黃瀟

(山西省分析科學(xué)研究院，山西 太原，030006)

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冷凍魚糜質(zhì)量安全的灰色聚類評估

黃瀟*

(山西省分析科學(xué)研究院，山西 太原，030006)

摘要針對冷凍魚糜質(zhì)量安全體系中指標(biāo)因素眾多，缺乏有效定量評估手段的現(xiàn)狀，建立一種冷凍魚糜質(zhì)量安全的灰色聚類評估方法。采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，建立白化權(quán)函數(shù)及聚類權(quán)系數(shù)矩陣，并判斷各個冷凍魚糜質(zhì)量安全風(fēng)險所處的灰類。對18個有代表性的冷凍魚糜質(zhì)量安全的聚類結(jié)果表明：樣品C3屬于“高”風(fēng)險類產(chǎn)品，C11屬于“中”風(fēng)險類，而其余樣品均屬于“低”類。冷凍魚糜質(zhì)量安全灰色聚類結(jié)果表明，冷凍魚糜質(zhì)量安全風(fēng)險處于可控范圍，與實際情況相吻合，表明構(gòu)建的冷凍魚糜品質(zhì)的灰色聚類評估方法可靠。

關(guān)鍵詞冷凍魚糜；食品安全；灰色聚類評估；層次分析法

冷凍魚糜是20世紀(jì)60年代由日本研究人員以狹鱈魚為原料，研究開發(fā)的一種新型水產(chǎn)品，其制品風(fēng)味鮮美、營養(yǎng)豐富，受到廣大消費者的青睞。我國自20世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展，進(jìn)入冷凍魚糜規(guī)模化生產(chǎn)[1-3]。但目前我國冷凍魚糜行業(yè)仍缺少國家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，潛在風(fēng)險較大[4-6]。建立一個冷凍魚糜安全評估體系，對保障消費者安全、健康的食用，以及促進(jìn)行業(yè)安全性管理都十分有必要。

冷凍魚糜質(zhì)量安全評估的指標(biāo)因素眾多，由于測試誤差或主觀判斷等原因，實測數(shù)據(jù)也是在某個范圍內(nèi)變化的，因素與因素之間，各因素與冷凍魚糜質(zhì)量安全評估之間的關(guān)系不完全明確，導(dǎo)致這些因素對冷凍魚糜品質(zhì)的影響，難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來表示。因此，冷凍魚糜質(zhì)量安全的評估是一個“部分信息已知，部分信息未知”的灰色系統(tǒng)[7]?；疑碚撌侵袊鴮W(xué)者鄧聚龍教授于1982年在國際上首先提出來的，是一種研究小樣本、貧信息不確定性的新方法，目前已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、安全應(yīng)用、環(huán)境評價等領(lǐng)域?；疑u估是基于灰色系統(tǒng)理論，根據(jù)系統(tǒng)或因子在某一時期所處的狀態(tài)，做出一種半定性半定量的評價與描述，并通過定性方法與定量分析相結(jié)合，來確定一個或幾個滿意的解[8-10]。本研究正是以此為出發(fā)點，建立一種冷凍魚糜質(zhì)量安全的灰色聚類評估方法。

1材料與方法

1.1材料與試劑

冷凍魚糜：采自威海某水產(chǎn)公司。

試劑：無水Na2SO4、NaOH等試劑，均采用試劑純。正己烷、丙酮、甲醇等色譜用試劑 (均為色譜純) ，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

AAS7002原子吸收分光光度儀，北京東西分析儀器有限公司；GCMS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本Shimadzu公司；FOSS KjeltecTM2300全自動凱氏定氮儀，丹麥FOSS集團(tuán)；UV-2450 型紫外分光光度計，日本島津。

1.3實驗方法

1.3.1指標(biāo)數(shù)據(jù)測定

細(xì)菌總數(shù)、沙門氏菌及副溶血性弧菌的測定[11]：稱取冷凍魚糜樣品20 g 于裝有100 mL無菌水的三角瓶中，混合均勻，梯度稀釋后，按GB4789.20中規(guī)定的方法進(jìn)行稀釋平板計數(shù)。

揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值測定[12]：稱取混合均勻樣品20 g 于三角瓶中，加水100 mL，浸泡50 min，離心，過濾，取上清液，按GB 5009.44 微量擴(kuò)散法測定。

按照同樣的操作步驟，磷酸鹽、總糖、組胺、甲基汞、鉛、鉻、多氯聯(lián)苯的測定分別按照GB5009. 87、GB5009. 8、GB5009. 45、GB5009. 17、GB5009. 12、GB5009. 15、GB5009. 190中規(guī)定的方法進(jìn)行[13-14]。

1.3.2灰色聚類評估模型構(gòu)建

灰色評估方法是以數(shù)學(xué)模型為基本手段，灰色聚類模型是在灰色理論的基礎(chǔ)上，通過建立灰類型的白化權(quán)函數(shù)綜合權(quán)系數(shù)矩陣，按灰類進(jìn)行歸納，從而判斷聚類對象所屬的灰類[7]。

