食品产地溯源技术研究进展

陈 璐，谷晓红，张丙春，赵平娟，范丽霞

(山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，山东省食品质量与安全检测技术重点实验室，山东济南250100)

食品的产地溯源系统是将食品从种植到销售等过程的各种相关信息进行记录，能通过食品识别号对该产品进行査询认证，追溯其在各环节中的信息的技术。近年来，世界各国都对食品产地溯源技术给予了高度的重视，开展了大量的研究工作。欧盟在其指令178/2002《通用食品法》中明确要求食品必须可追溯［1］(59-61);加拿大建立了国家农业和食品可追溯体系(National Agriculture and Food Traceability System，NAFTS)。食品安全追溯主要有2个方式，第一是采用自动识别和数据采集技术，从种植到销售进行信息记录，也就是从产地、食品原料的供应、加工、运输、最后到销售的跟踪;另一种方式是应用溯源技术、从下往上进行追溯，即消费者在销售点购买食品后发现存在安全问题，可以通过技术手段判别食品产地，向上逐层进行追溯，确定问题来源，稳定同位素分析技术、矿物元素指纹分析技术等溯源技术即是这种方式。我国也在逐步推进食品安全溯源体系的建立，但目前为止，国内关于食品产地溯源的研究更多的应用在了地理标志产品的保护上，而对食品产地溯源应用在食品质量安全追溯的研究并不多。笔者主要综述了国内外常用的食品产地溯源技术在不同种类食品中的应用研究进展，以期推动我国食品产地溯源技术的发展，为实现食品质量安全追溯及保护地理标志产品和特色食品提供一定的参考。

1 自动识别和数据采集技术(AIDC)

1.1 条形码技术(barcode) 条形码是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，分为一维条形码和二维条形码［2］。条形码技术不仅可以反映食品的产地，还可查询食品安全信息，包括运输、储藏信息。二维码技术由于成本较低，是目前国内应用最广泛的自动识别和数据采集技术，在国内条形码技术在水果［3-4］、畜禽［5-6］、蔬菜［7］等食品上有广泛应用。

1.2 射频识别技术(RFID)RFID是一种非接触式的自动识别技术。它可以存储大量的信息，通过射频信号同时对多个目标对象进行自动识别，且识别工作无须人工干预，并可工作于各种恶劣的环境下［8］。与条形码技术相比，RFID技术可以储存更多信息、识别响应速度快、更加自动化，因此RFID技术的发展前景更加广阔［9］。

我国台湾政府已委任一家非盈利研究机构开展推出应用RFID技术的食品追溯系统试点，以增加购买食品的无形价值，并提高食品安全。并将应用案例研究应用到台湾的连锁便利店［10］。Feng使用RFID技术与PDA和条形码打印机整合评估牛/牛肉可追溯系统，大大提高了食品追溯系统的自动化和效率，便于牛肉企业的管理［11］，但是RFID的高成本限制了RFID技术的发展，普遍认为重复回收利用RFID标签会降低系统运行的成本［8，11］。

2 稳定同位素分析技术(IRMS)

不同地区来源的动植物体内同位素组成受气候、土壤、地形、水源及动植物代谢类型等因素的影响发生分馏效应而存在差异，稳定同位素反映了生物外部环境状况，且不因化学添加剂的改变而改变［12］。因此，用不同稳定同位素的丰度值的不同鉴定食品的产地来源的方法是可行的。在食品的产地溯源中，δ13C、δ15N、δ18O、δ34S、δ87Sr是常用的稳定同位素指标，被应用在肉类、水果、乳制品等多个食品类别的产地识别中，表1列举了部分相关文献中的成功应用。

3 矿物元素指纹分析技术

不同地区的环境因其土壤类型、污染、灌溉用水、大气等因素，矿物元素含量有很大不同，食品中的元素含量与当地环境因素密切相关，不同地区的食品中元素组成特征不同，因此用矿物元素来进行食品的产地溯源是可行的。食品中矿质元素分析技术是通过借助元素分析仪(EA)、原子吸收光谱仪(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)等一起来实现的。随着ICPMS的普及，由于ICP-MS操作方便，可以同时测定多种元素且检测限低，成为矿物元素指纹分析技术的主要手段。在数据处理上，方差分析、多重比较分析、聚类分析和主成分分析等分析方法是矿质元素指纹分析技术的常用方法。表2列举了部分近期相关文献中矿物元素指纹分析技术的应用实例。

