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三標度模糊層次評判模型在食品安全風險評估中的應(yīng)用

文檔作者：龍澤榮文檔來源：新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月02日
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上一篇：陜南綠茶鉛含量污染的分布初探

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第7卷第3期
2016年3月
食品安全質(zhì)量檢測學報v01．7 N。．3
Journal of Food Safety and Quality Mar．，20 1 6
標度模糊層次評判模型在食品安全風險
評估中的應(yīng)用
龍澤榮+
(新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，烏魯木齊830011)
摘要：目的采用國家食品標準與三標度層次分析法(TAHP)對新疆小麥粉和食用植物油進行風險評估。
方法層次構(gòu)建中采用三標度(0，1，2)定量確定各個有害物的危害程度，并建立相應(yīng)的比較和判斷矩陣。通過
矩陣運算獲得各個危害物的權(quán)重并進行一致性檢驗。結(jié)果采用TAHP在MATLAB軟件的輔助下計算各有害
物的權(quán)重并檢驗其一致性。一致性檢驗結(jié)果為小麥粉為0．089，4種植物油為0．085，均低于0．1。利用各危害物
權(quán)重岡子構(gòu)建的風險模型分別運用于新疆小麥粉和食用植物油2010、2014和2015年的風險評估，結(jié)果與實際
情況較為吻合。結(jié)論該風險模型不僅可應(yīng)用于上述食品質(zhì)量風險評估，而且還可推廣應(yīng)用于其他食品的安全
評價模型的構(gòu)建，以及對食品質(zhì)量安全的調(diào)查、評估和監(jiān)督提供參考。
關(guān)鍵詞：三標度層次分析法；一致性檢驗；食品安全風險評估；小麥粉；食用植物油
Application of three scale fuzzy hierarchy model in food-safety risk assessment
evaluation
LONG Ze—Rong+
∞哪iang UygurAutonomous Region Product Quality Supervision andInspection Institute，Urumqi 830011，China)
ABSTRACT：0bjective To perform risk assessment of wheat flour and food-grade vegetable oil in Xinjiang
region by the combination of three-scale analytical hierarchy process(TAHP)and state food standards．Methods
In the process，the comparison matrix and judgment matrix were introduced firstly through making
comparisons between each hazard using a 3 scale(0，1，2)approach．Then risk assessors could determine the
weight of each hazard．Results In this paper，we utilize the above method to analyze those internal significant
hazards of wheat flour and four varieties of edible vegetable oil with the auxiliary of the MATLAB software，
respectively．The consistency check results showed that judgments were found to be precise and justifiable，and
consistent with narrow marginal inconsistency ratio(0．089 for wheat flour and O．085 for edible vegetable oil，
respectively)．The corresponding food models were constructed by using those weights，and applied to their risk
evaluation during 20 1 0，20 14 and 20 1 5 years．The evaluation results were approximately in accordance with
those of actual cases．Conclusion The technique can be used in the analysis of above—food quality risk，and it
also can be used as a reference of modeling in the different food safety evaluation．a(chǎn)s well as to provide refer一
基金項目：國家質(zhì)檢總局科技項目(2008QK319)
Fund：Supported by the Science and Technology Project of State Quality Inspection Administration(2008QK3 l 9)
+通訊作者：龍澤榮，博士，高級工程師，主要研究方向為食品質(zhì)量與安全。E-mail：lon98326rong@163 Corn
+Corresponding author：LONG Ze-Rong，Senior Engineer，Xinjiang Uygur Autonomous Region Product Quality Supervision and Inspection
Institute，No．1 88，Hebei Road(East)，Urumqi 830011，China．E·mail：lon98326rong@163．com
三
萬方數(shù)據(jù)
1262 食品安全質(zhì)量檢測學報第7卷
ences for survey，assessment and supervision of food quality safety．
KEY WORDS：three scale fuzzy hierarchy model；consistency check；food-safety risk assessment；wheat
flour；food-grade vegetable oil
1 引言2材料與方法
近年來，由于化學物質(zhì)、微生物毒素、環(huán)境污染
等引起的食品安全事故在全球頻發(fā)，已引起人們的
強烈關(guān)注。其中影響較大的事件有：二惡英食物鏈污
染、肯德基蘇丹紅事件、美國毒菠菜事件以及瘋牛病
等。食品安全危機不僅嚴重打擊了消費者的信心，而
且對本國的政治經(jīng)濟產(chǎn)生了嚴重影響。我國近年來也
同樣被一系列的食品安全問題困擾。蘇丹紅鴨蛋、瘦
肉精豬肉、三聚氰胺奶粉、地溝油、毒膠囊、鎘污染
大米等事件的相繼曝光，拷問著各級食品安全監(jiān)管
部門。我國發(fā)布的食品安全法明確對食品制假、摻假
行為予以處罰，但這只是事后懲罰，難以清除事件本
身帶來的負面影響。如何將“事后懲罰”變?yōu)椤笆虑邦A(yù)
防”成為食品監(jiān)管部門最關(guān)心的問題之一[1?！俊?
