食品安全测量的计量可靠性指数：基于国家监测和能力验证数据的验证

《Microchemical Journal》：A Metrological Reliability Index for food safety measurements: validation on national monitoring and proficiency-testing data

　　

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  通过一个综合指数对食品安全测量结果的可信度进行评分。
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  五个计量维度通过一份透明的评分标准合并。
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  该指数连同其不确定度以及一条受保护的一致性判定规则一并报告。
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  敏感性分析以及线性与几何分析均证实该指数具有稳健性。
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  该指数支持食品安全管理中基于风险的一致性判定。

引言

确保食品安全从根本上依赖于测量结果的可信度，这些结果用于评估是否符合监管限值、认证产品以及保护公众健康。分析测量是作出关于污染物水平、微生物安全性和过程控制决策的基础，这使得其可靠性成为食品安全体系中关键却经常被低估的一个组成部分。正如现代计量研究所强调的，测量不仅仅是一项技术活动，而是一个直接影响决策结果的结构化科学过程[1]。

在过去几十年中，食品安全管理通过 HACCP 和 ISO 22000 等结构化体系不断发展，这些体系强调危害识别、预防性控制以及过程监控。虽然这些体系改善了风险管理，但它们主要侧重于控制危害，而非评估支持安全性相关决策的测量数据的可靠性，尽管这些体系内部的验证最终仍依赖于可信的测量。对食品安全治理的分析表明，尽管实验室表现和测量条件存在差异，分析结果往往仍被视为天生可信[2]。

从计量角度来看，ISO/IEC 17025 规定了实验室能力的要求，包括校准、溯源性、准确度与重复性，而这些原则与《测量不确定度表示指南》（GUM）相一致，后者提供了量化测量不确定度的正式框架[3]、[4]。然而，计量参数通常被孤立地处理，缺少一个能够表达其综合影响于测量结果可信度的统一指标。食品检测中的计量溯源性本身并不是一项简单的属性；它依赖于参比物质、校准等级链和方法验证，而后者在日常实践中往往记录不完整[5]、[6]。一项关于欧盟食品安全中计量问题与监管方面的系统性综述确认，可靠的测量是整个食品控制链条的基石[7]。

近期食品安全研究的进展越来越强调数据质量与测量稳健性在监管决策中的作用。关于数字监控、传感技术、区块链溯源以及人工智能辅助合规监控的研究表明，即便控制机制十分先进，只要底层的测量结果不可靠，它们也可能失效[8]、[9]、[10]、[11]。对"溯源4.0"（Traceability 4.0）的近期综述，以及人工智能、物联网与区块链融合的研究进一步表明，数据驱动的食品安全最终取决于底层测量的可信性[12]、[13]、[14]、[15]。在高灵敏度的分析中，例如农药残留测定或微生物学评估，不确定度或溯源性的微小偏差都可能导致错误的一致性判定、不必要的经济损失或未被察觉的公众健康风险[16]、[17]。这一点在真菌毒素和多残留分析中尤为突出，因为遵守立法取决于分析方法是否适合特定用途[18]。

尽管针对测量不确定度、校准策略与实验室质量体系的研究报告广泛，但目前仍缺乏能够定量表征食品安全测量结果整体可靠性的综合指标。综合指数被广泛应用于其他领域，将异质性准则汇总为一个可解释的单一数值，但其可信性关键取决于透明的归一化、加权方式与稳健性检验[19]、[20]、[21]。食品计量领域的现有方法很少能够将计量质量转化为一个可直接支持一致性评定、认证或监管监督的可解释指标，这限制了透明度并使得基于风险的决策变得复杂。

为应对这一局限，本研究提出了一个计量可靠性指数（MRI），作为一种综合且已归一化的指标，用于量化食品安全分析中测量结果的可信度。该指数将五个计量维度——准确度与不确定度、校准与溯源性、重复性与再现性、与操作人员能力相关的人的因素，以及与国际标准的符合性——整合为取值于区间 $\left[0,1\right]$ 内的单一数值。通过将上述参数经过明确且可复现的评分程序进行汇总，该指数提供了一种系统化且客观的测量可靠性表征方式，可支持一致性评定与认证决策。

分节摘要

指数的概念基础

计量可靠性指数是作为一种综合定量工具而开发的，用于评估食品安全评估中所用测量结果的整体可信度。其方法论基础在于测量科学原则，即可靠性被视为一个受技术、流程与人为因素共同影响的多维度属性。该方法不单独评估各个计量参数，而是将其整合到一个统一框架中，以支持

实证初步研究：鲜奶的 pH 值测量

为演示如何从实验室数据中推导各分量得分，本研究开展了一项实证初步研究，采用鲜奶的常规 pH 值测量作为对象，pH 值是乳制品安全与工艺控制中的关键质量指标，因为它反映了微生物稳定性、新鲜度以及是否符合加工要求。

测量在受控的实验室条件下对均质化鲜奶样品进行，温度为 $20\pm 2^{°}\mathrm{C}$。使用一台实验室级便携式 pH 计（Mettler Toledo SevenGo2），配备

结论

本研究提出了一种计量可靠性指数，作为一种综合、量化的指标，用于评估食品安全评估中所用测量结果的可信度。通过通过一份明确的评分标准，将测量准确度与不确定度、校准与溯源性、重复性与再现性、人为因素以及标准符合性整合为一个已归一化的单一指标，该指数为超越

CRediT 作者贡献声明

Gaybulla Boboyev：撰写——初稿撰写、方法学、调查研究、形式化分析、数据整理、概念构思。Anvarjon Rakhimov：撰写——审阅与编辑、验证、指导、方法学。

伦理

本研究未涉及人类受试者或动物；因此，无需伦理审批。该研究按照出版伦理委员会（COPE）的出版伦理标准开展。

资助

本研究未获得来自公共、商业或非营利部门任何资助机构的专项拨款。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些情况可能看起来影响了本文所报告的工作。

Gaybulla Boboyev|Anvarjon Rakhimov