致病微生物引起的食源性疾病是食品質(zhì)量安全應關(guān)注的頭號問(wèn)題。大連市衛健委于2021年1月初步判定，大連自2020年12月以來(lái)發(fā)生的疫情來(lái)源于污染了新冠病毒的進(jìn)口冷鏈產(chǎn)品。在后疫情時(shí)期仍應繼續強化食品安全風(fēng)險管理，通過(guò)建立食品安全供應鏈信息共享平臺，完善食品安全風(fēng)險監測體系。早在2019年5月，中共中央、國務(wù)院就已給出《關(guān)于深化改革加強食品安全工作的意見(jiàn)》，要求深刻認識食品安全面臨的形勢，不斷推進(jìn)大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術(shù)在食品安全監管領(lǐng)域的應用。果品供應鏈的每個(gè)環(huán)節都面臨著(zhù)技術(shù)保證及管理優(yōu)化的問(wèn)題，應用先進(jìn)的信息技術(shù)對果品供應鏈全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量安全信息實(shí)時(shí)監測及風(fēng)險預警顯得尤為迫切。當前，我國大部分食品質(zhì)量安全管理系統無(wú)法滿(mǎn)足供應鏈上不同主體需求，以區塊鏈為底層技術(shù)建立的供應鏈信息共享平臺具有更高的安全性。本文擬通過(guò)剖析果品供應鏈中的薄弱環(huán)節及主要質(zhì)量安全隱患，對區塊鏈技術(shù)帶來(lái)的果品質(zhì)量安全風(fēng)險監測效果提升作用進(jìn)行理論探討，并以果品供應鏈質(zhì)量安全信息監測平臺構建為基礎，對區塊鏈技術(shù)賦能果品質(zhì)量安全風(fēng)險管理的路徑做出闡釋?zhuān)谑称焚|(zhì)量安全管理領(lǐng)域的新技術(shù)應用方面做出探索。

 

　　果品供應鏈中的主要質(zhì)量安全隱患

 

　　在圖1所示的果品供應鏈諸多環(huán)節中，種植、分揀加工及物流倉儲環(huán)節存在較多的質(zhì)量完全隱患。

　　圖1  果品供應鏈流程圖

 

　　種植環(huán)節的農藥殘留問(wèn)題

 

　　水果、蔬菜在其生長(cháng)過(guò)程中容易受到外源性污染。一是人類(lèi)活動(dòng)、工農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中汞、鉛、鎘等重金屬污染；二是種植過(guò)程中大量使用農藥、化肥、殺蟲(chóng)劑等造成的化學(xué)污染。果品種植園區的水源受到農藥污染，引起水源質(zhì)量惡化，也會(huì )導致食品質(zhì)量安全隱患。大量不規范使用農藥使農作物及其生長(cháng)水源被污染，由農藥殘留引發(fā)的食品質(zhì)量安全問(wèn)題，正日益引起各國政府的高度重視。部分污染物暴露于外部環(huán)境能夠被降解，但微量的有害物質(zhì)及農藥殘留在消費端仍可帶來(lái)嚴重的質(zhì)量安全隱患。一些涉農企業(yè)為增加自身利潤，采取降低生產(chǎn)成本的經(jīng)營(yíng)對策，逃避檢測的案例時(shí)有發(fā)生。鑒于果品種類(lèi)繁多，收購企業(yè)或分銷(xiāo)商無(wú)法對其生長(cháng)及環(huán)境情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，致使部分農殘超標的產(chǎn)品流通到供應鏈的下一環(huán)節，進(jìn)而流入終端消費市場(chǎng)。

 

 

　　分揀加工過(guò)程的清潔和消毒工序，旨在清除微生物等污染，對保障果品產(chǎn)品質(zhì)量安全至關(guān)重要。但該環(huán)節存在大量手工式小作坊，設備落后、衛生條件較差，工作本身甚至會(huì )造成食品質(zhì)量安全隱患。分揀加工設備選擇不當、包裝物強度不夠，都會(huì )導致產(chǎn)品毀損、外物混入等情形發(fā)生，不僅能降低產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重的還會(huì )導致果品被二次污染。包裝設備、容器器具、包裝物上的細菌病毒，也是果品被二次污染的一個(gè)重要源頭。因此，采用合理的保鮮包裝技術(shù)是降低果品損耗率、延長(cháng)保鮮期的重要手段之一。但當前市場(chǎng)上果品包裝方式普遍較為粗糙，包裝材料也主要局限于紙箱或泡沫箱等，增加了破損、外物混入、微生物侵襲等情形發(fā)生的概率，在消費環(huán)節存在質(zhì)量安全事故發(fā)生的風(fēng)險。

