草畜产品安全溯源管理模式初探

石福于，王虎成

(草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020)

草畜产品安全溯源管理模式初探

石福于，王虎成

(草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020)

频发的食品安全问题，使得草畜产品安全问题备受人们关注。溯源管理技术是保障食品安全的重要手段之一，且电子信息编码技术和稳定同位素技术已在很多领域得到应用，但在我国草畜产品中的应用范围较小。本研究在基于电子信息编码技术及稳定同位素溯源技术在国内外研究应用现状的综合分析基础之上，初步建立了以产地地理编码为主线，连接生产、加工、销售3个环节，形成一套完整的草畜产品安全电子信息编码技术;并且通过测定同位素标记过的元素(δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等)从牧草、饮水到组织中的含量，建立稳定同位素数据库，通过分子生物学技术，分析草畜产品中各同位素之间的相关性，经过数理统计分析，辨识影响畜产品的安全因子。基于食品溯源管理原理，初步建立的草畜产品生产全覆盖和供应全过程的追踪体系，将为实现草畜产品安全控制和有效追踪提供参考模式。

溯源技术;草畜食品安全;电子信息技术;稳定同位素技术

近年来，频频发生的食品安全问题，危害了人类的健康，扰乱了行业秩序。为了应对这一问题，欧美等发达国家已纷纷采取一系列的措施，对食品安全实行可追溯的全程监控制度［1-3］。在技术层面，随着全球性食品质量安全事件的不断发生，溯源技术不断发展并逐步应用于食品安全检测系统中。如作为安全溯源管理技术之一的电子信息编码技术，在传统农产品及药物保健品中［4-5］，已得到很好的应用。此外，稳定同位素技术，在国外的食品生产中已经得到应用［6-10］，该技术不仅能判断食品的产地来源，追溯食品的污染源，判定食品是否掺假［11-13］，而且还能追踪农兽药等在生物体内的吸收、代谢和分布等规律［14］，但在同位素确定及科学监测等方面，仍是该技术推广应用的瓶颈。

自1997年欧盟出现“疯牛病”开始，国外草畜产品安全溯源体系才得到重视并逐步建立完善，然而该技术在国内研究应用中却鲜有报道。如何依托现代数据库管理技术、网络技术和条码技术，将整个草畜产品链从生产、加工、包装、储运、流通和销售的所有环节进行信息记录、采集和查询［15］，以及利用食品安全溯源原理，更好地为草畜产品安全的科学监测管理提供技术支持。鉴于此，本研究基于电子信息编码技术及稳定同位素溯源技术在国内外研究应用现状的综合分析基础之上，旨在建立适合我国草地农业系统草畜产品安全管理的溯源管理模式。

1 溯源技术在草畜产品安全管理中的应用现状

目前，草畜产品安全溯源体系建立主要依托于政府制定的相关政策及管理制度以及生产者、企业建立的相关数据信息库，然后结合专用硬件设备设施［16-18］，进而达到信息共享，服务于消费者的目的。将溯源技术与安全管理制度有效结合起来，并运用于实践，从而有效缩短追溯时间，降低不合格产品所带来的危害。

1.1电子信息编码技术

电子信息编码技术主要依托于现代数据库管理技术、网络技术和条码技术，将整个产品链从生产、加工、贮运和销售的所有环节进行信息记录，然后予以采集和查询［4］。这样，即使草畜产品出现问题，通过该系统也可以查询追溯到出现问题的环节，为保障草畜产品的安全提供有效的监管方法。澳大利亚、巴西和加拿大等国家都建立了可追溯的安全体系，实现了牛肉制品从农场到餐桌的全过程追踪［19］。欧洲一些销售部门建立了牛肉制品、生鲜水果和蔬菜销售等的可追溯体系标准［1］。我国科学家利用电子信息技术建立了花生安全生产可追溯信息系统及牛肉安全信息溯源体系［20-21］。