目前風險評估使用的方法有德爾菲法[4]、BP神
經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[5J、基于ASENET技術(shù)C／B和B／S的應(yīng)用
模型[6】、GIS技術(shù)【7】以及分析層次法(analytic hierarchy
process，AHP)18】等。其中德爾菲法和AHP應(yīng)用較為成
熟和廣泛。德爾菲法通常用于與公共政策問題相關(guān)的
長程預(yù)測，如經(jīng)濟走向、衛(wèi)生、教育和食品問題等。
迄今為止，德爾菲法對單一標量指標預(yù)測最為成功，
但對多個指標的復雜體系卻無能為力。而AHP法則
擅長對復雜問題做出決策。這個方法是將定性的評價
進行量化處理，在層次分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建比較和分
析矩陣，進而獲得各指標的權(quán)重因子。該方法的優(yōu)越
性在于能夠提供一致性檢測從而避免決策的偏差。因
此AHP法被廣泛應(yīng)用于模型開發(fā)、咨詢分析、風險
評估以及相關(guān)過程的決策。本文采用三標度層次分析
法(three scale analytic hierarchy process，TAHP)分別
定量分析小麥粉和食用植物油各危害物的危害程度，
通過兩兩相互比較，構(gòu)建比較矩陣和對應(yīng)的判斷矩
陣，計算各危害物權(quán)重，并獲得相應(yīng)的風險模型。該
方法是否合理，需要通過一致性檢驗。本研究旨在獲
得一種易于使用并與實際相結(jié)合的風險模型，以可
比較的方式對風險進行定量分析，為決策部門提供
科學依據(jù)。
2．1材料與檢驗方法
文中所涉及的樣品來自于新疆烏魯木齊市及周
邊地區(qū)企業(yè)。小麥粉和食用植物油重點考察了包括重
金屬(鉛、鎘、砷和汞)在內(nèi)的12項指標【9。111。檢測方
法依照國家標準(GB／T 5009．1、GB／T 5009．1 5、GB／T
5009．11、GB／T 5009．17、GB／T 5009．19、GB／T 18415、
GB／T5009．37、GB／T 5009．27)執(zhí)行。各指標殘留量限
定符合表1所列，低于或等于限定值為符合，用“+”
表示；高于限定值則用“．”表示。樣品數(shù)量、品種、檢
驗測定結(jié)果如表2所示。
表l小麥粉和食用植物油中對有害物殘留量的限定值(參
考國標GB2760、GB 2761和GB2762，并適當修改)
Table 1 The amount of residue limits of State Standard
for wheat flour and food-grade vegetable oil(appropriate
modification of State Standard of the People’s Republic of
China GB2760，GB 2761 and GB 2762)
指標(，)
sj(mg／kg)
小麥粉食用植物油
8AV表示中和1 kg脂肪中的酸所需要的氫氧化鉀的質(zhì)量
萬方數(shù)據(jù)
第3期
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龍澤榮：三標度模糊層次評判模型在食品安全風險評估中的應(yīng)用
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1263
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萬方數(shù)據(jù)
1264
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食品安全質(zhì)量檢測學報
