第二章农产品质量安全风险评估的原理和方法

第二章农产品质量安全风险评估的原理和方法风险评估基本包括两大步骤。第一步骤是受体分析，即确定评估的危害，对何种对象有危害，如何表征和度量危害等，具体包括判定是否构成危害，认定危害的种类、性质，并根据现有的研究初步判定该危害是否有价值继续纳入下面步骤中进行评估等。开展一项风险评估难度大且耗费高，必须兼顾成本和效益，所以第一步骤对于真正启动一项风险评估非常重要。第二步骤是确定危害发生概率及严重程度的函数关系，即评估风险，也即真正意义上的风险评估，并为最终执行风险管理提供科学依据。根据WHO／FAO及其所属委员会的观点，风险评估包括四个步骤，即危害识别、危害描述、暴露评估及风险描述。一、受体分析不是任何安全事件都值得或需要采用风险评估方法加以解决，如果将该模式和方法纳入到农产品质量安全监管过程中的方方面面并加以拓展，会使得涉及范围过于广泛，并无从下手。这里首先需要引入三个概念：既风险评估危害、风险评估终点及风险评估度量终点。三个步骤基本规定实施农产品安全风险评估前所要考虑的一系列问题，包括什么是危害？对什么有危害？什么媒介能有效表征危害的大小？这些问题的介定过程就叫受体分析过程，是实施农产品安全风险评估的最初程序。（一）危害范围所谓风险评估危害是指评估的对象，解决何种危害及其存在载体的问题。评估危害可以是单一的，也可以是多样的，如可以是某种动物、微生物、植物、化学物质、毒素等，也可以是很多相互影响的危害。对于农产品安全风险评估而言，根据《中华人民共和国农产品质量安全法》第六条规定，将农产品质量安全风险评估危害定位为可能影响农产品质量安全的潜在危害，这里包括农产品中存在及农业生产操作过程中带来的生物的、化学的及物理的危害等。

1、生物因素危害主要包括微小生物、微生物及生物毒素。生物因素不是人类活动所产生的，属于不可避免或不能完全避免危害。微小生物一股包括微型动物、昆虫、寄生虫、藻类及原生动物等微生物主要包括细菌、真菌等，如沙门氏菌、大肠杆菌0157、金黄色葡萄球菌等。生物毒素种类繁多，分布广泛。由于毒素从本质而言属于化学类危害，但由于其来自生物源，所以在此将其归类为生物因素危害。2、化学因素危害主要包括农业投入品、化学污染物、营养物、过敏原及特殊反应物等。农业投人品主要包括农药、兽药及农兽药混用化学物，如动物生长激素、植物生长调节剂、杀菌剂、杀虫剂、抗生素及现代生物制剂和转基因药物等。化学污染物主要来自非农业生产操作过程中带来或为实现农业生产的有机无机化学物，主要包括自然本底重金属、工业排放有毒有害化学物等，这些危害可来自工厂生产排污、汽车尾气、降落酸雨等。营养素来自人为添加及天然存在两方面，前者一般属于食品添加剂，有的为人工合成，有的来源于天然提取；而后者为纯天然，直接来自农产品。农产品中存在的天然营养素一般不会对人体带来危害，部分不良反应症状与过敏原不良反应类似，危害主要来自人为过度添加及人体过量摄取或机体过敏性免疫反应。营养素的风险评估由此分为安全及营养两方面，而营养方面营养素的风险评估最近才引起人们的重视，成为当前评估的热点。过敏原及特殊反应物是能引起某类人群对某种物质产生机体免疫的特殊反应的物质，通常引起过敏反应的过敏原为蛋白质。过敏原是近来才引起高度重视的一类物质。在发达国家，过敏物是遭到消费者投诉或召回的最大方面，所以单独将其列出来。3、转基因危害转基因问题成为近几十年来被社会和科学界炒得非常火的一个研究领域，其风险评估方法也与上述危害的评估几乎完全不一样。人们关于转基因农产品是否安全还争论不休，最主要还是人类根本道德伦理及不同地域种族信仰与之发生碰撞所带来的诸多争议。4、物理因素危害相对于化学、生物因素而言，物理因素风险分析比较容易．且较容易防范。（二）评估终点对于农产品安全风险评估而言，评估终点可直接为农产品本身，确保农产品不携带对其产生危害的物质。农产品质量安全风险评估的评估终点范畴可以是农产品安全风险评估危害所危及到的人类健康及生态健康，还可以是生物多样性、动物福利、危害漂移及越境风险等；但目前最常用的评估终点只针对人类健康及生态健康。（三）度量终点度量终点是表征受害对象暴露风险时实际用到的终点，其反映评估终点遭受危害程度的一个可度量、可表征的参数。