1.2稳定同位素溯源技术

随着科技的不断发展，由于稳定同位素不具有放射性同位素的放射性特点而得以在农业、生物学、医学及环境科学等领域日趋广泛应用［8］。同位素分子之间因质量不同而存在着微小的物理与化学性质的差异，因此在物理、化学、生物作用过程中，会出现同位素分馏现象［22-23］。同位素分馏是指由于同位素质量不同，在物理、化学及生物化学作用过程中，一种元素的不同同位素在两种或两种以上物质(物相)之间的分配具有不同的同位素比值的现象［24］。这种现象可能会因为环境、气候、生物代谢类型等因素的影响，使不同来源的生物体内稳定同位素比值产生差异，从而为草畜产品的地理信息溯源提供指纹信息。而后通过利用同位素质谱分析仪精确测定同位素的含量比，并与参照物进行比较，可以得出同位素的相对比率，从而追溯草畜产品的源头。郭波莉等［25］通过稳定性碳、氮同位素探索中国牛肉产地溯源的可行性，发现不同地区地域牛肉、牛尾毛、饲料中的δ13C值和δ15N值存在差异，进而区分牛肉产地。Schmidt等［26］研究发现美国与欧洲的牛肉中的δ13C值存在显著差异。Nakashita等［27］也发现，美国牛肉中δ13C值显著高于欧洲和日本的。Renou等［28］在法国3个地理位置和海拔不同的地区对肉牛进行了试验研究，两个地区的18O值由于所用饲料不同而显著不同。Boner和Forstel［29］采集了来自不同农场的牛肉，测定肉组织水中的δ2H和δ18O，结果表明，利用H和O稳定同位素来追溯牛肉的地理来源是可行的。

2 草畜产品安全溯源管理模式

2.1基于电子信息编码技术的草产品安全溯源技术——以苜蓿为例

基于电子信息编码技术建立的苜蓿产品安全溯源管理信息模式的核心内容包括产地地理信息编码、加工企业信息库的建立和销售终端(图1)。

1)产地地理信息编码:将一定行政区域内的苜蓿产品设定为最小编码单元，并通过查询中国行政区划分代码，将产地代码和产地空间地址相对应进行编号;有规模的苜蓿生产基地的数量一般不会超过1 000个，以3位流水号(001，002，…)形成编号，那么一个生产单位的地理编编码就有15位数字构成，即行政区划编码(12位) +基地流水编号(3位)，如甘肃省会宁县中川乡高庙村001号生产基地(620121201205001)。

2)企业加工登记:苜蓿饲料加工环节是苜蓿产品溯源的重要环节，收割后的苜蓿送往就近的饲料加工场进行加工深处理。其登记内容依次分为入厂检验信息(受检产品名称、受检日期、检验情况、检验人员、检验报告)，加工信息登记(加工设备、加工人员、加工技术，添加剂名称、数量及规格)，成品包装信息(包装批号、规格、等级、商品条码、生产日期、包装地点、包装用材、出库日期、负责人)和储藏管理信息(地点、环境、时间及责任人)。加工厂应按照严格的检验标准和检验规范对原料进行检验，详细记录;受检后的产品依据质量的优劣，分成不同的等级，入库等待下一步的深加工;为了便于对加工作业流程进行监督与管理，加工人员需对自己的工作进行详细规范的记录，最后将各种必要信息标签贴在外包装袋上。在加工工作完成后，信息员依据工作人员所记载的信息建立完整的企业产品信息数据库。

3)销售信息登记编码:加工包装后的苜蓿产品，经过厂家直接运输销往全国各地的销售点，期间应登记产品出厂时间、出厂品质以及运输责任人、运输工具、运输途径及交货时间与地点。产品到达销售点后，销售人员制作销售信息登记编码粘贴在必要信息粘贴处，然后进行适宜条件贮藏、分批销售。为了减少销售商对产品进行掺假掺次，厂家将要求销售商对销售信息登记表及时反馈回厂。

综上，草产品质量安全溯源是收集从生产到销售的每一个物流环节的信息，并对每个环节进行标识管理，通过这些标识信息，可对草产品安全溯源监管。

图1 苜蓿产品溯源信息的传递流程图Fig.1 Transfer flowchart of alfalfa product traceability information

2.2基于电子信息编码技术的畜产品安全溯源技术——以牛肉为例

基于电子信息编码技术建立的畜产品安全溯源管理信息模式的核心内容，主要包括养殖信息管理系统、屠宰加工信息管理系统以及销售信息管理系统(图2)。

1)养殖管理及数据管理系统:记录家畜在养殖厂从出生期到育肥出栏期间，所有涉及到的基本信息，为家畜建立基本情况和变动情况档案，如，家畜系谱、转群和其他养殖信息;记录家畜从出生到育肥各生长阶段所用的饲料和兽药，并对家畜的疾病和治疗过程及用药情况进行详细的记录，建立与之相应的疾病治疗信息库，为家畜建立一套完整的检疫信息档案。如匹配射频识别技术，每头动物的档案还需制作电子耳标。

