草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式初探

石福于，王虎成

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅蘭州 730020)

草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式初探

石福于，王虎成

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅蘭州 730020)

頻發(fā)的食品安全問(wèn)題，使得草畜產(chǎn)品安全問(wèn)題備受人們關(guān)注。溯源管理技術(shù)是保障食品安全的重要手段之一，且電子信息編碼技術(shù)和穩(wěn)定同位素技術(shù)已在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，但在我國(guó)草畜產(chǎn)品中的應(yīng)用范圍較小。本研究在基于電子信息編碼技術(shù)及穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀的綜合分析基礎(chǔ)之上，初步建立了以產(chǎn)地地理編碼為主線，連接生產(chǎn)、加工、銷售3個(gè)環(huán)節(jié)，形成一套完整的草畜產(chǎn)品安全電子信息編碼技術(shù);并且通過(guò)測(cè)定同位素標(biāo)記過(guò)的元素(δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等)從牧草、飲水到組織中的含量，建立穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)，分析草畜產(chǎn)品中各同位素之間的相關(guān)性，經(jīng)過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，辨識(shí)影響畜產(chǎn)品的安全因子?；谑称匪菰垂芾碓?，初步建立的草畜產(chǎn)品生產(chǎn)全覆蓋和供應(yīng)全過(guò)程的追蹤體系，將為實(shí)現(xiàn)草畜產(chǎn)品安全控制和有效追蹤提供參考模式。

溯源技術(shù);草畜食品安全;電子信息技術(shù);穩(wěn)定同位素技術(shù)

近年來(lái)，頻頻發(fā)生的食品安全問(wèn)題，危害了人類的健康，擾亂了行業(yè)秩序。為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已紛紛采取一系列的措施，對(duì)食品安全實(shí)行可追溯的全程監(jiān)控制度［1-3］。在技術(shù)層面，隨著全球性食品質(zhì)量安全事件的不斷發(fā)生，溯源技術(shù)不斷發(fā)展并逐步應(yīng)用于食品安全檢測(cè)系統(tǒng)中。如作為安全溯源管理技術(shù)之一的電子信息編碼技術(shù)，在傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品及藥物保健品中［4-5］，已得到很好的應(yīng)用。此外，穩(wěn)定同位素技術(shù)，在國(guó)外的食品生產(chǎn)中已經(jīng)得到應(yīng)用［6-10］，該技術(shù)不僅能判斷食品的產(chǎn)地來(lái)源，追溯食品的污染源，判定食品是否摻假［11-13］，而且還能追蹤農(nóng)獸藥等在生物體內(nèi)的吸收、代謝和分布等規(guī)律［14］，但在同位素確定及科學(xué)監(jiān)測(cè)等方面，仍是該技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸。

自1997年歐盟出現(xiàn)“瘋牛病”開(kāi)始，國(guó)外草畜產(chǎn)品安全溯源體系才得到重視并逐步建立完善，然而該技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究應(yīng)用中卻鮮有報(bào)道。如何依托現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和條碼技術(shù)，將整個(gè)草畜產(chǎn)品鏈從生產(chǎn)、加工、包裝、儲(chǔ)運(yùn)、流通和銷售的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行信息記錄、采集和查詢［15］，以及利用食品安全溯源原理，更好地為草畜產(chǎn)品安全的科學(xué)監(jiān)測(cè)管理提供技術(shù)支持。鑒于此，本研究基于電子信息編碼技術(shù)及穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀的綜合分析基礎(chǔ)之上，旨在建立適合我國(guó)草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)草畜產(chǎn)品安全管理的溯源管理模式。

1 溯源技術(shù)在草畜產(chǎn)品安全管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，草畜產(chǎn)品安全溯源體系建立主要依托于政府制定的相關(guān)政策及管理制度以及生產(chǎn)者、企業(yè)建立的相關(guān)數(shù)據(jù)信息庫(kù)，然后結(jié)合專用硬件設(shè)備設(shè)施［16-18］，進(jìn)而達(dá)到信息共享，服務(wù)于消費(fèi)者的目的。將溯源技術(shù)與安全管理制度有效結(jié)合起來(lái)，并運(yùn)用于實(shí)踐，從而有效縮短追溯時(shí)間，降低不合格產(chǎn)品所帶來(lái)的危害。

