易腐果蔬动态保质期评估和库存管理策略探讨——基于集成射频识别技术

覃丽萍

(广西生态工程职业技术学院经济贸易学院，广西 柳州 545004)

1 概述

易腐果蔬的采摘完成意味着供销商对易腐果蔬的保鲜挑战开始。易腐果蔬质量的损失具有累积效应，每一次的处理不当都会降低易腐果蔬的最终质量。为向市场提供新鲜和高质量的易腐果蔬，需要采取一系列的采后措施[1]。

采后易腐果蔬的保质期不是固定的，而是动态变化的。采后易腐果蔬中的活性组织不断进行新陈代谢，果蔬表面不断进行蒸腾作用，果蔬活性组织的新陈代谢和果蔬表面的蒸腾作用是影响果蔬的动态保质期变化规律的主要因素[2]。贮藏条件是温度和相对湿度的变量，有效的贮藏条件管理对易腐果蔬的保鲜至关重要，同时也是减缓易腐果蔬腐变和保质期缩短的最直接、最有效的方式[3]。

易腐果蔬的存储和运输环境监控对供销商来说是一个巨大的挑战：易腐果蔬暴露在不适当的存储和运输环境(低温或高温，低或高相对湿度)中，短时间内可能会出现明显的质量下降，从而对其商业化过程产生重要影响[4]。

冷链是指利用制冷技术，保持食品存储和运输容器内的特定温度和相对湿度条件，以保证食品质量的低温物流过程[5]。考虑到许多保质期较短的易腐果蔬的特殊贮藏要求，实时监测和控制此类果蔬在不同冷链环节的贮藏条件的变化至关重要[6]。因此，为了保护易腐果蔬的商业价值，供销商必须采用有效手段实时监测易腐果蔬存储和运输环境的温度和相对湿度，并根据监测结果快速调节易腐果蔬存储和运输环境的温度和相对湿度，从而尽可能减缓易腐果蔬在存储和运输过程中的腐变和保质期缩短。

为实时监测易腐果蔬存储和运输环境的温度和相对湿度，可在供应链的所有环节安装集成射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术的监测传感器[7]。集成RFID技术的传感器除了可用于监测易腐果蔬存储和运输环境的温度和相对湿度，还可用于监测存储和运输环境中的二氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度、气流和振动等影响易腐果蔬保质期的其他因素。对易腐果蔬存储和运输环境的监测结果除了可用于控制存储和运输条件，还能在提高农产品供应链的供销效率和质量控制水平、为供应链代理提供供销透明度、为政府机构和消费者提供准确的用于主动解决问题的信息等方面发挥重要作用[8]。

此外，为充分利用易腐果蔬剩余保质期的评估结果，将先过期先出(FEFO，First Expired First Out)策略引入供应链各环节的库存管理系统，避免易腐果蔬的非必要浪费。

本文将探讨影响易腐果蔬保质期的关键因素、射频识别技术及其在易腐果蔬供应链中的应用，以及易腐果蔬的剩余保质期评估和库存管理策略。

2 影响易腐果蔬保质期的关键因素

2.1 贮藏温度

在易腐果蔬采摘后，对其新陈代谢速率的控制是保鲜的重点。新陈代谢生成的化合物决定了与易腐果蔬的硬度、糖含量和香味浓度等品质直接相关的变化速率，而这些化合物的浓度与新陈代谢速率成正比例关系[9]。因此，易腐果蔬的保质期缩短速率与其新陈代谢速率成正比，新陈代谢速率高的易腐果蔬(例如西兰花、生菜、豌豆、菠菜和甜玉米等)的保质期往往比新陈代谢速率低的易腐果蔬(例如苹果、柠檬、洋葱和土豆等)的保质期短。

