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躬城邬
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1 第 33 卷第 4 期农业工程学报 Vol.33 No 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价王民敬 1, 裴海生 1 1, 孙君社, 谭晓妍 2, 张秀清孙恬 3, 刘凤松 3, 许璋阳 1, 杨玥 1, 陈洲 (1. 农业部规划设计研究院, 北京 ; 2. 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 ; 3. 无限极 ( 中国 ) 有限公司, 广州 ) 2, 1 摘要 : 中药材是中医药事业传承和发展的物质基础, 灵芝是中国传统的中药材该文通过改进的层次分析法 (analytic hierarchy process,ahp) 对灵芝质量安全进行综合评价, 为灵芝种植安全有效质量可控提供借鉴根据中药材质量安全标准, 基于样本波动大小和改进的 AHP 法, 计算得到灵芝子实体质量安全指标 ( 多糖 Pb As Hg Cd) 的权重 ; 应用 AHP 综合加权指数法对关键生长期 (4 层 5 层 6 层 ) 典型种植区域 ( 武夷山长白山大别山 ) 灵芝子实体质量安全指标风险水平进行评价, 并与目前广泛应用的内梅罗指数法计算得到的综合风险指数进行对比结果表明 : 1 灵芝多糖 Pb As Hg Cd 等 5 种质量安全指标单项风险指数大致规律为 :Cd>Hg> 多糖 >As>Pb, 均低于中药材质量安全风险水平 ;2 改进 AHP 法得到灵芝质量安全风险指数范围是 ~0.7598, 小于 1, 为安全级, 内梅罗法得到的风险指数范围是 ~0.7292, 也为安全级,2 种方法比较总体差别不太明显, 分析认为质量安全指标权重大的指标多糖 Hg Cd, 其单项风险指数也大 ;3 为了进一步对比 2 种方法优劣, 将单项风险指数较大权重较大的质量安全指标 Hg Cd 分别跟单项风险指数较小权重较小的质量安全指标 Pb As 调换, 对人体危害较大的质量安全指标 Hg 和 Cd 单项风险指数降低, 对人体危害较小的 Pb 和 As 单项风险指数升高, 结果显示综合质量安全风险指数显著降低, 降低幅度达 68.03%, 采用改进 AHP 的加权综合指数法比内梅罗指数法更能准确反映灵芝质量安全风险状况该研究不仅对灵芝质量安全评价具有较高借鉴价值, 也为灵芝种植产前产中产后全程控制提供支撑关键词 : 多糖 ; 重金属 ; 质量调控 ; 灵芝 ; 改进 AHP; 内梅罗指数 ; 加权综合指数 doi: /j.issn 中图分类号 : S 文献标志码 :A 文章编号 : (2017) 王民敬, 裴海生, 孙君社, 谭晓妍, 张秀清, 孙恬, 刘凤松, 许璋阳, 杨玥, 陈洲. 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价 [J]. 农业工程学报,2017,33(4): doi: /j.issn Wang Minjing, Pei Haisheng, Sun Junshe, Tan Xiaoyan, Zhang Xiuqing, Sun Tian, Liu Fengsong, Xu Zhangyang, Yang Yue, Chen Zhou. Comprehensive evaluation on quality and safety of ganoderma lucidum based on improved analytic hierarchy process[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(4): (in Chinese with doi: /j.issn 引言中药材是中医药事业传承和发展的物质基础, 是关系国计民生的战略性资源 [1] 灵芝作为中国传统的中药材, 是食药两用真菌, 发展历史源远流长目前, 灵芝生产周期长耗时多 ; 资源消耗大效率低 ; 标准缺乏管理粗放质量安全监控难 ; 综合利用低高附加值产品开发薄弱因此, 确保灵芝产品安全有效质量可控价值提升已成为该行业急需解决的课题 [2-4] 本文重点研究灵芝质量安全评价, 目前中国灵芝质收稿日期 : 修订日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金 ( ); 无限极 ( 中国 ) 有限公司质量安全课题作者简介 : 王民敬, 男, 工程师, 主要从事农业工程集成模式中药材质量安全评价农业产业化等方面的研究北京农业部规划设计研究院, wangminjing_2005@ 163.com 通信作者 : 孙君社, 男, 院副总工程师研究员, 博士生导师, 主要从事食品及农产品加工中药材种植管理模式农业产业化研究北京农业部规划设计研究院, sunjsh61@ 126.com 量安全监控难, 表现在质量安全评价以结果检验为主, 还未实现生产过程控制 [5-7] 中国尚缺乏灵芝中功效成份有害物质残留的检测技术规范限量标准及相关的数据库, 还未全面地对可能的风险来源进行分析和监控 [8] 多糖是灵芝主要功效成分中具有生物活性的指标 [9-10], 是企业生产中重点关注的指标重金属污染是当前灵芝生产中亟待解决的重要问题 [4] 中华人民共和国药典 ( 简称中国药典, 2015 年版 [11] [12] ) 和中国中药材标准中对多糖和重金属铅 (Pb) 砷(As) 汞(Hg) 镉 (Cd) 有明确标准要求本文选取武夷山长白山大别山仿野生道地段木灵芝样本, 综合考虑功效成分和有害物质权重, 选择代表性指标灵芝多糖重金属 ( 铅砷汞镉 ), 探讨灵芝质量安全综合评价方法, 质量安全综合评价及分级研究方面, 主要集中在产地环境, 尤其对土壤质量安全评价及分级研究较多 [13-15], 有研究将土壤肥力和重金属污染进行综合评价 [16] 在分级标准方面, 按照有机绿色无公害等标准对农产品产地环境进行分级 [17]

