果蔬冷鏈追溯體系研究現(xiàn)狀與應用建議

周大森 陳靜 張鑫 李繼蘭 李志成 鄭曉冬 公維敏 宋燁

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究所，濟南，250014）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，消費者對果蔬產(chǎn)品的質(zhì)量需求從安全向新鮮、好吃、營養(yǎng)等多樣化需求升級。尤其是2020 年全球爆發(fā)新型冠狀病毒疫情后，通過冷鏈運輸?shù)倪M口車厘子、火龍果表面均出現(xiàn)病毒核酸檢測陽性的情況，相關(guān)部門對果蔬冷鏈產(chǎn)品追溯的關(guān)注和管理要求提高。

果蔬冷鏈技術(shù)的發(fā)展對保持果蔬產(chǎn)品新鮮、好吃具有重要的保障作用，果蔬全程冷鏈技術(shù)，要求果蔬產(chǎn)品從采摘后就要處于低溫環(huán)境中，并且在后續(xù)各個環(huán)節(jié)都要處于這樣的環(huán)境之中[1]，通過果蔬冷鏈運輸?shù)漠a(chǎn)品其新鮮度、貯藏時間明顯高于普通物流運輸?shù)漠a(chǎn)品，對于提供新鮮、營養(yǎng)、好吃的果蔬具有重要的保障作用。但中國果蔬冷鏈應用比率較低，損失率較高。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2019 年，中國果蔬總產(chǎn)量達9.93 億噸，但是采后損失率高達20%～25%[2]，每年損失金額達1000 億元以上，而在發(fā)達國家該比率控制在5% 以下，美國更是僅有1%～2%[3]，發(fā)達國家80%以上的果蔬產(chǎn)品實現(xiàn)冷鏈貯運，而中國目前進入冷鏈系統(tǒng)的蔬菜類比重只占到全部蔬菜的5%；由于冷鏈利用率低，果蔬產(chǎn)品品質(zhì)下降快，利潤率較低，目前中國冷鏈利潤率為8%;而發(fā)達國家冷鏈利潤率可以達到20%～30%[4]。

果蔬追溯技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，完整記錄果蔬產(chǎn)品從“田地”到“餐桌”全過程，實現(xiàn)“來源可查、去向可追、責任可究”，對于保障果蔬產(chǎn)品的安全、健康，保障果蔬冷鏈的全程實現(xiàn)具有重要的監(jiān)控作用[5]。關(guān)于果蔬產(chǎn)品追溯的研究，國外起步較早，早在20 世紀80 年代的歐洲，相關(guān)專家就提出了食品溯源概念[6]，2000 年歐盟發(fā)布《食品安全白皮書》，2002 年日本發(fā)布《食品安全基本法》，這些舉措最終奠定了食品追溯制度的法律基礎(chǔ)；國內(nèi)從2002 年開始，國家倡導逐步建立食品（農(nóng)產(chǎn)品）追溯體系法律法規(guī)，2015 年《食品安全法》第一次修改，食品安全追溯制度在中國第一次得到法律確認，此后，果蔬追溯產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，全國31 個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）均開展果蔬產(chǎn)品追溯建設(shè)。政府機構(gòu)、民間團體、第三方企業(yè)紛紛推出各自的追溯體系，中國的果蔬產(chǎn)品追溯事業(yè)進入高速發(fā)展期[7]。但這些追溯系統(tǒng)，大多以果蔬產(chǎn)品生產(chǎn)為追溯中心，對冷鏈流通、貯藏、銷售等環(huán)節(jié)關(guān)注度低，具體到果蔬冷鏈領(lǐng)域，中國尚未建立完善的信息溯源體系。

2 果蔬冷鏈追溯關(guān)鍵控制點研究

果蔬冷鏈追溯涵蓋從采收到銷售的完整過程，主要包括采收、前處理、預冷、貯存、流通等環(huán)節(jié)，要建立科學、有效的冷鏈追溯系統(tǒng)，必須確定冷鏈過程的關(guān)鍵控制點，通過對關(guān)鍵控制點的信息追溯，實現(xiàn)對冷鏈流通過程的全程追溯。