1.3.2.1評估指標(biāo)體系建立

根據(jù)己有的數(shù)據(jù)和資料, 建立冷凍魚糜評估指標(biāo)體系。設(shè)有n個聚類樣本，即各個冷凍魚糜；每個冷凍魚糜有m個聚類指標(biāo)，對n個聚類樣本的灰類進(jìn)行評估。

其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

1.3.2.2確定各指標(biāo)灰類界限，建立各指標(biāo)白化權(quán)函數(shù)

灰類界限的確定有數(shù)理統(tǒng)計、經(jīng)驗判別2種方法，在此用經(jīng)驗判別來確定灰類界限。類別界限分高H、中M、低L三類。確定灰類界限后,就可構(gòu)建各指標(biāo)的白化權(quán)函數(shù)。

一般白化權(quán)函數(shù)分為3種基本類型，即

(1) 高類型：

(2) 中類型:

(3) 低類型：

式中：H、M、L分別代表高類下限，中類中限，低類上限，xij代表樣點指標(biāo)值。i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

1.3.2.3確定各指標(biāo)權(quán)重

采用層次分析法來確定各指標(biāo)聚類權(quán)重。

1.3.2.4計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣并判斷各樣點所屬灰類

2結(jié)果與分析

2.1冷凍魚糜評估指標(biāo)體系的建立

食品安全風(fēng)險監(jiān)測指標(biāo)主要是微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)，微生物指標(biāo)包括細(xì)菌總數(shù)和致病菌理化指標(biāo)的風(fēng)險監(jiān)測，主要包括食品添加劑、重金屬和農(nóng)獸藥殘留。由于冷凍魚糜生產(chǎn)原料來源中較少涉及獸藥殘留，因而在評估體系中不考慮“獸藥”這一指標(biāo)。選取菌落總數(shù)、副溶血性弧菌、沙門氏菌、磷酸鹽、總糖、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、組胺、甲基汞、鉛、鉻、多氯聯(lián)苯。建立如下指標(biāo)評估體系，見圖1。

圖1　冷凍魚糜評估指標(biāo)體系Fig.1　The index system of frozen surimi

選取菌落總數(shù)、副溶血性弧菌、沙門氏菌、磷酸鹽、總糖、TVB-N(揮發(fā)性鹽基氮)、組胺、甲基汞、鉛、鉻、多氯聯(lián)苯作為聚類指標(biāo)，共11個(即j=1，2，…，11)，選擇不同生產(chǎn)批次的18個有代表性的冷凍魚糜作為聚類樣本(即i=1，2，…，18)。分別以C1，C2，…C18代表各冷凍魚糜名稱，各冷凍魚糜相應(yīng)指標(biāo)測定數(shù)值見表1。

原始數(shù)據(jù)中，菌落總數(shù)、副溶血性弧菌、沙門氏菌與其他指標(biāo)相比,數(shù)量級較大,所以以原始數(shù)據(jù)除以其限量值原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。冷凍魚糜質(zhì)量安全檢測指標(biāo)中，指標(biāo)值越大,冷凍魚糜質(zhì)量安全的風(fēng)險程度就越大[15]。

冷凍魚糜質(zhì)量檢測指標(biāo)中，重金屬及農(nóng)藥的安全隱患主要來源于無安全保證的捕撈海區(qū)或養(yǎng)殖基地，加工過程中某些添加劑的過度使用導(dǎo)致磷酸鹽、總糖含量過高。TVB-N、組胺是判斷冷凍魚糜是否發(fā)生變質(zhì)、腐敗的重要檢測指標(biāo)[16-17]。作為微生物指標(biāo)，細(xì)菌總數(shù)不僅直接表征冷凍魚糜生產(chǎn)過程中的環(huán)境衛(wèi)生情況，同時細(xì)菌還可代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)生TVB-N等[18]，影響冷凍魚糜產(chǎn)品的品質(zhì)及貨架期等。

表1　冷凍魚糜各指標(biāo)測定值

2.2各指標(biāo)灰類界限的確定

目前對于冷凍魚糜質(zhì)量安全的評估的研究比較少。在本研究構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量系統(tǒng)中,各樣品指標(biāo)界限主要是結(jié)合企業(yè)質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)及食品毒理學(xué)相關(guān)理論，將冷凍魚糜質(zhì)量安全風(fēng)險的11項檢測指標(biāo)矩陣按高、中、低3類歸類，計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣。將綜合權(quán)系數(shù)分為3個灰類，灰類序號為k(k=1,2,3)分別表示“高”“中”“低”灰類。各指標(biāo)的類別界限如表2所示。

表2　冷凍魚糜各風(fēng)險指標(biāo)的灰類界限

在食品安全領(lǐng)域里,大多情況下依據(jù)食品毒理學(xué)的相關(guān)理論對各種指標(biāo)的界限進(jìn)行確定。食品毒理學(xué)研究的是食品在加工過程中所引入的外源性化學(xué)物質(zhì)在人體食用后所帶來的不良作用。然而毒理性是很復(fù)雜的現(xiàn)象,毒性大小在很大程度上取決于攝入的劑量,取決于多種因素。由于冷凍魚糜體系的復(fù)雜性，因而類別界限確定以后并不是一成不變的，還要經(jīng)過反復(fù)驗證。