在某些情况下，农产品质量安全评估终点和评估度量终点一般不相同或不完全相同，也可相同。如通过水生动物的健康反映该区域水质健康，这里的水生动物是度量终点，而区域水质健康则是评估终点。人类健康是评估终点，而度量终点是反映不同效应的靶器官，如肝、肺、肾等。二、危害识别指识别可能对人体健康和生态环境产生不良效果（包括不良效应和不良反应）的风险源，可能存在于某类或某种农产品及食品中的生物、化学和物理因素，并对其特性进行定性描述。危害识别采用的是定性方法，但最好采用定量方法。定量方法目前更适合于化学危害的风险评估，对于微生物而言难度相当大。对于化学因素（包括食品添加剂、农药和兽药残留、污染物和天然毒素），可采取流行病学研究、动物试验、体外实验、结构一活性关系等方式，也可采用“证据力”方法采用已证实的科学结论来获取危害程度的依据。（一）流行病研究对于大多数化学物，很难得到临床和流行病学资料。如果能够获得阳性的流行病学研究数据和临床研究数据，应充分将之用于危害识别及其他步骤。阴性的流行病学资料难以在风险评估方面进行解释，因为大部分流行病学研究的统计学基础不足以发现人群中低暴露水平的毒性作用。风险评估采用的流行病学研究必须采用公认的标准程序进行。在设计流行病学研究或具有阳性流行病学资料时，应充分考虑人敏感性的个体差异、遗传易感性、与年龄和性别有关的易感性、社会经济地位、营养状况及其他可能混淆因素的影响。(二)动物试验所有动物试验必须实施良好实验室操作规范（GLP）和标准化质量保证／质量控制（QA/QC）方案。主要动物毒性试验：急性毒性亚慢性毒性慢性毒性繁殖毒性免疫毒性神经毒性（三）体外试验体外试验（Invivotest）相对于体内试验（invitrotest），体外试验可作为作用机制的补充资料。（四）结构-活性关系结构一活性关系对于识别人类健康危害的加权分析有用。在对一类化学物进行评价时，此类化学物的一种或多种物质有足够的毒理学资料，可采用毒物当量的方法并通过对该类化学物中的一种物质的认识来推导该类化学物中另外物质对人类摄人后的健康危害。一般化学物结构一活性关系是一个定量关系，即定量结构一活性关系，主要反映其化学结构与其对生态或生物体效应的因果关系和量变规律。化学物质包括其物理化学特性（如溶解性、熔点、沸点等）、立体化学特性（如原子质量、电子密度等）、量子化学特性（如分子容积、表面积等）。结构一活性关系对于暴露评估过程中了解化学物与度量终点之间关系效应非常重要。三、危害描述危害描述（hazardcharacterization）指对农产品及食品中可能存在的生物、化学和物理因素对人体健康和生态环境所产生的不良效果（包括不良效应及不良反应）进行定性和（或）定量评价，危害描述也即剂量－反应评估。目的旨在获取某危害剂量与度量终点效应之间的直接关系。数据常常间接来源于动物实验的推导。危害描述是剂量－反应评估，该模型采用试验数据基于数学基本模型拟合而成。（一）相关定义1、不良效应与不良反应（1）不良效应不良效应（adverseeffect）是量反应，指接触一定剂量外来化学物后所引起的一个生物、组织或器官的生物学改变。此种变化的程度用剂量单位来表示，如毫克（mg）等。极端不良效应则是死亡而最低不良效应包括组织器官的病变、体重增减、体内酶活性与组成改变及其他异常的改变等。（2）不良反应不良反应（adverseresponse）是质反应，指接触某一化学物的群体中出现某种效应的个体在群体中所占比率，一般以百分率或比值表示，如死亡率、肿瘤发生率等。其观察结果只能以“有”或“无”、“异常”或“正常”等计数方法来表示。（3）损害作用与非损害作用损害作用指引起机体机能形态、生长发育及寿命的改变，机体功能容量的降低，引起机体对额外应激状态代偿能力的损伤的不利作用。非损害作用与损害作用相对，机体发生的一切生物学变化应在机体代偿能力范围内，当机体停止接触该种外源化学物后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低，机体对其他外界不利因素影响的易感性也不立增高。非损害作用与损害作用具有一定的相对意义。正如在健康和疾病状态之间没有一个绝对的分界，存在亚健康状态和亚疾病状态一样，有时也难以判断外源化学物在机体内引起的生物学作用是非损害作用还是损害作用。