1.1電子信息編碼技術(shù)

電子信息編碼技術(shù)主要依托于現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和條碼技術(shù)，將整個(gè)產(chǎn)品鏈從生產(chǎn)、加工、貯運(yùn)和銷售的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行信息記錄，然后予以采集和查詢［4］。這樣，即使草畜產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)該系統(tǒng)也可以查詢追溯到出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，為保障草畜產(chǎn)品的安全提供有效的監(jiān)管方法。澳大利亞、巴西和加拿大等國(guó)家都建立了可追溯的安全體系，實(shí)現(xiàn)了牛肉制品從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的全過(guò)程追蹤［19］。歐洲一些銷售部門(mén)建立了牛肉制品、生鮮水果和蔬菜銷售等的可追溯體系標(biāo)準(zhǔn)［1］。我國(guó)科學(xué)家利用電子信息技術(shù)建立了花生安全生產(chǎn)可追溯信息系統(tǒng)及牛肉安全信息溯源體系［20-21］。

1.2穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，由于穩(wěn)定同位素不具有放射性同位素的放射性特點(diǎn)而得以在農(nóng)業(yè)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域日趨廣泛應(yīng)用［8］。同位素分子之間因質(zhì)量不同而存在著微小的物理與化學(xué)性質(zhì)的差異，因此在物理、化學(xué)、生物作用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)同位素分餾現(xiàn)象［22-23］。同位素分餾是指由于同位素質(zhì)量不同，在物理、化學(xué)及生物化學(xué)作用過(guò)程中，一種元素的不同同位素在兩種或兩種以上物質(zhì)(物相)之間的分配具有不同的同位素比值的現(xiàn)象［24］。這種現(xiàn)象可能會(huì)因?yàn)榄h(huán)境、氣候、生物代謝類型等因素的影響，使不同來(lái)源的生物體內(nèi)穩(wěn)定同位素比值產(chǎn)生差異，從而為草畜產(chǎn)品的地理信息溯源提供指紋信息。而后通過(guò)利用同位素質(zhì)譜分析儀精確測(cè)定同位素的含量比，并與參照物進(jìn)行比較，可以得出同位素的相對(duì)比率，從而追溯草畜產(chǎn)品的源頭。郭波莉等［25］通過(guò)穩(wěn)定性碳、氮同位素探索中國(guó)牛肉產(chǎn)地溯源的可行性，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)地域牛肉、牛尾毛、飼料中的δ13C值和δ15N值存在差異，進(jìn)而區(qū)分牛肉產(chǎn)地。Schmidt等［26］研究發(fā)現(xiàn)美國(guó)與歐洲的牛肉中的δ13C值存在顯著差異。Nakashita等［27］也發(fā)現(xiàn)，美國(guó)牛肉中δ13C值顯著高于歐洲和日本的。Renou等［28］在法國(guó)3個(gè)地理位置和海拔不同的地區(qū)對(duì)肉牛進(jìn)行了試驗(yàn)研究，兩個(gè)地區(qū)的18O值由于所用飼料不同而顯著不同。Boner和Forstel［29］采集了來(lái)自不同農(nóng)場(chǎng)的牛肉，測(cè)定肉組織水中的δ2H和δ18O，結(jié)果表明，利用H和O穩(wěn)定同位素來(lái)追溯牛肉的地理來(lái)源是可行的。

2 草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式

2.1基于電子信息編碼技術(shù)的草產(chǎn)品安全溯源技術(shù)——以苜蓿為例

基于電子信息編碼技術(shù)建立的苜蓿產(chǎn)品安全溯源管理信息模式的核心內(nèi)容包括產(chǎn)地地理信息編碼、加工企業(yè)信息庫(kù)的建立和銷售終端(圖1)。