易腐果蔬新陈代谢的速率与其存储和运输环境的温度密切相关。为定量描述易腐果蔬贮藏温度与其新陈代谢速率的关系，引入温度系数Q10，该系数等于温度每升高10℃新陈代谢速率增大的倍数。Q10值可用于预测温度升高对易腐果蔬新陈代谢速率的影响和对易腐果蔬采后保质期的影响。5℃～25℃易腐果蔬的Q10值将在区间[2.0， 2.5]内变化。当Q10值在区间[2.0， 2.5]内取值时，贮藏温度每升高10℃，易腐果蔬的新陈代谢速率扩大2.0～2.5倍，预期保质期将缩短50%～60%[1]。

以小红果为例，小红果的理想贮藏温度为0℃， 当小红果的贮藏温度变为10℃和30℃时，小红果的新陈代谢速率分别加快为原来的3倍和9倍，小红果的保质期分别缩短为原来的1/3和1/9[10]。

2.2 贮藏湿度

水分流失不仅影响易腐果蔬的重量，而且影响易腐果蔬的外观和口感等，是影响易腐果蔬保质期的另一个关键因素。存储和运输环境的湿度作为影响易腐果蔬水分流失速率的主要因素，将对易腐果蔬的保质期产生重要影响。

易腐果蔬的贮藏湿度不是越高越好，亦不是越低越好，贮藏湿度需要设定在最佳值，且该值需要根据易腐果蔬的品种设定。比如在新鲜葡萄的存储中，较高的环境湿度和游离水量将导致葡萄孢菌的快速生长，导致葡萄加速变质；而较低的环境湿度将导致葡萄茎快速干燥和变暗，影响其商业价值。此外，存储和运输环境的相对湿度(环境湿度与水果自身湿度)对保质期的影响程度因易腐果蔬品种的不同而异。例如以刚采摘的初始含水量为基准，叶片蔬菜在水分流失约3%～5%后表现出萎蔫的迹象，而油桃在水分流失约19%后才表现出萎蔫的迹象[10]。

易腐果蔬的水分流失主要通过蒸腾作用发生，具体过程主要有三步：水分首先通过生物组织的解剖结构运输到易腐果蔬的表面，然后蒸发到存储或运输环境，最后通过空气对流进入外界环境。蒸腾作用发生的速率与环境的相对湿度和温度密切相关，环境相对湿度越小或温度越低，蒸腾压越小，蒸腾作用越弱，易腐果蔬的水分流失就越少。

因此，以存储或运输之初的环境温度和相对湿度为基础，通过存储或运输环境中温度、气压和湿度之间的关系及温度、气压和湿度的实时检测值，能够快速评估存储或运输环境中空气相对湿度的变化情况，并依此预估易腐果蔬的水分流失情况。

3 射频识别技术及其在易腐果蔬供应链中的应用

3.1 射频识别技术

RFID技术是以电磁波(射频)为通信工具识别各种数据的手段[11]。根据RFID标签内部是否接有电源，RFID可分为三大类：标签内支持内装电池的有源RFID、标签内不支持内装电池的无源RFID标签和标签内特殊部分依靠电池供电的半有源RFID。有源RFID标签的寿命受电源容量的限制。无源RFID标签的能量来自读取器发出的电磁场的反射或调制激活的能量。

有源RFID、无源RFID和半有源RFID的应用场景有所不同。由于成本低，无源RFID是理想的产品现场识别工具；有源RFID具有远程通信能力和辅助功能，可用于温度、相对湿度的远程监控等；半有源RFID主要用于监测冷链中食品的存储条件。

随着RFID技术和传感器集成技术的不断进步，集成RFID的传感器在供应链中的应用不断深入，特别是在保质期短的易腐食品供应链中的应用。此外，随着具有智能检测和计算功能的智能标签的出现和普及，集成智能标签的RFID技术的信息监测性能得到了极大提升，集成此类RFID技术的传感器进一步提升了传感器对易腐食品供应链的实时监测能力。

3.2 集成射频识别技术的传感器在果蔬供应链中的应用

集成RFID的传感器将识别到的数据信息记录在RFID标签上，这些记录被一组天线和阅读器读取，然后通过无线电波将这些数据传输给接收器。鉴于RFID技术突出的信息监测和数据采集功能，集成RFID技术的传感器在易腐果蔬的供应链中得到了广泛应用。

