食品安全风险评估统计模型及软件开发课件.ppt
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1、食品安全风险评估统计模型及软件开发演示文稿风险评估及统计模型风险评估及统计模型 CDEEM CDEEM 构建原理及数据库构建原理及数据库 CDEEM CDEEM 软件及评估结果软件及评估结果CDEEM CDEEM 验证与评价验证与评价食品安全的食品安全的2 2个策略个策略零风险选择,即零风险选择,即“黑与白黑与白”的方法的方法“凡是对人和动物有致癌作用的化学物不得加入食品凡是对人和动物有致癌作用的化学物不得加入食品”(DelancyDelancy修正案)修正案)100%100%安全与零风险,人的生命与健康最重要、不惜代价安全与零风险,人的生命与健康最重要、不惜代价风险分析风险分析“Every
2、substance is a poison“Every substance is a poison it is only a matter of dose”it is only a matter of dose”(ParacelsusParacelsus )没有没有100%100%安全的食品,仅能将风险渐低到安全的食品,仅能将风险渐低到大多数人支持大多数人支持难以理解!难以理解!风险评估风险评估(Risk Assessment)框架框架4.风险表征风险表征 Risk Risk characterisationcharacterisation危害鉴定危害鉴定 Hazard identificat
3、ionHazard identification2.危害表征危害表征Hazard characterisationHazard characterisation3.3.膳食暴露膳食暴露Dietary exposureDietary exposure国际标准的制定依赖暴露评估数据国际标准的制定依赖暴露评估数据 (发达国家主导)(发达国家主导)不同国家食物消费量与食品污染水平不同不同国家食物消费量与食品污染水平不同成员国有权制定与国际标准不一致的国家标准成员国有权制定与国际标准不一致的国家标准国际标准不一定适合特定食物消费量与污染水平国际标准不一定适合特定食物消费量与污染水平标准的设立是保护大多数
4、人,而不是平均人标准的设立是保护大多数人,而不是平均人暴露评估不是均数简单计算,需进行高暴露暴露评估不是均数简单计算,需进行高暴露 水平和特殊人群评估(大数据库)水平和特殊人群评估(大数据库)现有技术标准现状现有技术标准现状膳食暴露评估方法对于获得的膳食污染物数据必须膳食暴露评估方法对于获得的膳食污染物数据必须与食物消费量结合,暴露评估有三种方法:与食物消费量结合,暴露评估有三种方法:以食品污染水平和食物消费量均为事前进行估计的简单点以食品污染水平和食物消费量均为事前进行估计的简单点评估模型;评估模型;以污染物水平进行事前估计乘以食物消费量分布数据的分以污染物水平进行事前估计乘以食物消费量分布
5、数据的分布点评估模型;布点评估模型;以污染物和消费量均为分布数据的随机概率评估模型。以污染物和消费量均为分布数据的随机概率评估模型。传统方法(非概率模型)传统方法(非概率模型)点评估:点评估:固定食品消费量固定食品消费量 固定污染水平固定污染水平 =摄入量摄入量 平均暴露量平均暴露量=食物消费均值食物消费均值 食物污染中位水平食物污染中位水平 高端暴露量高端暴露量=高端食品消费量高端食品消费量 高污染水平高污染水平不能提供暴露量的可能范围,通常是保守的估计,作不能提供暴露量的可能范围,通常是保守的估计,作为筛选目的为筛选目的.分布模型:分布模型:食品消费量分布数据食品消费量分布数据X X固定污
6、染水平固定污染水平=摄入量摄入量范围(特定消费模式)范围(特定消费模式)比点估计更加精确,但因取决于假设仍属于保守。比点估计更加精确,但因取决于假设仍属于保守。点评估和简单分布方法趋向用点评估和简单分布方法趋向用“最坏情况最坏情况”假设,假设,而不考虑化学物在食品中存在的概率,不同食品而不考虑化学物在食品中存在的概率,不同食品中化学物的污染水平不同,或者食物消费量不同。中化学物的污染水平不同,或者食物消费量不同。污染物污染物数据库数据库0.00.20.40.00.71.42.22.93.6-0.7-1.4-2.2-2.9-3.6消费量和残留数据随机采样0.00.20.40.00.71.42.2