2 第 4 期王民敬等 : 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价 303 目前, 中国普遍将内梅罗指数法用于评价重金属对土壤 [18] [19] 农产品质量的影响加权综合指数法可揭示不同质量安全指标之间的关联性, 评价结果更靠近质量安全指标的真实情况 [20] 加权综合指数法各质量安全指标权重的确定是关键, 应尽可能体现科学性和客观性 [21] 通过构建基于 3 标度的改进层次分析法 (analytic hierarchy process,ahp) 风险指标的比较矩阵, 确定重金属污染物权重, 值得借鉴 [19] 本文基于 AHP 综合加权指数法对灵芝关键生长期 (4 层 5 层 6 层 ) 典型种植区域( 武夷山长白山大别山 ) 质量安全指标 ( 多糖 Pb As Hg Cd) 权重确定, 利用加权综合评价方法评价, 并与目前广泛应用的内梅罗指数法计算得到的综合风险指数进行对比, 为灵芝种植产前产中产后全程控制提供支撑 1 材料与方法 1.1 取样与分析方法选取段木灵芝品种, 在灵芝生长关键期 (4 层 5 层 6 层 ) 和成熟采摘期, 选取武夷山区长白山区大别山区典型区域, 每个区域随机选取 2~3 个基地其中, 关键生长期 (4 层 5 层 6 层 ) 灵芝子实体样本采自武夷山区依据 NY/T 标准, 用水提方法测定灵芝多糖,60 目粉碎过筛 [22] [11] ; 依据中国药典 2015 版铅镉砷汞测定法, 采用原子吸收分光光度计法进行测定 1.2 评价方法单项风险指数法 IP C / S 式中 IP 为质量安全指标单项风险指数 ;C i 为质量安全指标样本实测值,mg/kg;S i 是标准规定的灵芝质量安全指标值,mg/kg 若为正向指标, 则 C i 与 S i 位置互换 IP<1 则表明安全,IP>1 则表明不安全, 数值越大, 说明该项质量安全指标风险越大内梅罗指数法 i C / S C / S i 2 2 i i max i i ave p 2 式中 p 为质量安全指标综合风险指数 ;(C i /S i ) max 为质量安全指标风险指数的最大值 ;(C i /S i ) ave 为质量安全指标风险指数的平均值加权综合指数法 ICP W i IP 式中 ICP 是综合质量安全指数 ;W i 是某种元素的权重系数 1.3 基于改进 AHP 确定质量安全指标权重运用 AHP 法构造判断矩阵, 若评价指标较多时, 采用 1~9 标度法易使判断过程出现复杂性模糊性, 造成判断矩阵不易通过一致性检验 [23] 基于 AHP 法, 研究人员设计出 3 标度法 [24], 此方法易被专家和决策人员接纳 3 标度法分为 3 个步骤, 首先利用大家熟知的 (0,1,2) 对每一个指标进行两两比较, 构建比较矩阵 B=(b ij )n n, 计算各指标排序指数本文 b ij 根据中国中药材质量安全标准中各指标值的相对大小 : 2, 指标 i标准值大于指标 j标准值 bij 1, 指标 i标准值等于指标 j标准值 0, 指标 i标准值小于指标 j标准值其次将构建的比较矩阵 B 转化为判断矩阵 C 计算 r b ( i 1,2,, n), 按每列求和, 利用公式 (1) 计算 i ij 判断矩阵 c ij C ) ( c ij nn ri rj rmax rmin bm / 1 1 ri rj rj ri / rmax rmin bm 1 1 ri rj 1 (1) 式中 r max =Max{r i },r min =Min{r i },b m =r max /r min 最后通过判断矩阵 C 求出指标最大特征值特征向量, 并且进行一致性检验 n n CI / 1 max 式中 CI 是一致性指标, max 是最大特征根,n 是判断矩阵阶数 CI=0 时, 判断矩阵具有完全一致性 CI 越大, 矩阵一致性越差 AHP 法用 CR 值来判断矩阵一致性, 其中 CR=CI/RI,RI 是常数如果判断矩阵 CR<0.10 时, 说明判断矩阵具有满意的一致性 ; 否则对矩阵重新分析赋值, 直到一致性验证通过为止 1.4 质量安全指标权重的确定已有研究表明灵芝质量安全指标的筛选按照关键性关联性系统性原则, 可实现少信息多指标目标 [25-26] 根据灵芝质量安全研究现状和企业生产实际, 本文选定灵芝多糖 4 种重金属 (Pb As Hg Cd) 为质量安全指标在利用 3 标度法构造比较矩阵 B 时, 依据中国中药材标准中质量安全指标在中药材中的限量值定义 b ij ( 见公式 (2)) 由于灵芝多糖和重金属属于不同类别质量安全指标, 一般希望灵芝多糖含量越高越好, 重金属含量越低越好, 不过在实际生产中需要兼顾灵芝多糖和重金属含量综合上述分析, 本研究按照改进 AHP 法, 对于同类的重金属指标, 其标准限量值低, 则对应的指标权重越大, 则 Hg>Cd>As>Pb; 对于不同类指标 ( 