花生黄曲霉毒素B₁污染对人体健康风险的定量评估方法

专利名称：花生黄曲霉毒素B₁污染对人体健康风险的定量评估方法
技术领域：
本发明涉及农产品与食品质量安全评价技术领域，特别是农产品与食品质量安全风险评估技术中的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法。
背景技术：
花生是世界范围内广泛栽培的油料与经济作物，是全球最重要的四大油料作物之一。同时也是我国主要的油料作物和纯出口优势农产品，总产居中国油料作物首位，是食油兼用型经济作物，我国花生消费量居世界第一。因此，花生在我国农业发展和出口创汇中均居重要地位。
黄曲霉毒素主要是由黄曲霉、寄生曲霉和特曲霉等真菌产生的具有生物活性的次生代谢产物，主要包括黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1和黄曲霉毒素G2四种。其中，黄曲霉毒素B1具有致癌、致突变、免疫抑制和干扰人体对必需微量元素的吸收等特性，被世界卫生组织(WTO)的国际癌症研究机构划定为I类致癌物。在非洲和亚洲发展中国家，黄曲霉毒素B1对原发性肝癌的归因危险度近50%。黄曲霉毒素B1在花生、玉米、大米、小麦、坚果类、肉类、乳及乳制品等100多种农产品和食品中均有检出，其中以花生和玉米受污染最严重。鉴于黄曲霉毒素B1对人体健康的危害，世界各国纷纷制定了黄曲霉毒素B1的限量标准，以保护本国消费者安全，至今近100个国家对黄曲霉毒素B1制定了松紧不一的限量标准。随着国际贸易非关税贸易壁垒的出现和国际社会对农产品黄曲霉毒素B1污染问题的广泛关注，欧盟等花生主要进口国对黄曲霉毒素B1限量日趋严格，直接导致我国花生出口损失增加。黄曲霉毒素B1成为限制我国花生出口贸易的关键风险因子。风险评估是国际社会对农产品质量安全和食品安全管理的通行做法，也是《农产品质量安全法》和《食品安全法》对农产品与食品安全确立的一项基本法律制度，为政府制修订农产品或食品标准、依法履行监管职责、及时发现和预防农产品质量安全风险隐患、制定科学高效的风险管理措施提供技术支撑。化学污染物对人体健康风险评估是农产品质量安全风险评估的重要组成部分，该评估利用化学污染物浓度数据与膳食消费量数据，通过适当的统计学或数学方法整合这些数据，估计化学污染物膳食暴露量。根据评估目的、评估范围、评估对象和人群特点，世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会(JECFA)、农药残留联合会议(JMPR)和欧盟科学委员会等国际研究机构和发达国家一般采用点评估方法，即确定性评估方法，来估计化学污染物的暴露量。该方法假定所有的个体对某一特定食品消费水平一样，化学污染物总是存在于食品中，且总是处于一个平均或较高的水平。该种方法虽然比较简单易操作，经济成本较低，但评估结果过于粗糙保守，不能对评估模型进行不确定性和变异度分析，不能反映人群和食品中化学污染物分布的差异。且由于点评估方法假定了单一的暴露场景，不能给决策者提供足够的信息做出合理又符合实际的判断，从而导致无法实现对化学污染物进行低成本、高效率、可操作性强的应急处置而有效规避或降低人体健康风险。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于它包括以下步骤SI :根据待评估的区域，选取与待评估区域相应的花生黄曲霉毒素B1污染原始数据，决定未检出值至检出限值(L0D值)或定量限值(L0Q值)的数据取值，整理得到符合样本数据分布特征的花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集；S2:根据评估需要，依据相应的人群特征对待评估区域人群进行划分，然后对划分 而得的人群的相应数据包括该人群的花生消费量数据、体重数据进行整合、备用，用于后续评估使用；S3:构建评估模型，所述评估模型有两个，分别用于人群花生黄曲霉毒素B1暴露量的评估，和在前述评估结果基础上的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险定量评估即膳食摄入花生黄曲霉毒素致原发性肝癌超额风险即原发性肝癌超额病例数的评估评估模型I为
CxXxrEXP =-
BW其中EXP-人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，单位为纳克每千克体重每天(ng/kgbw/day)；C-花生中黄曲霉毒素B1污染浓度，单位为微克每千克(Ug/kg)；X-人体每日花生消费量，单位为克每天(g/day)；F-加工因子，0 < F彡I ;不同的花生加工处理方式(如油炸、水煮、烘焙等)可能会对花生中黄曲霉毒素B1含量的降低带来不同程度的影响。不同花生加工处理方式下花生中黄曲霉毒素B1含量与未处理前原料花生中黄曲霉毒素B1含量的比值即是加工因子。加工因子取值为I表示假定花生加工处理对黄曲霉毒素浓度无影响，取值越小，表示该花生加工处理方式对花生中黄曲霉毒素B1含量降低影响越大。