7、2.93.6-0.7-1.4-2.2-2.9-3.60.00.20.40.00.71.42.22.93.6-0.7-1.4-2.2-2.9-3.6暴露量=消费量i X 污染水平i点评估点评估 概率模型概率模型 简单到复杂简单到复杂 解决估计数据的不确定性问题解决估计数据的不确定性问题 风险管理从意义不大到十分有风险管理从意义不大到十分有意义过度意义过度 避免了点评估中的争论和对于避免了点评估中的争论和对于实际摄入量过高估计实际摄入量过高估计概率模型分析概率模型分析 消费量消费量数据库数据库“理想”条件下的概率模型:食品组别 groupdietary,nodietary,dermal and(发
8、达国家主导)食品消费量数据描述性分析结果腌制食品:蜜制和盐制,烟熏制品数据随机匹配,计算污染物暴露量,要求每种农产国际标准不一定适合特定食物消费量与污染水平Monte Carlo方法量化变异性,膳食调查数据中所调查的食物均采用膳食五位码。HR:高残留量,食品污染物监测的各检测样品的最大残留浓度值;Dietary exposure evaluation modelHR:高残留量,食品污染物监测的各检测样品的最大残留浓度值;概率性暴露评估Probabilistic Exposure Assessment以污染物和消费量均为分布数据的随机概率评估模型。实现从已知概率分布抽样;WHO收集了一些国家部分
9、水果、蔬菜等食品的单位重量信息(表1)。Monte Carlo方法量化变异性,膳食调查数据的描述性分析从点评估到概率分析从点评估到概率分析国外研究进展 欧盟:欧盟:FP5FP5,“随机化模拟人类对化学物和营养素暴露的开随机化模拟人类对化学物和营养素暴露的开 发、验证和应用发、验证和应用”FP6FP6,“发展全新整合的食品风险分析确保食品安全发展全新整合的食品风险分析确保食品安全”概率性暴露评估概率性暴露评估Probabilistic Exposure Assessment急性暴露与慢性暴露风险急性暴露与慢性暴露风险Acute and Chronic risks美国:一些主要概率评价模型美国:一
10、些主要概率评价模型Model Model namenameexpanded nameexpanded namedeveloperdevelopermodulemoduleSHEDSSHEDSStochastic human exposure dose Stochastic human exposure dose systemsystemEPA/ORDEPA/ORDdietary,nodietary,dermal and dietary,nodietary,dermal and inhalationinhalationDEEMDEEM(Calender)(Calender)Dietary exp
11、osure evaluation modelDietary exposure evaluation modelExponentExponentdietary,nodietary,dermal anddietary,nodietary,dermal and inhalation inhalationCARESCARESCumulative and Aggregate Risk Cumulative and Aggregate Risk Evaluation SystemEvaluation SystemDow Dow agroscienceagrosciencedietary,nodietary
12、,dermal and dietary,nodietary,dermal and inhalationinhalationLIFELINELIFELINELifeline group,Lifeline group,incincdietary,nodietary,dermal and dietary,nodietary,dermal and inhalationinhalation结果结果0.010.1110100100010000020406080100PercentileDose 群体暴露量群体暴露量 群体剂量群体剂量0.010.1110100020406080100PercentileEx
