（系统工程专业论文）食品安全预测与控制模型研究.pdf

食品安全预测与控制模型研究 研究生：韩月明导师：赵林度( 教授)东南大学 摘要 食品安全问题是世界各国当前研究的热点问题，在我国目前食品安全问题频 发的现实情况下，研究食品安全问题的预测控制具有重要的意义。本文从超市生 鲜食品供应链的角度研究了超市生鲜食品安全的预测与控制，在对超市生鲜食品 供应链进行分析的基础之上，在风险分析理论框架下，讨论了超市实施生鲜食品 安全风险分析的原则和一般措施，重点分析了食品微生物风险分析及微生物定量 风险评估方法，提出了生鲜食品微生物数量预测和货架期预测模型，并引入蒙特 卡罗方法对模型进行模拟，最后分析了基于预测模型的超市生鲜食品微生物安全 风险分析控制方法，提出了超市进行食品微生物风险分析与控制的概念模型，为 超市食品安全问题的管理与控制提供新的思路与方法，本文的研究要点如下： 第一，研究了超市生鲜食品供应链，分析了超市生鲜食品供应链的特点与演 变情况，研究了超市实施食品安全管理的意义及生鲜加工配送中心在新型超市生 鲜食品供应链中的地位与作用，并初步设计了以生鲜加工配送中心为核心和关键 控制点的超市生鲜食品安全管理的基本模式。 第二，介绍了风险分析理论及基于生鲜食品供应链的超市生鲜食品安全风险 分析方法，重点研究了食品微生物风险评估定量方法，分析了概率统计模型的代 表一贝叶斯网络模型的概念和使用及微生物生长机理模型的代表一预测微生物 学模型的三种模型层次和其在食品微生物风险评估和食品安全控制方面的作用。 第三，基于预测微生物学，提出了生鲜食品货架期预测模型和微生物数量预 测模型，并考虑了不同生鲜食品供应链的不同阶段对模型结果的影响。为了处理 不确定性因素的影响，引入了蒙特卡罗模拟方法对模型中的参数进行了估计。最 后根据预测模型扩展了超市生鲜食品微生物风险评估的范围，提出了针对超市生 鲜食品供应链的安全管理和生鲜食品微生物危害性管理的超市生鲜食品微生物 风险分析与控制方法、措施和概念模型。 关键词：超市生鲜食品供应链，风险分析，贝叶斯网络模型，预测微生物学， 蒙特卡罗方法，预测与控制 r e s e a r c ho nf o o ds a f e t yp r e d i c t i o na n dc o n t r o lm o d e l g r a d u a t e ：h a r ty u e - m i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a ol i n - - d u s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t f o o ds a f e t yi s s u ei sac o r et o p i ca l lo v e rt h ew o r l d i nt h eb a c k g r o u n dt h a tf o o d s a f e t yp r o b l e m sh a p p e nf r o mt i m et ot i m ei no u rc o u n t r y , r e s e a r c ho nt h i si s s u eh a sa n i m p o r t a n tm e a n i n gf o rt h ep r e d i c t i o na n dc o n t r o lo fi t t h i sp a p e rs t a r t sf r o mt h ef r e s h f o o ds u p p l yc h a i no fs u p e r m a r k e t ；i n t r o d u c e st h ep r i n c i p l e sa n dg e n e r a lm e a s u r e so f s u p e r m a r k e tf r e s hf o o ds a f e t ya n a l y s i s ；m a i n l yd i s c u s s e sf o o dm i c r o o r g a n i s mr i s k a n a l y s i sa n di t sq u a n t i t a t i v er i s ka s s e s s m e n tm e t h o d s ；b r i n gf o r w a r d sf r e s hf o o d m i c r o o r g a n i s mn u m b e rp r e d i c t i v em o d e la n ds h e l f - l i f ep r e d i c t i v em o d e l ，a n dt h e n b r i n g si nm a r c e l om e t h o dt os i m u l a t et h em o d e l s ；f i n a l l y , a n a l y z e ss u p e r m a r k e tf r e s h f o o dm i c r o o r g a n i s ms a f e t yr i s