺到丰富再到满足个性化需求，从卖方市场到买卖交织再到买方市场3 个阶段的演变（图2）。相应地，质量控制模式从简单的产品研发、原料采购、加工、零售的食品链关键环节控制，到买卖交织、各个食品链上都进行品质控制，再到伴随着食品极大丰富和电子商务的深入发展，开始逐渐注重用户需求和用户反馈，在产品设计、品牌设计、市场营销及零售环节均渗透了品质控制，形成了特色鲜明的质量控制模式。

图2 中国食品工业质量控制模式的演变Fig.2 Evolution of quality control modes in the food industry in China

2.2 食品安全检验检测的发展演变

2.2.1 基础研究领域分析

2022年9月18日，以“食品”＋“检测”或“检验”或“检验检测”为关键词，搜索知网发表的论文。“食品”＋“检测”493 篇，最早的相关论文是陶顺兴等[25]于1995年发表的《食品中苯并（α）芘简易快速测定方法的研究》；“食品”＋“检验”76 篇，最早发表的是《出口冷冻食品中检验空肠弯曲菌的试验》（1988年）[26]；“食品”＋“检验检测”65 篇，最早是乔东[27]于2005年发表的《关于完善我国食品检验检测体系建设的思考》。将这些文献基本信息导出、合并，将时间区间设置为1990年3月到2022年3月，时间切片设置为2 年，借助Citespace 6.1.R2(64-bit) Basic对624 篇文献关键词进行分析（图3），共获得网络节点数量389 个，若节点越大、色彩越突出，表明该关键词频次越高、研究热度越高；节点连线数是853 条，越粗说明联系越密切，研究越重要；网络密度为0.011 3，表示实际关系数/理论上的最大关系数，暂时没有标准指标。关键词多、联系强，表明中国食品检验检测的研究领域十分广泛。关键词出现5 次以上，按照出现频次从高到低分别为“食品”“检测”“检验”“检验检测”“微生物”“应用”“质量控制”“重金属”“安全”“分析”“污染”“农药残留”“进展”“技术”“亚硫酸盐”“质量”“大肠菌群”“方法”“添加剂”“管理”“危害”“前处理”“沙门氏菌”“残留”“药品”“气相色谱”“甲醛”“问题”“质量安全”“菌落总数”“卫生”“甜蜜素”“标准”“真菌毒素”“综述”“丙烯酰胺”和“提取”37 个关键词。

图3 1990—2022年全国食品检验检测论文关键词共现网络图谱Fig.3 Keyword co-occurrence network for China’s research papers on food inspection and testing in 1990 to 2022

2.2.2 阶段性前沿研究分析

通过Citespace软件进行聚类分析，形成聚类知识图谱如图4所示，共包括“检验”“微生物”“问题”“分析”“应用”“进展”“污染”“气相色谱”“饲料”“综述”“苯甲酸”“甲氧酪胺”“致病菌”13 个聚类标签。这些标签凸显了不同阶段学者对食品检验检测领域的研究重点。突现关键词是某一时期出现的高频关键词，集中反映该时期的研究热点领域，同样也是预测研究趋势的重要依据[28]。运用CiteSpace软件进行数据处理后，整理得到关键突现图（图5）。这些关键词均是从1988年开始出现，说明从1988年开始所有研究领域都有涉及，但是每个时间点的研究热点都不同，突显时间先后依次为：“过敏原”“淀粉”“智能控制”“脱敏”“甲霜灵”“体外消化”“仿生传感”“质量评价”“韭菜”“发酵食品”“坚果”“种类”“风险评价”“大豆”“食品卫生”“残留”“基因芯片”“三聚氰胺”“重金属”“食品安全”“应用”“微生物”“质量控制”“生物技术”和“食品”。

图4 关键词聚类分析知识图谱Fig.4 Keyword clustering analysis knowledge map

图5 相关文献关键词突现分析Fig.5 Top 25 keywords with the strongest citation bursts

阶段性研究大概可以分为以下3 个阶段：

第一阶段（1988—2004年）：在此阶段着重研究食品种类、体外消化、质量评价及风险评估。1991年起，国家进出口商品检验局在食品加工业中应用HACCP体系[29]。1994年，原国家进出口商品检验局公布《在出口食品的加工中建立“危害分析与关键控制点质量管理体系”的导则》[29]。在我国食品行业中，HACCP体系主要应用在冷链物流、食品加工和餐饮中[30]。HACCP广泛应用于食品安全风险评估中。

第二阶段（2005—2013年）：此阶段对食品中重金属、三聚氰胺、农兽药残留等食品卫生问题及食品基因芯片研究较多。因频繁发生的食品安全问题，对相关污染物的研究较多。