图2 畜产品安全溯源电子信息编码模式Fig.2 Animal product traceability of electronic information security coding mode

对于数据库的管理，利用射频识别技术(RFID)读写器，将对在较远距离的有源RFID进行数据的读写，然后将数据提交数据管理信息系统，有源RFID电子标签可以使数据准确、完整地进行传递，各生产环节可以连续记录，从而提高数据录入的效率，使畜产品的防疫检疫更加方便。这样的信息标签还可以不断重复使用，降低畜只溯源成本。

2)屠宰加工管理系统:待宰的牛应进行验收检查和待宰检查，然后按照受检结果分圈管理，每头牛的受检信息将与之前的耳标信息一同转录到新的加工厂数据库。加工厂的数据应包括屠宰场地、屠宰场卫生状况及设备条件的信息记录。经检验合格的牛即可送宰。宰后符合的牛肉分割检测后进入贮藏加工环节。此时，应严格控制牛肉的贮藏温度及卫生条件，并进行标准规范的记录。加工厂应对牛肉产品加工期间所涉及的信息，如加工厂名称、加工日期、加工批号、保质期、牛耳标号、牛部位名称、加工配料、防腐剂使用情况、包装材料及透气性程度、加工人员等进行详细记录并建立资料数据库管理系统。

3)销售管理系统:加工后的肉制成品获得市场准入资格后便可进行销售。销售商需要对所接到的待售产品建立从运输到销售包括运输企业、运输工具、产品名称及数量、销售单位等的信息数据库并录入溯源系统，从而完善每一个环节，最终达到可追溯的目的。建立销售终端的畜产品安全溯源管理数据库。

3 基于稳定同位素溯源技术的草畜产品溯源技术

稳定同位素技术的主要流程包括数据信息收集整理、终端查询(图3)。

3.1数据信息收集整理

采集来自不同产地家畜的组织样品保存，采集当地家畜采食的主要牧草及饮水，制作样品原产地信息记录表(表1)。

采用高温裂解－同位素比率质谱法［30］分别测定饮水、牧草、脱脂组织中，δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等同位素的值并进行记录。利用所测值对不同地区样品的各个同位素值进行多重比较分析，得到不同地区产品同位素之间的差异;组织同位素组成受地域环境的影响，与当地饮用水及牧草密切相关，故将饮水、牧草中某一同位素的含量与组织中的相同同位素的含量进行相关性分析，检验彼此之间的相关性，可以作为地域信息的载体，用于区分产品的产地来源，并将所得的分析结果进行记录;将不同产地同位素指标进行聚类分析(图4)，并将分析数据记录入库，建立同位素追踪信息库。

图3 同位素溯源技术流程Fig.3 The processes of isotope tracing technology

表1 样品来源地信息Table 1 Sample information source

图4 聚类分析树Fig.4 Cluster analysis tree

3.2终端查询

通过相关性分析数据库可以查询原产地牧草或饮水与动物产品同位素之间的联系，从而追溯动物产品的原产地;通过聚类分析数据库可以直接追溯产品的原产地，同时可检验产品是否为混合产品，形成一套安全溯源管理模式。

4 小结

电子信息编码技术主要以产地地理编码为主线，连接了生产、加工、销售的3个环节，结合相关技术，形成一套完整的草畜产品安全溯源管理模式，可以有效提高产品质量，保障食品安全。稳定同位素技术主要以其不具有放射性的特性，通过检测同位素的含量来追溯产品的源头，以保证草畜产品的安全。但是由于受到季节变化、动物代谢、气候环境等的影响，稳定同位素技术目前还不成熟，尚未建立一套完整的理论体系和模型用于实际之中，应加大这方面的研究力度，以实现我国草畜产品安全追溯制度体系的建立与完善。

References)

［1］Schwagele F.Traceability from a European perspective.Meat Science，2005，71(1) : 164-173.

［2］Franke B M，Gremaud G，Hadorn R，Kreuzer M.Geographic origin of meat elements of an analytical approach to its authentication.European Food Research and Technology，2005，221(3-4) : 493-503.