ka n a l y s i sa n dc o n t r o lm e t h o d sb a s e do nt h ep r e d i c t i v e r e s u l ta n db r i n g sf o r w a r di t sc o n c e p t i o nm o d e l t h ea i mo f t h ep a p e ri st oo f f e ran e w t h i n k i n ga n dm e t h o df o rt h em a n a g e m e n ta n dc o n t r o lo f f o o ds a f e t y t h em a i nc o n t e n t i n c l u d e st h r e ea s p e c t sa sf o l l o w s ： 1 r e s e a r c ho nt h ef r e s hf o o ds u p p l yc h a i no fs u p e r m a r k e t a n a l y z e si t sf e a t u r e s a n dt h es i t u a t i o no fe v o l v e m e n t ；e x p l a i n st h e m e a n i n g o fc o n d u c t i n g s a f e t y m a n a g e m e n t i n s u p e r m a r k e t ， a n dt h er o l ea n df u n c t i o no ff r e s h f o o d p r o c e s s i n g - d i s t r i b u t i o nc e n t e ri nt h ef r e s hf o o ds u p p l yc h a i n ；d e s i g n st h ee l e m e n t a r y s u p e r m a r k e tf r e s hf o o ds a f e t ym a n a g e m e n ta n dc o n t r o lm o d e lw h i c ht a k e st h ef r e s h f o o dp r o c e s s i n g - d i s t r i b u t i o nc e n t e ra st h ek e ya n dc o r ec o n t r o lp o i n t 2 i n t r o d u c e st h er i s ka n a l y s i st h e o r ya n ds u p e r m a r k e tf o o ds a f e t yr i s ka n a l y s i s m e t h o db a s e do nf r e s hf o o ds u p p l yc h a i n p u t se m p h a s i so nt h ef o o dm i c r o o r g a n i s m q u a n t i t a t i v e r i s ka s s e s s m e n t m e t h o d s ；a n a l y z e s t h e t h e o r y a n du s eo ft h e r e p r e s e n t a t i v ep r o b a b i l i t y s t a t m o d e l b a y e s i a nn e t w o r k sm o d e la n dt h et h r e em o d e l l e v e l so f t h er e p r e s e n t a t i v eg r o w t hm e c h a n i s mm o d e l p r e d i c t i v em i c r o b i o l o g y ；f i n a l l y d i s c u s s e st h er o l eo fp r e d i c t i v em i c r o b i o l o g ym o d e li nt h em i c r o o r g a n i s mr i s k a s s e s s m e n ta n dc o n t r o lo f f o o ds a f e t y 3 b r i n g sf o r w a r dt h ef r e s hf o o ds h e l f - l i f ep r e d i c t i v em o d e la n dm i c r o o r g a n i s m n u m b e rp r e d i c t i v em o d e lb a s e do np r e d i c t i v em i c r o b i o l o g ya n dt h ei n f l u e n c eo f d i f f e r e n ts t a g e so ft h es u