第三阶段（2013—2022年）：此阶段侧重于对食品安全风险物质的研究，微生物、重金属为重点研究风险物，应用生物技术对食品质量控制进行深度研究。近期检验检测及质量控制成为新的研究热点，高效液相色谱-电位法[31]、荧光传感[32]、生物传感器[33]等新检验技术的研究与应用，降低了检出限并提高了分离效率，使结果更加准确，可以用于食品质量控制。

快速检测作为一种新兴的检测技术，不但可以极大地缩短食品检测的时间，而且能快速、全面地发现食品安全问题[34]。对于不同的产品使用不同的方法进行快速检测，在现场就能够操作并且得到结果[35]。目前常用的食品安全快速检测技术主要有应用在微生物[36]、乳品检测[37]中的化学试纸比色技术，农药残留快速检验的免疫学技术和分子生物学检测技术等[38]。高光谱技术[39]、核磁共振[40]、化学响应染料的成像技术[41]都可用于食品安全和质量检测，不仅检测速度快而且检测结果准确。

2.3 基于检验检测食品过程质量控制的发展演变

基于如上中国食品安全发展演变、食品工业质量控制模式演变和食品检验检测研究热点演变的分析，可以将中国基于检验检测食品过程质量控制总结为3 个延续演进，又具有鲜明特色的阶段。

2.3.1 1.0时代：原材料收购与成品出库的检验检测与质量控制

郑家利[42]谈出口食品原料的安全，主要包括5 个方面：一是化肥、农药残留；二是抗生素与有害物质残留；三是疫病性生物污染；四是动植物中毒素和过敏污染；五是转基因食品原料的负面反应，建议尽快建立食品原料监控体系，形成并完善关于食品的生产环境、质量认证、监督管理、市场流通等方面的全过程食品原料控制体系。苏伟等[43]对食品原料安全控制的现状进行了分析，在食品原料生产环节，容易受到农药、兽药、激素等毒害性化学污染物质的污染，对于原料的检测应提高检测标准、增加检验和检疫项目，但是在原料的控制方面仍然存在不少问题。蔬菜原材料源头的风险主要是在田间生产的危害风险，包括化学风险如农药（杀虫剂和除草剂等）、化肥、生长素、重金属等的污染残留和微生物污染，在蔬菜供应链实施食品安全管理体系、良好农业操作规范和关键控制点分析等，识别和管理整个供应链各点的风险，可以有效地控制蔬菜质量安全[44-45]。化学发光免疫分析技术应用在调味食品原料药物残留、病原微生物、违禁添加物和生物毒素等方面[46]。在对原材料和成品进行检验检测方面，质量过程控制环节相对较少。

2.3.2 2.0时代：基于检验检测、在线监测和快速检测技术综合应用的关键控制点质量控制

运用HACCP体系的原理，依托实验室检测、在线监测、快速检测技术对食品链条中的关键环节进行控制。食品安全快速检测技术在现场检测、快速筛查和政府监管等方面都非常重要，检测对象覆盖了农药残留、兽药残留、生物毒素、违禁添加物、激素、病原微生物等多方面[47-48]。近年来，更多的快速检验技术应用在食品检测中，重组酶介导扩增技术快速检测食品中单核细胞增生李斯特菌[49]，多重免疫层析检测技术[50]和磁性侧流层析技术[51]也用于食品的快速检验。检验检测在食品生产经营过程质量控制中发挥重要作用，但是也带来了繁重的检验检测工作和大量检验检测资源的浪费。

2.3.3 3.0时代：基于检验检测大数据综合分析应用的质量控制

基于检验检测数据的综合应用，可以开展风险分级与评估、风险预测预警、产品质量追溯、借助质量数据进行品牌塑造等工作。杜琳等[52]根据现有的数据信息构建评估模型，实现食品风险预警，提高整个过程的风险识别和风险预警能力；王芳等[53]利用检验检测的数据对食品静态和动态因素进行分级，优化监管资源，提高监管效率；韩世鹤等[54]基于食品抽检数据构建风险预警智能分析模型，同时在食品供应链中建立食品追溯平台，保证食品的来源可追溯[55]。此阶段检验检测数据得以综合应用，同时，借助大数据技术对食品生产经营全链条质量进行控制，一方面实现靶向的检验检测，减少或避免了检验检测资源的浪费；另一方面拓展了质量控制的外延，为产品真实性、可追溯性、品牌化提供了数字化的基础。