表1 稳定同位素分析技术进行不同食品类别的产地溯源实例

表2 矿物元素指纹分析技术进行不同食品类别的产地溯源实例

4 有机成分指纹分析技术

有机成分指纹分析包括食品中的蛋白质、脂肪酸、香气成分、糖、酸等组成的差异，通过这些有机成分的差异可判断产地来源［1］(59-61)。有机成分指纹分析用到的技术主要是检测食品挥发性特征成分组成及其含量的气相色谱技术和食品中特征成分的组成及含量的液相色谱技术。Zunin等利用GC-MS对来自希腊、西班牙、突尼斯、意大利的橄榄油中8种萜类化合物进行了分析，发现根据α-古巴烯和α-衣兰油烯的含量可以准确区分开意大利橄榄油和非意大利橄榄油。Alonso-Salces等运用反相高效液相色谱技术测定了咖啡豆中的酚醛酸和甲基黄嘌呤，发现酚酸和肉桂酸可以作为判别喀麦隆、越南、印度尼西亚咖啡豆产地的特征成分［27］。

5 近红外光谱技术

近红外光谱技术是一种快速、高效地识别食品产地的技术，近红外光谱技术的样品一般不需要前处理，可以直接测定，进行无损分析。近红外光谱的产生主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁，记录的主要是含氢基团振动的倍频和合频吸收，涵盖了大多数类型有机化合物的组成和分子结构信息。不同产地来源的农产品，因其生长环境、气候、土壤、水质等的不同，导致食品中蛋白质、脂肪、糖分、水分等主成分的组成和含量存在较大差异，而这些成分的差异可反映在近红外光谱上，从而统计分析出来。近红外光谱技术进行产地溯源的光谱预处理方法通常有一阶导数、平滑等，进一步使用建模和聚类分析方法等［28-33］。近期近红外光谱技术在产地溯源的应用实例见表3。

6 分子生物学技术

生长于不同环境的农产品的微生物数量、种类和特性存在很大差异，变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)和限制性酶切片段长度多态性技术(PCR-RFLP)可以对微生物菌群多样性进行分析，从而判断农产品产地。

Sheikha等采集了哥伦比亚、埃及、乌干达和马达加斯加4个地区的酸浆果，并运用PCR-DGGE技术分析了酸浆果的酵母菌DNA，检测发现不同地区酸浆果的酵母菌群有显著性差异，可用于酸浆果的原产地辨别［34］。Arcuri等采集巴西米纳斯吉拉斯州不同地区的米纳斯奶酪携带的微生物群落，运用PCR-DGGE对其16SrDNA V3区进行检测，结果显示，不同地区的米纳斯奶酪的微生物群落不同，有些特殊的微生物是某一地区的奶酪的特有微生物，可用于产地区分［35］。Gauthier等采用PCR-RFLP技术对欧洲不同国家的玉米样品中23个RFLP位点与地理位置的相关性进行研究，实现产地溯源［36］。单核苷酸多态性(SNP)是第3代的分子标记，是指同一位点的不同等位基因之间个别核苷酸的差异，这种差异包括单个碱基的缺失或插入［37］。Bazakos等通过5个SNP标记对希腊不同地区橄榄进行区分［38］。

表3 近红外光谱技术进行不同食品类别的产地溯源实例

7 多种技术联用

随着食品产地溯源技术的发展，多种技术联用也在不断发展。由于化学成分含量的差异可反映产品种类、生长环境等产地信息，因而稳定同位素分析技术、矿物元素分析技术、有机成分指纹分析技术相结合的分析方法得到了很多的应用，可以提高食品产地溯源判别的准确性。Zhao等使用稳定同位素分析和多元素分析研究结合，使得牛肉在我国的地理来源可以很好地分辨出来［39］。蜂蜜［40］、葡萄酒［41］也有使用分析技术联用的方法实现产地溯源。

8 结语

近年来，人民生活水平的日益提高使得人民对食品安全、食品品质有了更高的要求。很多国家对产地溯源的研究在于建立健全的食品安全追溯体系，我国在这一方面也做出了很大的努力，同时我国有很多特色食品，对地理标志产品的保护也是推动我国食品产地溯源技术发展的重要推力。产地溯源的方法很多，发展适合不同食品特征的溯源方法、发展多技术联用的溯源方法、提高溯源的准确性是今后产地溯源技术的重点发展方向。

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