多糖与重金属 ) 权重确定, 借助实际样本值波动情况 ( 样本典型代表性和样本数量选取重要 ) 以及企业生产需要确定 1) 指标波动分析以灵芝子实体质量安全指标波动情况为例, 波动大小为 Cd>Hg> 多糖 >As>Pb, 其中 Cd 波动最大, 波动区间为 [0.063,3.210]; 其次为 Hg, 波动区间为 [0,1.055]; 第 3 为多糖, 波动区间为 [0.3080,0.5495]; 第 4 为 As, 波动区间为 [0.061,0.244];Pb 波动最小, 波动区间为 [0,0.179] 见表 1, 图 1 2) 指标权重确定按指标波动情况分析, 质量安全指标权重大小排序为 :Cd>Hg> 多糖 >As>Pb; 按同类指标改进 AHP 法, 质量安全指标权重大小排序为 :Hg>Cd>As>Pb 两种方法

3 304 农业工程学报 ( 年比较,Cd 和 Hg 排序有变动, 考虑样本数量及取样点存在一定差异, 总体规律一致表 1 段木赤灵芝子实体质量安全指标波动情况 Table 1 Content distribution of ganoderma lucidum fruiting body sample 指标 Index 标准值 Standard value 平均值 Average value 最大值 Maximum value 最小值 Minimum value 单项风险指数平均值 Average value of IP 单项风险指数最大值 Maximum value of IP 单项风险指数最小值 Minimum value of IP 多糖铅 Polysaccharide/ Pb/ % 砷 As/ 汞 Hg/ 镉 Cd/ a. 多糖 a. Polysaccharides b. Pb 综合考虑, 质量安全指标权重排序为 :Hg>Cd> 多糖 >As>Pb 见表 2 Table 2 指标 Index [12] 标准值 Standard value 权重参照 Weight reference 表 2 中药材质量安全指标标准值 Standard value of quality safety index of Chinese medicinal herbs 多糖 Polysaccharide/% 铅 Pb/ 砷 As/ 汞 Hg/ 镉 Cd/ 注 : 按照权重越大参照值越小原则 Note: According to principle of the larger weight the smaller reference value B (2) 其中, 指标两两比较按照多糖铅砷汞镉排序利用构造的比较矩阵 B, 求出判断矩阵 C( 见公式 (3)) / 5 1/ 3 1/ 5 1 1/ 3 1/ 9 1/ 7 C 1/ / 7 1/ 5 (3) / 3 1 根据改进的 AHP 法, 灵芝质量安全指标权重为 W i =[0.1290, , , , ],(i 为 1~5, 代表多糖 Pb As Hg Cd) 一致性检验(CR=0.0530<0.1) 表明, 所构建的判断矩阵满足要求, 可以通过一次性检验 2 结果与分析 c. As d. Hg e. Cd 图 1 灵芝子实体样本多糖和重金属含量分布情况 Fig.1 Content distribution of polysaccharides and heavy metals on ganoderma lucidum fruiting body samples 2.1 采样结果分析以武夷山灵芝产区为例, 在子实体发育过程中, 关键生长期的 4 层 5 层和 6 层, 子实体质量分别递增 30% ( 从 4 层到 5 层 ) 和 20%( 从 5 层到 6 层 ) 从多糖得率来看,6 层比 4 层增加 4.5% 重金属 (Pb As Hg Cd) 含量随着层数的增加而增加,6 层时 4 种重金属含量最高综合考虑各层子实体的质量和多糖得率重金属质量分数等因素, 建议灵芝生长到 5 层时采收为宜不同地区灵芝子实体收获后, 样品多糖质量分数范围为 2.91%~4.39% 武夷山区灵芝多糖质量分数最高, 平均值为 4.17%; 大别山区次之, 多糖质量分数平均值为 3.1%; 长白山区最低, 多糖质量分数平均值为 2.95% 不同地域和不同菌种的灵芝子实体多糖含量有差异对不同地区灵芝子实体重金属 (Pb As Hg Cd) 分析, 所取样本值均低于中国中药材重金属限量标准 [12] 具体来说 : 对于重金属 Pb, 大部分样本 Pb 质量分数在 0.5 mg/kg 范围内, 几个 Pb 含量较高的样本为长白山灵芝和武夷山灵芝, 但均低于国家限量标准 (5 mg/kg); 对于重金属 As, 大部分样本 As 质量分数在 0.1~

第 4 期王民敬等 : 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价 305 0.3 mg/kg 范围内, 几个 As 含量较高的样本为长白山区灵芝, 低于中药材国家限量标准 (2 mg/kg); 对于重金属 Hg, 大部分样本 Hg 质量分数在 0.1 mg/kg 范围内, 几个 Hg 含量较高的样本为长白山灵芝, 均低于国家限量标准 (0.

2 单项指数评价结果由表 3 可知, 不同类别 ( 关键生长期种植区域 ) 灵芝子实体 5 个质量安全指标单项指数 IP 值均小于 1, 与中国中药材标准比较可知, 灵芝子实体样本中多糖 Pb As Hg Cd 质量分数都符合中国中药材标准灵芝多糖 Pb As Hg Cd 等 5 种质量安全指标单项指数 IP 值大致规律为 :Cd>Hg> 多糖 >As>Pb 按照灵芝关键生长期分析,