［3］于维军.建立质量安全追溯制，提升我国农畜产品国际竞争力.动物科学与动物医学，2004，21(9) : 46-48.Yu W J.Establish the quality and safety traceability system，promote agriculture and livestock products international competitiveness of China.Animal Science and Veterinary Medicine，2004，21(9) : 46-48.(in Chinese)

［4］邓勋飞，黄晓华，任周桥，郑素英，吕晓男.基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术.浙江农业学报，2012，24(1) : 120-124.Deng X F，Hang X H，Ren Z J，Zheng S Y，Lyu X N.Geocoding-based technology of safety and traceability for fresh vegetables.Acta Agriculturae Zhejiangensis，2012，24(1) : 120-124.(in Chinese)

［5］陈琴刚.基于RFID技术的棉种质量安全溯源系统研究.石河子:石河子大学硕士学位论文，2014.Chen Q G.The cotton quality safety traceability system based on RFID technology research.Master Thesis.Shihezi: Shihezi University，2014.(in Chinese)

［6］Knobbe N，Vogl J，Pritzkow W，Panne U，Fry H，Lochotzke H M.C and N stable isotope variation in urine and milk of cattle depending on the diet.Analytical and Bio-analytical Chemistry，2006，386(1) : 104-108.

［7］Rossmann A，Haberhauer G，Holzl S，Horm P，Pichlmayer F，Voerkelius S.The potential of multi-element stable isotope analysis for regional origin assignment of butter.European Food Research and Technology，2000，211(1) : 32-40.

［8］Camin F，Bontempo L，Heinrich K，Horacek M，Kelly S D，Schlicht C，Thomas F，Monahan F J，Hoogewerff J，Rossmann A.Multielement(H，C，N，S) stable isotope characteristics of lamb meat from different European regions.Analytical and Bio-analytical Chemistry，2007，389(1) : 309-320.

［9］Pillonel L，Badertseher R，Casey M，Meyer J，Rossmann A，Schlichtherle-Cerny H，Tabacchi R.Geographic origin of European emmental cheese: Characterisation and descriptive statistics.International Dairy Journal，2005，15(6) : 547-556.

［10］祁茹，林英庭.同位素溯源技术在动物产品和饲料成分溯源中的应用.中国奶牛，2010，5(5) : 45-49.Qi R，Lin Y T.Traceability technique of isotopic application in animal products and feed composition.China Dairy Cattle，2010，5(5) : 45-49.(in Chinese)

［11］张宁，张德权，李淑荣，周洪杰，李庆鹏，方梦琳.近红外光谱定性分析技术在食品安全中的应用研究进展.食品科技，2008(8) : 218-221.Zhang N，Zhang D Q，Li S R，Zhou H J，Li Q P，Feng M L.Development of the application of qualitative analysis by near infrared spectroscopy in food safety.Food Science and Technology，2008(8) : 218-221.(in Chinese)

［12］Cozzolino D，Murray I.Identification of animal meat muscles by visible and near infrared reflectance spectroscopy.LWT-Food Science and Technology，2004，37(4) : 447-452.

［13］张萍，闫继红，朱志华，刘庆生，范志影，李为喜.近红外光谱技术在食品品质鉴别中的应用研究.现代科学仪器，2006，1(1) : 60-62.Zhang P，Yan J H，Zhu Z H，Liu Q S，Fan Z Y，Li W X.Application of NIR technology in the quality detection for foods stuff. Modern Scientific Instuments，2006，1(1) : 60-62.(in Chinese)

［14］潘家荣，卢澄，郭波莉.同位素技术在食品安全中的应用.第五届核农学青年科技工作者学术交流会论文集.北京:中国原子能农学会，2006: 1-8.Pan J R，Lu C，Guo B L.Application of isotopic techniques in food safety research.The Fifth Academic Exchange of Nuclear Agronomy Youth Science and Technology Workers，Beijing: Chinese Society of Nuclear Agricultural Sciences，2006: 1-8.(in Chinese)

［15］张晓焱，苏学素，焦必宁，付陈梅，曹维荃.农产品产地溯源技术研究进展.食品科学，2010，31(3) : 271-278.Zhang X Y，Su X S，Jiao B N，Fu C M，Cao W Q.Research progress in methods for geographical origin traceability of agricultural products.Food Science and Technology，2010，31(3) : 271-278.(in Chinese)

［16］程雪，周修理，李艳军.射频识别(RFID)技术在动物食品溯源中的应用.东北农业大学学报，2008，39(10) : 140-144.Cheng X，Zhou X L，Li Y J.Application of RFID technology in animal food tracing.Journal of Northeast Agricultural University，2008，39(10) : 140-144.(in Chinese)