 

 

　　隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展水平和消費者健康意識的提升，生鮮果品物流越來(lái)越多地采用冷鏈方式。但生鮮食品在冷鏈物流配送環(huán)節最容易發(fā)生質(zhì)量安全問(wèn)題。生鮮果品對運輸過(guò)程中的溫濕度環(huán)境、擠壓碰撞等比較敏感，需要較厚實(shí)的包裝及恒定的溫濕度條件。生鮮食品冷鏈物流運輸過(guò)程中應嚴格控制冷鏈中斷的時(shí)間。但國內大部分冷鏈運輸企業(yè)與冷庫之間相對獨立，未形成一體化產(chǎn)業(yè)。二者之間銜接不暢，會(huì )增加冷鏈中斷的時(shí)間，生鮮果品長(cháng)時(shí)間暴露在常溫下，腐爛變質(zhì)的風(fēng)險大大增加。部分冷鏈司機甚至運輸途中關(guān)閉制冷機、快到目的地時(shí)再打開(kāi)制冷機，不能真正做到全程冷鏈。此外，冷鏈物流裝卸貨過(guò)程中若沒(méi)有封閉月臺作為保溫緩沖區，強烈的溫差會(huì )造成微生物大量滋生，加快生鮮果品腐爛變質(zhì)的速度。

 

 

　　區塊鏈技術(shù)是構成去中心化網(wǎng)絡(luò )的底層技術(shù)，由公私鑰、共識機制及數字簽名等一系列核心技術(shù)構成。發(fā)揮區塊鏈去中心化網(wǎng)絡(luò )及技術(shù)體系優(yōu)勢，能夠為果品供應鏈質(zhì)量安全管理進(jìn)行技術(shù)賦能。

 

 

　　區塊鏈采用的對等網(wǎng)絡(luò )、密碼學(xué)算法及共識算法等技術(shù)，決定了其本身具有去中心化、信息透明、可追溯等特性。去中心化意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中不需要中心化的服務(wù)器，每個(gè)分布式節點(diǎn)的權責對等，都可以進(jìn)行數據的分布式存儲和核算。區塊鏈網(wǎng)絡(luò )中的各個(gè)在線(xiàn)節點(diǎn)遵守同樣的數據儲存、驗證與加密規則，對鏈上的交易和數據共同進(jìn)行實(shí)時(shí)維護，各節點(diǎn)對數據進(jìn)行獨立備份以保障數據安全完整。區塊鏈網(wǎng)絡(luò )去中心化的體系架構保證了交易方之間的點(diǎn)對點(diǎn)交互，能夠使大規模數字交易得以高效率地實(shí)現。區塊鏈技術(shù)使交易各方在無(wú)第三方擔保的情況下實(shí)現互信，供應鏈相關(guān)各方對源污染進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)合監測，及時(shí)上傳農藥殘留檢測數據及市場(chǎng)反饋信息，織牢質(zhì)量安全追溯網(wǎng)，確保對果品供應鏈質(zhì)量安全風(fēng)險的源頭把控。

 

　　區塊鏈記錄數據信息的方式是將存有交易或事項的區塊按照時(shí)間順序持續添加到鏈尾，每個(gè)節點(diǎn)都會(huì )存儲整個(gè)鏈條的所有數據和信息。數據經(jīng)過(guò)多數節點(diǎn)的確認才能修改，共識機制的存在使得修改大量區塊的成本極高。區塊鏈共識機制與智能合約結合，在探測到果品質(zhì)量異常信息時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行預警，利于質(zhì)量檢測及數據回溯。果品質(zhì)量安全檢測過(guò)程中，需要按照管理規范運行質(zhì)量檢測程序，提高檢測結果的準確性。區塊鏈網(wǎng)絡(luò )中的任何一方都可以通過(guò)共識機制，對果品流通過(guò)程中出現的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行記錄與追溯。共識機制確保對果品從供貨商經(jīng)由物流公司最終送達客戶(hù)全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量追蹤，使質(zhì)量安全檢測更加透明，并確保質(zhì)量安全信息傳輸的安全和高效。

 

 

