李春生

（孝感學院）

摘要：本文依據“危害分析與關鍵控制點”(HACCP)原理，結合運用灰色系統（GM）理論方法，針對糧食生產中存在的質量安全危害問題，開展影響糧食質量安全危害因素灰色關聯分析，并對糧食生產質量安全進行灰色預測控制，構建新型糧食生產質量安全灰色·危害分析與關鍵控制點（GM·HACCP）體系。

關鍵詞：糧食安全；HACCP；灰色系統；GM·HACCP

糧食問題一直是我國面臨的一項長期的政治、經濟任務。胡錦濤總書記強調指出：糧食問題是關系經濟安全和國計民生的重大戰略問題，任何時候都不能有絲毫的松懈。黨中央、國務院高度重視糧食生產，采取了一系列政策措施提高糧食綜合生產能力，確保糧食安全。1996年11月第二次世界糧食首腦會議通過的《羅馬宣言》和《行動計劃》提出的有關糧食安全內涵是，確保所有人在任何時候都能夠在物質和經濟上獲得足夠、安全和營養的糧食來滿足其積極和健康生活的膳食需要及食物喜好，才實現了糧食安全。這些科學的糧食安全觀，已把實現糧食生產優質、高產、低耗、節本、高效、生態、安全作為發展目標。可以看出，糧食安全

包括數量安全和質量安全兩個層面的含義。目前，糧食生產過程仍然存在化學性、物理性、生物性和本底性四類危害，成為影響糧食生產的質量安全隱患。從田野到餐桌影響糧食生產質量安全因素很多，有的確知，有的不確知，構成一個灰色系統。HACCP是一種預防性質量控制體系，在農業生產環節中受灰色因素影響較大，應用不多。為此，提出并構建農產品，重點是糧食生產質量安全灰色·危害分析與關鍵控制點（GM·HACCP）體系，形成一種獨特有效的全程分析、評價、預測、控制糧食生產各個關鍵環節質量安全危害、提高糧食生產質量安全水平的新型交叉管理思想、方法。

1 糧食生產質量安全GM·HACCP基本思想

1.1 HACCP基本原理

HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point ）即危害分析及關鍵控制點，是用來控制食品安全危害的一種技術，是一種重要的管理體系。有較強的針對性。具有科學性,高效性,可操作性,易驗證性。不是零風險，不能完全保證消滅所有的危害。由以下七個基本原理組成。

原理1：危害分析（HA）。

原理2：確定關鍵控制點（CCP）。

原理3：設定關鍵限值（CL）。

原理4：確定監控CCP措施。

原理5：確立糾偏措施。

原理6：確立有效的記錄保持程序。

原理7：建立審核驗證程序。

1.2糧食生產質量安全灰色系統特性

世間的一切事物都是以系統的形式存在和發展。灰色系統是指信息部分明確、部分不明確的系統。主要是從信息角度，研究灰色系統的特征，建立灰色數學模型，探索系統或事件的量化關系。灰的基本含義是信息不完全性（部分性）與非唯一性。但在不同場合，可將灰引伸為別的含義。灰色系統理論認為，將一切隨機變量看作是在一定范圍內變化的灰色量，將隨機過程看作是在一定范圍內變化與時間有關的灰色過程。由于糧食生產質量安全受到自然、社會、政治、經濟、技術、市場等諸多因素影響，是一個灰色系統。

1.3糧食生產質量安全GM·HACCP體系

GM·HACCP是一個遵循HACCP基本原理，運用灰色系統理論分析、評估、預測、確認、決策、控制生產過程中可能發生危害的系統方法，是一種嶄新的質量安全保證系統。是一種在生產過程各環節具有事前控制和超前控制的特點，克服傳統事后控制和最終產品質量安全檢查檢驗的弊端。GM·HACCP初步形成圍繞產品質量安全中心，進行灰色危害分析GM·HA（Hazard Analysis），以及灰色關鍵控制點GM·CCP（Critical Control Point）體系。