BW-人体体重，单位为千克(kg)；评估模型2为R = EXPX [MXP+NX (I-P)]其中R-原发性肝癌年超额病例数，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)；EXP-人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，单位为纳克每千克体重每天(ng/kgbw/day)；P-人群中乙型肝炎病毒携带率，单位％ ;M-花生黄曲霉毒素B1对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)；N-花生黄曲霉毒素B1对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)；S4:分析选用上述评估模型并结合适合的取样方法进行评估，整合得到花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估结果，包括变异性评估结果和不确定性评估结果变异性评估结果将S2中经划分而得的待评估人群的花生消费量X、体重数据BW、加工因子F相应作为固定参数值，将花生黄曲霉毒素B1污染值C作为评估模型I的输入量，选择MonteCarlo抽样方法从SI中的花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集中重复随机抽样，将由此随机抽取的黄曲霉毒素B1浓度对应输入评估模型1，计算获得人群花生黄曲霉毒素B1暴露量， 然后通过评估模型2，将人群中乙型肝炎病毒携带率P、花生黄曲霉毒素B1对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度M和花生黄曲霉毒素B1对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度N固定参数以及由评估模型I计算得到的人群花生黄曲霉毒素B1暴露量输入评估模型2，进行多次重复抽样模拟运算，分别得到待评估的特定区域人群人体中花生黄曲霉毒素B1暴露量概率分布和花生黄曲霉毒素B1污染对特定区人群人体健康风险即原发性肝癌年超额病例数的变异性评估结果；不确定性评估结果基于SI的花生黄曲霉毒素B1污染数据集，样本容量为m，采用Bootstrap抽样方法从中有放回地随机抽取多个Bootstrap小样本，每个小样本的样本容量为i，i < m，然后对每个小样本通过Monte Carlo模拟抽样,重复上述变异性评价过程即选择Monte Carlo抽样方法从各Bootstrap小样本中重复随机抽样，将由此随机抽取的黄曲霉毒素B1浓度对应输入评估模型1，计算人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，然后通过评估模型2，将人群中乙型肝炎病毒携带率P、花生黄曲霉毒素B1对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度M和花生黄曲霉毒素B1对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度N固定参数以及由评估模型I计算获得的人群花生黄曲霉毒素B1暴露量输入评估模型2，进行多次重复抽样模拟运算，得到各Bootstrap小样本的花生黄曲霉毒素B1暴露量概率分布，并得到各Bootstrap小样本的原发性肝癌年发生率即原发性肝癌年超额病例数结果，然后进行统计分析，分别得到待评估的区域人群人体花生黄曲霉毒素B1暴露分布中相应统计量的概率分布和花生黄曲霉毒素B1S染对特定区域人群人体健康风险即原发性肝癌年超额病例数的不确定性评估结果。按上述方案，所述花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集是通过多种未检出值替代方案即采用不同的替代值替代未检出值，获得多组花生黄曲霉毒素B1总样本数据，然后进行适合性检验筛选得到最优分布集。按上述方案，所述未检出值数据取值采用1/2L0D(检出值)替代。按上述方案，所述步骤S2中依据相应的人群特征对人群进行划分的方式包括根据性别特征，将人群分为男性或女性；或根据乙型肝炎病毒携带情况，将人群划分为乙型肝炎病毒携带者和非乙型肝炎病毒携带者。按上述方案，所述步骤S4变异性评估结果和不确定性评估结果中的Monte Carlo抽样次数可根据原始样本容量和评估精度确定。
按上述方案，所述的加工因子F可根据现有统计数据获得或通过相应实验研究而得。如将花生洗涤后设定不同温度和时间进行加热，测定黄曲霉毒素B1含量随温度和时间的变化，统计计算经加工处理后黄曲霉毒素B1的降低率为A，则F= 1-A。按上述方案，所述的花生黄曲霉毒素B1污染对特定区域人群人体健康风险的定量评估结果具体通过变异性评估结果中原发性肝癌超额风险即原发性肝癌年超额病例数的平均值、中位值、97. 5位点值、99位点值和99. 9位点值及不确定性评估结果中原发性肝癌超额风险即原发性肝癌年超额病例数的平均值、中位值、97. 5位点值、99位点值和99. 9位点值各统计量的90%置信区间来量化表述。本发明的有益效果在于(I)评估结果科学。
