区块链模式下食品安全快速检测路径的探索

孙姗姗，罗娇依，王雪梅，林 兰，曹 进*

（1.中国食品药品检定研究院，北京 100050；2.国家市场监督管理总局 食品质量与安全重点实验室，北京 100050）

食品的安全监管问题是关系国计民生的重大问题，直接关系到人民群众的身体健康和社会稳定。国家为提升和完善其法律地位，在2015年新修订实施的《中华人民共和国食品安全法》第112条中规定了县级以上人民政府食品药品监督管理部门在食品安全监督管理工作中可采用国家规定的快速检测方法对食品进行抽查检测，为食品快检的发展奠定了基础，使风险预警点前置，可在源头把控食品安全隐患。

快速检测技术蓬勃发展后，作为现场辅助检测手段被逐步应用到市场监管中。其优点被执法监管人员广泛认可，但其本身的技术发展和产业发展现状面临着诸多问题，存在于如食品安全监管体制机制、法律法规、政策标准、监测评估、检验检测、人才队伍、技术装备等各方面[1]。想解决好以上问题，需主要从以下三个方面[2]入手：（1）对快速检测产品建立规范化管理与评价机制，提高市场化产品的准入门槛；（2）对快检创新技术予以大力支持，新原料、新材料独立自主研发应加大投入，提高样品前处理效率，同时开发自动化一体的检测设备；（3）快速检测方法需与确证技术相互融合借鉴，才能更好地筛选出优质的快检方法。无论是相关监管部门还是投入快检行业的新兴企业、机构都在全力对产品的规范性和创新性进行实质性的推动。本研究将结合区域内检测案例，关联现有快检方法与确证方法的相互验证结果说明使用快检技术的辅助监管效果，并对未来二者之间如何进行互补应用提出建议。

1 使用快检技术辅助食品监管的现状

从监管需求方面看，食用农产品的污染物，如农药残留、兽药残留、重金属、自然污染物、化学非法添加物需被实时常规性监管，同时由自然生物因素导致的食品安全关注点也时常引发热议，包括致病微生物、真菌毒素、环境污染物等，甚至食品真实性与溯源也成为了新关注的对象。检测对象及范围的扩大导致对快速检测的需求更为强烈。目前我国现行有效的食用农产品污染物快速检测标准共计99项[3]，已实施标准的检测对象远远不能满足使用快检方法辅助日常监管的基本需求。

从快检技术方面看，市场占有率最高的技术类型是酶联免疫分析法（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA），占40 %，其次是免疫胶体金法，占38 %，酶抑制法和聚合酶链式反应法（polymerase chain reaction，PCR）分别仅占不到10 %[3]。究其技术流行度的原因在于两方面，首先是其检测的准确性和时长是否被认可，其次是检测成本问题。在目前的新型快检技术中，不乏有高精确度的技术出现，如拉曼光谱法、便携移动质谱法等，但要满足普适性及克服基层使用经济成本等问题还存在一定的困难。

从法规和标准层面看，关于食品快检实验室的建设，只有北京市质量技术监督局和江西省市场监管局分别于2017年和2020年发布了相应要求[4]，如DB11/T1467-2017《农产品质量安全快速检测实验室基本要求》、DB36/T1336-2020《食品快速检测实验室建设通用技术规范》对建设环境、人员、设备、质量控制等方面进行了规范性的阐述。实验辅助仪器计量和校准方面目前也未得到国家层面的关注，以颁布食品快速检测方法最多的胶体金法为例，相关监管部门只推荐了国家食药总局于2018年发布的医药行业标准YY/T1582-2018《胶体金免疫层析分析仪》，食品行业内的标准处于缺失状态。农兽药的快速检测和非法添加物的检测也仅有浙江、江苏两省的质量技术监督局和市场监督管理局分别于2016年、2018年发布了JJF（浙）1127-2016《农药残留快速检测仪校准规范》和JJF（苏）231-2020《食品中非法添加物检测用便携式拉曼光谱仪校准规范》，仍有许多仪器设备的计量和校准处于无法标准化的状态，对数据的准确性产出影响较大[4]。食品快检方法标准近年发展较快，除上文提到的现行有效的99项农产品污染物快检标准外，2017年至今，原国家食品药品总局和国家市场监管总局陆续制定了26项食品快检方法，还有10余项正在制定中，并于2021年先后3次公开征集食品快检方法，充分说明相关监管部门认同食品快检发展的前提是标准的确立。但对已发布的标准进行分析后发现，关于农药残留的食品快检标准的缺失最为严重，26项食品快检方法中仅有KJ201710《蔬菜中敌百虫、丙溴磷、灭多威、克百威、敌敌畏残留的快速检测》一项；现行有效的99项农产品污染物快检标准中仅7项关于有机磷类、氨基甲酸酯类农药，包括4个国家标准和3个行业标准。这样的标准基数对于按GB2763-2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留量》中规定的564种农药进行辅助监管也是远远不够的。