4 第 4 期王民敬等 : 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价 mg/kg 范围内, 几个 As 含量较高的样本为长白山区灵芝, 低于中药材国家限量标准 (2 mg/kg); 对于重金属 Hg, 大部分样本 Hg 质量分数在 0.1 mg/kg 范围内, 几个 Hg 含量较高的样本为长白山灵芝, 均低于国家限量标准 (0.2 mg/kg); 对于重金属 Cd, 武夷山区灵芝子实体样本 Cd 质量分数分布在 0.15 mg/kg 附近, 样本平均值为 0.12 mg/kg, 长白山区和大别山区灵芝子实体 Cd 质量分数分布在 0.25 mg/kg 左右, 除个别样本超标, 总体都低于中药材标准对 Cd 的限量标准 (0.3 mg/kg) 2.2 单项指数评价结果由表 3 可知, 不同类别 ( 关键生长期种植区域 ) 灵芝子实体 5 个质量安全指标单项指数 IP 值均小于 1, 与中国中药材标准比较可知, 灵芝子实体样本中多糖 Pb As Hg Cd 质量分数都符合中国中药材标准灵芝多糖 Pb As Hg Cd 等 5 种质量安全指标单项指数 IP 值大致规律为 :Cd>Hg> 多糖 >As>Pb 按照灵芝关键生长期分析, 各指标质量安全风险按 4 层 5 层 6 层递增的趋势, 多糖 Pb As Hg Cd 风险分别增加 43.03% % 32.32% 37.70% %, 重金属 Cd 风险增加尤为显著, 其内在规律值得深入研究按照灵芝不同种植区域分析, 武夷山区灵芝质量安全风险最小, 大别山区和长白山区重金属 Cd 质量安全风险较大, 接近质量安全指标限量值, 仍为安全级 Table 3 序号 Serial number 表 3 灵芝单项风险指数评价结果 Evaluation results of single risk index of ganoderma lucidum 类别 Categories 关键生长期 Critical growth period 优势产区 Dominant producing area 4 层 4 layer 5 层 5 layer 6 层 6 layer 武夷山 Wuyi mountain 长白山 Changbai mountain 大别山 Dabie mountain 多糖 Polysaccharide 单项指数 Single index 铅 Pb 砷 As 汞 Hg 镉 Cd 注 :4 层 ~6 层为武夷山区灵芝样本均值单项指数法计算所得 Note: Calculation of average single index method for from 4 to 6 layer of ganoderma lucidum in Wuyi mountain area. 2.3 灵芝质量安全综合评价灵芝质量安全风险综合考虑多糖和重金属, 权重按前述方法计算得到, 分别采用内梅罗指数法和改进的 AHP 法评价灵芝质量安全风险, 见图 2 由图 2 可知, 改进 AHP 法得到灵芝质量安全指数范围是 ~ ; 内梅罗法得到的指数范围是 ~0.7292, 总体差别不太明显分析认为质量安全指标权重大的指标多糖 Hg Cd, 其单项指数也大以大别山灵芝为例, 改进的 AHP 法得到的质量安全指数为 , 内梅罗综合指数得到的指数为 , 风险降低 9.58% 注 : 序号 1~6 与表 3 序号对应一致, 下同 Note: Serial number 1-6 corresponds to ordinal number of table 3, the same below. Fig.2 图 2 两种评价结果对比 Comparison of two evaluation results 为了区别两种方法优劣, 作如下假定 : 将长白山灵芝质量安全指标 Pb( 铅 ) As( 砷 ) Hg( 汞 ) 和 Cd ( 镉 ) 的单项风险指数相应调换, 见表 4, 多糖的单项风险指数不变利用 2 种方法对变化后的长白山灵芝质量安全进行综合评价表明内梅罗综合指数法的评价结果不变, 而改进 AHP 法评价结果差异明显, 见图 3 表 4 调整前后长白山灵芝子实体单项指数评价结果 Table 4 Evaluation results of single index of ganoderma lucidum in Changbai mountain before and after adjustment 调整前 Before adjustment 调整后 After adjustment Fig.3 多糖 Polysaccharide 铅 Pb 砷 As 汞 Hg 镉 Cd 图 3 调整前后 2 种方法评价结果对比 Comparison of two methods before and after adjustment 以 4 种重金属 (Pb As Hg Cd) 为例, 将单项风险指数较大权重较大的质量安全指标 Hg 和 Cd 分别与单项风险指数较小权重较小的质量安全指标 Pb 和 As 对调, 对人体危害比较大的 Hg 和 Cd 的单项风险指数降低, 对人体危害比较小的 Pb 和 As( 或者是对人体内必需元素的 Zn 和 Cu, 更能说明问题, 本文只涉及对人体危害较大的上述 4 种重金属 ) 的单项风险指数升高, 结果显示综合质量安全风险指数显著降低, 降低幅度达

