世界各地食品安全問(wèn)題頻發(fā)，不僅給消費(fèi)者的健康造成損失，也重創(chuàng)食品業(yè)。解決食品安全問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)政府的重要工作內(nèi)容。風(fēng)險(xiǎn)分析是目前國(guó)際上公認(rèn)的控制食品中各種化學(xué)性、物理性和生物性危害和突發(fā)事件應(yīng)該遵循的框架，應(yīng)用廣泛。風(fēng)險(xiǎn)分析由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)信息交流3個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部分組成，其中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是風(fēng)險(xiǎn)分析的核心?！秾?shí)施衛(wèi)生與植物衛(wèi)生措施協(xié)議》規(guī)定，進(jìn)口國(guó)根據(jù)可能采用的SPS措施，對(duì)其領(lǐng)土上某些害蟲(chóng)或疾病的進(jìn)入、存在或傳播的可能性，以及對(duì)潛在的生物學(xué)和經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，或?qū)κ称?、飲料和飼料中的添加劑、污染物、毒素或致病菌的存在?duì)人體和動(dòng)物的健康可能造成的不良作用進(jìn)行評(píng)估。然而，我國(guó)食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)體系建設(shè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作依然處于基礎(chǔ)階段。

風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)作為一種初步評(píng)估的手段，可以幫助風(fēng)險(xiǎn)管理者通過(guò)比較不同來(lái)源風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)大小，確定需優(yōu)先監(jiān)管的領(lǐng)域，并得出需進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)典評(píng)估的食品危害。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織制定的風(fēng)險(xiǎn)管理一般框架中包含了風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，并且將其作為風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估的前提之一。食品風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一種形式，指綜合分析食品的污染水平、膳食暴露情況、對(duì)公眾健康危害等因素，對(duì)食源性危害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)排序，目的在于采取科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)分析框架，在眾多復(fù)雜的食品安全問(wèn)題中識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)先次序，合理分配風(fēng)險(xiǎn)管理措施的有限資源。

決策樹(shù)算法是數(shù)據(jù)挖掘分類(lèi)算法中常見(jiàn)的一種方法。它以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，葉子結(jié)點(diǎn)代表一個(gè)結(jié)論，內(nèi)部結(jié)點(diǎn)描述一個(gè)屬性，從上到下的一條路徑，確定一條分類(lèi)規(guī)則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直觀，容易理解，有較高的分類(lèi)精度，在數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等領(lǐng)域等都有廣泛的應(yīng)用。楊娜曾利用決策樹(shù)設(shè)計(jì)了云南糧食安全預(yù)警系統(tǒng)，得出影響糧食安全的各因素及其對(duì)糧食安全等級(jí)的影響度排序?；跊Q策樹(shù)開(kāi)發(fā)的針對(duì)蔬菜靜態(tài)病害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分析的模型，能夠達(dá)到較高的黃瓜確診率。將決策樹(shù)應(yīng)用于藥品GSP預(yù)警管理中，從藥品進(jìn)、存、銷(xiāo)三個(gè)環(huán)節(jié)日常管理中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)中挖掘有效信息，以進(jìn)行及時(shí)預(yù)警信息定位和管理。Fels-Klerx等分析了279個(gè)食品和/或營(yíng)養(yǎng)危害風(fēng)險(xiǎn)排名，共有11種風(fēng)險(xiǎn)排名方法。該分析表明，定量風(fēng)險(xiǎn)排序方法需要對(duì)單個(gè)化合物進(jìn)行全面的分析，耗時(shí)長(zhǎng)、預(yù)算大。由于監(jiān)測(cè)程序包含廣泛的殘留物和污染物，這些定量方法不太適合風(fēng)險(xiǎn)排序，在有限的時(shí)間和預(yù)算范圍內(nèi)對(duì)一系列化合物進(jìn)行排名最合適的方法之一是流程圖或者決策樹(shù)。掛面是我國(guó)居民最主要的面食之一，對(duì)其安全進(jìn)行監(jiān)控對(duì)于保障市民食品安全具有重要的意義。本研究以掛面為研究對(duì)象，利用決策樹(shù)排序建立一種透明的、實(shí)體化的風(fēng)險(xiǎn)排序方法，可用于完善符合實(shí)際發(fā)展的食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，促進(jìn)食品安全風(fēng)險(xiǎn)分析的順利開(kāi)展。