2 使用快检技术辅助食品监管面临的问题

2.1 快检技术认可不足

目前，我国食品领域还存在标准体系繁杂，分类不规范，标准执行不一致，特别是监管中的技术检测方式，尤其是快速检测产品和服务，还存在认证和检测服务能力认可不足的问题[5]，导致结果的准确性、一致性及量值溯源性能等存在缺陷，大量的检测结果缺乏可比性，存在大量无效测量、重复测量，影响了市场的有效监管。因此，有必要在一定的监管区域或范围内，形成有普遍意义的共识性的对监管检验的认识和认知。在区域内统一的认知与认可下，通过日常普遍性的检查，逐步发现和积累问题，从监管一线逆向推进标准体系的完善和整合。

2.2 快检数据缺乏区域内安全追溯统一体系

安全的产品是生产出来的，从生产加工到流通消费环节，追溯体系必不可少。各国在此方面形成的监管共识，是对供应链全程进行监控检测，并在出现问题后及时进行风险预警、通报、追溯，该过程也是食品安全监控体系的重要内容。自2000年起欧盟理事会首先颁布了《食品安全白皮书》，接着2002年生效了《食品基本法》，同年美国国会通过了《生物性恐怖主义法案》，2003年日本食品安全委员会也出台了《食品安全基本法》。目前各发达国家已经陆续出台了明确的产品安全追溯体系规定，要求鱼类、蛋类、肉类、蔬菜、水果、转基因食品等的可追溯性[6-11]。目前我国部分省份、地区、企业建立了产品信息追溯系统和网络信息交流平台，但缺乏区域范围内的统一信息平台，无法有效实现区域范围内的风险监控、事故通报、检测数据共享、动态设定检测重点项目等。因此，形成物联网与互联网的联动应用，增强区块化监管水平，创建区块链监管模式[12-13]，是食品安全体系建设的必要内容，也是进一步走向智能监管和服务的必由之路。

2.3 快检组织监督实施统筹不足

各级市场监管部门，尤其是基层单位存在人员不足、装备滞后、一线执法快速检测能力较低等问题[14]。食品安全检验单位的检测能力不能满足产品安全监管需要，如专业技术人员资质水平不足，检验项目资质少且不能完全覆盖被监管产品的所有安全性指标[15]，在智慧化监管网络的构建方面还存在严重的数据孤岛现象，信息难以共享，难以为保障产品安全提供全方位的监管支撑。此外，食品安全事件应急处置中信息报送、发布不畅，部门间、区域间协调联动不够，应急队伍装备落后，快速反应能力有待进一步提高。

基层监管目前还存在多种问题，如监管计划、检测项目、问题处理、信息发布等统筹性不足；基层技术检测设备更新、试剂使用等难以有效监督；检测结果难以统计分析；不合格农产品处理难以追踪等。且流通的主体责任未能严格落实，配备的自检人员素质参差不齐，存在检测室空置、没有开展自检工作等走过场现象；市场检测能力总体有待提高；实验室检测设备配备落后、设备严重不全（基本只具备农药残留的检测能力）、格局布置不合理[16]。检验记录台账混乱，缺乏有效的管理与监管手段，检测实验室基本形同虚设。监管产品的范围和技术能力需进一步充实和加强。检测数据是实施质量安全监管最基本的依据，但就目前农贸批发市场驻场检测实验室的配备及运作来看，数据的可信性不高[17]。

2.4 快检难融入现有食品监管模式

食品安全监控的目标是准确地判断出产品中是否有对人体健康有害的风险物质[18]，而数据的准确性依赖于检测方法的准确和抽检样本能准确地代表被监控群体及监管产品。现有抽检模式和评价方式没有充分考虑问题的发现、数据的融会及数据的预警能力，在监管技术层次上还存在点或线性思维，很难充分挖掘和剖析监管产品在生产、流通和消费过程中潜在的风险，以及在时间域和空间域上存在的趋势性问题，难以获得存在于供应链和供应中相互关系中的本质风险所在。食品的安全监管问题是系统工程，不仅仅是个技术问题，更是一个社会问题，不能只从产品加工、产品检验科学出发，还需从法律、管理学、社会学、统计学、产品科学、检验科学等综合学科的研究出发，建立融合各个相关方的信息和数据的网格化体系。例如在日常餐饮食品安全监管过程中，需要检测分析的成品、半成品及生产的环节有很多，逐一环节采集样品送实验室检测是不现实的，采用现场快速检测，能及时发现可疑问题[19]，迅速采取相应措施，可使食品安全预警前移，扩大食品安全控制范围，必要时，要把有问题的样品送实验室进一步检测，既提高了监管效率，又能提出有针对性的检测项目，达到现场检测与实验室检测的有益互补，对提高监管工作效率和力度，保障食品安全有重要意义[20]。