2 糧食生產質量安全危害灰色關聯分析

危害是一切可能造成農產品如糧食不安全消費，引起消費者疾病和傷害的化學的、生物的和物理的特征性污染。危害分析（HA）作為HACCP最重要的一個環節，是確定糧食生產各階段可能發生的危害及危害的程度，并提出預防措施來控制相應危害。

灰色關聯分析基本原理是基于行為因子序列的微觀或宏觀幾何接近，以分析和確定因子間的影響程度或因子對主行為的貢獻測度，用關聯度（Ri）作為量化指標。令x0(k)和xi(k)分別為參考數據列和第i個比較因素數據列在k時刻的值，則k時刻的關聯系數，用ri(k)表示。其計算公式為：

2.1構建糧食生產質量安全危害灰色關聯分析指標體系

對一個抽象的系統或現象進行灰色關聯分析,關鍵是選準反映系統行為特征的數據序列,即找系統行為的映射量。用映射量來表征系統行為。但在建立數學模型時,不可能將所有影響糧食生產質量安全危害因素全部容納到模型中,如果指標太多,不能體現主體，建模分析難度大,模型雜而不實用。因此,采用德爾菲(Delphi)法，根據糧食生產質量安全造成的危害來源與性質，進一步明確影響糧食生產質量安全系統行為的有效因素。首先，對影響糧食生產質量安全指標進行篩選,以盡可能選擇少而又最主要的指標，反映糧食生產質量安全危害的實際情況。從污染的途徑和因素考慮，影響糧食生產質量安全的問題，大體上可以分為化學性污染、物理性污染、生物性污染和本底性污染四種類型。

2.1.1化學性污染危害。在糧食生產過程中不合理使用化學合成物質而對糧食質量安全產生的危害。如使用禁用農藥，過量、過頻使用農藥等造成的有毒有害物質殘留污染。這類污染可以通過標準化生產進行預防控制。

2.1.2物理性污染危害。由物理性因素對糧食質量安全產生的危害。在糧食收獲過程中操作不規范，不慎混入有毒有害雜質，導致糧食受到污染。這類污染可以通過規范操作加以預防。

2.1.3生物性污染危害。自然界中各類生物性因子對糧食質量安全產生的危害，如致病性細菌、病毒以及毒素污染等。生物性危害具有較大的不確定性，灰色性，控制難度大，有些可以通過預防控制，而大多數則需要通過采取綜合治理措施。

2.1.4本底性污染危害。糧食產地環境中的污染物對糧食質量安全產生的危害。主要包括產地環境中水、土、氣的污染，如灌溉水、土壤、大氣中的重金屬超標等。這類污染治理難度最大，需要通過凈化產地環境或調整種養品種等措施加以解決。

針對以上四大污染類型，不同國家、不同的發展階段和消費水平，有不同的關注重點和熱點。目前，我國農產品質量安全工作的重點是要解決化學性污染和相應的安全隱患。農業部實施的“無公害食品行動計劃”，就是從農藥殘留等關鍵危害因子入手，主要解決農產品的安全問題，讓消費者放心食用農產品。

2.2創建糧食生產質量安全危害灰色關聯動態模型

在有效選擇糧食生產質量安全危害因素灰色關聯分析關鍵指標后，創建糧食生產質量安全危害因素灰色關聯動態模型。具體步驟是，通過構建糧食生產質量安全危害灰色評估理想產品（參考產品或標準產品）和比較產品指標；對數據列無量綱化處理；測算關聯系數、關聯度并排列關聯序；灰色綜合評價。量化糧食生產質量安全危害影響因素的主次、優劣關系和程度，揭示影響糧食生產質量安全危害的主導因素和關鍵因素，明確控制糧食生產質量安全危害的有效途徑和預防措施，把握控制糧食生產質量安全危害的主攻重點和方向。