通过将灵活、可靠的集成RFID技术的传感器安装于易腐果蔬供应链的各个环节，实时监测易腐果蔬供应链各环节的温度、相对湿度、二氧化碳浓度、氧气浓度、乙烯浓度、气流和振动等信息。

为对分布在供应链中的集成RFID的传感器采集到的大量信息进行高效管理，在控制中心和各现场采集点之间建立中间层，中间层系统通过互联网技术负责将现场收集到的信息上传给控制中心和将控制中心的控制命令下达给供应链每个环节，即供应链现场和供应链控制中心之间进行双向信息交流。在易腐果蔬的供应链中，监测数据通过中间层上传给供应链控制中心，控制中心根据对监测数据的分析结果，制定控制措施，并通过中间层将控制命令下达给供应链的各个环节，实现对易腐果蔬的现场控制。

带有集成RFID的传感器读取、记录数据的精度与数据记录器相似，但相比于数据记录器，冷藏环境中集成RFID的传感器对数据读取的速度更快，精度和效率更高[12]。因此，集成RFID的传感器被广泛用于用于监测贮藏食品的温度和湿度，识别问题区域，并通过发出警报来提醒现场人员或控制中心对检测到的问题制定解决方案。传感器还可同时集成RFID技术和近距离无线通信(NFC，Near Field Communication)技术，进一步提升对易腐果蔬实时信息采集和物流轨迹追溯的能力。

4 易腐果蔬剩余保质期评估和库存管理策略

4.1 易腐果蔬剩余保质期评估

保质期是指产品在一定参考温度下可以储存的最长时间间隔，即产品从生产完成到不被消费者接受或不符合消费者的质量要求，或消费者认为不适合再用于消费之间的时间间隔。易腐果蔬的“保质期”是一个动态值，与易腐果蔬采摘时的品质、采摘后的处理、存储和运输等有关。易腐果蔬质量的可接受限度可以基于其物理或生化性质，如颜色的变化、果蔬硬度等，亦可基于其外观、质地和味道等。

外观、质地、味道等属性是评价易腐果蔬质量的定性标准，并不能用于定量分析易腐果蔬的的剩余保质期。对于大多数来说，剩余保质期可以用“某直接影响产品使用寿命的通用性质随时间变化的速率”来定量评估。分析食品为易腐果蔬时，每一种易腐果蔬都有特定的定量反映其质量变化的通用特性。比如甜瓜的营养成分含量，西兰花和黄瓜的叶绿素降解比例，草莓中真菌的繁殖速率，苹果、菊苣和西红柿的新陈代谢速率等。

RFID和相关传感器技术可用于提供易腐果蔬在其供应链中流通时所经历的时间和温度历史(time and temperature history， TTH)的详细信息，为易腐果蔬保质期动态评估提供技术和数据支撑。近年来，随着RFID和传感器技术的投入成本不断下降，集成RFID技术的传感器在易腐果蔬的供应链和库存管理中得到越来越广泛的应用，RFID技术已经成功地被用于提高易腐果蔬物流、运输和仓储的可见度，从而提高易腐果蔬的流通效率和降低易腐果蔬安全库存，同时为客户提供更好的服务。

在易腐果蔬供销过程中，当通过集成RFID技术的传感器获得的易腐果蔬的TTH可用时，技术人员可以根据已知的环境条件和易腐果蔬的TTH，评估易腐果蔬的剩余生命周期，动态设置易腐果蔬的剩余保质期。在剩余保质期的动态设置中，其剩余保质期可以尽可能地反映易腐果蔬的实际剩余寿命，但一般比实际剩余寿命短。因为，多数果蔬在发臭或发霉之前，已被消费者认为不适合再用于消费。