p e r m a r k e tf r e s hf o o ds u p p l yc h a i n i na d d i t i o n ，i no r d e rt o t a k et h eu n c e r t a i n t yf a c t o r si n t oa c c o u n t ，t h i sp a p e rb r i n g si nm a r c e l om e t h o dt o e s t i m a t et h ep a r a m e t e r si nt h em o d e l sb e f o r et h es i m u l a t i o n f i n a l l y , e x t e n d st h er a n g e o fm i c r o o r g a n i s mr i s ka s s e s s m e n to fs u p e r m a r k e tb a s e do nt h ep r e d i c t i v em o d e l ，a n d b r i n g sf o r w a r dt h em i c r o o r g a n i s mr i s ka n a l y s i sa n dc o n t r o lm e t h o d sa n dm e a s u r e so f s u p e r m a r k e ta n di t sc o n c e p t i o nm o d e l ，a i m i n ga tt h es a f e t ym a n a g e m e n to ff r e s hf o o d s u p p l yc h a i n o fs u p e r m a r k e ta n dt h e m a n a g e m e n ta n dc o n t r o lo ff r e s hf o o d m i c r o o r g a n i s mr i s k k e y w o r d s ：f r e s hf o o ds u p p l yc h a i no fs u p e r m a r k e t , r i s ka n a l y s i s ，b a y e s i a n n e t w o r k , p r e d i c t i v em i c r o b i o l o g y , m a r c e i om e t h o d ，p r e d i c t i o na n d c o n t r o l 儿i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 ， 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：二籼一e t 期：逊：l 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：目蜱导师签名： 日期：- e 。f 3 东南大学硕十学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本文研究的背景及意义 随着我国经济和社会的持续发展，公众对食品食用安全性的要求越来越高， 然而我国目前食品安全状况并不乐观，剧毒农药、添加剂的大量使用，工业污染、 有害化学物质和微生物污染，食品生产者的不诚实行为等因素都直接影响着食品 的安全性。近年来发生的一系列食品安全事件，如劣质婴儿奶粉事件、“苏丹红”、 “禽流感”等，对经济与社会的发展造成了重大的危害，食品安全问题已经引起 了社会的广泛关注。根据国家卫生部统计，目前食品安全问题发生的数量、影响 范围还在呈不断上升的趋势。在现有的经济发展水平，消费观念和管理体制下， 寻找适当可行的途径加强对食品安全问题的控制与管理已经刻不容缓。 生鲜食品与广大消费者的生活息息相关，它主要是指消费者日常生活中所消 费的农副产品，包括蔬菜、奶类、水果、水产和肉类等。相较于一般的食品，生 鲜食品一方面由于对时间、环境条件等的敏感性而存在着较多的食品安全隐患， 另一方面由于涉及的范围广，食品种类众多，生产厂家数量庞大且参差不齐，使 得生鲜食品食用的安全性很难仅仅依靠政府主管部门的一般行政监管而得到充 分保障。有调查显示，目前消费者对生鲜食品安全感到放心的比例只有5 0 ，食 用的安全性将是2 1 世纪我国居民生鲜消费的首选。 随着经济的发展，生鲜食品的经营消费模式发生了很大的变化。近几年，专 营生鲜的超市不断涌现，传统的超市零售业也开始纷纷设立生鲜区，居民生鲜食 品的消费对象开始逐渐从传统的农贸市场转向超市。与此同时，超市生鲜食品的 来源渠道一生鲜食品供应链也出现了集成化的趋势，一些实力雄厚的连锁超市开 始注重对生鲜食品供应链的集成与管理，将传统型零散的供应链模式逐步转向以 生鲜加工配送中心为核心，集成供应链上下游资源的新型供应链模式。生鲜食品 安全的风险是通过食品在供应链各环节中所经历的处理、流转过程而产生和传播 的，对生鲜食品供应链的安全管理已经成为监控生鲜食品安全的最佳选择。