随着生命科学的进展，将不断出现新的概念和方法，有可能过去认为是非损害作用的生物学作用，会重新判断为损害作用。因此，应充分地认识到对损害作用与非损害作用判断的相对性和发展性。任何有害物质的效应首先取决于剂量。大多数化学物在体内的生物学效应随剂量增加而转化。任何有害物质的效应首先取决于剂量。大多数化学物在体内的生物学效应随剂量增加而转化。根据效应的转化可以把化学物分为两种类型：Ⅰ型：无效应毒效应致死效应剂量增加Ⅱ型：无效应有益效应毒效应致死效应剂量增加2、致死剂量与浓度（1)剂量剂量（dose）是指评估危害对于生物机体而发挥出效应的分量，作用的强度一般和剂量大小呈正相关关系。（2）绝对致死剂量（absolutelethaldose）或绝对致死浓度（absolutelethalconcenrtation）表示为LD100或LC100，指引起一组受试实验动物全部死亡的最低剂量或浓度。（3）半数致死剂量与半数致死浓度半数致死剂量（medianlethaldose）表示为LD50，是指在假设的实验条件下，当单一危害暴露于一个种群的生物，而该种群生物出现50％死亡率。由于毒性只是一个相对概念，其LD50值还与生物种类和不同暴露状态有关。不同的应用目标，其毒性基本分级也不相同，如将农药毒性分为高毒、中等毒、低毒。（4）最小致死剂量或最小致死浓度最小致死剂量（minimallethaldose）或最小致死浓度（minimallethalconcentration）表示为LD01或MLC，指一组受试实验动物中，仅引起个别动物死亡的最小剂量或浓度。（5）最大耐受剂量或最大耐受浓度最大耐受剂量（maximaltolerancedose）或最大耐受浓度（maximaltoleranceconcentration）表示为LD0或LC0，是指一组受试实验动物中，不引起动物死亡的最大剂量或浓度。3、作用剂量（1）可见有害作用最低剂量可见有害作用最低剂量（lowestobservedadverseeffectlevel，LOAEL）指在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种物质引起机体（人或实验动物）形态、功能、生长、发育或寿命可检测到的发生有害改变的最低剂量或浓度，此种有害改变与同一物种、品系的正常（对照）机体是可区别的。LOAEL是通过实验和观察得到，应具有统计学意义和生物学意义。（2）未见有害作用最高剂量未见有害作用最高剂量（noobservedadverseeffectlevel，NOAEL）指在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种物质不引起机体（人或实验动物）形态、功能、生长、发育或寿命可检测到的发生有害改变的最高剂量或浓度。机体（人或实验动物）在形态、功能、生长、发育或寿命改变可能检测到，但被判断为非损害作用。（3）未见作用剂量未见作用剂量（noobservedeffectlevel，NOEL）指在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与同一物种、品系的正常（对照）机体比较，一种物质不引起机体（人或实验动物）形态、功能、生长、发育或寿命可检测到的改变的最高剂量或浓度。在具体的实验研究中，比NOAEL高一档的实验剂量就是LOAEL。应用不同物种品系的实验动物、接触时间、染毒方法和指标观察有害效应，可得出不同的LOAEL和NOAEL。安全限值NOAEL阈LOAELNOAEL阈LOAELMTDMLD0LD50LD100