1)產(chǎn)地地理信息編碼:將一定行政區(qū)域內(nèi)的苜蓿產(chǎn)品設(shè)定為最小編碼單元，并通過(guò)查詢中國(guó)行政區(qū)劃分代碼，將產(chǎn)地代碼和產(chǎn)地空間地址相對(duì)應(yīng)進(jìn)行編號(hào);有規(guī)模的苜蓿生產(chǎn)基地的數(shù)量一般不會(huì)超過(guò)1 000個(gè)，以3位流水號(hào)(001，002，…)形成編號(hào)，那么一個(gè)生產(chǎn)單位的地理編編碼就有15位數(shù)字構(gòu)成，即行政區(qū)劃編碼(12位) +基地流水編號(hào)(3位)，如甘肅省會(huì)寧縣中川鄉(xiāng)高廟村001號(hào)生產(chǎn)基地(620121201205001)。

2)企業(yè)加工登記:苜蓿飼料加工環(huán)節(jié)是苜蓿產(chǎn)品溯源的重要環(huán)節(jié)，收割后的苜蓿送往就近的飼料加工場(chǎng)進(jìn)行加工深處理。其登記內(nèi)容依次分為入廠檢驗(yàn)信息(受檢產(chǎn)品名稱、受檢日期、檢驗(yàn)情況、檢驗(yàn)人員、檢驗(yàn)報(bào)告)，加工信息登記(加工設(shè)備、加工人員、加工技術(shù)，添加劑名稱、數(shù)量及規(guī)格)，成品包裝信息(包裝批號(hào)、規(guī)格、等級(jí)、商品條碼、生產(chǎn)日期、包裝地點(diǎn)、包裝用材、出庫(kù)日期、負(fù)責(zé)人)和儲(chǔ)藏管理信息(地點(diǎn)、環(huán)境、時(shí)間及責(zé)任人)。加工廠應(yīng)按照嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)規(guī)范對(duì)原料進(jìn)行檢驗(yàn)，詳細(xì)記錄;受檢后的產(chǎn)品依據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣，分成不同的等級(jí)，入庫(kù)等待下一步的深加工;為了便于對(duì)加工作業(yè)流程進(jìn)行監(jiān)督與管理，加工人員需對(duì)自己的工作進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范的記錄，最后將各種必要信息標(biāo)簽貼在外包裝袋上。在加工工作完成后，信息員依據(jù)工作人員所記載的信息建立完整的企業(yè)產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

3)銷售信息登記編碼:加工包裝后的苜蓿產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)廠家直接運(yùn)輸銷往全國(guó)各地的銷售點(diǎn)，期間應(yīng)登記產(chǎn)品出廠時(shí)間、出廠品質(zhì)以及運(yùn)輸責(zé)任人、運(yùn)輸工具、運(yùn)輸途徑及交貨時(shí)間與地點(diǎn)。產(chǎn)品到達(dá)銷售點(diǎn)后，銷售人員制作銷售信息登記編碼粘貼在必要信息粘貼處，然后進(jìn)行適宜條件貯藏、分批銷售。為了減少銷售商對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行摻假摻次，廠家將要求銷售商對(duì)銷售信息登記表及時(shí)反饋回廠。

綜上，草產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源是收集從生產(chǎn)到銷售的每一個(gè)物流環(huán)節(jié)的信息，并對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)識(shí)管理，通過(guò)這些標(biāo)識(shí)信息，可對(duì)草產(chǎn)品安全溯源監(jiān)管。

圖1 苜蓿產(chǎn)品溯源信息的傳遞流程圖Fig.1 Transfer flowchart of alfalfa product traceability information

2.2基于電子信息編碼技術(shù)的畜產(chǎn)品安全溯源技術(shù)——以牛肉為例

基于電子信息編碼技術(shù)建立的畜產(chǎn)品安全溯源管理信息模式的核心內(nèi)容，主要包括養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)、屠宰加工信息管理系統(tǒng)以及銷售信息管理系統(tǒng)(圖2)。