13、posure模型模型 计算个体暴露计算个体暴露/剂量分剂量分布布 tot1TIMEEXP.orDOSEIngestiontot1TIMEEXP.orDOSEDermaltot1TIMEEXP.orDOSEInhalation数据库输入数据库输入 暴露分布暴露分布 污染物数据库污染物数据库 食物消费量数据库食物消费量数据库 食品加工系数食品加工系数 SHEDS SHEDS 模型模型 S Stochastic tochastic H Human uman E Exposure and xposure and D Dose ose S Simulation(SHEDS)Modelimulation(
14、SHEDS)Model Bootstrap方法量化不确定性(01、02、03、04)WHO收集了一些国家部分水果、蔬菜等食品的单位重量信息(表1)。人口学数据库:2002年中国居民营养与健康状况调查家庭成员基本情况登记表收集的数据,主要提供年龄、性别、体重等信息。发、验证和应用”Bootstrap方法解决变异与不确定性难点:污染物总数据库合计监测了510种食物,135种污染物,487875条记录。假设个体一天内消费多于1个单位重量的某食品,且第一个单位重量的该食品残留水平为 HR v,其余为HR。概率模型与点估计模型估计结果比较(小麦粉,ug/kg/day)对于每个Bootstrap样本进行相
15、关统计量(如p50、p95、p99)计算,就得到统计量的Bootstrap分布,它表示从总体中抽样获得的样本统计量的不确定性。HR:高残留量,食品污染物监测的各检测样品的最大残留浓度值;(3)当中国的食物是具有中国特色的而CAC编码中没有的食物以同类食物两位字母代码加6000开始进行独立编码;perofARFD:急性参考剂量的百分数(%)它主要是针对一天内摄入可能引起急性反应的农药,以食品为对象,选取某食品消费人群的高端消费量和食品污染物监测样本中的高残留量计算24小时内膳食暴露量,与急性参考剂量比较进行评估。Evaluation System2005-2006年海关农产品进出口监测数据,有效
16、数据包括监测了44种食物,104种污染物,88843条记录。成员国有权制定与国际标准不一致的国家标准参数:二项分布/对数正态分布加工产品,熟食,加工方法:烘焙烤加工产品,熟食,加工方法:蒸dietary,nodietary,dermal and中国开展的暴露评估中国开展的暴露评估 食物消费量数据:食物消费量数据:全国营养调查全国营养调查 (1959,1982,1992,20021959,1982,1992,2002)食品污染水平数据食品污染水平数据污染物监测网、总膳食研究(污染物监测网、总膳食研究(19901990,19921992,20002000)、双)、双份饭研究。份饭研究。人体组织人体
17、组织/体液的直接监测,如母乳中有机氯化合物、体液的直接监测,如母乳中有机氯化合物、二噁英的浓度。二噁英的浓度。20022002年中国居民营养与健康状况调查年中国居民营养与健康状况调查分层多阶段等容整群随机抽样方法分层多阶段等容整群随机抽样方法膳食调查:膳食调查:食品频数法、食品频数法、3 3天天2424小时回顾法、小时回顾法、3 3天入户称重法。天入户称重法。国内研究现状 我国在卫生标准起草过程中,已经利用我国膳食我国在卫生标准起草过程中,已经利用我国膳食营养调查提出的食物消费量模式和食品污染物现营养调查提出的食物消费量模式和食品污染物现状调查,利用点评估技术进行暴露评估,提出我状调查,利用点
18、评估技术进行暴露评估,提出我国的限量标准指标以及在采用国际标准时通过暴国的限量标准指标以及在采用国际标准时通过暴露评估评价限量标准指标的适用性,但这一过程露评估评价限量标准指标的适用性,但这一过程属于筛选性质的多,进行定量暴露评估的较少,属于筛选性质的多,进行定量暴露评估的较少,与国际水平存在一定差距。与国际水平存在一定差距。19901990年、年、19921992年和年和20002000年成功进行的年成功进行的3 3次次“中国中国总膳食研究总膳食研究”,在研究内容的完整性和研究方法,在研究内容的完整性和研究方法的科学性上已基本接近发达国家水平。但在将危的科学性上已基本接近发达国家水平。但在将
19、危险性评估理论和数理统计、计算机技术相结合,险性评估理论和数理统计、计算机技术相结合,开展膳食暴露定量评估模型研究上却要落后和迟开展膳食暴露定量评估模型研究上却要落后和迟缓一些。缓一些。风险评估统计模型风险评估统计模型 点估计 IESTI 概率模型:急性:急性:慢性:慢性:ipkijkijkijwcxy 1ipkkjiijkijwcxy 1*“理想理想”条件下的概率模型:条件下的概率模型:实际应用的概率模型:实际应用的概率模型:ipkkijkijwcxy1IESTI(International Estimate of Short Term Intake)由世界粮农组织和世界卫生组织农药残留专家