本发明运用的Monte Carlo抽样方法通过从大量样本数据中重复随机抽样，可实现对花生中黄曲霉毒素B1污染浓度个体差异的模拟，从而有效量化模型的变异性，得到变异性评价结果；结合运用Monte Carlo模拟方法和Bootstrap自举抽样方法进行评估，先采用Bootstrap方法,基于大量原始样本有放回地抽样，获得n个小样本,然后进行Monte Carlo模拟，从而有效量化模型的变异性，得到不确定性评价结果。本发明通过运用抽样模拟可以有效降低抽样样本的标准误差，减少不确定性，提高了评估精度，克服了点评估方法过于保守、容易过偏估计风险的缺陷，实现了对评估模型的定量评价。即可以定量描述模型的变异度和不确定性，从而保证了评估结果的科学性。(2)评估结果准确。本发明通过运用概率分布来定义评估模型中的各变量，并在模型中加入了加工因子，克服了点评估利用单一的固定参数值不能反应各变量本身存在的个体差异的缺点，可以更好地反映复杂的暴露情况，提供的信息也远远大于点评估方法。(3)可以用于农产品与食品质量安全监管部门、政府决策部门、生产企业等对花生黄曲霉毒素B1污染产生的人体健康风险进行的评估，给政府、企业等实施风险管理提供关键技术与数据支撑。


图I :花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法示意图；图2 :变异性评价过程结构图，其中n为10000 ；图3 :不确定性评价过程结构图，其中p为500。
具体实施例方式实施例I采用2010年全国14个花生主产省生产的1977份花生中黄曲霉毒素B1污染监测数据和2002年中国居民营养与健康状况调查2-6岁儿童花生消费数据，定量评估2010年产花生黄曲霉毒素B1污染对2-6岁儿童健康风险。其步骤如下SI :整理我国2010年产花生黄曲霉毒素B1污染监测数据，用1/2L0D(L0D为检出限值)来替代未检出数据，进行替代处理，形成新的花生黄曲霉毒素B1污染数据集(数据分布见表I)，对花生黄曲霉毒素B1污染数据集适合性分布检验，定义花生黄曲霉毒素B1污
染数据集为离散均匀分布。表I花生黄曲霉毒素B1污染数据各统计量分布
权利要求
1.花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于它包括以下步骤 51:根据待评估的区域，选取与待评估区域相应的花生黄曲霉毒素B1污染原始数据，决定未检出值至检出限值或定量限值的数据取值，整理得到符合样本数据分布特征的花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集； 52:根据评估需要，依据相应的人群特征对待评估区域人群进行划分，然后对划分而得的人群的相应数据包括该人群的花生消费量数据、体重数据进行整合、备用，用于后续评估使用； 53:构建评估模型，所述评估模型有两个，分别用于人群花生黄曲霉毒素B1暴露量的评估，和在前述评估结果基础上的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险定量评估即膳食摄入花生黄曲霉毒素致原发性肝癌超额风险即原发性肝癌超额病例数的评估 评估模型I为 CxXxF KXP =- BW 其中 EXP-人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，单位为纳克每千克体重每天(ng/kgbw/day)； C-花生中黄曲霉毒素B1污染浓度，单位为微克每千克(yg/kg)； X-人体每日花生消费量，单位为克每天(g/day)； F-加工因子，O < I ； BW-人体体重,单位为千克(kg)； 评估模型2为R = EXPX [MXP+NX (I-P)] 其中 R-原发性肝癌年超额病例数，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)； EXP-人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，单位为纳克每千克体重每天(ng/kgbw/day)； P-人群中乙型肝炎病毒携带率，单位％ ； M-花生黄曲霉毒素&对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)； N-花生黄曲霉毒素&对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度，单位为例每十万人每年(例/十万人/年)； S4:分析选用上述评估模型并结合适合的取样方法进行评估，整合得到花生黄曲霉毒素&污染对人体健康风险的定量评估结果，包括变异性评估结果和不确定性评估结果 变异性评估结果 将S2中经划分而得的待评估人群的花生消费量X、体重数据BW、加工因子F相应作为固定参数值，将花生黄曲霉毒素B1污染值C作为评估模型I的输入量，选择Monte