［17］刘佳，许丹宁，石玉强，张世龙.基于RFID的动物产品溯源系统认证技术研究.广东农业科学，2014，41(14) : 179-182.Liu J，Xu D N，Shi Y Q，Zhang S L.Research on authentication technology of animal products traceability system based on RFID.Guangdong Agricultural Sciences，2014，41(14) : 179-182.(in Chinese)

［18］李广明，黄立平，詹锦川，朱轶峰，闵新力.RFID在食品安全追溯中的应用.科技与管理，2007，3(3) : 85-87.Li G M，Hang L P，Zhan J C，Zhu Y F，Min X L.Implementation of RFID technique in food safety tracing.Sci-Technology and Management，2007，3(3) : 85-87.(in Chinese)

［19］Peres B，Barlet N，Loiseau G，Montnt D.Review of the current methods of analytical traceability allowing determination of the origin of food stats.Food Control，2007，18(3) : 228-235.

［20］吕伟.花生产品的溯源技术研究.武汉:华中农业大学硕士学位论文，2009.Lyu W.Peanut products traceability technology research.Master Thesis.Wuhan: Huazhong Agricultural University，2009.(in Chinese)

［21］昝林森，郑同超，马陕红，刘永峰.牛肉安全生产可追溯信息系统研究与应用.中国农学通报，2006，22(8) : 22-25.Zan L S，Zheng T C，Ma S H，Liu Y F.Studies and application of beef safety traceability information management system.Chinese Agricultural Science Bulletin，2006，22(8) : 22-25.(in Chinese)

［22］Rodrigues C I，Maia R，Miranda M，Ribeirinho M，Nogueira J，Maguas C.Stable isotope analysis for green coffee bean: A possible method for geo-graphic origin discrimination.Journal of Food Composition and Analysis，2009，22(5) : 463-471.

［23］Benson S，Lennard C，Maynard P，Roux C.Forensic applications of isotope ratio mass spectrometry——A review.Forensic Science International，2006，157(1) : 1-22.

［24］Kelly S，Heaton K，Hoogewerff J.Tracing the geographical origin of food: The application of multi-element and multi-isotope analysis.Trends in Food Science and Technology，2005，16(12) : 555-567.

［25］郭波莉，魏益民，潘家荣，李勇，张福.牛不同组织中稳定性碳同位素组成及变化规律研究.中国农业科学，2006，39(9) : 1885-l890.Guo B L，Wei Y M，Pan J R，Li Y，Zhang F.Study on the change of stable carbon isotope composition in cattle tissues.Scientia Agricultura Sinica，2006，39(9) : 1885-l890.(in Chinese)

［26］Schmidt O，Quilter J M，Bahar B，Moloney A P，Scrimgeour C M，Begley I S，Monahan F J.Inferring the origin and dietary history of beef from C，N and S stable isotope ratio analysis.Food Chemistry，2005，91(3) : 545-549.

［27］Nakashita R，Suzuki Y，Akamatsu F，Iizumi Y，Korenaga T，Chikaraishi Y.Stable carbon，nitrogen，and oxygen isotope analysis as a potential tool for verifying geographical origin of beef.Anaiytica Chimica Acta，2008，617(1-2) : 148-152.

［28］Renou J P，Bielicki G，Deponge C，Gachon P，Micol D，Ritz P.Characterization of animal products according to geographic origin and feeding diet using nuclear magnetic resonance and isotope ratio mass spectrometry: Cow milk.Food Chemistry，2004，85(2) : 63-66.

［29］Boner M，Forstel H.Stable isotope variation as a tool to trace the authenticity of beef.Analytical and Bio-analytical Chemistry，2004，378(2) : 301-310.

［30］郭波莉.牛肉产地同位素与矿物元素指纹溯源技术研究.北京:中国农业科学院博士学位论文，2007.Guo B L.Technological study of isotope and mineral element fingerprint for cattle geographical origin traceability.PhD Thesis.Beijing: The Chinese Academy of Agricultural Sciences，2007.(in Chinese)

(责任编辑 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.草畜产品安全溯源管理模式初探.草业科学，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

农业部公益性行业专项(201203041) ;国家自然基金(31302001)

石福于(1990-)，男，甘肃靖远人，在读硕士生，主要从事动物营养与饲料科学方面的研究。E-mail: shify14@ lzu.edu.cn

王虎成(1978-)，男，甘肃陇西人，副教授，博士，主要从事动物营养方面的研究。E-mail: wanghuch@ lzu.edu.cn