农产品质量全程跟踪与溯源技术研究及应用

　　摘要：农产品质量安全问题一直是世界性的热点问题。文章简介了国内外溯源技术的研究发展状况，并介绍了几种具有代表性的溯源技术：HACCP体系、RFID技术、稳定同位素技术及EAN.UCC系统。这些溯源技术的应用不仅确保了农产品质量的安全，还增强了农产品在国际贸易中的竞争力，是需要进一步研究和发展的重要领域。
　　关键词：农产品质量安全；质量全程跟踪；溯源技术
　　
　　农产品质量安全是一个世界性的热点问题，近年来，随着一系列事故的发生，农产品安全已引起国内外的高度重视，同时也是广大消费者关注的热点，农产品质量安全已直接关系到公众健康和社会和谐稳定。为此，许多国家政府部门已经建立了相对比较完善的食品安全追溯体系，成为构成食品安全管理不可或缺的组成部分。溯源制度已成为农产品安全管理一项重要手段。以信息技术为基础构建的农产品质量安全体系可以有效掌握农产品的营养信息、生产过程信息、产地信息，对于发展优质、高产、高效、生态、安全的农产品和建立覆盖生产、加工、流通各环节的农产品生产管理系统和安全溯源系统具有重要推动作用。
　　一、溯源技术的研究进展
　　溯源技术是确保食品质量安全的有力手段，目前，许多国家的政府机构和消费者都要求建立农产品质量全程跟踪的溯源机制，有些国家已开始制定相关的法律，以法规的形式将该机制纳入农产品物流体系中。与此同时，溯源技术也成为科学领域内的一个研究热点。
　　国际上许多学者开始从理论、甚至模型上展开了众多研究，例如：V.Caporale（2001）在分析了跟踪与追溯之间差别的基础上，对一些肉制品可追溯的应用和产品识别注册系统的主要特征进行了描述，详细阐述了可追溯在食品安全风险评估和管理中的重要性；Linus U.Opara（2003）对农产品供应链中产品可追溯的基本概念、应用技术和未来前景进行了全面详细的综述，指出了农产品可追溯的快速和准确度在可持续发展农业中的意义和重要性，文章对3S（GIS、GPS、RS）技术在可追溯中应用的可能性进行了分析，但由于涉及领域较多，显得广度有余而深度不足；Naas（2005）等人采用安全、可信、实用、快捷四个决策要素，利用AHP分析工具对比了猪肉制品可追溯中的人工记录手段和电子识别方法，得出结论电子识别方法在数据记录和处理方面都能大大提高可追溯管理的高效性和可信度。另外对技术层面的研究也有许多报道，例如：Lucia Lo Bello（1998）等人通过对食品追溯过程中所需要的各种数据进行建模，利用WebService技术构建了一个分布式的协同工作系统，解决了产品追溯的信息分散性和复杂性；Miguel（2003）等人对葡萄牙的牛肉制品可追溯进行了研究，提出了一个基于WEB概念的信息模型，并对追溯信息的搜集模式进行了描述，在此基础上构建了一个牛肉制品追溯系统，实用性比较强；Imad Elkhamri（2005）通过分析RFID、BARCODE以及GPS技术各自的优缺点，讨论了在供应链一体化环境中如何将实时跟踪技术和自动识别技术结合在一起共同完成货运物流的可追溯，并结合铁路、航空、海洋、公路等运输业务的各自特点给出相应合适的建议，但作者仅从跟踪和识别技术特性上进行分析，没有给出具体的解决方案；Daniel A.Sumner（2006）则从食品安全责任界定的角度，对物流过程的可追溯进行了建模，并对模型进行了公式化描述、推导和验证，结论认为物流过程的溯源技术可以提高农产品的安全程度。但由于模型基于理想化的假设，限制了模型的实用化和可操作性。