5 306 农业工程学报 ( 年 68.03% 反之, 对于单项风险指数比较小权重比较大的情况, 则质量安全风险指数提高改进的 AHP 法的加权综合指数法评价结果符合这一结论, 能客观真实反映质量安全风险程度, 而内梅罗评价结果具有虚假性从表 5 可知, 基于改进 AHP 加权综合指数法得到的灵芝质量安全风险指数具有如下特点 :1 从灵芝关键生长期看,4 层到 6 层灵芝质量安全风险呈现递增现象,6 层 >5 层 >4 层,6 层灵芝比 4 层灵芝风险提高 67.39%, 在质量安全方面需要综合考量 2 作为中国道地灵芝主产区, 武夷山区灵芝质量安全风险最低, 长白山区和大别山区灵芝质量安全风险较大, 不过仍处于安全级 Table 5 序号 Serial number 表 5 灵芝质量安全综合指数比较 Comparison of comprehensive index of quality and safety of ganoderma lucidum 类别 Categories 综合指数 Composite index 1 关键生长期 4 层 4 layer Ritical growth 5 层 5 layer period 6 层 6 layer 优势产区 Dominant producing area 武夷山 Wuyi mountain 长白山 Changbai mountain 大别山 Dabie mountain 当前中国大健康产业快速发展, 消费者的质量安全意识不断提升, 消费观念从单纯追求数量到质与量并重, 更关注产品的质量安全水平所以, 对灵芝质量安全风险评价时, 不单纯评价多糖等功效成分的风险水平, 还要考虑重金属等有害物质的风险水平, 在确定权重时, 要兼顾功效成分和有害物质的关系随着中国中药材标准体系的逐步完善, 功效成分重金属农药残留塑化剂等质量安全标准越来越严格, 灵芝产业应当提早谋划, 利用互联网 + 等现代技术手段和平台, 建立产前产中和产后的全程质量安全管控体系, 确保灵芝产业健康可持续发展 3 结论利用改进 AHP 法获得的权重系数可以揭示灵芝质量安全指标不同指标之间的内在联系研究表明 :1 灵芝多糖 Pb As Hg Cd 等 5 种质量安全指标单项指数大致规律为 :Cd>Hg> 多糖 >As>Pb, 均低于中药材质量安全风险水平 ;2 改进 AHP 法得到灵芝质量安全指数范围是 ~0.7598, 内梅罗法得到的指数范围是 ~0.7292, 总体差别不太明显, 分析认为质量安全指标权重大的指标多糖 Hg Cd, 其单项指数也大 ;3 为了进一步对比两种方法优劣, 将单项风险指数较大权重较大的质量安全指标 Hg( 汞 ) Cd( 镉 ) 分别跟单项风险指数较小权重较小的质量安全指标 Pb ( 铅 ) As( 砷 ) 对调, 对人体危害较大的质量安全指标 Hg( 汞 ) 和 Cd( 镉 ) 单项风险指数降低, 对人体危害相对较小的 Pb( 铅 ) 和 As( 砷 ) 单项风险指数升高, 结果显示综合质量安全风险指数显著降低, 降低幅度达 68.03%, 采用改进 AHP 的加权综合指数法比内梅罗指数法更能准确反映灵芝质量安全风险状况建议在今后研究中参考中药材商品规格等级标准, 以中药的临床疗效为其质量标准的重要准绳, 对灵芝生产过程质量安全分级管控, 针对不同质量安全等级标准, 面向不同市场消费者, 细分市场, 实现优质优价, 促进灵芝产业健康可持续发展 [ 参考文献 ] [1] 国务院办公厅. 国务院办公厅关于转发工业和信息化部等部门中药材保护和发展规划 ( 年 ) 的通知 [EB/OL]. ( ) [2] 孙君社, 郑志安, 张秀清, 等. 现代道地中药材种植模式及基地合作创新探索 [J]. 中国农业科技导报,2013,15(3): Sun Junshe, Zheng Zhian, Zhang Xiuqing, et al. Planting mode of modern genuine traditional Chinese medicinal material and its production base innovation exploration[j]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2013, 15(3): (in Chinese with [3] Zheng Zhian, Sun Junshe, Lu Xiufeng, et al. Status of famous-region Chinese herbal medicine planting bases and the building of materialized and closed management mode: An empirical analysis based on Infinitus (China) Co., Ltd. supplier[j]. International Agricultural Engineering Journal, 2015, 24(1): [4] 郭巧生, 王建华. 中药材安全与监控 [M]. 北京 : 中国林业出版社,2012. [5] 肖小河, 王伽伯, 鄢丹, 等. 道地综合指数的构建及其应用价值 [J]. 