2.3確定各指標(biāo)權(quán)重

由于聚類指標(biāo)的意義、量綱不同，且在數(shù)量上懸殊較大，故冷凍魚糜質(zhì)量評估采用灰色定權(quán)聚類。采用層次分析法計算權(quán)重。各指標(biāo)權(quán)重見表3。

表3　冷凍魚糜各指標(biāo)權(quán)重

賦予聚類指標(biāo)權(quán)重時，不僅要考慮指標(biāo)性能的實用性和綜合性,更要考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可靠性,以使權(quán)重更加準(zhǔn)確。采用層次分析法對各指標(biāo)賦值, 實現(xiàn)定性與定量相結(jié)合，最大限度減少了不同專家認(rèn)識差異對判斷結(jié)果的影響,使求得的加權(quán)值更客觀、科學(xué)[18]。在冷凍魚糜質(zhì)量安全體系中,指標(biāo)可以分為兩類:微生物風(fēng)險指標(biāo)和理化風(fēng)險指標(biāo)。從兩類指標(biāo)總體的情況來看,理化指標(biāo)對冷凍魚糜質(zhì)量安全的影響程度要大于微生物風(fēng)險指標(biāo)。其中多氯聯(lián)苯、鎘影響權(quán)重比較大，甲基汞、鉛等影響次之。

2.4計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣并判斷各樣點所屬灰類

采用灰色系統(tǒng)建模軟件，計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣，并判斷各樣點所屬灰類。將冷凍魚糜樣品檢測數(shù)據(jù)帶入到聚類模型中計算，軟件結(jié)果顯示：樣品C3屬于“高”風(fēng)險類產(chǎn)品，C11屬于“中”風(fēng)險類，而其余樣品均屬于“低”類。這說明,在18件冷凍魚糜樣品中,1件屬于高風(fēng)險灰類,1件屬于中風(fēng)險灰類,其余均屬于低風(fēng)險灰類。雖然檢測冷凍魚糜中超標(biāo)項目種類較多，但經(jīng)過灰色聚類評估后發(fā)現(xiàn)，總體處于低風(fēng)險狀態(tài)。冷凍魚糜食品加工的程序多, 車間設(shè)施不佳，操作人員不遵守衛(wèi)生規(guī)范等，是冷凍魚糜微生物指標(biāo)超標(biāo)的主要原因，而原料、輔料來源不可靠，加工用水、加工環(huán)境不規(guī)范是導(dǎo)致冷凍魚糜理化指標(biāo)超標(biāo)的主要原因。所以，針對以上一些情況及關(guān)鍵加工工序，加強安全培訓(xùn)，加大管理力度，冷凍魚糜質(zhì)量安全風(fēng)險還是完全可控的。

3結(jié)論

在18件冷凍魚糜樣品中,2件屬于高風(fēng)險灰類,1件屬于中風(fēng)險灰類,其余均屬于低風(fēng)險灰類，處于安全可控范圍內(nèi)，與目前我國冷凍魚糜安全風(fēng)險實際情況相符，由此可以推斷,灰色聚類評估應(yīng)用于冷凍魚糜質(zhì)量安全風(fēng)險分析切實可行。由于冷凍魚糜行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定的滯后性，目前我國關(guān)于冷凍魚糜質(zhì)量安全評估的研究比較少。本研究中構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量安全灰色聚類評估模型，只要知道冷凍魚糜的檢測指標(biāo)，經(jīng)軟件聚類分析就可以知道其大致質(zhì)量安全情況，為企業(yè)、政府監(jiān)管部門監(jiān)測冷凍魚糜品質(zhì)安全情況提供一個快速有效的方法。

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Gray clustering evaluation of frozen surimi quality safety

HUANG Xiao*

(Shanxi Academy of Analytical Science, Taiyuan 030006, China)

ABSTRACTDue to the complexity of frozen surimi index factors in the quality security system, and the lack of effective quantitative evaluation methods，gray clustering evaluation model was established to evaluate the comprehensive quality of frozen surimi. Index weight was determined by using analytic hierarchy process, definite weighted functions and clustering weight coefficient matrix were established，gray class the frozen surimi belongs to was determined. The gray clustering results of the 18 representative frozen surimi indicated that the frozen samples、C3 belong to the “high” gray class, the frozen samples C11belong to the “middle” gray class, while the rest of samples belong to the “l(fā)ow” gray class. The results of gray clustering evaluation showed that the quality safety of frozen surimi was in control and in conformity with the actual situation, and the gray clustering evaluation of frozen surimi quality safety model established was reliable.

Key wordsfrozen surimi； food safety； gray clustering evaluation； analytic hierarchy process

收稿日期：2015-09-18，改回日期：2015-10-28

基金項目：山西省科技攻關(guān)項目(20130313028-5)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201604037

第一作者：碩士，助理研究員(本文通訊作者，E-mail：602546043@qq.com)。