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1、 食品安全检测数据的食品安全检测数据的统计分析与风险预警统计分析与风险预警西安财经学院西安财经学院 李佼瑞李佼瑞 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 言统计分析统计分析统计分析统计分析与风险预与风险预与风险预与风险预警方法警方法警方法警方法点估计与区间估计点估计与区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析主成分分析和因子分析主成分分析和因子分
2、析风险评估报告的撰写风险评估报告的撰写液态奶生产风险来源析及评估液态奶生产风险来源析及评估点估计与区间估计点估计与区间估计 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。点估计的概念点估计的概念总体的均值与总体的均值与方差计算公式方差计算公式根根据据抽抽样样检检测测数数据据，来来估估计计总总体体未未知知参数的点值的统计方法参数的点值的统计方法。样本的均值与样本的均值与方差计算公式方差计算公式均值与方差的点估计均值与方差的点估计点估计的方法
3、与原理点估计的方法与原理l矩估计法矩估计法：用相应的样本均值用相应的样本均值/方差方差/协方差协方差（矩）去估计总体均值（矩）去估计总体均值/方差方差/协方差（矩）的协方差（矩）的估计方法称为矩估计法估计方法称为矩估计法. 原理：原理：大数定律大数定律.l极大似然方法：极大似然方法：在总体类型已知条件下，利在总体类型已知条件下，利用似然函数来估计参数的方法。用似然函数来估计参数的方法。 原理：原理：选择一个参数使得实验结果具有最大概选择一个参数使得实验结果具有最大概率，即小概率推断原理率，即小概率推断原理. 上机操作上机操作均值均值的点估计的点估计（1）选择菜单项）选择菜单项AnalyzeDe
4、scriptive StatisticsDescriptives，打开，打开Descriptives 对对话框。话框。（2）单击）单击Options按钮，在对话框中选择按钮，在对话框中选择Mean复选框，计算样本均值。复选框，计算样本均值。方差方差的点估计的点估计（1）选择菜单项）选择菜单项AnalyzeDescriptive StatisticsDescriptives，打开，打开Descriptives 对对话框。话框。（2）单击）单击Options按钮，在对话框中选择按钮，在对话框中选择Variance复选框，计算样本方差。复选框，计算样本方差。均值均值的估计的估计方差方差的估计的估计协
5、差阵协差阵的估计的估计方法方法方法方法点估计和区间估计点估计和区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析典型相关分析典型相关分析多元回归分析多元回归分析 聚类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
6、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。系统聚类系统聚类距距离离相相近近的的样样品品（或或变变量量）先先聚聚成成类类，距距离离相相远远的的后后聚聚成成类类，过过程程一一直直进进行行下下去去，每每个个样样品品（或或变量）总能聚到合适的类中。变量）总能聚到合适的类中。 聚类方法聚类方法 (a) 空间的群点空间的群点 (b) 任取两个聚核任取两个聚核 (c) 第一次分类第一次分类 (d) 求各类中心求各类中心快速聚类快速聚类 (e) 第二次分类第二次分类快速聚类快速聚类具体步骤具体步骤通通常常先先对对原原始始数数据据进进行行标标准准化化处处理理，以以消消除
7、除量量纲纲影响。影响。1、确定聚类的方法：系统聚类、快速聚类；、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；、选取聚类的类型：样品聚类、变量聚类；3、注注意意聚聚类类的的细细节节：如如样样品品间间距距离离和和类类间间距距离离的选取。的选取。4、聚类结果的评判：聚类结果应与实际相符。、聚类结果的评判：聚类结果应与实际相符。聚类分析聚类分析上机操作上机操作某案例的聚类结果某案例的聚类结果聚类分析聚类分析判别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
8、析问题解析某省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？问题问题判别分析判别分析具体步骤具体步骤通通常常先先对对原原始始数数据据进进行行标标准准化化处处理理，以以消消除除量量纲纲影响。影响。1、确定已知样本和待判样本；、确定已知样本和待判样本；2、选择判别方法；、选择判别方法；3、运行结果分析；、运行结果分
9、析；4、检验判别效果。、检验判别效果。上机操作上机操作问题解答问题解答FisherFisher判别法判别法BayesBayes判别法判别法判别结果判别结果FisherFisher判别法判别法1. Standardized Canonical 1. Standardized Canonical DiscriminantDiscriminant Function Function CoefficientsCoefficients（给出标准化的典型判别函数系数）（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标准化的典型判别函数是由标准化的自变量通过FisherFisher
10、判别法得到的，所以要得到标准化的典型判别得判别法得到的，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。分，代入该函数的自变量必须是经过标准化的。2. Canonical 2. Canonical DiscriminantDiscriminant Function Function CoefficientsCoefficients（给出未标准化的典型判别函数系数）（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，所以该系数使用样品观测值直接代入求出判别得分，所以该系数使用起
11、来比标准化的系数要方便一些。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BayesBayes判别法判别法Bayes判别法的输出结果 将各样品的自变量值代入上述四个将各样品的自变量值代入上述四个BayesBayes判别函数，得到判别函数，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。判断该样品判入哪一类。个案观察结果表个案观察结果表某某省省城城镇镇居居民民家家庭庭消消费费水水平平的的聚聚类类分分析析结结果果完全正确。完全正确。如如有有新新的的调调查查样样本本数数据据（待待判判