3 快检技术辅助食品监管效能低的解决方法

解决食品安全领域存在的问题，需长效的机制、科学的方法和有效的手段与工具。我国食品的安全精准检测技术已与国际接轨[21]，但要满足食品溯源、快速市场通关和有效应对我国当前食品安全生产、流通和消费环节复杂的局面，仍需进一步加强相关工作，建立符合我国国情自上而下，经由国家授权的全覆盖食品安全检测体系[22]。尽快建立起简便、快速、有效的食品监管安全工作体系，整合国内有效的技术资源，将监管“触角”延伸到基层，从监管模式、监管技术、监管服务等不同角度实现监管创新。本研究设计从基层出发使用食品快检新技术为切实“触角”，作为有效的手段与工具，挖掘区域内小范围潜在的风险安全问题，将发现问题转移至常规实验室验证，求得符合标准和监管要求的技术确认，以此模式得到科学的比对结果。该科学的验证方法进而确证了快速、有效的食品快检技术的应用前景。区域内的快速检测数据将被大数据记录、储存、分析，形成该区域内从初筛到确证的安全模式特点，由此，我们将大普查、全检验缩小范围，逐一击破，突出了监管服务的新视角。区域化、网格化的监管不仅可做到范围内全覆盖、无遗漏，还可根据区域内的检测资源优化配置，只要协调机制到位，现场抽样-快检初筛-实验室验证-数据比对-结果公布，将成为长效的机制。快检技术固然便捷，但确证之路必不可少，只有从快速检测到确证检验这一路径中得到准确可靠的检测数据，才是最终评价食品安全的重要依据，才可发现食品掺杂掺假，有效防控食品中存在的风险，避免系统性风险，减少偶发性风险的发生。因此必须通过预警网络或追溯网络的建立达成一个有机的体系，形成基于数据的综合、有机、主动的反馈系统，使得监管前置于安全性状态，反映现时和未来的食品安全态势和趋向，才利于食品安全的长期常态监管。

4 区块链监管模式实证案例分析和结果呈现

4.1 研究方法

本文采用案例研究的方式探索快检是否可应用于食品监管及应用的效果如何。快速检测被公认为理想的监管技术，但实际应用的痛点不断，对于这样的现象，适合采用案例研究的方式具体呈现出现有问题的关键点在哪里，如何改进才能真正统筹策划该技术的未来应用，体现快速检测的执法效能。

4.2 实证案例设计

现有的监测和监督体系和形式很大程度上依赖于大监测的思路，集中于大量食品和产品的质量检测和部分安全指标的检测，较难发现和预判相关食品和产品的安全风险点。另外，依赖于大量检测的一个直接结果，就是会增加整体检测成本，耗费大量的人力物力，不利于问题的发现。因此，建立基于食品基本安全状态，发展立足于日常监督监测的食品安全网络监管体系，通过信息化手段，结合舆情、日常快速检测手段，利用专项监督的形式，以特定小范围区域内呈现的食品风险特点，有重点地消减相关食品安全风险，预判食品未来安全走势，是未来食品安全防控和预警的趋势和方向。

随着设备的完善和标准体系的建立，大量的食品和农产品检测、监测数据的呈现，如何运用恰当的数据处理方式，在庞大的数据量中挖掘出能准确描述检测对象的有效、有用数据信息，建立鲁棒性强的数学模型，成为食品及农产品检测数据分析的重要研究内容。在一般性数据统计分析中，主要有数据的前处理、变量筛选、特征提取、定性识别模型和定量分析模型等组成部分，另外，对于数据的整体性，用于食品安全状况分析中，大数据端口的信息必须通过数据通讯、模型建立、预警识别的途径进行整体性评价和分析。为整合整体的技术检验链路，应建立从快检筛查到确证落实的一体化检测途径，将快速检测方法融合到国家标准和补充检验方法的技术体系中，根据地区现有的产品状况建立动态的筛查项目范围和内容。

