畜类肉品加工溯源系统研究综述

摘 要：随着消费者对畜类肉品品质与安全的要求日益提高，畜类肉品加工溯源系统成为研究热点。此综述聚焦于物联网、区块链和人工智能在畜类肉品加工溯源中的应用。物联网技术通过传感器和射频识别等设备，实现对畜类养殖环境、生长状况及加工过程中关键环节的实时数据采集。区块链技术因为具备去中心化、不可篡改和可追溯的特质，有效保证了溯源数据的真实性和完整性，提高了供应链的信任度。人工智能则在数据分析和预测方面发挥重要作用，能够对肉品品质进行评估、预测潜在风险，并优化溯源流程。然而，这些技术的融合应用仍面临诸多挑战，如技术成本较高、数据隐私保护不够、跨平台兼容性不足等。未来，需进一步优化技术方案，加强技术协同，以构建更高效、可靠和智能化的畜类肉品加工溯源系统，保障消费者权益和行业的可持续发展。

关键词：畜类肉品加工；溯源系统；肉品质量与安全

中图分类号：TS272.7 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）9-129-6

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.09.030

0 引言

畜类肉品是农产品的重要部分，一定程度上满足了人们对蛋白质的需求。近年来，面对诸如疯牛病、非洲猪瘟等畜类疾病爆发而导致各种病害肉时有出现的局面，国内外对畜类食品安全格外重视。食品安全影响深远，与公众的身体状况及生活品质息息相关。尤其在当今社会，随着全球化和供应链的复杂性增加，确保食品的安全性变得尤为重要。食品安全需要从源头到餐桌的全程监管和控制。从养殖到加工，从运输到零售，每个环节都需要严格的监测和管理。这包括了养殖生产的科学规范、兽药的合理使用、喂食原料的可追溯、加工过程的卫生控制等一系列措施。

为了保障食品安全，很多地方建设了食品溯源系统。该系统主要用来跟踪食品从生产到流通的全过程，确保品质、安全和可追溯。该体系涵盖了从原材料的生产、处理、运送、分销以至最后的销售，对质量管理及必要时的退货都起着重要作用。溯源系统的出现有利于确保食品的品质、安全和可追溯性，有利于消费者了解产品的食品标签、生产日期和相关认证信息，保障了消费者的知情权等权益。

随着时间的推移，溯源系统得到进一步发展和应用。各种溯源应用层出不穷，如区块链技术溯源。区块链技术溯源被认为具有不可篡改的技术属性，但关键在于如何确保初始数据的真实性。当前，基于物联网技术的视频化溯源系统被认为是溯源系统的主流发展方向。这种系统体现了简单实用、容易普及、投入成本低的优势，并且可以从源头控制伪造作假，从而实现溯源的真实性、直观性和精准性。

溯源系统的发展历史与科技的进步紧密相连，科技的发展为溯源系统的升级和优化提供了可能。通过使用现代技术，如物联网、区块链和人工智能，溯源系统能够实现对产品生产、加工、运输和销售全过程的监控和记录。

1 国外研究现状

1996年，欧盟部分成员国发生的疯牛病引发了公众恐慌。为了应对这个问题，欧盟开始逐步建立并完善首个食品安全溯源系统。该系统主要针对牛肉及其制品，通过验证和注册系统，消费者能够对牛肉产品从饲养到销售的全流程信息进行追踪。随后，欧盟利用信息管理技术，对产品的相关信息进行记录和保存，进一步确立了更为成熟且具备规律特征的农产品溯源系统。该系统的覆盖范畴涉及畜禽动物及其制品、转基因生物及含转基因生物的食品与饲料等多个方面。自2005年1月1日起，欧盟强制执行牛肉产品溯源的法规，规定所有出口到欧盟的牛肉产品必须通过国家认证系统提供追溯信息，而欧盟成员国进口的牛肉也要在2007年1月1日前建立追溯制度。

自2008年，美国政府开始采用国家动物标识系统（National Animal Identification System，NAIS）。该系统是由美国农业部（USDA）开发的用于记录家畜信息的系统，主要对农场和加工厂的家畜进行标识和追踪。该系统的建立目标是在发生紧急疫情时，能够在48 h内识别出与病源有直接接触的动物及饲养场地，以便进行诊断、围堵和根除动物疫情。