　　區塊鏈公私鑰技術(shù)將密鑰存儲的職責交由各節點(diǎn)共同承擔，相較于傳統中心化公鑰系統能夠提供更好的抗干擾能力。為保障數據的安全性與客戶(hù)的隱私，區塊鏈上數據信息的加密過(guò)程需要將密鑰封裝機制和數據封裝機制相互結合。將區塊鏈公私鑰技術(shù)用于果品供應鏈質(zhì)量安全管理，加工商和分銷(xiāo)商分別擁有各自的專(zhuān)有私鑰，雙方都不能偽造對方的私鑰。公鑰有效記錄從果品種植到分揀、加工、包裝、流通、貯存等一系列環(huán)節的相關(guān)數據。果品加工過(guò)程中的各種操作程序及其環(huán)境信息都會(huì )以文字、視頻等形式，通過(guò)私鑰記錄至區塊鏈上。公私鑰技術(shù)下的即時(shí)簽名和實(shí)時(shí)驗證機制，還可確保冷鏈物流需求與冷庫倉位之間的匹配。經(jīng)公私鑰技術(shù)記錄的數據不可篡改，極大地保證了信息的真實(shí)有效，確保果品冷鏈各環(huán)節操作都符合食品加工及冷鏈物流規范，以信息真實(shí)性保障生鮮果品質(zhì)量安全。

 

　　區塊鏈技術(shù)賦能果品質(zhì)量

 

　　降低冷鏈物流成本、優(yōu)化生鮮食品供應鏈體系，需要加快供應鏈平臺化進(jìn)程。區塊鏈與射頻識別技術(shù)相結合構建食品溯源平臺，能夠通過(guò)供應鏈各環(huán)節的互聯(lián)互通，實(shí)現食品安全事件快速定位責任方。基于區塊鏈技術(shù)構建果品供應鏈質(zhì)量安全監測平臺（圖2），能夠實(shí)現質(zhì)量安全信息實(shí)時(shí)采集、質(zhì)量安全狀況即時(shí)監測、質(zhì)量安全風(fēng)險及時(shí)預警，從而有效提升果品供應鏈質(zhì)量安全風(fēng)險管理效果。

　　圖2  果品供應鏈質(zhì)量安全監測平臺的邏輯框架

 

 

　　區塊鏈質(zhì)量安全監測平臺信息采集中心是一個(gè)帶有數據庫和數據分析功能的決策系統，預設果品加工、物流倉儲、分銷(xiāo)零售等環(huán)節需采集數據的數據結構，將實(shí)時(shí)收集的數據由非結構化、半結構化數據轉換為結構化數據。使用溫濕度監測儀對生產(chǎn)加工環(huán)境進(jìn)行監測，并通過(guò)傳感器將溫濕度數據上傳至區塊鏈信息中心。果品加工完成后，將產(chǎn)地信息、品種規格、貨號批號、加工人員消毒信息及個(gè)人信息等匯總打包，并通過(guò)掃描儀掃描到區塊鏈網(wǎng)絡(luò )中，通過(guò)哈希算法生成相應的二進(jìn)制密碼。運輸存儲環(huán)節主要通過(guò)各類(lèi)移動(dòng)數據采集終端對冷庫供應、運輸車(chē)輛、產(chǎn)品種類(lèi)、車(chē)內溫度等信息進(jìn)行采集。數據采集過(guò)程與區塊鏈信息中心即時(shí)通信，并通過(guò)區塊鏈智能合約對信息進(jìn)行校驗，提高信息采集效率，保證數據的準確性。

 

　　質(zhì)量安全狀況即時(shí)監測

 

　　區塊鏈質(zhì)量安全監測平臺的信息監測模塊，采用密鑰交換協(xié)議和非對稱(chēng)加密相結合的方式，實(shí)現對果品加工環(huán)境及加工程序的全程無(wú)死角監測。信息監測模塊還依據規定的檢測方法和程序，對果品農藥殘留、重金屬污染及霉變等情況自動(dòng)檢測，確保不符合衛生標準的產(chǎn)品及時(shí)下架銷(xiāo)毀。該模塊采用信息全程追溯技術(shù)，通過(guò)產(chǎn)品生成的哈希值對生鮮果品原料采購、加工、物流倉儲等信息進(jìn)行追蹤監測，并將監測結果予以實(shí)時(shí)反饋。每一單果品都會(huì )被分配一個(gè)包含公私鑰密碼的標識符，通過(guò)哈希樹(shù)數據結構對數據進(jìn)行再次加密，果品供應鏈中的每一個(gè)節點(diǎn)都參與質(zhì)量安全信息監測與共識機制的執行。參與者可以使用公鑰訪(fǎng)問(wèn)公共賬戶(hù)，但不能更改賬戶(hù)中的數據記錄，確保數據安全、信息公開(kāi)，利于果品供應鏈質(zhì)量安全狀況即時(shí)監測及質(zhì)量安全問(wèn)題高效處理。

