鲜活大菱鲆溯源标识固定工艺研究及参数优化

徐文其

(1. 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所； 2. 农业农村部远洋渔船与装备重点实验室； 3. 国家水产品加工装备研发分中心；4. 海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心： 上海 200092)

随着物联网技术日益成熟，信息溯源技术已在畜禽养殖与食品加工等领域得到广泛应用[1]。通过为猪、牛、羊佩戴信息耳标，为鸡、鸭、鹅加套数据脚环，将食品安全信息追溯前移至养殖与运输等售前环节已非常普遍[2-3]。在水产领域，阳澄湖养殖区为其养殖并销售的中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)佩戴地域身份追溯环标已实施多年[4]，但针对各种鱼类进行信息标识基本仍集中于遗传育种与增殖放流等研究领域[5-6]，在食品安全信息追溯方面则少有报道。

目前，中国养殖鱼类的产地信息标识已在大菱鲆(Scophthalmusmaximus)销售中应用[7]。通过在大菱鲆腮盖处铆接固定二维码溯源防伪标识，可供消费者扫码获取其产地与养殖户信息。但养殖户与销售企业反映，食品级不锈钢固定标识牌定制成本高，重量大，只能固定于鱼腮盖骨处，造成打标操作难且效率低、固定不当又易伤及鱼体造成经济损失等问题。

随着中国多地推行鱼类产地标识准入制[8]，针对鱼类的快速标识固定技术与机械装备开始受到重视。本研究针对养成销售期大菱鲆，开展溯源信息标识快速固定的试验研究。通过对比3种不同固定方式钉扣对鱼体的固定效率与效果，选出合适钉扣类型，并在此基础上甄选并优化钉扣固定位置，为活体鱼类溯源标识快速固定实现机械与自动化提供必要的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验原料

本试验选用人工养成后上市的鲜活大菱鲆，购于上海江杨水产批发市场。试验前一天购买后放养于实验室暂养池中待用，不进行任何人工处理，鱼体单条体重(500±50)g，试验样本数量600 尾。

1.2 设备与仪器

细耳标扣(304不锈钢材质，宽度2.5 mm，总长9 mm)配置耳标夹钳，购自泽雅科教公司；T型扣(尼龙材质，钉体长15 mm，直径Φ 0.8 mm)配置Toska-Banok 503胶针枪(枪针直径Φ 1.0 mm)，购自TOSKA株式会社(东京)；套环扣(尼龙材质，3英寸规格)配置V-TOOL手动套环枪，购自日本KOTEC有限公司；不锈钢网链台面操作台(450 mm×500 mm)，中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所自制；SJ9-2II型电子秒表，精度0.01s，购自上海秒表五厂；0～200 mm游标卡尺，精度0.02 mm，购自上海工具厂。

1.3 试验方法

1.3.1 材料处理

试验前，对大菱鲆进行筛选，选取各处鳍体均无缺损缺失、无撕裂并无畸形退化，且活性好的样品暂养于水池中[9]。

1.3.2 钉扣结构分析与对应固定部位选取

了解3种钉扣固定原理与操作流程，观察大菱鲆鱼体形体结构，确定钉扣各自适用的鱼体部位。

1.3.3 试验设计

钉扣选型试验：根据《预包装食品标签通则》: GB 7718—2011[10]，筛选市场上现有且适合水产鱼类进行标识固定的钉扣。分别选取压扣固定的细耳标扣(A组)、别扣固定的T型扣(B组)与闭式套环固定的套环扣(C组)进行试验。

其中，细耳标扣通过夹钳将扣体弯折，钉体刺穿固定部位后扣入扣孔实现对物体薄壁部位进行压扣式固定；T型扣则由胶针枪枪针刺穿物体，扣体穿过孔洞并横向阻隔在其背面，实现对物体薄壁部位进行别扣式固定。套环扣通过套环枪的喙式悬臂结构，对固定部位形成闭环，再闭锁套环两端的子母扣，实现对物体轴颈部位进行套环式固定。

