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1、食品安全检测数据的统计分析与风险预警,西安财经学院 李佼瑞,对于食品安全的检测与预警，根据国外的经验，是通过采集、上报、汇总食品安全检测数据，建立数据库，并利用数理统计、数据挖掘、预测分析等各种现代统计分析手段进行分析处理和深度挖掘，发现和聚焦存在的安全问题，确定其性质、范围和程度，提出控制方案，为政府部门实施控制措施提供决策依据和技术支持。,引 言,点估计与区间估计,聚类分析和判别分析,主成分分析和因子分析,风险评估报告的撰写,液态奶生产风险来源析及评估,点估计与区间估计, 利用抽样检测数据估计食品中某种有害化学品、有害生物、重金属等物质的平均含量值和标准差的值； 在给定置信水平的条件下，利
2、用检测数据来估计有害化学品、有害生物、重金属等物质含量的置信区间，并检验其是否超出标准。,点估计的概念,总体的均值与 方差计算公式,根据抽样检测数据，来估计总体未知参数的点值的统计方法。,样本的均值与 方差计算公式,均值与方差的点估计,点估计的方法与原理,矩估计法：用相应的样本均值/方差/协方差（矩）去估计总体均值/方差/协方差（矩）的估计方法称为矩估计法. 原理：大数定律. 极大似然方法：在总体类型已知条件下，利用似然函数来估计参数的方法。 原理：选择一个参数使得实验结果具有最大概率，即小概率推断原理.,上机操作,均值 的点估计,（1）选择菜单项AnalyzeDescriptive Stat
3、istics Descriptives，打开Descriptives 对话框。 （2）单击Options按钮，在对话框中选择Mean复选框，计算样本均值。,方差 的点估计,（1）选择菜单项AnalyzeDescriptive Statistics Descriptives，打开Descriptives 对话框。 （2）单击Options按钮，在对话框中选择Variance复选框，计算样本方差。,均值 的估计,方差 的估计,协差阵 的估计,点估计和区间估计,聚类分析和判别分析,主成分分析和因子分析,典型相关分析,多元回归分析,聚类分析,食品中检测出来的多种有害物质，如何将其对人产生的危害进行类型
4、划分？ 不安全的食品在不同地区产生的危害程度不同，如何将不同的地区进行类型划分？ 在对食品进行抽样调查时，如何根据检测指标对食品进行分类？ ,聚类分析的基本概念,聚类分析的基本思想是将样品或变量分类，使得同一类中的样品或变量的相似性比其他类的样品或变量的相似性更强。即类内差别小，类间差别大。,聚类分析的原理：样品或变量的相似度； 聚类分析的类型：样品聚类和变量聚类； 聚类分析的方法：系统聚类和快速聚类。,系统聚类,距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离相远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或变量）总能聚到合适的类中。,聚类方法,(a) 空间的群点 (b) 任取两个聚核,(c) 第一次分类
5、 (d) 求各类中心,快速聚类,(e) 第二次分类,快速聚类,具体步骤,通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲影响。 1、确定聚类的方法：系统聚类、快速聚类； 2、选取聚类的类型：样品聚类、变量聚类； 3、注意聚类的细节：如样品间距离和类间距离的选取。 4、聚类结果的评判：聚类结果应与实际相符。,聚类分析,上机操作,某案例的聚类结果,聚类分析,判别分析,对食品所含的有害物质的水平的聚类结果的准确性如何？ 对于一个新的调查的某种有害物质样本数据，根据已知有害物质的含量（或水平）判断其应归属于哪一类？,问题解析,某省19个地区城镇居民家庭消费水平共分为四类：K市为一类； A市、F市为一类； E
6、县、O县、Q市为一类； B县、C市、D市、G县、H市、I县、J市、L市、M县、N市、P市、R县、S县为一类。,已知样本,某省其它市县的城镇居民家庭消费类调查数据。,待判样本,某省19个地区城镇居民家庭消费水平的区域划分是否准确？待判样本的归属问题？,问题,判别分析,具体步骤,通常先对原始数据进行标准化处理，以消除量纲影响。 1、确定已知样本和待判样本； 2、选择判别方法； 3、运行结果分析； 4、检验判别效果。,上机操作,问题解答,Fisher判别法,Bayes判别法,判别结果,Fisher判别法,1. Standardized Canonical Discriminant Function
7、Coefficients（给出标准化的典型判别函数系数） 标准化的典型判别函数是由标准化的自变量通过Fisher判别法得到的，所以要得到标准化的典型判别得分，代入该函数的自变量必须是经过标准化的。,2. Canonical Discriminant Function Coefficients（给出未标准化的典型判别函数系数） 未标准化的典型判别函数系数由于可以将实测的样品观测值直接代入求出判别得分，所以该系数使用起来比标准化的系数要方便一些。,未标准化的典型判别函数系数,组重心处的费希尔判别函数值,Bayes判别法,Bayes判别法的输出结果,将各样品的自变量值代入上述四个Bayes判别函数，