而目 前我国生鲜食品经营消费模式和超市生鲜食品供应链的新变化也为基于超市生 鲜食品供应链，通过建立在政府的支持下，以超市为主导，供应链各成员参与的 生鲜食品安全的预测和控制体系来监控和改善生鲜食品安全管理提供了可能。 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 本文正是在这种背景下，依托“十五”国家重大科技专项“食品安全关键技 术研究”项目超市食品安全监控与应急管理信患系统( 2 0 0 1 b a 8 0 4 a 0 4 1 ) 、江 苏省科技攻关项目一生鲜加工配送体系食品安全关键技术研究与开发 ( b e 2 0 0 4 3 1 1 ) 和江苏省科技攻关项目超市食品安全监控管理信息系统开发 ( b e 2 0 0 4 3 1 3 ) 等课题从超市生鲜食品供应链的角度研究超市生鲜食品经营过程 中的食品安全预测与控制，将在在风险分析理论和预测微生物学理论的框架下， 采用定性和定量相结合的方法，考虑不确定因素的影响，重点研究生鲜食品中的 主要风险一微生物风险的预测和控制，设计超市生鲜食品微生物安全控制模式， 提出基于微生物预测模型的食品货架期预测模型和微生物数量预测模型，并据此 针对超市生鲜食品供应链中的安全管理和生鲜食品微生物危害性管理提出超市 生鲜食品微生物风险分析控制方法、措施和概念模型，以尝试为生鲜食品安全问 题的管理提供新的思路与方法。 1 2 国内外研究现状 食品安全是指与食品消费者生命健康安全密切相关的食品的安全控制措施 和手段，它是一个庞大的体系，涉及到政府、食品供应商、物流服务提供商、零 售商和消费者等多个对象。因此，国内外对于食品安全领域的研究也形成了不同 的研究角度和方向。目前，国外发达国家对食品安全问题的研究已经进行的较为 深入，在政府的食品安全立法、食品标准的制定、食品监督监管、食品检测检验、 食品安全科技研究与合作以及食品安全风险分析方法等领域己形成了一套较为 完整的体系。由于发展水平的差异，与国外研究的深度和广度相比，国内关于食 品安全问题的研究还处于起步阶段。在借鉴发达国家的研究成果和经验的基础 上，建立一个符合我国国情并能够有效整合各领域研究成果的食品安全管理体系 已十分必要。本节将介绍国内外对于食品安全问题研究的三个主要角度的研究现 状和进展： 第一，从政府监管体系、食品安全立法及食品标准制定的角度。在政府监管 体系方面，国际粮农组织( f a o ) 和世界卫生组织( w h o ) 为指导并协调各国 改进食品安全监管工作，分别在1 9 7 6 年和2 0 0 0 年提出了各国政府组建食品安全控 制部门的原则性建议：加强国家食品控制体系保障食品安全质量指导原则和 强化国家食品控制体系导则。并出台了国家食品安全控制体系导则等指 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 导各国政府建立食品安全控制体系的技术性文件，提出了食品安全监管部门体系 的三种模式：多个部门共同负责体系、单独统一的食品安全机构管理体系和国家 层面上的协调、整合体系。为应对各国已有管理体系的协调与合作的管理模式。 导则指出，要有一个领导部门来制定食品安全控制措施并协调具体操作，建 立职责、分工十分明确的行政结构来负责发展、实施统一的食品安全控制战略， 实施国家食品安全控制计划，建立标准和法规，参加食品安全交流合作活动，建 立紧急反应程序，以及实施危险性分析【1j 】。在导则指导下，西方发达国家 根据国情的不同逐渐形成了三种监管模式：美国模式、英国模式和加拿大模式。 美国模式是多部门共同负责的类型，其负责食品安全管理的机构主要有食品和药 品管理局( f d a ) 、农业部( u s d a ) 和国家环境保护署( e p a ) ，各部门的管理 对象有着明确的划分，为了加强各机构之间的协调与配合，美匡【还先后成立了“食 品传染疾病发生反应协调组”和“总统食品安全委员会”；英国模式属于独立 部门负责食品安全监督的类型。英国食品安全体系由中央和地方两级政府共同实 施和负责，中央政府主要负责立法。为了强化食品安全管理，英国成立了一个独 立的食品安全监督机构一食品标准局，由该局履行食品安全监管职能；加拿大模 式属于农业部门负责的类型。加拿大在农业部之下设立一个专门的食品安全监督 机构一加拿大食品监督署，统一负责农业投入品监管、产地检查、动植物和食品 及其包装检疫、药残监控、加工设施检查和标签检查等【2 】。这三种模式虽然在机 构设立上有所不同，但是都具有集中统一、职责明确、协调高效的特点。我国目 前的食品安全管理体制类似于多部门共同负责的类型的美国模式，负责食品安全 的政府机构包括了八个监管部门：食品药品监管局、公安部、农业部、商务部、 卫生部、工商总局、质检总局、海关总署，但是由于各方的职责不清、管理混乱、 合作交流不充分以及执行不力等原因，不能形成集中统一有效的行政管理和执 法，从而制约了监管的效率和效果。