1)養(yǎng)殖管理及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng):記錄家畜在養(yǎng)殖廠從出生期到育肥出欄期間，所有涉及到的基本信息，為家畜建立基本情況和變動(dòng)情況檔案，如，家畜系譜、轉(zhuǎn)群和其他養(yǎng)殖信息;記錄家畜從出生到育肥各生長(zhǎng)階段所用的飼料和獸藥，并對(duì)家畜的疾病和治療過(guò)程及用藥情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄，建立與之相應(yīng)的疾病治療信息庫(kù)，為家畜建立一套完整的檢疫信息檔案。如匹配射頻識(shí)別技術(shù)，每頭動(dòng)物的檔案還需制作電子耳標(biāo)。

圖2 畜產(chǎn)品安全溯源電子信息編碼模式Fig.2 Animal product traceability of electronic information security coding mode

對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，利用射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)讀寫(xiě)器，將對(duì)在較遠(yuǎn)距離的有源RFID進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，然后將數(shù)據(jù)提交數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，有源RFID電子標(biāo)簽可以使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整地進(jìn)行傳遞，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以連續(xù)記錄，從而提高數(shù)據(jù)錄入的效率，使畜產(chǎn)品的防疫檢疫更加方便。這樣的信息標(biāo)簽還可以不斷重復(fù)使用，降低畜只溯源成本。

2)屠宰加工管理系統(tǒng):待宰的牛應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收檢查和待宰檢查，然后按照受檢結(jié)果分圈管理，每頭牛的受檢信息將與之前的耳標(biāo)信息一同轉(zhuǎn)錄到新的加工廠數(shù)據(jù)庫(kù)。加工廠的數(shù)據(jù)應(yīng)包括屠宰場(chǎng)地、屠宰場(chǎng)衛(wèi)生狀況及設(shè)備條件的信息記錄。經(jīng)檢驗(yàn)合格的牛即可送宰。宰后符合的牛肉分割檢測(cè)后進(jìn)入貯藏加工環(huán)節(jié)。此時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制牛肉的貯藏溫度及衛(wèi)生條件，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的記錄。加工廠應(yīng)對(duì)牛肉產(chǎn)品加工期間所涉及的信息，如加工廠名稱、加工日期、加工批號(hào)、保質(zhì)期、牛耳標(biāo)號(hào)、牛部位名稱、加工配料、防腐劑使用情況、包裝材料及透氣性程度、加工人員等進(jìn)行詳細(xì)記錄并建立資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

3)銷售管理系統(tǒng):加工后的肉制成品獲得市場(chǎng)準(zhǔn)入資格后便可進(jìn)行銷售。銷售商需要對(duì)所接到的待售產(chǎn)品建立從運(yùn)輸?shù)戒N售包括運(yùn)輸企業(yè)、運(yùn)輸工具、產(chǎn)品名稱及數(shù)量、銷售單位等的信息數(shù)據(jù)庫(kù)并錄入溯源系統(tǒng)，從而完善每一個(gè)環(huán)節(jié)，最終達(dá)到可追溯的目的。建立銷售終端的畜產(chǎn)品安全溯源管理數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 基于穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)的草畜產(chǎn)品溯源技術(shù)

穩(wěn)定同位素技術(shù)的主要流程包括數(shù)據(jù)信息收集整理、終端查詢(圖3)。

3.1數(shù)據(jù)信息收集整理

采集來(lái)自不同產(chǎn)地家畜的組織樣品保存，采集當(dāng)?shù)丶倚蟛墒车闹饕敛菁帮嬎?，制作樣品原產(chǎn)地信息記錄表(表1)。

采用高溫裂解－同位素比率質(zhì)譜法［30］分別測(cè)定飲水、牧草、脫脂組織中，δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等同位素的值并進(jìn)行記錄。利用所測(cè)值對(duì)不同地區(qū)樣品的各個(gè)同位素值進(jìn)行多重比較分析，得到不同地區(qū)產(chǎn)品同位素之間的差異;組織同位素組成受地域環(huán)境的影響，與當(dāng)?shù)仫嬘盟澳敛菝芮邢嚓P(guān)，故將飲水、牧草中某一同位素的含量與組織中的相同同位素的含量進(jìn)行相關(guān)性分析，檢驗(yàn)彼此之間的相關(guān)性，可以作為地域信息的載體，用于區(qū)分產(chǎn)品的產(chǎn)地來(lái)源，并將所得的分析結(jié)果進(jìn)行記錄;將不同產(chǎn)地同位素指標(biāo)進(jìn)行聚類分析(圖4)，并將分析數(shù)據(jù)記錄入庫(kù)，建立同位素追蹤信息庫(kù)。