Carlo抽样方法从SI中的花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集中重复随机抽样，将由此随机抽取的黄曲霉毒素B1浓度对应输入评估模型I，计算获得人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，然后通过评估模型2，将人群中乙型肝炎病毒携带率P、花生黄曲霉毒素B1对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度M和花生黄曲霉毒素B1对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度N固定参数以及由评估模型I计算得到的人群花生黄曲霉毒素B1暴露量输入评估模型2，进行多次重复抽样模拟运算，分别得到待评估的特定区域人群人体中花生黄曲霉毒素B1暴露量概率分布和花生黄曲霉毒素B1污染对特定区人群人体健康风险即原发性肝癌年超额病例数的变异性评估结果； 不确定性评估结果 基于SI的花生黄曲霉毒素B1污染数据集，样本容量为m，采用Bootstrap抽样方法从中有放回地随机抽取多个Bootstrap小样本，每个小样本的样本容量为i，i < m，然后对每个小样本通过Monte Carlo模拟抽样,重复上述变异性评价过程即选择Monte Carlo抽样方法从各Bootstrap小样本中重复随机抽样，将由此随机抽取的黄曲霉毒素B1浓度对应输入评估模型I，计算人群花生黄曲霉毒素B1暴露量，然后通过评估模型2，将人群中乙型肝炎病毒携带率P、花生黄曲霉毒素B1对乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度M和花生黄曲霉毒素B1对非乙型肝炎病毒携带者的平均致癌强度N固定参数以及由评估模型I计算获得的人群花生黄曲霉毒素B1暴露量输入评估模型2，进行多次重复抽样模拟运算，得到各Bootstrap小样本的花生黄曲霉毒素B1暴露量概率分布，并得到各Bootstrap小样本的原发性肝癌年发生率即原发性肝癌年超额病例数结果，然后进行统计分析，分别得到待评估的区域人群人体花生黄曲霉毒素B1暴露分布中相应统计量的概率分布和花生黄曲霉毒素B1S染对特定区域人群人体健康风险即原发性肝癌年超额病例数的不确定性评估结果。
2.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集是通过多种未检出值替代方案即采用不同的替代值替代未检出值，获得多组花生黄曲霉毒素B1总样本数据，然后进行适合性检验筛选得到最优分布集。
3.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述未检出值数据取值采用1/2L0D替代。
4.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述步骤S2中依据相应的人群特征对人群进行划分的方式包括根据性别特征，将人群分为男性或女性；或根据乙型肝炎病毒携带情况，将人群划分为乙型肝炎病毒携带者和非乙型肝炎病毒携带者。
5.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述步骤S4中变异性评估结果和不确定性评估结果中的Monte Carlo抽样次数可根据原始样本容量和评估精度确定。
6.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述的加工因子F可根据现有统计数据获得或通过相应实验研究而得。
7.根据权利要求I所述的花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法，其特征在于所述的花生黄曲霉毒素B1污染对特定区域人群人体健康风险的定量评估结果具体通过变异性评估结果中原发性肝癌超额风险即原发性肝癌年超额病例数的平均值、中位值、97. 5位点值、99位点值和99. 9位点值及不确定性评估结果中原发性肝癌超额风险即原发性肝癌年超额病例数的平均值、中位值、97. 5位点值、99位点值和99. 9位点值各统计量的90%置信区间来量化表述。
全文摘要
本发明涉及花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的定量评估方法。它包括S1整理得到符合样本数据分布特征的花生黄曲霉毒素B1污染数据分布集；S2根据评估需要，依据相应的人群特征对待评估的区域人群进行划分，然后对划分而得的人群的相应数据整合备用，用于后续评估使用；S3构建人群花生黄曲霉毒素B1暴露量的评估模型和摄入花生黄曲霉毒素B1致原发性肝癌超额病例数的评估模型S4整合得到花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险的评估结果，包括变异性评估结果和不确定性评估结果。该评估方法用于花生黄曲霉毒素B1污染对人体健康风险定量评估，评估结果科学、准确，可给政府、企业等实施风险管理提供关键技术与数据支撑。
文档编号G06F19/00GK102855384SQ20121026448
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者丁小霞, 李培武, 白艺珍, 周海燕, 印南日, 姜俊, 喻理, 张奇, 张文, 陈小媚 申请人:中国农业科学院油料作物研究所