　　相比之下，我国对农产品溯源技术的研究则处于起步阶段，在研究方向上更注重它的实用效果，但只是局限于小范围局部的应用上，系统性的研究尚不多见。例如：王以忠等（2008）提出了一种用于农产品质量溯源的RFID温度测量记录系统，并证明切实可行；李勇等（2009）的研究表明利用傅里叶变换近红外光谱技术可以准确、快速、低廉的对牛肉原产地进行鉴别；郑火国等（2009）设计研发出基于GPRS的农产品移动溯源终端，便于监管机构和消费者随时、随地对农产品质量进行跟踪追溯；此外，北京、上海、南京、云南、福建、山东等部分城市已开始制定和实施农产品可追溯体制的政策和措施，其中以山东寿光最具代表性，自2004年开展以条码为主的蔬菜质量安全可追溯系统的探索以来，目前已经能够通过编码系统对蔬菜生产流通的全过程进行记录，从生产到包装、仓储、运输、销售等全过程都可以通过编码进行追溯。
　　二、溯源技术的应用现状
　　随着农产品消费量的持续增长和消费结构的多元化发展，消费者对农产品质量安全提出了更高的要求，各国也日益重视农产品质量的全程跟踪。农产品在生产、加工、包装或流通过程中的质量安全成了农产品安全领域的重要问题之一。为控制质量安全，在这个全过程中采用大量的现代信息技术全程监测农产品安全质量，有效地提高了农产品物流的效率和服务质量，确保农产品安全监测管理体系的良好运行，建立兼顾产、供、销和监管部门等环节的数据共享及管理机制，形成完整的农产品质量安全监测管理网络体系。
　　以下介绍几种已经开始应用并最具代表性的信息技术：
　　（一）HACCP体系
　　HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point）表示危害分析的临界控制点，是一个确认、分析、控制生产过程中可能发生的生物、化学、物理危害的管理系统，可以有效实现农产品质量监测的信息化管理。HACCP体系是一种有效的农产品质量安全管理体系，它和可追溯制度一样都要求有一个有效的记录系统，它是确保农产品安全、进行危害识别、评价和控制的一种科学、合理和系统的方法。通过对加工过程的每一步进行监视和控制，从而降低危害发生的概率。但该体系也有缺陷，从单纯的溯源系统来看，其主要侧重于如何使客观信息得到有效标识、交换和传递，缺少将整个生产链溯源环节与HACCP的危害识别和关键控制点的结合。
　　2000年1月12日欧盟发表了《食品安全白皮书》，将食品安全作为欧盟食品法的主要目标，推动形成一个新的食品安全体系框架。其中提出的一项根本性改革就是首次把“从田间到餐桌”的全过程管理原则纳入卫生政策。强调食品生产者对食品安全所负有的责任，并引进HACCP体系。要求所有的食品和食品成分具有可追溯性。从欧盟的实践来看，食品安全可追溯制度并不是孤立的。它必须与其他质量管理体系结合起来才能发挥作用。因此，只有将农产品安全可追溯制度与HACCP体系相结合，才能将整个农产品供应链中所有相关信息链接起来，而且可以避免重复性工作。总之，HACCP系统不仅是一种能起到预防作用的体系，并且可以更加经济地保障农产品的安全。
　　（二）RFID技术
　　农产品供应链环节较多，管理困难，依靠人工控制农产品生产的每一过程不切实际，必须借助信息技术进行数据的采集、分析和处理。追溯系统主要通过自动识别技术将实物流与信息流结合起来，使得产品的所有生产信息记录贯穿整个供应链，利用网络技术完成信息在供应链各环节之间的传输和信息发布，最终达到跟综和溯源实物的目的。目前，在追溯系统中引起越来越多关注的是RFID技术（无线射频识别技术）。射频识别（radio frequency identification，简称RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。作为一项易于操控、简单实用、灵活的应用技术，RFID技术在农产品安全管理中得到了广泛应用。RFID所具备的优越性是条码、磁卡、IC卡等其他识别技术无法企及的。该技术将电子标签作为农产品的信息载体，能够有效地实施跟踪与追溯，提高农产品安全和监控的水平。中国是个农业大国，农产品在国内外市场流通领域中具有重要地位，自动识别技术将成为中国农产品进入国际市场的“身份证”，将RFID技术及与相关的信息技术相结合，应用于农产品质量安全将是未来农产品质量追溯的发展趋势，将大大提高中国农产品物流管理能力、农产品质量监管能力、农产品可跟踪能力及国际贸易中的竞争力。