中国中药杂志,2012,37(11): Xiao Xiaohe, Wang Jiabo, Yan Dan, et al. Establishment of Dao-Di index and its significance in quality control and rational usage of Chinese medicine[j]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2012, 37(11): (in Chinese with [6] 肖小河, 金城, 赵中振, 等. 论中药质量控制与评价模式的创新与发展 [J]. 中国中药杂志,2007,32(14): Xiao Xiaohe, Jin Cheng, Zhao Zhongzhen, et al. Probe into innovation and development of pattern of quality control and evaluation for Chinese medicine[j]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2007, 32(14): (in Chinese with [7] 吴巍, 张春季, 苗明三. 道地药材评价模式研究 [J]. 中医学报,2011,26(3): Wu Wei, Zhang Chunji, Miao Mingsan. Study on genuine traditional Chinese assessment mode[j]. China Journal of Chinese Medicine, 2011, 26(3): (in Chinese with [8] 陈士林, 黄林芳, 陈君, 等. 无公害中药材生产关键技术研究 [J]. 世界科学技术 ( 中医药现代化 ),2011,13(3):

6 第 4 期王民敬等 : 基于改进层次分析法的灵芝品质安全综合评价 307 Chen Shilin, Huang Linfang, Chen Jun, et al. Key technologies of pollution-free Chinese herbal medicine production[j]. World Science and Technology (Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica), 2011, 13(3): (in Chinese with English abstract) [9] 姚松君, 黄生权, 陈壮耀, 等. 超声辅助提取灵芝三萜的工艺研究 [J]. 现代食品科技,2009,25(10): Yao Songjun, Huang Shengquan, Chen Zhuangyao, et al. Ultrasonic-assisted extraction of the triterpenoids from ganoderma lucidum[j]. Modern Food Science and Technology, 2009, 25(10): (in Chinese with [10] 邱赛红, 仇萍, 黄宇明, 等. 灵芝的药理研究概况 [J]. 湖南中医药导报,1999,5(10): [11] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典 [M]. 北京 : 中国医药科技出版社,2015. [12] WM/T2-2004, 药用植物及制剂外经贸绿色行业标准 [S]. [13] 路婕, 李玲, 吴克宁, 等. 基于农用地分等和土壤环境质量评价的耕地综合质量评价 [J]. 农业工程学报,2011, 27(2): Lu Jie, Li Ling, Wu Kening, et al. Cultivated land comprehensive quality evaluation based on agricultural land classification and soil environmental quality evaluation[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(2): (in Chinese with [14] 王子龙, 付强, 姜秋香. 基于 GIS 与属性识别模型的土壤肥力综合评价 [J]. 农业工程学报,2009,25(6): Wang Zilong, Fu Qiang, Jiang Qiuxiang. Comprehensive evaluation of soil fertility based on GIS and attribute recognition model[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(6): (in Chinese with [15] 雷国平, 代路, 宋戈. 黑龙江省典型黑土区土壤生态环境质量评价 [J]. 农业工程学报,2009,25(7): Lei Guoping, Dai Lu, Song Ge. Evaluation of soil ecological environment quality of typical black soils in Heilongjiang Province[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(7): (in Chinese with [16] 张汪寿, 李晓秀, 黄文江, 等. 不同土地利用条件下土壤质量综合评价方法 [J]. 