国内的一些学者在借鉴国外先进经验的基础 上，认为我国政府监管部门需要在资源的整合、责任的划分、监管信息的共享、 相关科技资源平台的建立、政府职能和机构监管等方面进行改革，建立符合我国 国情的统一有效严格的食品安全监管责任制和责任追究制监管体制，设立食品安 全统一协调管理机构，加强部门间的配合和协调，统一负责与食品安全有关的工 作【8 ，9 ；在食品安全立法和食品标准制定方面，由于法律和标准是政府部门临管 食品安全的基础，西方发达国家已经普遍建立了严格完善的食品安全法律和食品 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 标准检测与评价体系，强化了执法力度和食品安全信用管理，应用g m p 、i s o 以 及h a c c p 等安全认证系统，菇且重视对食品生产企业及消费者态度及行为对法 律和标准制定及变化的相互影响方面的研究【3 ，4 】。而我国目前还没有一套专门针 对食品安全方面的系统立法体系，食品安全标准工作制定滞后，各标准之间存在 重复交叉和空白点。执行难度大。国内关于食品立法和标准领域研究的重点主要 集中于以借鉴和吸取国外发展的经验和教训为基础对我国食品安全立法和食品 标准的修正和完善之上，认为现阶段我国需要整合各种法律法规资源，对现有涉 及的食品法规进行清理、完善与整合，建立符合国情的统一完整地食品安全法， 同时加强执法力度和惩罚标准。对于食品安全标准方面，则在保证制定透明度的 基础上，以全局的观点完善食品质量标准的整理、统一和完善，加快g m p 、i s o 以及h a c c p 等认证体系的建设等l s , l o , n 1 。 第二，从食品供应链的角度。食品安全风险是在食品供应链中产生和传播的， 国外学者研究认为，以食品安全问题作为推动力，在政府的监督和支持下，由食 品零售商为主要对象来建立“从农田到餐桌”的全程控制制度，在整条食品供应 链上对不同的供应链成员，不同的供应链环节设定关键控制点，通过引入 h a c c p ，i s o 等标准认证和相关立法，对食品供应链进行全程有效的监控，将 食品安全管理的重点从最终产品的检测转到食品供应链全程监控和食品风险预 警机制的建设，并加强食品安全问题的透明度和公众参与程度等是目前控制食品 安全问题最有效的途径 1 2 , 1 3 】。当前国外学者对从食品供应链与食品安全的研究的 重点在于食品供应链安全信息共享和食品安全控制模式方面，s t a r b i r d 研究了食 品供应链中食品安全信息不对称的问题，认为食品供应商会因为检测和诊断失误 以及道德问题而在供应商和零售商之间产生信息不对称现象，而零售商可以采取 四种战略来消除或降低信息不对称对食品安全的危害：采取措施从供应商处获取 更多的食品质量和安全信息、集成食品供应商数量、鼓励供应商通过g m p ，i s o ， h a c c p 等认证、设计合理的食品供应合同【5 ，f e a r n e 等从食品零售商主导的质 量认证计划( q a s ) 研究了食品供应链中的安全管理，认为在供应链成员充分交 流的基础之上，实施q a s 能够降低食品中的潜在风险并且能够提高消费者对食 品安全的信心哆h o b b s 等则认为一个有效的食品安全系统需要食品供应链所有 成员的参与，并且会可能会改变各成员之间的关系f 7 ，挖】；鉴于我国目前食品供应 链和西方发达国家相比存在着差异，国内研究多从我幽食晶供应链的现状出发， 4 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 结合其发展变化的趋势，认为需要针对我国多种并存的食品供应链实施以政府监 管为主，大型零售企业实施食品安全控制与管理为辅的措施，从供应链整体的角 度来实施食品安全的监控来克服以往单纯的控制供应链中的部分节点的弊端与 不足，积极鼓励食品供应链成员引入h a c c p ，g m p ，s s o p ，i s 0 2 2 0 0 0 等管理 认证体系，重视食品安全风险的控制和预警，提高食品安全管理的效率和效果 【1 4 ，1 7 ，1 9 2 02 2 。 第三，从食品安全风险分析的角度。食品安全风险分析方法的概念、框架及 实施原则由国际粮农组织( f a 0 ) 和世界卫生组织( w h o ) 在1 9 9 5 年最终提出， 食品安全风险分析方法是根据食品安全风险程度采取相应的风险管理措施去控 制或者降低食品安全风险的发生可能性，其包括了食品安全风险管理、食品安全 风险评估和食品安全风险交流三个要素。使用食品安全风险分析方法有助于对食 品中风险的来源，危害程度等进行系统的评估，有助于制定适当的有针对性的食 品安全管理措施1 2 4 0 6 2 7 j 4 1 。国外发达国家已经开始使用食品安全风险分析方法， 对食品中的物理的、生物的、化学的风险进行控制。基于食品安全风险评估是食 品安全风险分析体系的基础与核心以及微生物风险是食品中主要风险这一事实， 目前国外学者对食品安全风险分析的研究重点在于食品微生物定量风险评估方 法。在诸多方法中，概率统计模型和微生物生长机理模型成为微生物定量风险评 估方法研究的热点，概率统计模型的主要代表是贝叶斯网络模型，它是一种以概 率论为基础的功能强大的不确定性知识表达与推理模型，b a r k e r 等使用贝叶斯网 络模型来预测描述食品在各环节中的微生物数量，并以此作为微生物风险评估的 基础和参考【4 “，p a r s o n s 等将贝叶斯网络模型微生物风险评估法和其它定量微生 物风险评估方法作了比较，指出了贝叶斯网络模型的优缺点和适用条件i 4 5 j ；面微 生物生长机理模型的主要代表则是2 0 世纪8 0 年代由r o s st 等最初提出的预测 微生物学模型，预测微生物学模型的目的是以食品中各种微生物在不同环境条件 下的特征详情信息库为基础，以数学模型的方式建立微生物模型，判断和描述食 品内微生物的生长、死亡和残存的动态变化，从而对食品微生物安全做出快速评 估 4 6 , 4 7 。