 

　　質(zhì)量安全風(fēng)險及時(shí)預警

 

　　區塊鏈共識機制使果品供應鏈各環(huán)節之間達成高效共識，縮短數據相互認證的時(shí)間，對果品加工及流通中的質(zhì)量安全風(fēng)險進(jìn)行及時(shí)預警。質(zhì)量安全監測平臺數據層與操作對象之間通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等智能化技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，完成交易、數據及指令的記錄與更新。用戶(hù)登錄后可進(jìn)行數據分析與維護等操作，通過(guò)調用接口將處理結果更新到數據庫，確保系統運行的快速高效。一旦發(fā)現果品存儲溫度、濕度等參數超標，系統會(huì )自動(dòng)對數據進(jìn)行分析聚合，并對異常情況進(jìn)行預警。通過(guò)智能合約中的執行規則，對各類(lèi)質(zhì)量安全隱患及異常狀況自動(dòng)采取應急防范措施。區塊鏈分布式賬本存儲技術(shù)確保數據及時(shí)傳輸、信息安全透明，能夠快速識別果品供應鏈中的質(zhì)量安全風(fēng)險隱患，并將信息及時(shí)反饋到所有的去中心化節點(diǎn)，提高質(zhì)量安全信息反饋及風(fēng)險預警的效率。

 

　　質(zhì)量安全風(fēng)險有效控制

 

　　質(zhì)量安全監測平臺以Web瀏覽器的方式為用戶(hù)提供數據管理窗口，并根據不同用戶(hù)的職能分配權限，對區塊鏈數據庫的操作權限按照層次嚴格劃分。授權操作人員可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口登錄到系統平臺，依據權限等級，對質(zhì)量安全信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、檢索查詢(xún)、可視化操作及溯源防偽查詢(xún)等。監管人員通過(guò)查看加工、運輸倉儲以及銷(xiāo)售等環(huán)節的數據，實(shí)現對果品供應鏈質(zhì)量安全的全覆蓋式實(shí)時(shí)監測。在發(fā)生質(zhì)量安全事故的情況下，監管人員也可以基于區塊鏈溯源機制，對質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行分析與溯源，將同一批次的產(chǎn)品及時(shí)銷(xiāo)毀。區塊鏈去中心化的網(wǎng)絡(luò )體系，保證各個(gè)終端節點(diǎn)的授權人員都能夠對果品供應鏈質(zhì)量安全狀況進(jìn)行快速查詢(xún)及實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現對質(zhì)量安全風(fēng)險的群防群控，織密果品供應鏈質(zhì)量安全風(fēng)險管理的網(wǎng)絡(luò )體系。

 

　　小結與討論

 

　　食品安全問(wèn)題一直以來(lái)都得到全社會(huì )的廣泛關(guān)注。果品生產(chǎn)、貯運過(guò)程中存在著(zhù)農藥殘留超標、交叉污染、微生物侵害等質(zhì)量安全隱患，整個(gè)供應鏈的每個(gè)環(huán)節都面臨著(zhù)技術(shù)保證及管理優(yōu)化問(wèn)題。基于傳統信息技術(shù)構建果品供應鏈質(zhì)量安全監測平臺，其中心化的系統架構難以對信息的安全性、可靠性及可追溯性給予有效保障。將區塊鏈技術(shù)應用于果品供應鏈質(zhì)量安全監測，發(fā)揮其去中心化網(wǎng)絡(luò )及技術(shù)體系優(yōu)勢，能夠保證信息真實(shí)可靠、提高檢測效率、實(shí)現質(zhì)量安全監測實(shí)時(shí)化。基于區塊鏈數字簽名、智能合約等技術(shù)構建果品供應鏈質(zhì)量安全監測平臺，實(shí)現對質(zhì)量安全信息的實(shí)時(shí)采集、質(zhì)量安全狀況的即時(shí)監測，依據質(zhì)量安全風(fēng)險的及時(shí)預警與有效控制，為新技術(shù)賦能果品供應鏈質(zhì)量安全管理提供了可行路徑。區塊鏈技術(shù)與果品供應鏈質(zhì)量安全管理的深度融合， 成為保障果品質(zhì)量安全、推動(dòng)果品行業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的新動(dòng)力。

 

　　聲  明：本文摘編自《中國果樹(shù)》2021年第5期“區塊鏈技術(shù)賦能果品供應鏈質(zhì)量安全管理研究”（李海洲，周小剛，唐衍軍）