譬：2 ：2 2 譬=2 2 ：2 = 2 2 ：2
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螢奏螢重星塞螢
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第7卷
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咖爨疃奏}
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萬方數(shù)據(jù)
第3期龍澤榮：三標度模糊層次評判模型在食品安全風險評估中的應(yīng)用
2．2 評估方法
表3為層次分析法中三標度的定義，其意義在于
用近似推理的方法把模糊的語言轉(zhuǎn)變?yōu)榭啥康臄?shù)
值。TAHP目前已被應(yīng)用于坦克的最佳火力分布【12】、
水資源分布決策【”】、區(qū)域水資源的綜合評價[141以及
谷物早期預(yù)警模型[15】等。與層次分析法中常用的九
標度相比，三標度極大的簡化了比較過程。如九標度
中有“稍”、“明顯”、“強烈”、“極端”等修飾詞，來區(qū)
分重要性的差異，在三標度中則沒有這樣的區(qū)分。
表3層次分析法(AHP)qh三標度的定義
Table 3 The three scale definition for any pair of objectives ai
and ajin theAHP
重要性定義打分
指標a。沒有a，重要
指標a，和a，一樣重要
指標a。比a，重要
O
1
2
‘=Σ％ (2)
『[(，：一。)／(‰飛。)]×(bo一1)+1 l≥。
勺=1{[(㈠)憶叫M一1)+1}～㈣
‰=胍{唯)；‰。：Min{rk}；b。=r，max
數(shù)的關(guān)系，即：CF=1／％，且c∥≠O；當i=，時，C口=1。
M惜M2一CllX篡C12 X''剖'XCIn
驢矗(4) ΣM， ”’
判斷矩陣C的主向量∞沏=[∞l，∞2，?09。]7)與
其最大正向量k。。之間的對應(yīng)關(guān)系為Coo=A。。，∞。若
矩陣每個向量都滿足C。=cijcm那么這個判斷非常完
美，當然這是非常難實現(xiàn)的。
事實上，我們通常采用非一致性指數(shù)C．L值來確
定這個判斷矩陣是否具有一致性，其表達式為(5)。
C．L值越低，矩陣的一致性程度越高。通常C．I．值要
求低于0．1，否則該矩陣不能被接受。
c．，．：盤二! r51
九一1
由矩陣計算得到的指標權(quán)重被用于構(gòu)建風險模
型，如式(6)所示。
P=Σ哆e P={暑，只，?e) f61
J=l
式(6)中的只表示平均污染指數(shù)(API)，它反映了產(chǎn)品
中，指標的平均污染程度。P則為P，的目標集合。
通過一個簡單的變換，就可以對風險作出判斷，
見式(7)。
AP=￡+．一只(7)
當AP<0，表明風險水平呈現(xiàn)下降；當AP=0，表
明風險水平?jīng)]有變化；當AP>0，表明風險水平呈現(xiàn)
升高趨勢。
3結(jié)果與討論
表1為小麥粉和食用植物油國家標準中對有害
物殘留的限量值(S，)。式(6)中的只與sj間的關(guān)系如下
式所示。
』L
ΣKJ{SjlI
e 2上Li一(8)
式(8)中，Ci為實測值，，為樣品數(shù)。
3．1對小麥粉的風險評估
近幾年，隨著人口的快速膨脹和地區(qū)經(jīng)濟的
迅猛發(fā)展，新疆和全國其他地區(qū)一樣也遭受著空
氣、水和土地污染的尷尬。化學污染物在上述媒介
中累積，通過植物的吸收，進人到食物鏈中。如果
食品中的有害物累積到一定程度，人體產(chǎn)生急性
或慢性中毒。新疆是全國重要小麥產(chǎn)地，小麥粉是
當?shù)鼐用竦闹魇持?，新疆人均消耗小麥粉為?