农业工程学报,2010,26(12): Zhang Wangshou, Li Xiaoxiu, Huang Wenjiang, et al. Comprehensive assessment methodology of soil quality under different land use conditions[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(12): (in Chinese with [17] 周根娣, 史焱, 俞周杰, 等. 淳安县千岛湖主要农产品生产基地环境质量评价与预警 [J]. 上海农业学报,2007, 23(3): Zhou Gendi, Shi Yan, Yu Zhoujie, et al. Assessment and early warning on environmental quality of major agricultural product bases in the Thousand Islands Lake area of Chun an County[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2007, 23(3): (in Chinese with [18] 许桂苹, 王晓飞, 付洁. 土壤重金属污染评价方法研究综述 [J]. 农村经济与科技,2014,25(1): [19] 吴传星, 伍钧, 杨刚, 等. 基于改进 AHP 法重金属污染因子权重的确定及其在农作物重金属安全性评价中的应用 [J]. 四川农业大学学报,2010,28(3): Wu Chuanxing, Wu Jun, Yang Gang, et al. Determination of weights of heavy metal contaminations by improved AHP model and its application to safety evaluation on heavy metal concentration in crops[j]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2010, 28(3): (in Chinese with English abstract) [20] 李雪梅, 王祖伟, 汤显强, 等. 重金属污染因子权重的确定及其在土壤环境质量评价中的应用 [J]. 农业环境科学学报,2007,26(6): Li Xuemei, Wang Zuwei, Tang Xian qiang, Determining weights of heavy metal contaminations and its application to soil environmental quality sssessment[j]. Journal of Agro-Environment Science, 2007, 26(6): (in Chinese with [21] 张国祥, 杨居荣. 综合指数评价法的指标重叠性与独立性研究 [J]. 农业环境保护,1996,15(5): Zhang Guoxiang, Yang Jurong. Analysis of overlap and independence character of indexes in composite index assessment method[j]. Agro-environmental Protection, 1996, 15(5): (in Chinese with [22] 王锋, 罗丽兰, 张秀清. 灵芝多糖的超声辅助碱提工艺优化 [J]. 中国酿造,2015,34(7): Wang Feng, Luo Lilan, Zhang Xiuqing. Optimization of ultrasonic-assisted alkaline extraction of polysaccharides from Ganoderma lucidum[j]. China Brewing, 2015, 34(7): (in Chinese with [23] 吕跃进. 指数标度判断矩阵的一致性检验方法 [J]. 统计与决策,2006,9( 下 ): [24] 张松滨, 宋静. 土壤重金属污染的灰色模糊评价 [J]. 干旱环境监测,2002,16(1): Zhang Songbin, Song Jing. Grey vague assessment of heavy metal in soil[j]. Arid Environmental Monitoring, 2002, 16(1): (in Chinese with [25] 孙君社, 郑志安, 王民敬, 等. 现代道地中药材生产工程模式构建及评价 [J]. 农业工程学报,2015,31(17): Sun Junshe, Zheng Zhian, Wang Minjing, et al. Construction and evaluation of production engineering mode for modern genuine traditional Chinese medicinal material[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(17): (in Chinese with [26] 孙君社. 现代优质道地药材种植管理模式及实践 [M]. 北京 : 中国农业科学技术出版社,2016.