2.3糧食產品品質灰色關聯評估應用實例分析

所謂評估，是指定量與定性相結合方法對糧食產品品質進行評價，為優質糧食，特別是優質稻米生產開發提供科學依據。根據國家《優質稻谷》（GB/T 17891—1999）質量分級標準，對主持的省級重點項目—兩系雜交粳稻新組合示范推廣的鄂粳雜1號進行品質分析。經檢測鄂粳雜1號稻米的出糙率84.7%、精整米率69.9%、直鏈淀粉（干基）23.11%、膠稠度40mm。依據灰色關聯分析原理，構建鄂粳雜1號灰色綜合評估模型。在灰色分級評價中，選擇出糙率、精整米率、直鏈淀粉、膠稠度為必需評價因子。評價對象實測值x0(k)和分級標準值xi(k)構成灰色評估數據陣，計算出關聯度R。

 

灰色綜合評價表明，鄂粳雜1號與三級優質粳米標準關聯度最大。因此，鄂粳雜1號應為三級優質稻米組合。

3 糧食生產質量安全危害灰色預測控制

在灰色預測控制理論的指導下，根據HACCP糧食生產質量安全關鍵控制點（CCP）原理，確定糧食生產流程與CCP圖（圖1），決定可被控制，使糧食生產危害可以被防止，排除或減少到可接受水平的點、步驟和過程。在此基礎上，確定糧食生產質量安全關鍵控制點的關鍵限值；確定監控糧食生產質量安全CCP措施；確立糧食生產質量安全糾偏措施；確立糧食生產質量安全有效的記錄保持程序；建立糧食生產質量安全審核驗證程序。最后對執行的糧食生產質量安全HACCP計劃定期進行灰色評估或總結，不斷提高其適應性。

 

圖1 糧食生產流程與CCP圖

 

3.1糧食生產質量安全灰色系統預測

“預測立，不預測廢”。預測是決策和控制的基石。HACCP 是被國際認可的保證食品免受生物性、化學性及物理性危害的預防體系。HACCP的最大特點是預防性的食品安全控制體系，重在預防危害發生。

通過提出糧食生產質量安全灰色系統建模原則，明確灰色系統數列預測、災變預測等多種灰色建模方法，創建糧食生產質量安全灰色預測動態模型，預測糧食生產質量安全發展趨勢；創建糧食生產質量安全灰色災變預警動態模型，明確糧食生產質量安全災變特點，把握糧食生產質量安全災變規律，為糧食質量安全控制災變提供科學依據。如糧食農藥殘留量的灰色預測和災變預測。

灰色預測是基于GM（1,1）的預測。將原始數據列x(0)作累加生成，以獲得光滑離散函數。基于光滑離散函數的收斂性與關聯空間的極限概念，定義了灰導數。建立GM(1,1)灰微分方程： … ，式中a為發展系數，b為灰作用量。GM(1,N)表示對N個變量用1階微分方程建立的灰色模型，是表征系統動態特征的狀況模型，適合作各變量的動態關聯分析和預測控制。

設有原始數據序列 … ，建立白化形式微分方程dx(1)/dt+ax(1)=u。按最小二乘法原理求解[a u]T，得出參數a與u后解微分方程，形成預測模型：

。

為原始數據列， 為一次累加生成數據列； 為原始數據列預測值， 為一次累加生成數據列預測值。從而，對田間到餐桌糧食生產質量安全進行全程動態灰色預測。

3.2糧食生產質量安全灰色系統決策

所謂決策，是指選定一個合適的對策，去對付某個事件的發生，以取得最佳效果。灰色決策指決策模型中包含灰元的決策或含有GM模型的決策。決策四要素為：事件（需要處理的事物）；對策（處理某一事件的措施）；效果（用某個對策對付某個事件的效果）；目標（用來評價效果的準則）。一般記事件為a，對策為b，則對策與事件的二元組合稱為局勢，記為S，有S=（a，b）。通過構建糧食生產質量安全灰色決策模型進行決策分析，揭示糧食生產質量安全可控性和穩定性的變化規律。