b u c h a n a n 根据模型中变量的不同将不同的预测微生物动力学模型分为 初级模型、二级模型和三级模型三个级别【5 ”。而z w i e t e r i n g ，m c m e e k i n 和d a v e y 等将g o m p e r t z 方程等初级动力学模型进行了扩展，考虑环境因子的影响，提出 了响应面方程( r e s p o n s es u r f a c ee q u a t i o n ) 、a r r h e n n i u s 关系式和平方根( s q u a r e 东南大学硕士学位论文第一章绪论 r o o t ) 方程三种二级动力学模型 5 5 _ 5 7 ，6 0 6 5 】，v o y s e y ，h o o n r n s t r a ，n o t e r m a n s 等则 利用这三种模型在考虑不确定因素的条件下，对食品微生物风险进行了评估 【2 8 4 0 , 7 9 1 ，v a ni m p e ，t h o m a s 等利用预测微生物学模型对食品货架期进行了预测 研究，提出了具体环境因子下的货架期预测模型 5 6 , 7 0 ，p o s c h e t a ，m a a r t e n 等则考 虑了利用预测微生物预测模型来进行微生物风险评估过程中应该考虑不确定性 因素的影响，尝试使用蒙特卡罗方法和概率论的知识来增加微生物预测结果的准 确性1 8 2 - 8 6 】；国内学者关于食品安全风险分析理论和食品微生物风险评估方法的 研究，主要集中在对国外理论和成果的介绍和应用之上，文献 2 9 ，3 2 ，3 3 等介 绍了食品安全风险分析理论的概念，分析了在我国不同领域实施食品安全风险分 析的模式和作用。关于微生物风险评估方面，文献 3 6 ，3 7 等介绍了微生物风险 评估实施的概念和原则，文献 5 2 ，5 3 ，5 8 ，5 9 ，6 6 ，7 1 ，7 7 等则介绍了预测微 生物学模型的发展状况，分析了其在食品安全领域特别是食品微生物风险评估和 货架期预测方面的作用。 综合来讲，目前国内外食品安全预测与控制领域的研究，主要集中在几种专 业方向上，对于在宏观和微观相结合的层面上，从食品供应链整体，在风险分析 的框架下，综合使用定性和定量风险评估方法，来进行食品安全的预测和控制的 研究较少。 1 3 本文研究的主要内容及创新点 本文将在参考和综合国内外研究方向和成果的基础之上，从食品供应链、风 险分析方法的角度对食超市生鲜食品安全问题的预测与控制进行系统的研究。将 对超市生鲜食品供应链进行分析，在风险分析理论的框架下，介绍食品安全风险 分析的主要概念和内容，重点讨论食品微生物风险分析以及微生物定量风险评估 方法，使用预测微生物学模型来建立货架期预测模型和微生物数量预测模型，并 引入蒙特卡罗方法来处理模型参数的不确定性因素影响，论文将基于预测模型， 提出超市进行生鲜食品微生物风险分析控制的方法和概念模型，以期为超市生鲜 食品安全问题的管理与控制提供新的思路与方法。本文研究的主要内容如下： 第一，超市生鲜食品供应链研究。介绍超市生鲜食品供应链的概念、现状和 特点，分析超市生鲜食品供应链从传统形式到以生鲜加工配送中心为核心的形式 的演变情况和原因以及生鲜加工配送中心在新型生鲜食品供应链中的地位与作 东南大掌硕士学位论文 第一章绻论 用，研究以超市为主导，实施生鲜食品安全管理的意义，并初步设计超市生鲜食 品安全管理与控制的基本模式。 第二，食品安全风险分析理论及微生物定量风险评估方法研究。介绍风险分 析理论和食品安全风险分析的概念和主要内容。分析基于食品供应链的超市食品 安全风险分析方法的原则和措施，重点研究食品微生物风险评估中的两种主要定 量评估方法：概率统计模型一贝叶斯网络模型微生物风险评估法和微生物生长机 理模型一预测微生物学模型微生物风险评估法。结合一个例子介绍贝叶斯网络模 型的概念和应用方法，介绍并分析预测微生物学模型的三个模型层次及其在食品 微生物风险评估和食品安全控制方面的作用。 第三，食品货架期预测模型和微生物数量预测模型以及超市具体实施生鲜食 品微生物风险分析控制方法研究。基于预测模型，在考虑不同生鲜食品供应链的 不同阶段对模型结果的影响的基础上，提出食品货架期预测模型和微生物数量预 测模型，并且为了考虑模型中参数的不确定性因素影响，通过实例分析引入蒙特 卡罗模拟方法对模型中的参数进行估计。根据预测模型的结果研究超市微生物风 险评估、管理控制与交流的方法，并给出超市微生物风险分析控制的概念模型。 本文的创新点首先在于尝试从超市生鲜食品供应链的角度，分析危害超市生 鲜食品安全的因素，设计以生鲜加工配送中心为核心和关键控制点的超市食品安 全模式；其次在于，将国内外关于食品安全领域的研究成果进行融合，提出在风 险分析理论基础上，参考现有国内国际研究成果，使用微生物预测模型来得出考 虑生鲜食品供应链不同阶段影响的食品货架期预测模型和微生物数量预测模型， 并在此基础之上采用蒙特卡罗模拟方法结合食品检测的概率统计方法来对不确 定性因素影响之下的模型进行模拟仿真：最后在于提出超市具体实施生鲜食品微 生物风险评估、管理控制和交流的方法和概念模型。 