20、联席会议(JMPR)确定的欧盟及国际权威机构在制定农残最大限量标准(MRL)时计算农药急性暴露量所采用的方法。它主要是针对一天内摄入可能引起急性反应的农药,以食品为对象,选取某食品消费人群的高端消费量和食品污染物监测样本中的高残留量计算24小时内膳食暴露量,与急性参考剂量比较进行评估。为解决单位食品个体间的残留差异,引入了单位重量和变异因子两个概念。LPLP:高端消费量,摄食者消费量的:高端消费量,摄食者消费量的P97.5P97.5,即能涵盖消费人,即能涵盖消费人群中群中97.5%97.5%的食用者每天的消费量;的食用者每天的消费量;HRHR:高残留量,食品污染物监测的各检测样品的最大残留:高
21、残留量,食品污染物监测的各检测样品的最大残留浓度值;浓度值;U U:食品单位重量,由污染物监测实验提供的单位食品重量:食品单位重量,由污染物监测实验提供的单位食品重量的中位数;的中位数;V V:变异因子,单位食品高端残留量(:变异因子,单位食品高端残留量(P97.5P97.5)与检测样品)与检测样品的平均残留量的比值;的平均残留量的比值;P P:加工因子,加工后食品中的污染物残留浓度与加工前原:加工因子,加工后食品中的污染物残留浓度与加工前原始农产品中污染物浓度的比值;始农产品中污染物浓度的比值;bwbw:消费人群的平均体重。:消费人群的平均体重。参数解释参数解释 情形情形1 1 食品单位重量
22、小于25,如原始或经加工的农产品(谷物、小麦、油料种子及豆类等小粒农作物);这种情况也适用于肉类食品、蛋类、肝脏、肾脏等可食动物内脏类食品。bwP)-HRor HR(*LPIESTI 四种情形(情形四种情形(情形1 1、2a2a、2b 2b 和和3 3)食品单位重量大于食品单位重量大于25g25g,引入一个变异因子。,引入一个变异因子。情形情形2a2a 单位食品重量小于消费人群的每日高端消费量单位食品重量小于消费人群的每日高端消费量LPLP。如:。如:桃、李等水果。假设个体一天内消费多于桃、李等水果。假设个体一天内消费多于1 1个单位重量的某食品,个单位重量的某食品,且第一个单位重量的该食品残
23、留水平为且第一个单位重量的该食品残留水平为 HR HR v v,其余为,其余为HRHR。情形情形2b2b 单位食品重量超过消费人群的每日高端消费量单位食品重量超过消费人群的每日高端消费量LPLP。如:。如:大西瓜、大白菜等。假设个体一天内仅消费小于等于大西瓜、大白菜等。假设个体一天内仅消费小于等于1 1个单位重量个单位重量的某食品,且消费部分残留水平为的某食品,且消费部分残留水平为 HR HR v v。bwP)-HRor HP(*U)-LP(v*P)-HRor (HR*UIESTIbwv*P)-HRor HP(*LPIESTI 情形情形2 2 对于散装或多种成分混合的加工食品,如果汁、牛奶等,
24、以监测实验获得的各检测样品残留浓度的中位数STMR代表可能的最高残留浓度。bwP-STMR*LPIESTI 情形情形3 3 WHOWHO收集了一些国家部分水果、蔬菜等食品的单位重量收集了一些国家部分水果、蔬菜等食品的单位重量信息(表信息(表1 1)。)。食品的单位重量食品的单位重量 变异因子的引入是为了解决混合样品中食品个体间的残留变异因子的引入是为了解决混合样品中食品个体间的残留差异。单个水果中的最高残留浓度可能要比混合样品高差异。单个水果中的最高残留浓度可能要比混合样品高5-5-1010倍。目前,关于变异因子的研究和讨论还在进行。倍。目前,关于变异因子的研究和讨论还在进行。变异因子变异因子
25、概率模型概率模型 概率法对所评价化学物在食品中存在概率与污染水平(浓概率法对所评价化学物在食品中存在概率与污染水平(浓度)及相关水平的消费量进行模拟。度)及相关水平的消费量进行模拟。这种方法需要足够这种方法需要足够的食品中化学物浓度和食物消费量数据,评价才有意义。的食品中化学物浓度和食物消费量数据,评价才有意义。通常情况下,法定的市场监督检查并不能提供统计学上有通常情况下,法定的市场监督检查并不能提供统计学上有意义的分布特征。如果所获资料质量有保证,概率方法可意义的分布特征。如果所获资料质量有保证,概率方法可能是最合适的方法:通过科学的抽样,将食物中某化学物能是最合适的方法:通过科学的抽样,将
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