在2001年，澳大利亚实行牲畜标识计划（National Livestock Identification Scheme，NLIS）。这个计划主要对牛和羊进行身份标识，活牛借助经过NLIS认证的耳标及瘤胃标识球来标识身份，而羊则使用统一直径的耳标。所有的标识信息都由国家中央数据库进行统一管理。这个系统可以实现对动物个体从出生到屠宰的全过程追踪。

1.1 物联网技术

物联网（Internet of Things，IoT），即万物互联，是指将物理设备与互联网连接，通过数据传输和相互通信实现智能化和自动化的网络系统。物联网可以让各种设备、传感器和物体之间进行数据交换和协作，从而创造出更智能、高效和便捷的生活和工作环境。在国外，物联网在溯源系统中的应用已经得到了广泛的发展。通过物联网技术，溯源系统能够在产品的生产、加工、运输、销售等诸环节进行跟踪和溯源，做到对产品的全程监管与信息追溯。

目前，尚不清楚可追溯性（尤其是在物品级别和实时情况下）如何影响供应链健康、安全和环境（HSE）控制。ZHOU等［1］基于IoT（物联网）自动跟踪/追踪技术研究了实时和单品级可追溯性。YADAV等［2］确定绩效指标并确定其优先级，从而推动基于物联网（IoT）的农业供应链（ASC）追溯系统的开发。SOUPRAYEN等［3］提出了利用物联网的高效食品追溯技术，并获得了数据预测的解决方案，适应了现有的金融环境和全球食品供应链的发展。

1.1.1 条码

条码技术起源于1940年，在最近20年，其实际应用开始得到注重，并迅速发展起来。条码技术已在发达国家普遍使用，并在全世界普及，其应用开始迅速扩大。目前，条码技术被广泛应用于溯源系统中。条码是一种利用黑白相间的条纹表示信息的编码技术，具有易于识别、制作简单、读取快速等优点。

现在世界上的各个国家和地区都已普遍使用条码技术。国际物品编码协会CS1（Global Standard one）建立的EAN·UGC系统为农产品的标识与追溯提供了一个标准的条码解决方案。目前，该方案已在许多国家得到应用。

1.1.2 RFID

无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种用于自动识别和跟踪目标的技术。它通过使用无线电波来读取和写入附着在物体上的标签信息，从而实现快速、非接触式的识别。RFID技术的优点包括抗干扰性强、数据容量大、可动态操作、使用寿命长、批量读取等。总的来说，RFID技术具有许多优点，在多个领域都有广泛的应用前景。KELEPOURIS等［4］研究RFID技术如何满足可追溯性的主要要求，所使用的技术方法对与追溯系统相关的成本及其部署的简易性具有重大影响。

在国外，RFID技术在溯源系统得到了很好的应用，可以帮助养殖场进行管理，如动物追踪等。LIANG等［5］提出了牛/牛肉供应链可追溯性模型和基于RFID技术与EPC global网络的可追溯系统，实现了供应链业务间信息的高效共享和牛/牛肉供应链的无缝隙追溯。

ALAVI等［6］分析了最近提出的3种RFID认证协议的隐私性，为了维护和保护RFID用户的隐私，提出了2个改进版的分析协议，优化了现有技术。GANDINO 等［7］研究分析基于RFID的信息系统，用于农业食品链中的跟踪和追溯，分析了如何正确使用射频识别（RFID）来改进农产品链中的可追溯系统。ABAD等［8］的主要目标是验证专为食品行业设计的RFID智能标签系统的性能，该系统旨在实现实时追踪与冷链监控，确保食品流通的安全与效率。

1.2 区块链技术

区块链（Blockchain）作为一种数据结构，是由在分布式网络上运行的多个实体所共享的数据分类账，其主要特性表现为去中心化、不可篡改及透明性。在溯源系统中，区块链技术可以用于确保数据的安全性、可信度和不可篡改性。