3.3糧食生產質量安全灰色系統控制

3.3.1糧食生產質量安全灰色系統控制特點。決策的執行稱為控制。所謂灰色控制是指本征性灰色系統的控制，或系統中含灰參數的控制，或用GM(1,1)模型構成的預測控制。灰色控制基本方法是通過系統行為數據列，尋找系統行為發展變化規律，按照已掌握的規律，預測系統未來的行為，根據未來行為的預測值進行控制決策。具有超前控制、防患于未然、調控及時、適應能力強的特點。而傳統控制是通過判斷系統已經發生的行為是否符合要求進行的控制，是一種事后控制，不能防患于未然，不能作到實時控制，適應性不強。灰色控制步驟是，提出糧食生產質量安全灰色系統控制分析方法，創建糧食生產質量安全灰色控制動態模型，揭示糧食生產質量安全灰色控制規律，把握糧食生產質量安全突出問題及應對策略與措施，建立保護和提高糧食生產質量安全能力的長效機制。

3.3.2糧食生產質量安全灰色系統控制實證模型。我國稻米品質評價指標為加工品質、外觀品質、蒸煮與食味品質、營養品質和衛生品質。試圖運用糧食生產質量安全的灰色關鍵控制點（GM·CCP）原理，建立我國稻米質量安全灰色關鍵控制點數學模型。稻米品質是稻米生產灰色系統多種因素綜合作用結果。稻米品質(x0) 指標是表征稻米質量安全主行為特征量，主要受品種、氣候、土壤、栽培措施、環境污染等主要因素所控制。這些影響影響稻米品質的主要因素不宜量化，可用加工品質(x1)、外觀品質(x2)、蒸煮與食味品質(x3)、營養品質(x4)、衛生品質(x5)等指標作為影射量化值。以稻米質量安全實測值和《優質稻谷》（GB/T 17891—1999）質量分級標準作為研究的原始數據列x(0)，根據灰色系統控制原理，建立稻米質量安全GM(1,N)控制模型：dx(1)/dt+ax(1)=u