图1 细耳标扣与耳标夹钳Fig.1 Ear tag buckles and clamp

图2 T型扣与胶针枪Fig.2 T-type buckles and buckle gun

图3 套环扣与套环枪Fig.3 Collar buckles and buckle gun

取样观察大菱鲆，鱼体呈菱形，侧扁而高，背、臀、尾鳍均很发达，背、臀鳍各自相连成片而无硬棘，软骨鳍条间有鳍膜相连；位于腮盖后侧的胸鳍窄小不发达；鱼尾部在背、臀鳍末端处收窄形成尾柄，后接宽短尾鳍[11]。鱼体各处鳍部可用细耳标扣与T型扣固定标识牌，而尾柄部位可用套环扣固定标识牌。

钉扣选型试验时，A组与B组选用鳍面积最大的背鳍部位进行试验，C组选用尾柄部位进行试验。挑选试验人员共计6人，分为3组，每组1人辅助传递鱼体，1人负责操作进行固定作业。首先辅助人员将活体大菱鲆从暂养池集中至料箱中，试验开始后，逐一传递至操作台，操作人员持工具对鱼体指定部位进行钉扣固定，如操作中钉扣脱落，可再次进行固定。完成固定后进行相应指标测定。

固定部位选取试验：根据选型试验结果，使用优选钉扣，对大菱鲆臀鳍(D组)、尾鳍(E组)和胸鳍(F组)重复试验。完成固定后进行相应指标测定。

以上2项试验采用一鱼一扣操作，单次试验限时1 min，每组试验重复3次。

参数优化试验：根据钉扣选型试验与固定部位选取试验结果，使用优选钉扣T型扣，对优选鱼体固定部位背鳍处进行参数优化试验。

根据大菱鲆背鳍式57～71，将背鳍均分为前部(G组)、中部(H组)与后部(I组)区域，再以5 mm宽度自各组背鳍顶端至背鳍根划分试验区间，对背鳍各位置区间分别进行T型扣固定试验。完成固定后进行相应指标统计。试验采用一鱼一扣操作，每个位置区间试验重复5次(根据大菱鲆背鳍鳍面呈单峰状，中间部位鳍条最长，后部次之，前部最短的形态特点，对样本背鳍尺寸取样统计，设置G组5区间，H组8区间，I组6区间，并筛选符合各区间尺寸要求的样本个体进行试验)。

1.4 指标测定

1.4.1 钉扣固定速率

钉扣固定试验完成后，放入水池暂养前，根据一鱼一扣原则，对各组大菱鲆样本数量进行检验与统计。钉扣未锁定到位、钉扣脱落以及未固定在指定部位的大菱鲆不计入统计。

1.4.2 钉扣有效固定率

将试验后的各组大菱鲆分别放入不同水池暂养5 d。每天模拟流通转运，用网兜打捞样本移池1次。5 d后逐一统计钉扣仍完好固定的大菱鲆数量。统计钉扣有效固定率，计算公式见式(1)：

式(1)

式中：RF为样品大菱鲆的钉扣有效固定率%；nF为样品中钉扣仍完好固定的大菱鲆尾数；N为样品中大菱鲆总尾数。

1.4.3 大菱鲆鱼体状态评价

鱼体状态评定参考《大菱鲆》(SC 2051—2007)[12]，由5名养殖专业的技术人员组成，对钉扣固定后大菱鲆的应激反应现象、损伤度以及试验暂养后大菱鲆的活力情况进行评价。状态评定标准见表1。

表1 鱼体状态评定表Tab. 1 Evaluation standards of turbot body condition

1.4.4 数据处理

运用Microsoft Excel 2010软件对试验数据进行统计分析并绘图。应用SPSS 19.0统计软件，对数据进行方差分析，P<0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同钉扣类型对固定速率与有效固定率的影响

3组不同钉扣(A、B组在大菱鲆背鳍部位，C组在尾柄部位)进行限时1 min的固定试验，其各自钉扣固定速率与有效固定率如图4所示。B、C组钉扣固定速率明显高于A组(P<0.05)，分别达到29.67 尾/min与27.33 尾/min，而A组固定数量仅为另两组的50%左右。这是因为B、C组的钉扣均采用联装排式(50枚钉扣为一排)，一次装填可连续自动供料。而A组标扣固定则需人工逐次装钉，因此，效率远低于其他两组。在有效固定率指标上，3组差异不明显(P>0.05)，各组暂养5 d后，A、B组都仅脱落1枚钉扣标牌，而C组有效固定率达100%。对样本进行观察，A、B组钉扣脱落的个体，固定部位均位于背鳍边缘处(与背鳍顶端距离<5 mm)。