CARO等［9］提出了AgriBlockIoT，其是一个具有可追溯性的完全去中心化的农业食品供应链管理的区块链解决方案，能够无缝集成物联网设备，在整个供应链上生成和消费数字数据，解决了基于物联网的农业食品供应链追溯和来源系统的可篡改等问题。FENG等［10］对区块链技术的特征和功能予以回顾，提出了用于解决食品可追溯性问题的方案，并辅助研究人员给出基于区块链技术的食品追溯系统的架构设计框架及适用性应用分析流程图，可助力实践者运用基于区块链技术的食品追溯系统。SUNNY等［11］在概述文献中分析了各种基于区块链的可追溯性解决方案。

1.3 人工智能

人工智能在许多领域都有广泛的应用，如自然语言处理、计算机视觉、机器学习、专家系统等。随着技术的不断发展和应用场景的不断扩大，人工智能可以运用到溯源系统中。

人工智能在国外畜类产品溯源上已经得到了广泛的应用。例如，美国农业部建立了国家动物标识系统，该系统可用于家畜身份识别、疾病控制、生产管理等多个方面。在生产管理方面，该系统通过人工智能技术对家畜的生产、养殖、屠宰等全过程进行监测和管理，确保产品的安全性和可追溯性。BHAVNA等［12］预测在畜牧业中使用人工智能技术将使畜牧流程自动化且易于管理，提出将人工智能技术应用到畜类产品从农场到餐桌的质量追溯中；并且论述人工智能有助于畜牧业从动物出生到生产和食品的全程机械化，总结人工智能在动物领域的未来是不可预测。

此外，一些欧洲国家也建立了类似的追溯系统，如丹麦的Danish Pig Production和瑞典的国家猪肉标识计划。这些系统都使用了人工智能技术对家畜的生产、加工、流通等全过程进行监测和追溯，确保产品的真实性和可追溯性。

2 国内研究现状

我国有关牲畜产品质量安全可追溯系统的研究起始于20世纪90年代，而后逐渐制定出了相关的标准和准则。与此同时，中国许多地方政府和机构正在自行开发和实施猪肉可追溯系统，如猪肉生产加工信息可追溯系统等。

我国的一些地区已经建立了专门的畜类产品溯源系统。例如，山东省建立了省级食品安全监管综合信息平台，建成了包括生产环节、流通环节及服务环节的安全监管系统，实现了食品安全电子追溯监管系统的全覆盖。上海市也建立了食品安全信息追溯平台，针对肉、菜等重点食品进行追溯管理。这些溯源系统的建立，有助于提高畜类产品的质量安全水平，保障消费者的健康和安全。

2.1 物联网技术

国内物联网技术在溯源系统的应用已经逐渐成熟。在农产品溯源方面，物联网技术可以帮助实现农产品全流程追溯。智慧农业平台溯源系统通过产品从原材料加工到销售的全链数据整合，能满足消费、管理、监管等多方溯源的需求，可实现从农田到餐桌的全流程追溯。

白忠贺［13］以物联网技术和肉品追溯系统的相关理论知识为基础，对肉品追溯进程中采用的射频识别技术和产品电子编码（Electronic Product Code，EPC）技术进行了探究，提出了一个简易的肉品追溯信息模型，开发并测试了所设计的肉品追溯应用系统。王艳［14］结合物联网、互联网技术和现代计算机技术，针对内蒙古肉食品从牧场到销售这一过程，设计了肉食品溯源系统。该系统有助于肉食品产业链的透明化，可实现肉食品生产加工痕迹有记录可查询，提高了对肉食品生产厂家的监督水平，可实现有问题肉食品及时查询至信息源头［14］。

2.1.1 条码

为推动条码技术于食品追溯管理领域的运用，中国物品编码中心在北京、上海、武汉等地设置了试点项目。以上海为例，当地构建了超市农产品信息查询系统。此系统整合了信息技术与条码技术，搭建起包含产品生产供应全程监控与管理、条码标识及网络平台查询的追溯体系，其目的在于助力企业达成标准化生产和规范化经营，保证农副产品从生产至销售的全链条质量安全把控与管理。