以資料科學切入的食品安全風險評估方法

風險廠商探勘與特性解析

資料科學家吳君孝財團法人資訊工業策進會

2016年 9月

食品安全風險評估研究

獲大會頒布最佳論文提名獎狀

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研究報告大綱•食安風暴

•回應國人對於食安的期待動機與目的

•風險評估•大數據與資料科學•食安問題研究

文獻探討

•風險廠商評估方法、食安風險控管中心架構•食安整合資料庫、風險廠商探勘平臺、風險矩陣表與資料產品集

風險廠商評估方法

與架構設計

•風險矩陣表建構與分析流程•危害物質案例研析•統計型分析、探索型分析

風險廠商特性解析

•結語與未來展望結論

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我國所面臨的食安風暴

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我們的國家有事嗎？

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危害物質源頭 食品原料加工廠 食品銷售終端

• 對食品的查察抽驗• 食品成份風險分析• 農產品藥物殘留分析• 供應流向追查

• 危害物質作用於食品添加物的盤點

• 抽驗稽查模式• 供應流向追查

動機與目的-1

• 毒性化學物質• 非毒性化學物質

近年來數次的食安風暴，再再傷害整體國人的健康。然而在處置作為上我國多以食品銷售終端的查緝查驗為主，即對食品成分進行抽樣分析，確認食品是否符合安全的標準，查獲不法屬實後，才會再向後串聯至上游的食品加工廠進行查驗。

過去的食安作為以事後的危機處理為主，並無事先預防的概念

上游 中游 下游

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歐盟於2000年發表的食品安全白皮書(White Paper On Food Safety)中就特別指出，食品安全政策的制定必須植基於風險分析

亦即透過風險評估、風險管理、風險溝通以建立食品政策。

以風險評估作為建立食品安全政策工具乃為先進國家的明確發展指標

危害物質源頭 食品原料加工廠 食品銷售終端

動機與目的-2

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動機與目的-3

由被動的事後危機處理，轉換為主動的事前風險評估

食品安全風險評估方法及其架構提出

由實際案例資料發掘真實問題

現今的作法是一種由下而上的食品安全處置模式，然食品銷售終端幅員遼闊，若無明確標的，全面查核不易。因此，建議應轉變為由風險分析角度切入，改為由上而下的食品安全風險評估方式，從危害物質源頭開始探討起，提出可能具有危害風險範圍，建構出另一種食品安全處置模式。

過去與我國食安相關的各部會，在資料上未能有效串連與運用，亦無能夠從危害物質源頭開始進行食安分析的方法。本研究率先提出由危害物質出發，研究如何融合跨部會資料，發展出食安風險廠商的探勘方法。以及以公司營業行為出發的分析模式，結合資料科學，從源頭管理中發現具風險性的營業廠商，加以深度解析，提出見解與洞見後，再向下串連至追蹤追溯機制。期望能藉由本風險評估模式的發展，帶動後續的風險管理與風險溝通，提供我國政府一有效運作模式參考。

本研究以危害物質甲醛作為實際案例進行探討，並以資料科學的分析方法，分層分主題式的進行深度分析，實作了統計型的分析與描述性的分析，藉以更加了解食安風險廠商的分布特性。

文獻探討

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風險評估

風險評估(Risk Assessment)以科學方法評估為基礎，並基於知識、模型、演算法、定性或定量的方式來進行分析，以探勘潛在與可能性的危害。

風險管理(Risk Management)權衡各種政策，含接受、降低或最小化評估風險，並選擇及實施適當選項的過程。

風險溝通(Risk Communication)有關風險評估，風險管理，以及其他有關各方之間的風險信息和意見交換的一個互動的過程。

資料來源：I-Jy Chang, “Food Safety and Risk Analysis”, Chemistry Education in Taiwan, No. 2, (July 2014).

食品風險分析的方法

世界衛生組織(WHO)和聯合國農糧組織(FAO)對於食品風險分析的方法，是將風險評估發展成為可降低公眾健康危害的食品管理，而所用的方法就稱為風險分析。風險分析由三個部分所組成，風險評估、風險管理、風險溝通。

大數據與資料科學

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NIST 巨量資料參考架構

透過完整的資料生命週期過程，將原始資料(Raw Data)建造為可 行 動 的 知 識 (ActionableKnowledge)

資料科學Data Science

資料來源：資策會整理，美國國家標準與技術研究院(NIST)巨量資料研究計畫，2015年

包含大量具有• 大量性(Volume)、• 迅速性(Velocity)、• 多樣性(Variety)特性的資料集，需要一個可擴展的架構，以能有效儲存、處理與分析

大數據Big Data

食安問題研究

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發生時間 事件名稱 危害物質/分類/危害特性2003-2015 美國(及加拿大)牛肉事件 Prion變性蛋白/生物性/可能導致神經退化性疾病如失

智

2005 台灣輸往香港之石斑魚含孔雀石綠事件

孔雀石綠(Malachite Green)/化學性/致癌可能性

2006 大閘蟹事件 硝基呋喃類抗生素(Nitrofuran antibiotic)/化學性/致癌可能性

2006 毒鱒魚事件 同上2007 瘦肉精事件 Ractopamine瘦肉精/化學性/β-致效劑(β-agonist)