1 4 本文总体研究路线 本文总体研究路线首先是通过对超市生鲜食品供应链的概念、现状和特点以 及超市实旌生鲜食品安全管理的意义进行研究，基于以生鲜加工配送中心为核心 的新型超市生鲜食品供应链，设计超市生鲜食品安全管理与控制的基本模式。其 次，鉴于风险分析理论在食品安全控制与管理领域的优势以及微生物风险是影响 生鲜食品安全的主要因素的事实，在风险分析理论的框架下，基于新型的超市生 东南大学硕士学位论文第一章绪论 鲜食品供应链，分析超市实施生鲜食品安全风险分析的方法和原则，并重点对生 鲜食品微生物定量风险评估方法进行研究。随后，文章基于预测微生物学食品风 险评估方法，借鉴国内孙相关领域的研究成果，应用并扩展了预测模型，在超市 生鲜食品供应链具体环境下，得出食品货架期预测模型和微生物数量预测模型， 并采用蒙特卡罗方法估计模型中参数的不确定性。最后，基于预测模型来研究超 市生鲜食品微生物风险评估、管理控制与交流的方法，并给出相应的概念模型。 东南大学硕士学位论文 第二章超市生鲜食品供应链与食品安全 第二章超市生鲜食品供应链与食品安全 超市经营的生鲜食品来源于生鲜食品供应链，而生鲜食品中的安全风险也主 要产生并存在于生鲜食品供应链之中。超市通过生鲜食品供应链来监控食品安全 问题，能够成为降低食品安全隐患的有效途径。本章将研究超市生鲜食品供应链 的概念特点、演变状况和原因以及其与食品安全管理之间的关系，同时讨论超市 实施食品安全管理的意义，提出初步的基于生鲜加工配送中心的超市食品安全管 理模式。 2 1 超市生鲜食品供应链概述 2 a 1 超市生鲜食品供应链的概念及特点 食品供应链( f o o ds u p p l yc h a i n ) 的概念首先是由z u u r b i e r 等人于1 9 9 6 年在 一般供应链理论的基础之上提出的，他们认为食品供应链管理是农产品和食品生 产销售等组织，为了降低食品和农产品物流成本、提高其质量安全和物流服务水 平而进行的垂直一体化运作模式。生鲜食品供应链作为食品供应链的一个分支， 一般包括生鲜食品的初级采集过程、加工过程、运输储存过程以及销售过程1 1 5 a 6 1 。 目前在发达国家已经形成了稳定的生鲜食品供应链模式：产前种子、饲料等生产 资料的供应环节( 种子、饲料供应商) 产中种养业生产环节( 农户或生产企业) 产后分级、包装、加工、储藏、销售环节( 加工厂、批发商、零售商) 一消 费者【1 7 】。发达国家的生鲜食品的销售主要通过连锁超市进行，据统计目前美国和 德国的生鲜产品的9 5 是通过超市终端销售的，日本的销售比例也达到了7 0 。 我国由于经济发展水平的限制，生鲜食品的经营消费呈现出传统的农贸市场集散 模式和超市生鲜连锁经营模式两种主要模式并存的局面。农贸市场集散模式由于 其发展的不规范性和管理的无序性，造成购物环境和卫生条件差，生鲜食品的损 耗率居高不下，食品质量安全隐患众多。超市连锁生鲜经营作为一种新兴的销售 模式，在食品安全问题已经成为社会关注热点的今天，利用规模化、集成化的经 营管理，良好的服务模式以及相对完善的食品质量保证体系，迅速的占领了生鲜 消费市场，通过超市购买生鲜食品已经成为越来越多的消费者的选择。商务部和 中国连锁经营协会推出的超市食品安全现状调奄报告( 2 0 0 4 ) 显示【l ”，与其 他各种食品销售渠道尤其是农贸市场相比，超市是食品零售环节中最安全的通 东南大学硕士学位论文 第二章超市生鲜食品供应链与食品安争 道，这主要体现在超市对食品安全管理有严格的制度规定，在食品安全的技术手 段和硬件设施上领先于其他渠道，消费者对超市食品安全的信心明显领先于其他 渠道。随着经济的发展以及公众食品安全意识的持续增强，生鲜食品经营的超市 化已经成为必然的趋势，所以本文将主要以超市生鲜经营为对象，研究超市的生 鲜食品供应链。 目前我国超市的生鲜食品供应链包括了从生鲜食品的生产、加工、流通到超 市零售之间的诸多环节，食品生产加工企业，流通企业已经成为超市生鲜食品经 营服务的主要供应商。超市生鲜食品供应链的特点包括 1 9 , 2 0 l ： 第一，由于生鲜食品的易腐性、时间和环境敏感性强，很容易产生食品安全 隐患，故而要求尽量减少流通环节，因为生鲜商品的新鲜度和食用安全性就是其 价值所在。但生鲜商品生产和消费上的分散性又使其在流通中不可避免地要进行 一次或多次集散，对供应链管理要求高。 第二，超市生鲜食品供应链组成和管理复杂，不仅涉及到众多不同层次的参 与者，而且要在供应链间普遍存在的沟通交流不充分及监督效率不高的情况下， 实现供应链各阶段和最终产品能够满足要求的目标。 第三，超市食品供应链上成员企业普遍成熟度低。食品供应商和物流服务商 规模普偏偏小，标准化程度低，物流设施不完善，配送能力不足。 第四，超市生鲜食品供应链处于不断变化之中，任何一个环节的变动都有可 能导致不可预料的潜在风险。 第五，由于当前买方市场的成熟，居于末端的超市零售企业在生鲜食品供应 链中的拥有相对强势的地位，对供应链成员具有一定的约束力。 