2.1 果蔬冷鏈關(guān)鍵控制點研究

由于果蔬產(chǎn)品易腐爛、保質(zhì)期短，為保證其產(chǎn)品質(zhì)量，需在生產(chǎn)加工、儲存以及產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)遵循3T 原則（Temperature，Time，Tolerance）[8]。在果蔬冷鏈過程中，需要對溫度、流通時間和農(nóng)產(chǎn)品的耐儲性做精確地把握。但目前中國冷鏈物流行業(yè)發(fā)展仍不充分，存在“散”和“亂”的現(xiàn)象，建立冷鏈質(zhì)量風險評價和控制體系及確定關(guān)鍵控制點有較多困難。目前，果蔬冷鏈關(guān)鍵控制點研究主要有兩條路徑：

一是以現(xiàn)有HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point）、GAP（Good Agricultural Practices）和現(xiàn)有的果蔬質(zhì)量管理體系為基礎(chǔ)，分析農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量因素，探討控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的關(guān)鍵點和控制危害發(fā)生的措施，從農(nóng)產(chǎn)品冷鏈關(guān)鍵控制點結(jié)合果蔬冷鏈流通特點確定果蔬冷鏈關(guān)鍵控制點。李潔等基于HACCP 體系研究果蔬冷鏈流通過程的關(guān)鍵控制點，分析確定從種植到銷售環(huán)節(jié)質(zhì)量控制關(guān)鍵點，包括種植過程的產(chǎn)地選擇、種植管理、采收，加工過程的原料驗收、預冷、加工、包裝，貯藏流通過程的裝卸、存儲、物流配送以及銷售環(huán)節(jié)的銷售檢驗和展示等[9]。

二是通過研究果蔬冷鏈產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，以果蔬冷鏈流通體系特點為基礎(chǔ)，科學提出果蔬冷鏈風險評價體系，并以此為基礎(chǔ)提出果蔬冷鏈關(guān)鍵控制點。崔璟麗通過研究，提出了果蔬冷鏈風險的關(guān)鍵控制點，包括運作風險、銷售風險、技術(shù)風險、外部環(huán)境風險等4 個風險因素以及運輸損失率、裝卸損失率、溫控設(shè)備適用性、價格風險、經(jīng)濟周期風險等18 個風險變量，并運用模糊綜合評價法，篩選出果蔬冷鏈流通過程中具有較高風險的是運輸損失、存儲損失、采購損失、溫控設(shè)備、保鮮技術(shù)、質(zhì)量檢測、運輸設(shè)備和價格[10]。

2.2 果蔬冷鏈追溯系統(tǒng)關(guān)鍵指標研究

果蔬冷鏈物流追溯系統(tǒng)應立足風險，以科學實用、提質(zhì)增效為主要目的，鏈接從果蔬生產(chǎn)到終端銷售的每個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)果蔬生產(chǎn)、采收、加工、貯藏、流通、銷售全程可視可控?；谧匪菹到y(tǒng)特性，其關(guān)鍵指標在涵蓋所有關(guān)鍵質(zhì)量控制點的基礎(chǔ)上，需進一步增加追溯基本點，包括基礎(chǔ)信息、信息交互信息、編碼信息。其中基礎(chǔ)信息包括種植基地信息、農(nóng)戶（種植者）基本信息、產(chǎn)品基本信息、采購商基本信息等，信息交互信息指因各環(huán)節(jié)信息交互產(chǎn)生的信息，編碼信息指遵循“一物一碼”原則的編碼信息[11]。

基于各環(huán)節(jié)具有不同的特點和追溯要求，在果蔬生產(chǎn)、加工、貯藏、流通環(huán)節(jié)，均通過不同模式實現(xiàn)冷鏈追溯。通過防偽溯源系統(tǒng)的建設(shè)，有利于激發(fā)品牌發(fā)展活力，提升品牌魅力和知名度，讓更多的人參與品牌保護和推廣，打造具有國際競爭力的中國品牌[9]。

3 果蔬冷鏈追溯解決方案研究

3.1 果蔬冷鏈追溯體系架構(gòu)

當前果蔬冷鏈追溯體系多為基于物聯(lián)網(wǎng)的追溯體系，采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動獲取數(shù)據(jù)和人工上傳數(shù)據(jù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)獲取方式，通過系統(tǒng)自動比對驗證數(shù)據(jù)，實現(xiàn)追溯系統(tǒng)的自動化和智能化。果蔬冷鏈追溯體系架構(gòu)主要包括物理層、數(shù)據(jù)層、處理層、交互層。