(慢性)(慢性)(急性)(急性)各种毒性参数和安全限值的剂量轴4、安全限值安全限值是指为保护人群健康，对生活和生产环境以及各种介质（空气、水、食物、土壤等）中与人群身体健康有关的各种因素（物理、化学和生物）所规定的浓度和接触时间的限制性量值，在低于此种浓度和接触时间内，根据现有的知识，不会观察到任何直接和（或）间接的有害作用。安全限值可以是每日允许摄人量（acceptabledailyintake，ADI）、可耐受摄人量（tolerableintake，TI）、参考剂量（referencedose，RfD）、参考浓度（referenceconcentration，RfC）和最高允许浓度（maximalallowableconcentration，MAC）等。（1）每日允许摄入量：为FAO／WHO所推荐，每日允许摄入量（ADI）是以体重表达的每日允许摄人的剂量，以此度量终生摄入不可测量的健康风险（标准体重为60kg）。（2）可耐受摄入量：是指有害健康的风险对一种物质终生摄入的允许剂量。（3）参考剂量或参考浓度：参考剂量（RfD）和参考浓度（RfC）是美国环境保护署（EPA）对非致癌物质进行风险评估提出的概念，与ADI类似。是指日平均摄入剂量的估计值。人群（包括敏感亚群）终身暴露于该水平时，预期在一生中发生非致癌（或非致突变）性有害效应的风险很低，在实际上为不可检出。（4）最高允许浓度：最高允许浓度（MAC）指某一外源化学物可在环境中存在而不致对人体造成任何损害作用的浓度。（5）阈限值：阈限值（thresholdlimitvalue，TLV）主要表示生产车间内空气中有害物的职业暴露限值，该值是职业人群在长期暴露于该危害中不至于导致损害作用的浓度，但是不能排除在某种情况下，由于个体敏感性及其他可能性所造成的职业病。（二）剂量－反应模型理论基础及构建危害特征鉴定最主要的就是获取剂量－反应关系，也可叫做剂量一效应关系，剂量－反应描述了不同剂量条件下，群体对危害产生反应的百分数或百分率，而剂量－效应描述了不同剂量条件下，个体从低剂量到高剂量效应的累积性效应之和。所以效应为量反应，而反应为质反应，所以二者也统一为剂量－反应。1、剂量－反应关系理论基础首先，观察到的反应应该完全来自目标污染物的作用，也就是说，直接的因果关系链只涉及一个变量.第二，反应的数量维度直接与剂量维度相关。即观察到的反应是由目标污染物引起。第三，正确观察与检测到的反应或效应，包括人类或动物对污染物的反应或效应是可能的。2、剂量一反应曲线类型对称曲线：当群体中所有个体对化学物敏感性差异呈现正态分布时，剂量一反应曲线呈现倒“U”形非对称曲线：不对称“S”形曲线。反映了化学物在加大剂量过程中，反应强度的改变呈偏正态分布。直线：为通过数学方法更加准确计算LD50等重要参数并得出曲线的斜率，有必要将“S”形的曲线变成直线。将各标准差的数值平均加上5即为概率单位。当纵坐标表示单位用概率单位表示时，则对称曲线就转换成为直线。（三）阈值1、阈值定义阈值（threshold）指化学物质引起受试对象出现可指示最轻微的异常或改变时需要的最低剂量，也就是一种物质使机体（人或实验动物）刚开始发生反应的剂量或浓度。阈值又分为急性阈值及慢性阈值。急性阈值为一次暴露所产生不良反应的剂量点。慢性阈值是长期不断反复暴露所产生不良反应对应的剂量点。一种化学物对每种反应都可有一个阈值，因此一种化学物可有多个阈值。对于某种反应，对不同的个体可有不同阈值，同一个体对某种反应的阈值也可随时间而改变。阈值并非实验中所能确定，在进行风险评估时通常用NOAEL或LOAEL作为阈值的近似值。在利用NOAEL或LOAEL时，应说明测定的是什么效应、何种群体和其染毒途径。当所关心的效应被认为是有害效应时，就确定为NOAEL或LOAEL。2、阈值与剂量-反应评估在风险评估为风险管理提供科学依据时，最常用到就是MRLs标准制定，但在标准制定过程中，最关心的不是一条曲线，而是一个剂量点，而该点是判定有害与无害之间的一个临界点，即NOAEL或LOAEL。该点可通过剂量一反应模型获取或直接通过动物试验获取，然后通过该点来推导MRLs。阈值表征危害对个体产生的不良反应，但实际上该不良反应常常取决于观察指标、检测技术与检测方法、仪器灵敏度、试验设计等多重因素，于是很难严格规定该“安全”与“不安全”剂量点，故阈值实际上更具备理论研究价值和意义。阈值实际上具有两层不同的含义：第一，基于科学含义指在不良效应发生情况下的暴露水平，如有生理刺激，但未形成不良反应；第二，阈值代表一个水平，在该水平上没有不良反应，但这仅仅指在该水平下的反应极为不明显，以至不能被观察和监测到，如NOAEL。不同机构赋予其不同剂量点表征方式，WHO采用了ADI，WHO／IPCS采用了TI，美国环保署采用