　　
　　（三）稳定同位素技术
　　目前，国内外已采用了一系列的溯源检测技术来来鉴别农产品的真伪，同时追溯农产品的品种、饲养制度和地理起源。这些方法包括植物标记法、DNA标记法、近红外反射光谱法、稳定同位素法。特别是稳定同位素技术，是国际上目前用于追溯不同来源农产品和实施产地保护的一种有效工具，在农产品溯源体系中有很大的发展潜力，日益受到重视。稳定同位素技术就是利用生物体内同位素组成受气候、环境、生物代谢类型等因素的影响，从而使不同种类及不同地域来源的食品原料中同位素的自然丰度存在差异，以此区分不同种类的产品及其可能来源地。其特点是在不知背景的前提下，鉴别农产品成分掺假、农产品污染物来源、追溯产品原产地以及判断动物饲料来源等。稳定同位素技术可用于鉴别不同种类、不同来源的食品原料，是目前国际上用于追溯农产品产地来源的一种直接而有效工具，是一个比较新的研究领域，具有广阔的应用前景。现阶段，稳定同位素分析法还局限于实验室阶段，因此，对此方法还需进一步的探索，以尽早应用于实际生产中。
　　（四）EAN.UCC系统
　　关于追溯码编码的研究，国外多采用EAN.UCC系统对农产品的生产过程进行跟踪和溯源。目前，对整个农产品加工链主要采用EAN.UCC系统对全过程进行跟踪与追溯，建立从“农田到餐桌”的食品供应链的跟踪与追溯信息体系。EAN.UCC 系统提供了供应链中用于标识物品或服务的一套完整的编码体系。采用自动数据采集技术，将食用农副产品原料的生长、加工、储藏及零售等供应链环节的管理对象进行标识，并相互链接。该系统把食品供应链中各个环节的信息连接在一起，可跟踪食品的生产、加工、运输到销售全过程，使生产过程透明化，确保食品安全跟踪的可靠性，使企业产品在激烈的市场竞争中处于有利地位。但这种系统也有不足之处，使用EAN.UCC系统，要求在食品供应链中的每一个加工点，不仅要对自己加工的产品进行标识，还要采集所加工的食品原料上已有的标识信息，并将其全部信息加在产品上，以备下一个加工者或消费者使用。EAN.UCC系统由全球贸易项目代码（GTIN）、应用标识符（AI）与全球位置码（GLN）三部分信息组成。在食品工业方面，欧盟等国已经采用EAN.UCC系统成功地对牛肉、鱼、蔬菜等食品开展了跟踪。国内在这方面的研究起步较晚，但发展较快，并取得了一定进展。
　　三、结束语
　　农产品供应链包括生产、加工、仓储、运输、销售等多个环节，是一条长且复杂的供应链，其特点是生产产品不可逆转。农产品安全是全球瞩目的焦点。作为质量安全的重要证据，消费者要求可信赖的、准确、及时地追溯产品及供应链中的各个环节。因此，溯源系统已成为农产品安全管理一项重要手段，全球食品产业和许多国家的政府越来越重视农产品溯源系统的建立。溯源技术是支持农产品溯源系统的重要手段，这些技术的应用除了可以有效保证农产品安全卫生和可以溯源外，其贸易壁垒的作用也日益凸显。
　　HACCP体系、RFID技术、稳定同位素技术及EAN.UCC系统等溯源技术的应用确保了农产品安全，实现对农产品质量安全的管理和监控。对于实现农产品供应链优化整合、农民增收和产业发展具有重要推进作用。可以说信息技术在农产品安全领域中起到了不可替代的作用，农业信息技术的发展满足了人们对农产品质量安全进一步提高的要求，信息技术的广泛应用必将会把中国的农产品质量安全体系带入信息化的时代。虽然这些溯源技术的研究和应用已有了很大的发展，但仍有很多空白领域需要探索，今后仍需加大研究力度。
　　参考文献：
　　1、李勇等.基于FTIR指纹光谱的牛肉产地溯源技术研究[J].光谱学与光