4.3 案例研究内容

为进一步通过示范性检验过程来佐证从快检到确证的检验思路，模式探索选择了一个大型城市的行政区进行相关样品采集和检验，包括16个街道的33家农商超市和菜市场。

抽样内容包括食用农产品、现场制售食品、水产品、畜产品、保健食品。本研究通过整合统计，计划针对食品日常监管项目包含80余项常见危害物质及真实性鉴别的快速检测项目，另外还包含220余项常见农兽药和合成药物的项目。

采用的检测手段包括：综合快速检测设备（HHX-MF，海荭兴全自动农药残留检测仪）、小型质谱筛查设备（API-TOF/MS，广州禾信PRRD-1000）、实验室高分辨质谱（UPLC-Q-TOF/MS，安捷伦1290-G6545）。

目前在监测、日常监督、品质检查等方面，对于检测数据的分析，还没有形成一套完善的，可用于食品安全风险分析的预判和预警分析评判体系。食品及农产品的检测系统尚处于智能化识别和判断的初级阶段，数据分析及研判还只能通过与标准的比对判断，而不能评价相关产品的质量好坏，产品污染情况等。在整体食品安全形势分析和状态评估方面，尚不能完善地进行统计预测。另外还未与相关日常监督、舆情分析和产品风险分析等方面有机结合，监测的结果不能有效地用于食品安全状况、安全风险的预测和判断。基于以上问题，本次研究采集数据处理步骤包括：数据的前处理；变量的筛选；特征的提取；定性识别；定量分析；Kappa分析等。此过程可快速去除冗长的重复噪音数据，避免定性干扰，精准搜寻特征峰并促进定量准确性。数据的存贮及初级判断均尝试由智能化软件预设判断，增加了智能化设备自我学习能力。

4.4 案例研究数据结果比较

本研究从某行政辖区33个农商供应场所抽取了400批食用农产品和50批保健食品，利用综合快速检测设备和小型质谱设备针对农兽残和非法添加药物进行了快速检测和阴阳性数据结果实验室确证筛查。上述相关检测项目的快速检测方式按照小型质谱筛查和相关免疫原理方式进行检测，项目总体覆盖率为90 %，仍有10 %的检测项目不适用该两种检测方法，主要是农兽药项目。在可检测的90 %项目中，尚存在检出限较高的品种10 %，按照筛查的要求，所有检测对象按照《GB 2763-2021食品中农药最大残留限量标准》中的规定筛查，其他一般物质按照10 ppb一律限值进行判断，总计可用快速检测筛查的项目占总项目的80 %，相关农药项目均可在实验室进行筛查。

结果显示，针对农产品的农兽药筛查，检出率高达30 %，但是经与有限值的产品进行比较，并经过实验室确证，仅3批次左右存在药物超限的情况，其余阳性均为有阳性检出但并未超出限值。另外针对450批次样品进行的快速检测结果与实验室确证筛查方式检测结果比较，二者阳性结果存在25 %左右的不匹配率，其中快速检测存在20 %的假阳性率，5 %的假阴性结果。不匹配的情况主要出现在快速检测方法和实验方法的前处理差异上，在将实验室样品制备液利用快速检测方法进行检测后发现，不匹配率可以降到5 %以下，主要的问题是快速检测方法的适用性仍存在优化空间。

5 区块链快检与确证互补模式辅助提高食品监管效果

本次案例检验结果的总体评价可参见Wang等[23]的数据分析，对于常规中毒以上农兽药，快速检测与实验室检测匹配率为90 %以上，可检测项目的结果一致性上可实现Kappa指数达0.569[23]（该法中Kappa值处于0.4～0.7之间说明两比较方法间存在较强的一致性），基本可实现从快速检测到确证的技术监管链路。因此，从整体设计方案而言，基于区县监管的现状，建议按照网格化的模式建立重点场所管理人员与装备同时应从购买服务的角度，引入相关第三方检测服务保障日常技术监管，选择相应的快速检测方式进行日常监测。相关阳性样品应能落实快速异议确证，并通过快检和实验室结果的比对，修正快速检测监测数据库。结合数据智能模型，增强快检结果一次认可的能力和公信力，减少数据异议和复检频次，使得相关实验室资源能抽提出大量实验力量用于食品安全专项和针对性风险问题鉴别工作。

6 结语

本研究的案例分析结果显示快速检测方法和项目的有机整合有利于发现问题，进一步结合实验室检验，可为日常监管主体提供信服度较高的检测手段和平台。同时建议针对区域食品分布零散、品种多样的情况，重点将检验力量下沉，加大可靠、可经验证的快速检测方法的使用，保证日常问题的快速定性。有效地将快速检测与实验室标准方法和补充检验方法链接起来，做到从抽样到问题定性、确证的快速反馈。