8、得到四个函数值。比较这四个函数值，哪个函数值比较大就可以判断该样品判入哪一类。,个案观察结果表,某省城镇居民家庭消费水平的聚类分析结果完全正确。 如有新的调查样本数据（待判样品），则可代入Fisher判别函数或Bayes判别函数中进行判别，并对判别结果加以验证。,判别结果,平均水平差异性检验,聚类分析和判别分析,主成分分析和因子分析,典型相关分析,多元回归分析,主成分分析,问题提出,某省各地区食品安全水平的综合评价。 某省各地区食品安全水平倾向的分析。 某省各地区食品安全水平的综合考评。,问题解析,工资性收入、经营性收入、财产性收入、转移性收入；食品、衣着、家庭设备用品及服务、医疗保健、交通和
9、通信、教育文化娱乐服务、居住、杂项商品和服务。,多个变量,综合变量是原来变量的线性组合，它不仅保留了原始变量的主要信息，而且彼此之间又不相关。,综合变量,用少数几个综合变量代替原来多个变量，并且使其损失的信息尽可能的少。,问题,主成分分析,这些变量有较强的相关性,基本思想,为了全面系统地分析问题，我们选取众多变量，由于每个变量都不同程度地反映了所研究问题的某些信息，彼此之间有一定的相关性，同时增加分析问题的复杂性。故我们想用较少的几个综合变量来代替原来较多的变量，而这些较少的综合变量既能尽可能多地反映原来较多变量的有用信息，且相互之间又是无关的。这种处理问题的方法称为主成分分析。,“降维”思想
10、,主成分个数提取原则为主成分对应的特征值大于1的前m 个主成分。特征值在某种程度上可以被看成是表示主成分影响力度大小的指标，如果特征值小于1，说明该主成分的解释力度还不如直接引入一个原变量的平均解释力度大，因此一般可以用特征值大于1 作为纳入标准。,具体步骤,2、将原始数据标准化；,3、建立变量的相关系数阵；,1、根据研究问题选取初始分析变量；,5、根据因子载荷阵求解主成分的相应系数；,4、由累积方差贡献率确定主成分的个数；,6、构建综合评价函数。,上机操作,SPSS没有提供主成分分析的专用功能，只有因子分析的功能。但是因子分析和主成分分析有着密切的联系。因子分析的重要步骤因子的提取最常用的方
11、法就是“主成分法”。利用因子分析的结果，可以很容易地实现主成分分析。具体来讲，就是利用因子载荷阵和相关系数矩阵的特征根来计算特征向量。,SPSS 在调用Factor Analyze 过程进行分析时, SPSS 会自动对原始数据进行标准化处理, 所以在得到计算结果后的变量都是指经过标准化处理后的变量, 但SPSS 并不直接给出标准化后的数据, 如需要得到标准化数据, 则需调用Descriptives 过程进行计算。,主成分,综合得分,点估计与区间估计,聚类分析和判别分析,主成分分析和因子分析,风险评估报告的撰写,预警模型案例,什么是风险评估,所谓风险评估，是根据科学的概率论和数理统计的方法，去测
12、定某一风险事故发生的损失频率和损失程度。风险评估的根本目标在于保护消费者的健康和促进公平的食品贸易。 食品风险评估是保障食品安全的一项基础性工作，评估的目的是为政府对食品安全的管理提供决策依据，也是政府管理部门为社会提供风险管理服务的一项重要内容。,风险评估报告的基本内容,1、项目情况概述： 对所评估的项目的社会背景、历史原因、现有管理制度、所存在的问题等作一个简要、全面的概括。 这要求撰写人员事先全面调查本省食品安全的基本情况，这部分可以用基本统计描述来书写。,2. 食品的风险识别描述： 对风险进行归类和鉴定风险性质。要对食品的风险作出充分的描述，分析引发风险的各种条件与原因，确定风险源。风
13、险源可能是明显存在的，也可能是潜在的。要努力找出风险隐患，对那些危险程度较高的风险源，要作为危险热点特别提出来。,3、食品的风险估测结论： 对该种风险进行定量分析.又叫风险衡量，要测量出某一种风险的出险概率与损失程度。要借助安全技术标准，依据风险等级评定标准，计算出某一种风险的危险级别。,4、食品的防损建议： 提出有效的防损建议，真正成为人民群众的食品风险管理顾问。常见的风险处理方法有风险回避、风险预防、风险抑制。,5、食品安全风险的政策建议： 拿出一个一致性的评估结论，根据评估结果，向上级政府管理部门提出合理化建议。 建议与评估结果是一个整体，不能两张皮，应该是相互对应的。,液态奶生产风险来
14、源分析及评估,一、产出过程风险来源： 1、 化学性风险。 兽药污染、有害有毒化学品的不规范使用造成环境污染危险饲料的使用、环境遭受突发性污染，以及人为掺杂可能引发的风险。 2、生物性风险。 奶牛疾病、病源性微生物及其毒素的污染、可能引发牛乳腐败变质的微生物污染、贮存和运输过程污染、人为掺杂等因素。,二、乳品加工过程中的风险,1、化学性风险。有毒有害化学药品的污染、违反标准程序的错误操作，添加物的不当使用，原辅料污染，工厂用水卫生指标、不符合 生活饮用水标准等。 2 生物性风险。生产空间卫生不合格、备清洗不彻底、人员健康和卫生不合格，包装材料卫生不合格或受到污染等。 3、 物理性风险。人员的非法操作、自身饰物等不慎落入、环境卫生不合格,三、销售和消费过程风险,1、销售过程的风险包括：包装破损造成产品污染，贮存温度不符合产品贮存要求、超保质期销售等。 2、消费过程的风险包括：超保质期饮用，消费者本身为敏感性人群、消费者为乳糖不耐症患者，包装开封后没有及时饮用导致产品变质或污染等。,四、风险评估方法,总危害（风险程度）= 发生频率*结果的严重性,结果严重性分数表,全评估风险矩阵,与食品相关的细菌及危害严重性,Thank You !,