3.1.1 物理層

物理層是果蔬冷鏈追溯體系的數(shù)據(jù)獲取層，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如溫濕度檢測儀、實時定位模塊、田間氣象站等）、傳感器技術(shù)和移動通信技術(shù)獲取并傳輸果蔬冷鏈流通過程中的原始數(shù)據(jù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層用于接收和存儲物理層獲取的原始數(shù)據(jù)，并向邏輯層提供功能運行的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和模型。數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫、模型庫和數(shù)據(jù)接口。通過數(shù)據(jù)完整記錄果蔬冷鏈的全過程信息，保證了果蔬產(chǎn)品從農(nóng)田到消費者整個過程的正向追蹤和逆向溯源。同時數(shù)據(jù)層也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在消費者、果蔬農(nóng)產(chǎn)品供應鏈相關(guān)企業(yè)、監(jiān)管機構(gòu)之間的信息共享，提高了信息傳遞的效率，有效地規(guī)避“信息孤島”。

3.1.3 邏輯層

邏輯層是果蔬冷鏈追溯系統(tǒng)業(yè)務邏輯和功能實現(xiàn)的核心。包括數(shù)據(jù)接口模塊、全程追溯模塊、精準召回模塊和智能化管理模塊，各功能模塊應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分析提出管理功能和決策功能，包括關(guān)鍵點質(zhì)量控制、過程評價、關(guān)鍵點預警和故障診斷、基于市場反饋的銷售決策。數(shù)據(jù)接口模塊接收外部數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)層通信，存入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)層的互聯(lián)互通。全程追溯模塊通過模型建設(shè)，打通果蔬生產(chǎn)、流通各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)信息全程展示，精準召回模塊在“一物一碼”全程追溯基礎(chǔ)上，實現(xiàn)發(fā)生問題后的產(chǎn)品精準召回。智能化管理模塊通過存儲果蔬冷鏈相關(guān)的法律法規(guī)、行業(yè)標準等內(nèi)容，以智能合約的形式嵌入到追溯信息中，通過設(shè)計比對模型比對原始數(shù)據(jù)與相關(guān)條文，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能比對，從而對問題數(shù)據(jù)進行預警，實現(xiàn)了果蔬冷鏈的監(jiān)管標準化、智能化，提高了監(jiān)管的效率。

3.1.4 交互層

交互層向用戶和外部數(shù)據(jù)源提供與業(yè)務邏輯層進行數(shù)據(jù)交互的界面和接口，完成外部數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)融合、格式轉(zhuǎn)換并向業(yè)務邏輯層進行數(shù)據(jù)推送。采用B/S 技術(shù)架構(gòu)，通過電腦或者手機終端，為監(jiān)管部門、消費者、果蔬冷鏈上全部企業(yè)進行查詢和追溯服務[12]。

3.2 果蔬冷鏈追溯環(huán)節(jié)

3.2.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

生產(chǎn)階段是果蔬冷鏈追溯的起點，也是決定果蔬質(zhì)量安全的基礎(chǔ)性因素，是冷鏈追溯傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基礎(chǔ)，相關(guān)信息需通過信息流流入追溯系統(tǒng)。該階段主要包括種子種苗、土肥水管理、病蟲害控制等，主要特點是外界投入品較多、環(huán)境因素影響大、人工操作難掌控。為使獲取的數(shù)據(jù)更加客觀、真實，該階段需引入實時定位技術(shù)、即時通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等。

對于農(nóng)藥、化肥、種子等投入品來源等外部數(shù)據(jù)，通過追溯購買憑證、購買記錄等確定其來源，實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的接入；對于難掌控的農(nóng)事操作，通過實時定位技術(shù)確定其使用位置，通過高清視頻監(jiān)控、農(nóng)事記錄確定農(nóng)事操作時間、類型、操作人等；對于環(huán)境因素，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、田間氣象站采集田間氣溫、土溫、降雨量、光照強度、空氣濕度、CO2濃度、空氣質(zhì)量指數(shù)、污染物含量等指標。相關(guān)信息通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接對接追溯系統(tǒng)或由人工錄入系統(tǒng)，成為展示產(chǎn)品生產(chǎn)過程的主體信息。

3.2.2 采收環(huán)節(jié)

合理采收可減少產(chǎn)品損傷，對提高產(chǎn)量、降低貯運損耗、保持和改進產(chǎn)品品質(zhì)、防止感病腐爛有直接影響，果蔬產(chǎn)品采收時需進行田間質(zhì)量檢測，檢測合格產(chǎn)品才能作為食品銷售。短期或長期貯存的果蔬產(chǎn)品，還需進行田間預冷。該階段核心追溯信息是采收時間，另外還需記錄采收方式、采收人、檢測報告、預冷方式、預冷終溫等信息。