3 存在的问题及对策

3.1 存在的问题

3.1.1 食品过程质量控制检测成本高

2020年，国外检测机构在我国检验年收入226.81亿 元，根据国家市场监管总局《2020年度全国检验检测服务业统计简报》[56]，食品及食品接触材料检验检测机构营收为169.07亿 元，农产品、林业、渔业、牧业的营收为62.49亿 元，直接与食品安全相关的检测费用超过231亿 元，间接相关的环境、水质、卫生疾控等领域超过550亿 元。借助检验检测对食品质量安全进行过程控制付出了高昂的代价。

3.1.2 食品过程质量控制靶向性不准

芬兰粮食管理局将检验作为食品控制的一个重要工具，根据风险水平确定检验检测的频率[57]。我国也将检验检测作为质量控制的依据，但是对食品类别没有进行分类管理，并且在对食品检测时一般进行全部检验，没有考虑每类食品的优先检测指标和时间及地理空间的差异性，导致控制过程对食品类别、时空、风险指标的靶向性不准。

3.1.3 食品过程质量控制检测周期长

目前，我国食品检测的整体能力还不高，快速检测能力较差，覆盖面窄，检测周期长，安全风险评估不完善。例如，食品检测部门对农产品的质量进行定期或不定期抽查，从抽样到检验报告，时间周期从3 d到半个月不等，这大大降低了其时效性。同时检验检测设备更新速度较慢，一些新技术新产品推广速度慢，进而影响检验检测的周期。我国食品检验机构设置分散，分散化的机构设置无法集中力量，监管技术支撑部门的检验检测水平不高[58]。这些原因都导致食品从抽样到检测结果需要漫长的时间，不能及时掌握食品的安全风险动态，监督和管理滞后。

3.1.4 食品过程质量控制检验检测数据的采集与综合分析应用少

食品检验检测过程中产生了海量的数据，一般用于生产流通许可、合规性监测、行政处罚依据等，但是检测过程产生的大量数据没有被充分利用，需要进一步加强数据的分析挖掘，发现食品安全风险发生规律，根据规律对一些高风险指标进行靶向性检测，提高检测效率和风险控制能力，指导食品安全风险监测和管理，促进产业的高质量发展。

3.2 对策

3.2.1 提高检验检测智能化、自动化水平，降低人力成本和时间成本

多重聚合酶链反应和流式荧光技术能快速检测食品中微生物的污染情况，节约时间、劳动力和不必要的成本[59]。快速检验技术和智能化检测体系的应用能降低食品的检测成本和缩短检测时间；根据检测结果对风险进行分级，再根据风险等级对食品指标进行定向检测，能大大降低检测成本。应加强快速检测、高通量检测、在线监测、智能化自动化检测体系建设的研究，进一步提高检验检测智能化、自动化的水平，提高质量控制效率。

3.2.2 与柔性工厂个性化定制食品相适应的检验检测体系建设

根据食品企业的特点，制定和食品企业业务和监测重点相适应的检验检测体系，系统性提高企业食品安全风险控制的靶向性，提高食品安全风险控制的针对性、及时性与准确性，为食品产业的高质量发展提供支撑。特别是食品工业进入3.0时代，随着大数据技术的进一步发展，一些个性化定制食品的柔性工厂出现，更加需要研究与之相适应的检验检测体系，个性化地加强食品过程质量控制。

3.2.3 检验检测数据综合开发利用

根据风险分级的关键控制点对食品进行监测，建立食品检测信息共享平台，提供相关的检测建议。另外可以通过构建大数据、云平台等形式，形成互联互通的食品安全质量可追溯体系，不仅可以追溯链条中食品的各个供应环节，甚至可延伸至消费环节，实现从田间到餐桌来源可查、去向可追、责任可究的智慧平台[60]。检验检测数据综合开发利用，可针对基于风险分级的关键控制点动态调整、基于风险预测预警的靶向质量监测、基于全链条质量追溯的食品安全问题回溯与解决3 个方向加强研究，实现更加科学、精准、高效的质量过程控制。

4 结 语

基于检验检测的食品过程质量控制对食品安全具有重要意义。运用HACCP的原理确定关键控制点，借助食品安全风险分级的技术，确定各个关键点的风险大小，对风险控制点动态调整；借助大数据技术综合分析检验过程中的数据，降低风险控制的成本，提高风险控制水平；通过缩减低风险环节、食品品类和风险指标的检验检测和过程控制，从而提高食品安全风险控制的靶向性。在我国食品进入高质量发展的新时代，食品工业3.0的特征越发明显，检验检测同步进入3.0时代，宏观上形成食品产业链全覆盖的过程质量控制，微观上借助大数据技术，实现特定食品种类、时空、风险指标的动态调整，构建新型精准高效的食品过程质量控制体系，将是食品产业高质量发展的重要支撑。