1 80～200 kg左右。因此小麥粉的質(zhì)量好壞直接與人
們的健康息息相關(guān)。
萬方數(shù)據(jù)
1266 食品安全質(zhì)量檢測學報第7卷
如表1所示，影響小麥粉安全食用的因素主要有
污染遷移的重金屬(Pb、Cd、Hg和As)，農(nóng)藥殘留
(BHC和DDT)I)A及有害添加劑(BPO)。這些有害物的
危害程度則依據(jù)限量值越低則重要性越大的原則。結(jié)
合表3的判定規(guī)則，我們對這些危害物進行兩兩相互
比較。每對指標比較形成的向量構(gòu)成了比較矩陣A
(7x7，F(xiàn)ig．1a)。再運用(1)一(3)式計算獲得判斷矩陣c
(7x7，F(xiàn)ig．1b)。
Pb Cd As Hg BHC DDT BPO
Pb l 0 0 0 0 0 2
Cd 2 1 1 0 0 0 2
As 2 l l O 0 0 2
Hg 2 2 2 1 2 2 2
BHC 2 2 2 0 l 1 2
DDT 2 2 2 O l l 2
BPO 0 0 0 0 0 0 l
(a) MarxA
圖l 小麥粉的層次分析矩陣：(a)比較矩陣4；(b)判斷分析
矩陣C
Fig．1 AHP matrixes for wheat flour：(a)comparison matrix
A，and(b)judgment analysis matrix C
使用MATLAB軟件對判斷矩陣C運算，獲得主
向量CO=f0．02537，0．05941，0．05941，0．4549，0．1926，
0．1926，0．01559]1，最大正向量2。。。=7．5364。將五。。。
代入一致性檢驗方程(5)中，c，值為0．089，小于
0．1。這個結(jié)果表明TAHP適用于小麥粉的風險評估。
將主向量∞中的各指標的權(quán)重因子帶入式(6)，
則其風險模型為：
P=乜．02537Ppb+O．05941Pcd+0．05941PA抽．4549PH產(chǎn)
0．1 926PBHc+O．1926PDDr+0．0 1 559PBPO (I)
分別將表2中2010和2014年的檢測數(shù)據(jù)帶人式
(8)中，求得各指標的API值。如圖2所示，2010年，Pb
的API值異常高，為0．5002。在2014年這個數(shù)值降
為0．2625。這個結(jié)果表明鉛污染很可能來源于工廠排
放的粉塵，經(jīng)過對排污企業(yè)的綜合治理后，這種情況
有所好轉(zhuǎn)。
0．5
o．4
0．3
0．2
0．1
0．0
Pb Cd As Hg BHC DDT BPO
指兩
圖2小麥粉在2010和2014年的平均污染指數(shù)(API)的比較
Fig．2 Comparison ofAPI between seven hazards ofwheat
flour over the year 2010 and 2014
2014年Cd和As的API值略有增加，增白劑
BPO的API值增加較為明顯，提醒監(jiān)督部門應(yīng)對
BPO加強監(jiān)管。農(nóng)藥殘留量的API值在2010和2014
年沒有明顯變化。將上述指標的API值帶人模型(I)
中，則P2010=O．0766；P2014=O．0733?？傮w比較，2014年
的風險水平低于2010年，而且維持在非常低的風險
水平上。
3．2對食用植物油的風險評估
如表1所示，影響食用植物油安全食用的因素主
要有：污染遷移的重金屬(Pb)，農(nóng)藥殘留(As)以及加
工和儲存中形成的有害物質(zhì)(酸值、過氧化值、溶劑
殘留、黃曲霉素Bl、苯并(a)芘)。與小麥粉的分析過
程相似，食用植物油中的有害指標采用兩兩比較的
方式分別建立比較矩陣和判斷矩陣。如圖3所示。
MATLAB軟件計算結(jié)果為：主向量oJ=[0．0306，
0．050 1，0．0886，0．2 1 1 8，0．2 1 1 8，0．6704，0．6704]T和最
陶3
6