對于采收時間，以及采收方式、采收人，可引入高清攝像技術(shù)進行確認，并與采收人錄入信息進行比對驗證，確定真實采收時間；對于田間初篩，可通過智能快檢設(shè)備檢測，并通過API 接口接入追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)信息自動上傳，避免人為操作影響數(shù)據(jù)真實性；田間預冷方式、預冷設(shè)備、預冷終溫等信息，同樣可使用智能預冷設(shè)備接入追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集，降低發(fā)生人工錄入引起數(shù)據(jù)真實性、權(quán)威性不足問題的可能性。

3.2.3 貯藏環(huán)節(jié)

果蔬貯藏的主要目的是延長產(chǎn)品的儲藏期，解決產(chǎn)銷異地問題，并調(diào)節(jié)果蔬淡旺季間的均衡供應。貯藏環(huán)節(jié)涉及的主要追溯主體包括貯藏庫庫體、通風換氣系統(tǒng)、二氧化碳發(fā)生系統(tǒng)等。該環(huán)節(jié)要加強貯藏環(huán)境監(jiān)測，依靠溫度傳感技術(shù)、氣體監(jiān)測設(shè)備等，保證果蔬冷庫的貯藏符合要求。此環(huán)節(jié)要切實做好貯藏溫度、濕度、CO2濃度、出入庫時間、方式、設(shè)備清洗消毒以及庫存信息等記錄。

對于產(chǎn)品出入庫，建設(shè)智慧門，通過RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)實現(xiàn)出入庫產(chǎn)品出入庫時間、批次、數(shù)量等信息自動獲取和上傳，通過溫濕度、氣體監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)貯藏庫內(nèi)環(huán)境識別和預警，通過傳感器技術(shù)可智能獲取貯藏產(chǎn)品位置、重量等關(guān)鍵信息。

3.2.4 流通環(huán)節(jié)

流通階段是冷鏈物流中連接產(chǎn)銷、推動冷鏈物流暢通運行的核心環(huán)節(jié)。該階段包括用冷藏車輛將采購之后的果蔬產(chǎn)品運達配送中心進行加工、集貨與存儲和按照超市或其他零售商所需，將果蔬產(chǎn)品按所需的種類和數(shù)量進行裝車，然后按時送達超市或其他零售地。流通階段的主要作業(yè)內(nèi)容包括裝卸設(shè)備清洗消毒、貨物搬運、裝車、貨物運輸、卸貨以及運輸配送全程的溫控和信息追蹤。

該階段需要運用的追溯技術(shù)主要有溫濕度監(jiān)控技術(shù)、傳感器技術(shù)、實時定位技術(shù)等。使用集成幾種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧冷藏車，其中通過溫濕度監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控和預警冷鏈運輸環(huán)境，通過實時定位技術(shù)確定冷藏車運輸位置，確保冷藏車按要求進行配送，通過傳感器技術(shù)可以監(jiān)控冷藏車內(nèi)果蔬產(chǎn)品重量。智慧冷藏車的應用，可同時將運輸時間、運輸溫濕度、起止地點、運輸產(chǎn)品量進行采集和上傳。

3.2.5 銷售環(huán)節(jié)

銷售階段是果蔬冷鏈物流的最終階段，主要內(nèi)容是將配送來的果蔬產(chǎn)品置于冷藏柜或冷藏貨架，然后售賣給消費者，以實現(xiàn)其最終價值。

該階段需要運用的追溯技術(shù)主要是溫濕度監(jiān)控技術(shù)。通過溫濕度監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控和預警冷藏柜或冷藏貨架。主要記錄銷售時間、銷售柜溫濕度、銷售地點等信息。

4 果蔬冷鏈追溯發(fā)展建議

4.1 健全法律法規(guī)體系

政府部門多部門聯(lián)動、協(xié)商合作提出全流程、多維度的法律文件，進一步完善和細化果蔬冷鏈追溯領(lǐng)域法律法規(guī)體系，推動農(nóng)產(chǎn)品智慧物流的轉(zhuǎn)型升級和長期可持續(xù)發(fā)展，以穩(wěn)定市場秩序，明確管理責任，為果蔬冷鏈追溯發(fā)展提供必要的法律保障。剖析農(nóng)產(chǎn)品智慧物流運營模式，針對果蔬冷鏈追溯特點，制定數(shù)字化、智能化監(jiān)管措施，實施必要且嚴格的監(jiān)督與管理，提升企業(yè)違法違規(guī)成本，降低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患。