图4 不同钉扣对钉扣固定速率与钉扣有效固定率的影响Fig.4 Effects of different buckle types on fixing speed and final fixing rate

图5 不同钉扣固定后鱼体状态评分表Fig.5 Effects of different buckle types on fish body condition

各组钉扣固定后的鱼体状态评价如图5所示。3组钉扣均能在鱼体相应部位进行快速固定，A、B组的应激表征与鱼活力评分明显高于C组(P<0.05)。主要表现为A、B组试验对象在钉扣固定后行为活动与状态始终平稳，而C组试验后尾鳍甩动频繁，在暂养期也伴有短促躁动。可见大菱鲆对A、B组钉扣的适应性较好，未出现应激反应。暂养5 d后，A、B组试验样本在翻转测试中都能快速恢复体位，而C组样本所需时间则明显慢于其他两组。试验后各组钉扣对鱼体的损伤度差异明显(P<0.05)，通过检验发现B组中除钉扣脱落个体外，其余样本背鳍处仅有固定钉扣形成的刺穿孔，周边鳍膜无明显撕裂，说明T型扣对鱼体几乎不造成损伤，得分最高；A组近半样本的背鳍刺穿孔有撕裂，且伴有鳍条损伤；C组则多出现套环尼龙丝磨破鱼体背腹端处体表现象，少数个体可见渗血，因此得分最低。

综合评价各组试验结果，B、C组钉扣固定操作便捷快速，且不易脱落，但C组在钉扣固定后的鱼体状态指标评分上均存在明显劣势(P<0.05)，不利于后期流通与销售。而大菱鲆对A、B组钉扣适应性都比较好，但A组金属扣对鱼体损伤较大，且打标效率过低(P<0.05)。故选用T型扣(B组)进行后续试验。

2.2 不同固定部位对钉扣固定速率与钉扣有效固定率的影响

在前期试验基础上，优选T型扣进行优化试验。对样本臀鳍(D组)、尾鳍(E组)与胸鳍(F组)进行T型扣固定试验，并与B组进行对比。试验数据如图6所示，D、E组钉扣固定速率明显高于F组(P<0.05)，且与B组基本持平，分别为29.33 尾/min与28.67 尾/min，而F组仅为19.67 尾/min。据操作人员反映，胸鳍(F组)紧贴鱼体，为避免枪针伤及鱼体，需预先拨起胸鳍再刺穿固定，影响作业效率。在钉扣有效固定率方面，胸鳍部位(F组)的钉扣脱落数量明显高于其他两组(P<0.05)。据观察，大菱鲆胸鳍窄小，鳍条细软且鳍膜极薄，造成钉扣固着力明显弱于臀、尾鳍处；另一方面，胸鳍位于腮盖后部，钉扣不仅需承受其自身摆动产生的惯性作用力，还会额外受到鱼体呼吸时腮盖张合产生的水流冲击，造成钉扣脱落概率大幅提高。

图6 不同固定部位对钉扣固定速率与钉扣有效固定率的影响Fig.6 Effects of different fixing parts of fish body on fixing speed and final fixing rate

图7 不同固定部位固定后鱼体状态评分表Fig.7 Effects of different fixing parts on fish body condition

不同固定部位在T型扣固定后的鱼体状态评价如图7所示。与之前试验的B组相比，各组试验后的大菱鲆状态与行为均无异常(P>0.05)，再次验证大菱鲆对T型扣的适应性较好。另一方面，E组在损伤率与鱼活力指标明显低于D组(P<0.05)。检验发现，为提高钉扣有效固定率，固定位置多选取近鳍根部[13-14]，但大菱鲆尾部血管分布丰富[15]，其尾鳍与尾柄分界不如背鳍部位清晰，操作人员易将钉扣误植于尾柄肌层上，由刺穿孔形成无法愈合的出血创口，同时也导致后期鱼活力明显下降。而F组由于胸鳍自身特性造成钉扣易撕裂鳍膜脱落，使损伤度评分也明显低于D组(P<0.05)，但检验发现，胸鳍撕裂未对后期鱼活力造成明显影响(P<0.05)。