一、材料和方法

1、數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用的數(shù)據(jù)為國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局官方網(wǎng)站獲得的全國(guó)2015～2017年的掛面危害物檢測(cè)數(shù)據(jù)。

2、污染物分類(lèi)方法

基于GB2760-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》、GB2761-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量》和GB2762-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》，參考我國(guó)糧食風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確定掛面的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括鉛、二氧化鈦、乙二胺四乙酸二鈉、脫氧雪腐鐮刀菌稀醇、鋁的殘留物、黃曲霉毒素B1、檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍(lán)。按照國(guó)標(biāo)中的規(guī)定，將潛在危害物分為3組，即污染物、食品添加劑和真菌毒素。

3、決策樹(shù)設(shè)計(jì)方法

決策樹(shù)包含一個(gè)根節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)葉節(jié)點(diǎn)；葉節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)決策結(jié)果，即:低優(yōu)先級(jí)、中優(yōu)先級(jí)、高優(yōu)先級(jí)。其它每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性測(cè)試。決策樹(shù)的生成是一個(gè)遞歸算法，關(guān)鍵在于如何選擇最優(yōu)屬性劃分。隨著劃分不斷進(jìn)行，決策樹(shù)的分支節(jié)點(diǎn)所包含的樣本盡可能屬于同一類(lèi)別，用信息熵來(lái)度量樣本集合純度，假定當(dāng)前樣本集合D中第k類(lèi)樣本所占比例為p_k（k=1，2，…，|y|）。信息熵定義為：

Ent（D）的值越小，D的純度越大。在選定屬性劃分節(jié)點(diǎn)時(shí)，信息增益越大，代表用該屬性所獲得的純度提升越大。信息增益的定義為：

其中，α代表屬性，V代表α所有可能的取值，Dv代表在屬性α上取值為α^v的樣本。

對(duì)3組潛在危害物質(zhì)中的每一組分別進(jìn)行決策樹(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，繪制3種獨(dú)立的決策樹(shù)，將掛面中潛在危害物質(zhì)分為高、中、低3個(gè)不同等級(jí)，結(jié)合決策樹(shù)的基本原理，將高、中、低3個(gè)不同等級(jí)設(shè)置為葉節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行研究。

二、結(jié)果與分析

1、污染物

GB2762-2017中規(guī)定無(wú)論是否制定污染物限量，食品生產(chǎn)和加工者均應(yīng)采取控制措施，使食品中污染物的含量達(dá)到最低水平。本數(shù)據(jù)中檢測(cè)項(xiàng)目的污染物有鉛。

采用決策樹(shù)法對(duì)污染物進(jìn)行研究，從數(shù)據(jù)中提取出4種屬性，分別是:

（1）污染物在GB2762-2017中是否有使用限制（標(biāo)為屬性1）；

（2）2015至2017上半年檢測(cè)數(shù)據(jù)中是否發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)不合格數(shù)據(jù)（標(biāo)為屬性2）；

（3）污染物的殘留是否會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重和/或不可逆的影響（基因毒性致癌、致畸和激素干擾物質(zhì)的情況也是如此）（標(biāo)為屬性3）；

（4）這種物質(zhì)是否有可能出現(xiàn)在生產(chǎn)掛面的生產(chǎn)系統(tǒng)中（標(biāo)為屬性4）。

這4種屬性都是離散屬性，均有“是”和“否”2種屬性取值，根據(jù)這些屬性來(lái)判斷優(yōu)先級(jí)的程度。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)計(jì)算出根節(jié)點(diǎn)的信息熵為0.875，不同屬性的信息增益結(jié)果見(jiàn)表1。
 

掛面中鉛是重要的風(fēng)險(xiǎn)因子。鉛在GB2762-2017中有使用限制，且在2015～2017年上半年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)該物質(zhì)不合格的情況。實(shí)際生產(chǎn)中，鉛常出現(xiàn)在掛面的生產(chǎn)器械中，且科學(xué)證明其殘留會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重不良健康影響，故為高優(yōu)先級(jí)。

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