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萬方數(shù)據(jù)
第3期龍澤榮：三標度模糊層次評判模型在食品安全風險評估中的應(yīng)用1267
大正向量五。。。=7．5108。其非一致性檢測C．，．值為
0．085，小于0．1。結(jié)果表明TAHP同樣適用于食用植
物油的風險評估。
Pb As
Pb l l
As 1 l
AV O O
POV O 0
SR 0 0
AFBl 2 2
BaP 2 2
(a)
AV POV SR AFBl BaP
2 2 2 O 0
2 2 2 0 0
1 0 0 0 0
2 l O 0 0
2 2 l 0 0
2 2 2 1 l
2 2 2 l l
MatrixA
Pb As AV POV SR AFBl BaP
Pb 1 l 8 6 4 l／5 l／5
As l l 8 6 4 1／5 l／5
AV l／8 l／8 l 1／3 1／5 1／12 l／12
POV l／6 l／6 3 l l／3 1／10 1／10
SR t／4 l“ 5 3 l l／8 l／8
AFBI 5 5 12 10 8 l l
BaP 5 5 12 10 8 1 1
(b) MatrixC
圖3食用植物油的層次分析矩陣：(a)比較矩陣爿；(b)筍lJ斷
分析矩陣C
Fig．3 AHP matrixes for edible vegetable oil：(a)adverse
indicators comparison matrix A，and(b)judgment
analysis matrix C
將主向量co中的各指標的權(quán)重因子帶人式(6)，
則其風險模型為：
P=0．2 1 1 8Peb+O．2 1 1 8PA，+0．0306PAv+O．050 1Peo礦
0．0886P鼬+0．6704PAFBl+0．6704Ps。P (II)
表4為4種食用植物油各指標在2015年的API
值。其中玉米油的黃曲霉素B。有反映，而其他則趨
于零。表明要特別注意玉米原料的儲存條件，防止發(fā)
霉現(xiàn)象產(chǎn)生。分別將4種植物油各指標的API值帶
入模型(II)中，貝0 P葵花耔油=0．0292，P菜籽油=0．0370，P玉米油
=0．0583，P豆油=0．0650。通過比較，其風險程度由大
到小的變化順序為：豆油>玉米油>菜籽油>葵花
籽油。但總體來看，其風險程度均較低。
表4 4種食用植物油在2015年的平均污染指數(shù)(API)分析
Table 4 API for four varieties of food-grade vegetable oil
samples in 2015
4結(jié)語
本文介紹了TAHP建立的模型在小麥粉和食用
植物油風險評估方面的應(yīng)用。TAHP技術(shù)通過一致性
檢測、模型構(gòu)建、歷史數(shù)據(jù)分析等為我們提供了一種
較為可靠的風險評價，對風險產(chǎn)生及變化進行了評
估。不僅為食品監(jiān)管部門的管理給予技術(shù)支持，也為
區(qū)域經(jīng)濟的健康有序發(fā)展提供保障。當然，這種方法
也存在著一些不確定因素：(1)若使用人員對整體情
況把握不清，漏掉了某些關(guān)鍵指標，會導致判斷出現(xiàn)
失誤；(2)在實際應(yīng)用中，如果出現(xiàn)較大偏差，還需要
對模型進行適當?shù)男拚?，以提高判斷的準確性。隨著
檢測水平的提高以及國家標準的不斷修訂，檢測指
標的增補，限量值的降低等，TAHP提供的模型愈加
接近真實，風險評估的準確性將大大提高。
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作者簡介
(責任編輯：金延秋)
龍澤榮，博士，高級工程師，主要研究
方向為食品質(zhì)量與安全。
艄威 E-mail：lon98326mng@163．tom

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