12、样样品品），则则可可代代入入FisherFisher判判别别函函数数或或BayesBayes判判别别函函数数中中进进行行判判别，并对判别结果加以验证。别，并对判别结果加以验证。判别结果判别结果方法方法方法方法平均水平差异性检验平均水平差异性检验 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析典型相关分析典型相关分析多元回归分析多元回归分析 主成分分析主成分分析问题提出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
13、服务、医疗保健、交通和通信、教育文化娱乐服务、居住、杂项商品和服务。多个变量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。问题问题主成分分主成分分析析这些变量有较这些变量有较强的相关性强的相关性基本思想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
14、之间又是无关的。这种处理问题的方法称为主成分分析。“降维降维”思想思想 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。具体步骤具体步骤2、将原始数据标准化；、将原始数据标准化；3、建立变量的相关系数阵；、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；、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；、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
15、的个数；、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。、构建综合评价函数。上机操作上机操作SPSS没没有有提提供供主主成成分分分分析析的的专专用用功功能能，只只有有因因子子分分析析的的功功能能。但但是是因因子子分分析析和和主主成成分分分分析析有有着着密密切切的的联联系系。因因子子分分析析的的重重要要步步骤骤因因子子的的提提取取最最常常用用的的方方法法就就是是“主主成成分分法法”。利利用用因因子子分分析析的的结结果果，可可以以很很容容易易地地实实现现主主成成分分分分析析。具具体体来来讲讲，就就是是利利用用因因子子载载荷荷阵阵和和相相关系数矩阵的特征根来计算特征向量。关系数矩阵的特征根
16、来计算特征向量。 SPSS SPSS 在调用在调用Factor AnalyzeFactor Analyze 过程进行分析时过程进行分析时, , SPSS SPSS 会自动对原始数据进行标准化处理会自动对原始数据进行标准化处理, , 所以在得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到计算结果后的变量都是指经过标准化处理后的变量量, , 但但SPSS SPSS 并不直接给出标准化后的数据并不直接给出标准化后的数据, , 如需要如需要得到标准化数据得到标准化数据, , 则需调用则需调用DescriptivesDescriptives 过程进行过程进行计算。计算。主成分主成分综合得分综合得
17、分第一主成第一主成分分第二主成第二主成分分第三主成第三主成分分综合得分综合得分综合排名综合排名A市4.267 1.303 -0.900 2.988 1 1B县1.255 -0.284 -0.919 0.656 5 5C市-1.940 -0.804 -0.091 -1.467 1717D市1.514 0.893 0.177 1.214 4 4E县-2.695 -1.360 -0.478 -2.133 1818F市3.243 1.621 -0.673 2.405 2 2G县0.221 -0.619 -0.416 -0.036 1010H市-0.882 -0.173 -0.149 -0.640 14
18、14I县-1.040 0.404 0.205 -0.579 1313J市0.281 0.397 0.609 0.347 7 7K市3.362 -0.232 -0.469 2.121 3 3L市-0.632 -0.530 -0.056 -0.537 1212M县-0.706 0.518 1.025 -0.229 1111N市0.890 -0.215 -0.346 0.501 6 6O县-3.859 -2.120 -0.343 -3.047 1919P市-1.235 -0.055 0.766 -0.733 1515Q市-1.603 -0.691 0.038 -1.203 1616R县-0.098
19、0.658 0.473 0.133 9 9S县-0.344 1.288 1.547 0.239 8 8统计分析统计分析统计分析统计分析与风险预与风险预与风险预与风险预警方法警方法警方法警方法点估计与区间估计点估计与区间估计 聚类分析和判别分析聚类分析和判别分析主成分分析和因子分析主成分分析和因子分析风险评估报告的撰写风险评估报告的撰写预警模型案例预警模型案例 什么是风险评估什么是风险评估l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。l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
20、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风险评估报告的基本内容l1、项目情况概述项目情况概述： 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。l2. 食品的风险识别描述：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
21、别提出来。l3、食品的风险估测结论：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。 l4、食品食品的防损建议：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。l5、食品安全风险的政策建议：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。液态奶生产风险来源分析及评估液态奶生产风险来源分析及评估一
22、、一、产出过程风险来源：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、二、乳品加工过程中的风险乳品加工过程中的风险l1、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。l2 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。l3、 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、三、销售和消费过程风险销售和消费过程风险l1、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。l2、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、风险评估方法四、风险评估方法总危害（风险程度）总危害（风险程度）= 发生频率发生频率*结果的严重性结果的严重性 结果严重性分数表结果严重性分数表 全评估风险矩阵全评估风险矩阵 与食品相关的细菌及危害严重性与食品相关的细菌及危害严重性