2008 毒奶粉事件 三聚氰胺(Melamine) /化學性/長期毒性:膀胱或腎結石、膀胱癌等

2009 砷油事件 砷(Arsenic) /化學性/致癌性

2011 塑化劑事件 塑化劑/化學性/環境賀爾蒙，可能影響性發育及免疫功能等。

2013 毒澱粉事件 順丁烯二酸酐(Maleic Anhydride) /化學性/腎臟病疑慮

2013 油品混充事件 銅葉綠素(Copper Chlorophylliin)、棉籽油/化學性/棉籽油具生殖毒性

2014 餿水豬油事件 苯駢芘(Benzo[a]pyrene)、重金屬/化學性/苯駢芘及部分重金屬具致癌性

資料來源：資策會整理，臺大風險社會與政策研究中心，2015

風險廠商評估方法與架構設計

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食安風險廠商評估方法

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食安風險控管中心架構

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食安風險控管中心架構-2

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從危害源頭出發，融合跨部會跨領域資料，並設計可探勘食安風險廠商機制，形成由上而下的食品安全風險控管架構研究，作為風險評估的智庫基底

食品安全風險控管中心

強調自動探勘的資訊系統

以發現價值為目標的

資料分析應用

資料融合與匯流資料

風險廠商特性解析

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危害物質案例研析-2

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沒做好廢液回收處理，所產生的環境危害環保

業者蓄意或無意造成殘留於食品時，對於消費者產生的健康危害

食品安全

危害物質的威脅

危害物質案例研析-3

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甲醛(Formaldehyde) 結構式

• 化學式：𝐂𝐂𝐇𝐇𝟐𝟐𝐎𝐎• 化學文摘登記號碼：50-00-0• 第二、三類毒性化學物質• 環保署列管編號：66• 廣泛用於工業製造、醫療上則用於細菌消毒劑、標本防腐等

食品安全上的危害

國際癌症組織歸類為第一級致癌物質；美國EPA分類為可能致癌物質； 福馬林液(甲醛含量35%~40%；一般為37%)在食物中常為了漂白、蛋白質凝固、保鮮防

腐而違法添加，蘿蔔乾、米粉、粉絲、鴨血豆腐、腐竹、掛麵，以及各類海產食品等浸泡含甲醛藥水

福馬林液在水產養殖過程中禁止使用，在所有動物肉品原料中亦不得檢出，然水產養殖為求殺藻與抗菌，過去常違規使用

吊白塊(劑甲醛次硫酸氫鈉) 屬於工業用漂白劑，違規使用誘因大、應用範圍廣，常違規用於食品加工業，如麵粉製品、水產品、水產加工品等。2015年清明節前夕便查獲有潤餅皮業者違法使用吊白塊

食藥署食品組曾表示，市售竹筍製品、筍乾醃漬物多添加亞硫酸鹽來防腐並延長保存期限，但人體若過量攝入，可能導致嘔吐，甚至產生過敏反應，如氣喘、呼吸困難等現象。此案例中業者欲取得的違規化學物質關鍵成分便是亞硫酸鹽，甲醛、吊白塊正是取得管道之一

資料來源：資策會，CTTI-應用服務組，2016

資料科學發展方法論

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美國聯邦政府一項新的研究顯示：

每年約23000次的急診案例與保健食品有關

• 醫學專家指出主要引起這些症狀的則有草本藥丸、胺基酸、維他命與礦物質

• 因為這些保健食品內容易被添加有毒化學物質

資料來源：蘋果日報，美國聯邦政府研究，

2015.10

統計型分析-共存關係

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原始資料

資料集

統計分析

探索型分析

預測型分析

建議型分析

價值應用

統計型分析-共存關係

探索型分析-風險廠商分群模型展示

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原始資料

資料集

統計分析

探索型分析

預測型分析

建議型分析

價值應用

探索型分析-風險廠商分群結果

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原始資料

資料集

統計分析

探索型分析

預測型分析

建議型分析

價值應用

結論

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結語與未來展望

結論• 本研究所提出之食安風險分析方法係以由危害源頭出發，並結合各領域的跨域資料，發展食品安全風險評估方法及架構，並實現統計型分析、探索型分析兩類特性解析模型

• 本研究為台灣第一個率先提出可由源頭主動進行風險控管的食安風險評估方法，有別於過去僅能採被動的在食品供應鏈終端，進行食品查察抽驗的模式

• 食安風險分析方法依循「資料科學發展方法論」，逐層建構出如整合性資料庫、跨域資料集、過濾法則、特性解析、風險矩陣表、統計、分群等實作對應機制

• 風險廠商之分析結果，因多屬未查察稽核之案例，分析的時空背景亦有差異，故缺乏實際非法案例可供驗證；但經數次專家會議召開研討後，確實存有可疑之風險廠商，後續皆建議可交由權責單位進行查察稽核，也間接證明本分析方法之有效性。

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