按龍格-庫塔(Runge-Kutte)法用計算機求數值解,有相應的預測控制值。從模型發展系數、灰作用量及龍格庫塔法預測結果，調控稻米質量安全系統運行狀況。

3.3.3糧食生產質量安全灰色系統控制有效途徑。現階段我國控制糧食生產質量安全指標總體目標是達到發達國家的中等水平；控制的重點是解決糧食生產中農藥殘留超標。根據建立的糧食生產質量安全灰色·危害分析與關鍵控制點（GM·HACCP）體系的思想，提出控制糧食生產質量安全危害的八個方面的有效途徑：一是強化無公害糧食生產基地建設。首先對無公害糧食生產基地進行生態環境本底狀況調查，在對大氣、水質、土壤等主要環境因素進行多種污染項目檢測的基礎上，選擇諸環境要素綜合指標較好的地域作為無公害糧食生產基地。產地環境要符合無公害糧食生產的要求，達到“三潔”環境（氣質、土質、水質）。二是凈化產地環境,加大無公害糧食產地環境監測力度。嚴格控制工業“三廢”和城市生活垃圾對農業生態環境的污染，重點解決農藥、化肥等農業投入品對農業生態環境和糧食生產的污染，從源頭上把好糧食生產質量安全關。三是嚴格農業投入品管理。按照《農藥管理條例》等有關規定，建立健全農業投入品市場準入制度，定期向社會公布禁用、限用農業投入品品種和目錄，嚴格執行農藥禁用和限用目錄，控制限用農藥的使用。加快農業投入品結構調整與優化，淘汰高殘毒農業投入品品種，推廣高效低殘毒品種，科學合理的使用農業投入品。加強對農業投入品市場的監督管理，嚴厲打擊制售和使用假冒偽劣農業投入品行為。四是推行無公害糧食標準化生產。加大無公害糧食生產技術標準和規范的實施力度，指導農產品生產者、經營者嚴格按照標準組織生產，科學合理使用肥料、農藥等農業投入品和灌溉用水，加強病蟲害的檢疫和防治工作，提高標準化水平。五是推廣無公害糧食種植新技術。在品種選擇上，推廣優質、高產、高抗糧食品種；在病蟲害防治上，提倡先進的IPM理念，全面禁止使用劇毒、高毒、高殘留農藥，合理推廣高效、低毒、低殘留農藥,大力推廣生物農藥和生物防治技術，控制糧食中的農藥殘留不超標。在科學施肥上，采取有機肥為主、化肥為輔，氮、磷、鉀平衡配方的施肥技術，有效地克服和控制糧食硝酸鹽累積。在土壤重金屬污染修復上，采取生物、生態、農業的綜合治污技術，可以有效地克服和控制糧食重金屬污染問題。六是發展糧食循環經濟，促進清潔生產。樹立科學的糧食安全觀,堅持無公害食品、綠色食品和有機食品生產理念，大力推廣稻鴨共育生態模式，打造精品名牌—鴨稻米、鴨間米、有機米、生態米和生態鴨。與單純種稻模式相比，稻鴨共育生態模式具有除草、除蟲、增肥、中耕渾水、刺激水稻生長等生物效應，能有效減少農藥、化肥施用量，減少污染，節省生產成本，實現增產增收、省工節本、經濟、社會、生態效益顯著的目標。七是加強無公害糧食農藥殘留毒物檢測。在糧食上市前，對糧食中重金屬、化學農藥、化學肥料等有毒物質殘留狀況進行全面檢測，保證糧食產品的各項指標符合國內（或參照國際）的食品衛生標準或相應地區的有關標準，不符合糧食產品質量的不準進入市場。采取生產基地、批發市場、超市、農貿市場和消費單位相結合的方式，開展糧食農藥殘留等有毒有害物質殘留檢測，檢測結果以適當的方式公布，確保消費者的知情權和監督權。八是加強無公害糧食制度建設。要建立監測制度，監測糧食產地環境、農業投入品和糧食質量安全狀況，確保上市糧食質量安全符合國家有關標準和規范要求；要建立和推行糧食質量安全產地標識制度、追溯和承諾制度；要積極推行糧食生產GAP（良好農業規范）、HACCP（危害分析與關鍵控制點）體系認證。

 

參考文獻

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[15]湖北省政府辦公廳.《轉發省計委、省農業廳、省林業局關于湖北省優勢農產品和特色農產品區域布局規劃（2003-2010年）的通知》（鄂政辦發[2003]80號）

 

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作者簡介 李春生，男，漢，1962年2月出生。碩士生，教授級高級農藝師。現在孝感學院從事教學、科研，主要致力于無公害農產品技術創新與灰色系統理論研究。系中國農學會青年科技獎獲得者、全國農技推廣先進工作者、全國優秀農業科技工作者；全國無公害農產品生產示范基地和省級農業標準化示范區首席專家。湖北省有突出貢獻中青年專家、湖北省第十屆人大代表、湖北省第十屆青聯委員、湖北省十大青年科技標兵。湖北省跨世紀“111人才工程”首批專家；湖北省新世紀高層次人才工程首批專家。孝感市十佳杰出青年、孝感市優秀中青年人才、孝感市優秀科技工作者、孝感市科普先進工作者。兩次出席人民大會堂高層學術盛會，宣讀論文，受到胡錦濤、溫家寶等黨和國家領導人的親切接見，并合影留念。
原文下載： 《糧食生產質量安全GM•HACCP開發應用》