超市生鲜食品供应链的这些特点决定了其供应链管理的目标与一般供应链 管理有别。在目前食品安全问题日益严重且越来越被公众关注的背景下，供应链 管理的目标首先应该是保证食品的安全性，其次才是总成本和总周转期的最小化 以及物流质量的最优化等问题【1 9 l 。 2 1 - 2 超市生鲜食品供应链的演变 随着超市的规模化趋势的不断加深，超市生鲜食品供应链也相应的经历的不 同的发展阶段。传统型的超市生鲜食品的采购对象是农产品批发市场以及生鲜食 品原料和成品供应商，食品配送服务模式主要是食品供应商南接将产品配送至超 东南大学硕上学位论文 第二章超市生鲜食品供应链与食品安全 市门店以及少量的超市自有配送，门店对食品进行简单的检验之后，直接将食品 摆上货架，或者转入库存，某些食品还需要现场加工。传统型的超市生鲜食品供 应链如图2 1 所示： 图2 1 传统型的超市生鲜食品供应链 传统型的超市生鲜食品供应链模式能够减少零售企业的工作量，在超市未达 到一定的规模之前，对于减少流转环节，降低管理成本有积极的意义。但是随着 超市的发展，它的弊端就逐渐体现出来：从生鲜食品采购部门来看，门店的采购 部门权力过大，由于门店数量众多，各门店根据自己的标准选择供应商，采购的 集中度较低，管理混乱；从生鲜食品采购来源来看，农产品批发市场不能有效保 证食品质量，发现问题也很难去追踪，而食品生产加工企业的规模则普遍偏小， 基础实力较弱，食品品质保证和产品开发能力不足，不易形成标准化和稳定的供 需关系，而且，过多的供应商数量加重了超市管理的难度和成本，影响到超市的 长期经营【2 1 】：从生鲜食品的配送服务来看，生鲜供应商普遍规模偏小，无论配送 服务质量、品质控制标准、配送能力和效率都达不到要求，从而导致了不合理的 配送成本，配送过程中的消耗偏大，配送不及时。而同时超市自身的配送能力也 不足以完成门店的配送任务，自行配送比例偏小；从门店生鲜食品管理来看，门 店保有库存在这种供应链模式下不可避免，而门店库存管理能力低下，食品品质 管理软硬件设施不足，却造成生鲜食品的大量损耗，库存成本居高不下；从食品 安全控制角度来看，食品的检测检验过于分散和简单，过度依赖供应商提供的检 测数据，不能对链上的企业形成系统有效的监控，门店现场加工的卫生条件和食 品品质保障体检差，给生鲜食品的安全管理带来严重的隐患。 鉴于传统型生鲜食品供应链的缺点，大型的连锁超市开始考虑向生鲜食品供 应链的上游发展延伸，建立自己的生鲜加工配送中心。生鲜加工配送中心的优点 在于其可以有效整合生鲜食品供应链上下游资源，对采购渠道进行调整和监控； 甄选合格的供应商，监控供应商的供货质量，同重点供应商建立起战略性的合作 东南大学硕士学位论文第二章超市生鲜食品供应链与食品安全 关系；承担起大部份生鲜食品的配送任务，对超市库存进行重组，取消门店库存； 降低门店的采购权力，提高超市整体的采购集中度，改善与供应商谈判能力，降 低采购成本；自行加工部分高毛利低技术含量的食品，提高产品的增值能力，尽 可能减少门店的现场加工；具备较为完善的软硬件设施，能够实现对食品品质的 有效检测与监控。以生鲜加工配送中心为核心和枢纽的超市生鲜食品供应链如图 2 2 所示： 图2 2 基于生鲜加工配送中心的超市生鲜食品供应链 生鲜加工配送中心不仅可以成为食品供应链上下游资源整合的有效工具，其 对超市实施生鲜食品安全控制体系的建立和运作也具有十分重要的作用。下面将 讨论超市生鲜食品安全管理与超市生鲜食品供应链之间的关系，以及如何利用生 鲜加工配送中心来设计超市生鲜食品安全管理模式。 2 2 超市生鲜食品安全管理 2 2 1 超市实施生鲜食品安全管理的意义 食品安全问题的产生，既有社会经济发展水平和整体社会环境的因素，又有 食品生产者的问题。目前，我国食品安全的监管主要还是依赖政府部门，但是由 于受到主管部门管理重叠、资金投入、社会协同、食品标准和立法缺失以及生产 技术等诸方面的制约，不可能通过政府的法令来控制和解决所有可能出现的问题 瞄】。事实上食品安全管理不仅仅是政府部门的责任，而是整个社会的责任，所以 有必要集中利用社会各方的力量，探索一种新的模式，在食品安全风险产生的渠 道中建立起一套系统科学的质量控制体系，使之成为政府部门食品安全监控的有 效补充。 生鲜食品是与我国居民生活联系最紧密的食品，而超市已经成为生鲜食品销 售的重要渠道。生鲜食品在供应链的流转过程中，在生产、加工、流通及销售等 东南大学硕士学位论文 第二章超市生鲜食品供应链与食品安全 环节中存在着大量的隐患。“即使食品生产质量合格，也难以保证不在流通环节 出现质量安全问题【2 3 】”，其中任何一个环节出现问题，都可能会引发食品安全 问题，而超市处于生鲜食品供应链末端的销售环节，直接面对消费者，是食品安 全风险和责任的主要承担者，如果超市的生鲜食品出现安全问题，会严重影响消 费者的日常生活，危害消费者的身体健康甚至生命，从这一方面来看，实施生鲜 食品安全管理是超市义不容辞的责任与义务，是企业社会责任的体现。其次，对 于许多超市来讲，生鲜食品是经营的重中之重。虽然生鲜食品安全问题集中出在 超市销售终端，但其根源却是超市生鲜食品供应链管理的问题，一个管理无序、 效率低下的生鲜食品供应链必然会对