4.2 建立并完善標準體系

在現(xiàn)有農(nóng)產(chǎn)品追溯標準體系的基礎(chǔ)上，針對果蔬冷鏈特點，建立適用于果蔬冷鏈追溯的標準體系，為行業(yè)發(fā)展提供標準化指引。只有建立完整的農(nóng)產(chǎn)品追溯標準體系，才能實現(xiàn)食品鏈的信息互通與質(zhì)量控制，保證追溯有效性[13]。通過標準體系的建立，實現(xiàn)果蔬冷鏈各環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)與協(xié)調(diào)。一方面是建立統(tǒng)一的追溯編碼規(guī)則和編碼、轉(zhuǎn)碼技術(shù)，保證不同追溯系統(tǒng)間編碼可通用，避免因編碼規(guī)則不一致導致追溯信息“隔離”，另一方面是建立追溯系統(tǒng)軟件設(shè)計標準，針對同一產(chǎn)品，需追溯相似或相同關(guān)鍵節(jié)點，保證不同追溯系統(tǒng)間能夠便捷進行數(shù)據(jù)交流，避免產(chǎn)生“信息孤島”，為真正實現(xiàn)果蔬產(chǎn)品互聯(lián)互通奠定基礎(chǔ)。

4.3 推動相關(guān)技術(shù)研究

果蔬冷鏈追溯系統(tǒng)集成多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括田間氣象站、溫濕度監(jiān)控儀、冷庫智慧門等，在當前技術(shù)條件下，因成本較高導致許多企業(yè)無法做到全鏈條冷鏈追溯，嚴重阻礙全過程冷鏈追溯系統(tǒng)建設(shè)。建議國家通過項目支持、政策扶持、資金扶持，積極推動相關(guān)科學技術(shù)開發(fā)，提高技術(shù)精度和工作效率，降低成本和能耗，同時，要推動計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺、移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)賦能，實現(xiàn)智慧物聯(lián)、全程物聯(lián)、萬物物聯(lián)。建議農(nóng)產(chǎn)品物流企業(yè)積極采用基于新一代信息技術(shù)的軟硬件系統(tǒng)，開展共性技術(shù)應用改進，同時擴大對外交流與合作，跟蹤并引領(lǐng)行業(yè)國際發(fā)展趨勢[14]。

4.4 提高追溯產(chǎn)品認可度

針對追溯系統(tǒng)投入高、見效慢的特點，政府機構(gòu)應從多方面著手，提高社會和消費者對果蔬追溯產(chǎn)品的認可度，提高企業(yè)開展追溯的積極性[15]。一是通過政府和權(quán)威機構(gòu)開展追溯宣傳，推動追溯理念深入人心，提高社會對果蔬冷鏈追溯的認可，更好實現(xiàn)果蔬冷鏈追溯產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價和品牌建設(shè)。二是針對追溯產(chǎn)品，實行政府補貼，提高企業(yè)建設(shè)追溯系統(tǒng)、使用追溯系統(tǒng)、銷售追溯產(chǎn)品的意愿，推動追溯產(chǎn)品更多走向市場、走進消費者生活。

4.5 加強人才培養(yǎng)

人才是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，加強人才培養(yǎng)，有利于提高果蔬冷鏈追溯從業(yè)者的整體素質(zhì)，推動行業(yè)自下而上開展創(chuàng)新性工作。國家相關(guān)部門還要出臺相關(guān)政策措施，著眼于長遠，加大人才培養(yǎng)、引進、使用等環(huán)節(jié)的政策扶持力度，整合各種機構(gòu)資源，重點培養(yǎng)創(chuàng)新型、管理型、技術(shù)型人才，推動行業(yè)發(fā)展[16]。

5 結(jié)語

果蔬冷鏈和追溯均是近幾年發(fā)展較快的新興行業(yè)，行業(yè)的快速發(fā)展，推動了果蔬冷鏈生產(chǎn)流通的智能化、信息化[17]。隨著果蔬產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，冷鏈追溯融合發(fā)展將進一步加速，將繼續(xù)推動果蔬冷鏈追溯系統(tǒng)落地應用，提高全社會安全、新鮮、可追溯的果蔬產(chǎn)品供應能力，更好滿足廣大人民群眾對美好生活的向往。