7 308 农业工程学报 ( 年 Comprehensive evaluation on quality and safety of ganoderma lucidum based on improved analytic hierarchy process Wang Minjing 1, Pei Haisheng 1, Sun Junshe 1, Tan Xiaoyan 2, Zhang Xiuqing 2, Sun Tian 3, Liu Fengsong 3, Xu Zhangyang 1, Yang Yue 1, Chen Zhou 1 (1. Chinese Academy of Agricultural Engineering, Beijing , China; 2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing , China; 3. Infinitus (China) Co., Ltd., Guangzhou, , China) Abstract: Traditional Chinese medicine is the material basis for the inheritance and development of traditional Chinese medical science, it is a strategic resource in the national economy and people's livelihood. Ganoderma lucidum, as a traditional Chinese herbal medicine and edible fungus, has a long history in China. This paper explored on comprehensive evaluation method to quality and safety of ganoderma lucidum through improved AHP (analytic hierarchy process, referred to as AHP) method, it takes reference for ganoderma lucidum cultivation of safety and effectiveness. According to the fluctuations of sample size and improved AHP method, the calculation for quality and safety indicators (polysaccharide, Pb, As, Hg, Cd) of ganoderma lucidum s fruiting body was based on the traditional Chinese medicinal materials quality safety standards, and through this method, we evaluated the risk levels of quality and safety indicators in typical planting areas, such as Wuyi mountain (Southeast of China), Changbai mountain (Northeast of China) and the Dabie mountain (South Central of China), which was based on AHP method key growth period (4 layers, 5 layers and 6 layers) by comprehensive weighted index, and compared with Nemerow index method widely used for the risk calculation. Besides, we compared it with the one calculated with the widely-used Nemerow index method. The results showed: 1) The general rules for quality and safety for five kinds of single index of ganoderma lucidum indicators (polysaccharide, Pb, As, Hg, and Cd) were Cd>Hg> polysaccharide >As>Pb, and they were lower than traditional Chinese medicinal materials quality and safety standards. 2) The quality risk index calculated with the improved AHP method ranged from to , less than 1, for the safety level, while the one calculated with Nemerow index method ranged from to , less than 1, for the safety level. On the whole, the difference was not significant. The analysis showed that the quota polysaccharide, Hg and Cd of heavier weight was larger in the single risk index. 3) In order to compare the advantages and disadvantages of these two methods further, we exchanged Hg and Cd of larger single risk index and weight with quotas Pb and As to the contrary. The risk index of more harmful quotas Hg and Cd decreased, while that of the less harmful quotas Pb and As increased. The results demonstrated that the comprehensive quality risk index declined by 68.03%. So the improved AHP method could more precisely reflect the quality risk of ganoderma lucidum than Nemerow index method. The research is a good reference to the quality safety evaluation of ganoderma lucidum and provides support for the whole course control of the plantation of it (including preproduction, production, and postproduction). We suggest that this research should continue to advance, which is based on commercial specification and grade standards of Chinese herbal medicines, an important criterion in clinical curative effect of traditional Chinese medicine for the quality standard of ganoderma lucidum, production process quality and safety grade control. Keywords: polysaccharides; heavy metals; quality control; ganoderma lucidum; improved AHP; nemerow index; weighted composite index

1 GIS 95 Y = F y + (1 F) (1) 0 0 Y0 kg/hm 2 /day F y 0 y c kg/hm 2 /day [12] y m 20 kg/hm 2 /hour Y = cl cn ch G [ F( y ) T m yo + (2) (1 F)(

1 GIS 95 Y = F y + (1 F) (1) 0 0 Y0 kg/hm 2 /day F y 0 y c kg/hm 2 /day [12] y m 20 kg/hm 2 /hour Y = cl cn ch G [ F( y ) T m yo + (2) (1 F)( 24 1 Vol.24 No.1 94 2008 1 Transactions of the CSAE Jan. 2008 2008 1 100094 2 100035 3 100081 4 100081 5 100101 GIS ( ) 65.12 16.82 13.74 15.27 11.07 t/(hm 2 a) 10.93% 41.43% 46.93% 65.4%. Bi Jiye, Zhu