综上分析，E组在试验后鱼体状态指标上多有不足，而F组则在钉扣固定效率与有效率方面多有欠缺。D组各项指标与B组基本持平，但对比标识固定后的感官效果，背鳍处标识位于鱼背部，更贴近鱼身，比鱼体下方臀鳍位标识的视觉观感更醒目，便于被发现识别。因此选用大菱鲆背鳍部位(B组)固定T型扣更为理想。

2.3 背鳍不同位置对T型扣固定的影响

在前期试验基础上，优选背鳍部位。划分鳍体各位置区域作为T型扣固定点进行试验。试验数据如图8所示。固定于各组0～5 mm区间内的T型扣全部脱落；5～10 mm区间内，仅I组脱落1枚T型扣，经测量固定点距背鳍顶端5.0 mm；其余区间无T型扣脱落。检验发现，靠近鳍根区间的固定刺穿孔完好；位于背鳍中部区间的固定孔部分出现微裂口；而位于背鳍外缘处固定孔周围创伤明显，上部鳍膜均完全撕裂，钉体从鳍膜顶端开放性裂口处脱离。

分析认为，造成T型扣脱落的原因包括鱼体自身运动与外力作用。鱼体背鳍摆动时，鳍条以鳍根部为原点做往复运动，距离原点越远，惯性半径越大，受到的惯性离心力越大[16-17]。因此固定于背鳍外缘处的T型扣最易被甩脱。另一方面，T型扣被其他鱼撕咬或网兜钩挂，形成的外部拉力作用于固定孔部位，造成周围组织撕裂。而背鳍外缘处鳍条柔软且鳍膜薄，造成该部位组织相对脆弱，在受到相同外力时，形成的创伤比其他部位严重。所以，T型扣固定位置距离背鳍根越远，受到鱼体自身运动与外力作用的影响越明显。这与王茂元等[18]与罗新等[19]在草鱼(Ctenopharyngodonidella)与鲢(Hypophthalmichthysmolitrix)放流时采用背鳍根部挂牌的研究结果一致。不过，大菱鲆性情温和，喜伏底栖息，极少游动的行为特性[20]与草鱼、鲢凶猛好动习性[21-22]差异巨大；而溯源信息标识牌固定周期要求比增殖放流要明显短暂，考虑钉扣固定操作的便捷性与效率，T型扣在大菱鲆背鳍部位固定位置区域应在背鳍顶端以下5 mm至背鳍根部范围内较为合适。

图8 背鳍不同位置对T型扣固定的影响Fig.8 Effects of different areas of dorsal fin on T-type buckle fixing

3 结论

综上所述，针对鲜活大菱鲆溯源标识固定研究，试验对比细耳标扣、T型扣与套环扣的钉扣固定速率、钉扣有效固定率与试验后鱼体状态，筛选出钉扣固定速率优势明显、钉扣有效固定率较理想，且试验后鱼体状态评分都最高的T型扣为最适鱼体固定钉扣方法。随后，试验对比T型扣在大菱鲆背鳍、臀鳍、尾鳍与胸鳍各部位的固定效果，确定各项指标值都最高，且标识位置醒目的鱼体背鳍作为标识固定部位。最后通过参数优化试验，确定标识固定在背鳍顶端以下5 mm至背鳍根部范围内，T型扣有效固定率最高。根据研究结果，推荐的鲜活大菱鲆溯源标识固定工艺为：采用T型扣在大菱鲆背鳍部位，背鳍顶端以下5 mm至背鳍根部范围内进行标识固定较为适宜。此时，钉扣固定速率可达29.67 尾/min，暂养5 d后的钉扣有效固定率达100%。本研究的推广应用可为水产品产地溯源以及消费者对产品信息查询提供技术支撑。