圖3 同位素溯源技術(shù)流程Fig.3 The processes of isotope tracing technology

表1 樣品來(lái)源地信息Table 1 Sample information source

圖4 聚類分析樹(shù)Fig.4 Cluster analysis tree

3.2終端查詢

通過(guò)相關(guān)性分析數(shù)據(jù)庫(kù)可以查詢?cè)a(chǎn)地牧草或飲水與動(dòng)物產(chǎn)品同位素之間的聯(lián)系，從而追溯動(dòng)物產(chǎn)品的原產(chǎn)地;通過(guò)聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)可以直接追溯產(chǎn)品的原產(chǎn)地，同時(shí)可檢驗(yàn)產(chǎn)品是否為混合產(chǎn)品，形成一套安全溯源管理模式。

4 小結(jié)

電子信息編碼技術(shù)主要以產(chǎn)地地理編碼為主線，連接了生產(chǎn)、加工、銷售的3個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)，形成一套完整的草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式，可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障食品安全。穩(wěn)定同位素技術(shù)主要以其不具有放射性的特性，通過(guò)檢測(cè)同位素的含量來(lái)追溯產(chǎn)品的源頭，以保證草畜產(chǎn)品的安全。但是由于受到季節(jié)變化、動(dòng)物代謝、氣候環(huán)境等的影響，穩(wěn)定同位素技術(shù)目前還不成熟，尚未建立一套完整的理論體系和模型用于實(shí)際之中，應(yīng)加大這方面的研究力度，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)草畜產(chǎn)品安全追溯制度體系的建立與完善。

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(責(zé)任編輯 王芳)

A preliminary study on the safety traceability management system of grasses and animal products

Shi Fu-yu，Wang Hu-cheng
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China)

It has been reported that people was worried about the worse problems on food safety during the past several years.In developed country，tracing technology has been used in food and livestock product industry，especially the electronic information coding and stable isotope techniques.However，it has not been paid attention in the Chinese grassland farming systems.Based on above mentioned，on one hand，authors designed an electronic information coding technology that included the geo-coding，producing code，proceeding code and sale code of feed and animal product，and also the rules for managing those codes.On the other hand，a stable isotope technique was established，which needed to determine the tagged isotope element (δ2H，δ13C，δ15N，δ16O，δ32S，δ86Sr) from the forage，drinking water to organization，and then form isotope database according to those data，and the correlation between the isotopes of grasses and animal products was also analyzed by the technique of molecular biology and mathematical statistics technology to distinguish the influence factors of grasses and animal products safety.Above two tracking system based on principle of food traceability management covered the whole process of the entire production and supply of grass and animal product，which will provide a reference model for grasses and animal products safety management.

book=165,ebook=169

tracing technology; grasses and animal products safety; electronic information technology; isotope technology

Wang Hu-cheng E-mail: wanghuch@ lzu.edu.cn

S8-05

A

1001-0629(2016) 1-0164-07*

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0174

石福于，王虎成.草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式初探.草業(yè)科學(xué)，2016，33(1) : 164-170.

Shi F Y，Wang H C.A preliminary study on the safety traceability management system of grasses and animal products.Pratacultural Science，2016，33(1) :164-170.

2015-03-31 接受日期: 2015-07-02

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)(201203041) ;國(guó)家自然基金(31302001)

石福于(1990-)，男，甘肅靖遠(yuǎn)人，在讀碩士生，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)方面的研究。E-mail: shify14@ lzu.edu.cn

王虎成(1978-)，男，甘肅隴西人，副教授，博士，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。E-mail: wanghuch@ lzu.edu.cn