4.2 易腐果蔬的库存管理策略

为了控制易腐果蔬的库存和满足客户需求，应对易腐果蔬仓库采取必要措施。①仓库应有足够的易腐果蔬库存，以满足销售需求，避免不必要的短缺；为此，仓库应对库存水平进行实时跟踪或定期核验。②仓库中的易腐果蔬的剩余保质期应控制在计划期限内，避免出现腐烂的或不能销售的果蔬，避免库存空间浪费和导致果蔬腐坏的病菌的扩散。此外，当同一仓库中易腐果蔬的种类(每一种产品都有自己的保质期)增加时，仓库容量对满足供销商的盈利能力和客户的动态需求更加重要。

为此，有必要为易腐果蔬仓库制定高效的出库策略。制定的策略可通过直接影响易腐果蔬的出库顺序，提升仓库管理人员对易腐果蔬库存的控制能力。常见的通用仓库管理策略包括先进先出(First in first out，FIFO)、后进先出(Last in first out， LIFO)和顺序进随机出(Sequence in random out，SIRO)等，针对易腐产品的仓库管理策略主要包括先过期先出(First expired first out，FEFO)、质量最差的先出(Lowest quality first out，LQFO)、最新过期先出(Latest expiry first out，LEFO)和质量最好的先出(Highest quality first out，HQFO)等。

LQFO策略优先选择质量最差的产品出库，适用于没有明确保质期的易腐产品。LIFO、SIRO和HQFO均不利于将易腐果蔬的剩余保质期控制在计划期限内。LEFO则主要用于清理过期产品，为新进产品腾出存储空间，不利于产品最大经济价值的实现。

在供应链各个环节的仓库中，易腐果蔬库存管理的最常见策略是FIFO，即根据易腐果蔬进入仓库的日期来决定其出库的顺序。FIFO策略基于储存时间长者优先的原则安排果蔬出库顺序，忽略了易腐果蔬剩余保质期和最终目的市场的不同，即假设所有在特定日期入库的易腐果蔬都有相同的保质期。然而，易腐果蔬采摘后处理的条件和历史并不相同，所有在相同日期入库的易腐果蔬都有相同的保质期的假设不合理。

FEFO策略则认为，相同日期入库的易腐果蔬的剩余保质期会因采摘后处理条件和历史的不同而不同，该策略根据易腐果蔬的剩余保质期和最终目的市场的具体情况安排出库。采用FEFO策略的供应链仓库管理层会根据易腐果蔬仓库相对最终目的市场的距离、目的市场的储存条件和果蔬的剩余保质期，合理安排易腐果蔬的出库顺序，确保易腐果蔬到达目的市场后仍留有足够剩余保质期，从而避免易腐果蔬在运输途中因过期而造成的经济损失。

FEFO策略可具体表述为，剩余保质期较长的易腐果蔬可以送到较远的市场销售，剩余保质期较短的易腐果蔬优先在附近的市场销售，从而避免非必要的浪费和确保剩余保质期短的易腐果蔬以最快的速度售出。比如D N等[13]的研究发现，预冷和运输温度的差异是导致黑莓质量出现巨大差异的主要因素，该因素导致包装屋收到的水果中的57%没有足够的剩余保质期，无法运往更远的市场销售；该问题可以通过FEFO策略，将没有足够剩余保质期的水果放在附近的市场销售，其他水果放在较远的市场销售，从而有效避免了不必要的经济损失。

5 结语

通过对易腐果蔬存储和运输环境的实时监测和动态管理，可以减缓易腐果蔬在储存和运输过程中的保质期缩短。然而，要分析和推导易腐果蔬的保质期与存储和运输环境中各种因素的关系，需要提前掌握易腐果蔬的精确生命周期模型、供应链所有阶段的储存条件和实时监测信息。集成RFID技术的传感器可以快速有效地实时监测存储和运输环境中的影响易腐果蔬保质期的温度和相对湿度等参数，并可快速通过中间层将采集信息传输给供应链管理层。此外，为充分利用易腐果蔬剩余保质期的评估值和降低易腐果蔬的非必要浪费，将FEFO策略引入易腐果蔬供应链的仓库管理系统，提高易腐果蔬出库合理性，为基于“互联网+”的农产品供应链集成优化水平的提升提供一个很好的切入点。