區(qū)塊鏈技術(shù)背景下綠色食品安全溯源體系構(gòu)建研究*

孫 熠 ，彭 晗 ，龍 偉 ，黃 玲 ，肖 娜

（1.吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 吉安 343006；2.吉安市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江西 吉安 343000；3.井岡山市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 吉安 343621）

食品安全是國(guó)民生活的頭等大事，綠色食品的安全是維護(hù)綠色食品品牌影響力、關(guān)系綠色食品長(zhǎng)久發(fā)展的關(guān)鍵所在。近年來，因農(nóng)產(chǎn)品污染、農(nóng)藥殘留、重金屬超標(biāo)導(dǎo)致的食品安全問題頻發(fā)，其中不乏個(gè)別綠色食品生產(chǎn)加工企業(yè)，這嚴(yán)重影響了綠色食品的品牌信譽(yù)和形象。2021年中央一號(hào)文件再次提出“加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全監(jiān)管，發(fā)展綠色農(nóng)產(chǎn)品、有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品和地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品”，明確要求“農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全水平進(jìn)一步提高”[1]。

保證綠色食品從田園到餐桌的安全、有效減少或阻止綠色食品質(zhì)量安全問題的發(fā)生、維護(hù)綠色食品的品牌影響力是亟待完成的任務(wù)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)已建立了綠色食品溯源體系，對(duì)綠色食品的安全控制主要采用人工監(jiān)測(cè)，其存在效率低、及時(shí)性差和數(shù)據(jù)不完整易被篡改等問題[2-4]。習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”[5]。有別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的分布式計(jì)算存儲(chǔ)記錄技術(shù)。在區(qū)塊鏈技術(shù)中，數(shù)據(jù)被分區(qū)塊存儲(chǔ)，各數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序鏈接，采用共同維護(hù)機(jī)制與高可靠的加密算法來保障數(shù)據(jù)安全，具備高度去中心化、分布式記錄存儲(chǔ)、防篡改性、安全性、開放性等特點(diǎn)[6-7]。憑借上述優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠有效解決當(dāng)前綠色食品安全體系存在的問題。

1 綠色食品質(zhì)量溯源存在的問題

隨著信息技術(shù)的加快應(yīng)用，當(dāng)前綠色食品監(jiān)管部門已在省、市、縣幾個(gè)層級(jí)建立了綠色食品溯源系統(tǒng)。溯源系統(tǒng)可以對(duì)綠色食品的生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行一體化的監(jiān)管，通過對(duì)各環(huán)節(jié)信息采集、集中錄入、跟蹤與上傳實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色食品生產(chǎn)銷售全過程的監(jiān)管與溯源。各縣市依托省級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色食品的監(jiān)管，同時(shí)在最終銷售的產(chǎn)品上為消費(fèi)者提供二維碼溯源渠道。當(dāng)前的溯源系統(tǒng)在保證綠色食品安全上發(fā)揮了重要作用，然而，其在生產(chǎn)實(shí)踐中依然存在一些問題，例如溯源系統(tǒng)信息不可靠、數(shù)據(jù)易被篡改、消費(fèi)者獲取溯源信息不全面、溯源系統(tǒng)監(jiān)管力度不夠等[8]。

1.1 綠色食品溯源系統(tǒng)信息不可靠、數(shù)據(jù)易被篡改

當(dāng)前溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)建主要靠綠色食品生產(chǎn)企業(yè)在溯源系統(tǒng)中的人工錄入。有關(guān)生產(chǎn)與銷售企業(yè)在溯源系統(tǒng)中錄入綠色食品的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（含產(chǎn)品信息、地塊信息、生產(chǎn)批次信息、生產(chǎn)檔案記錄等）、加工數(shù)據(jù)（含農(nóng)藥購(gòu)買使用、肥料購(gòu)買使用、農(nóng)事操作、病蟲害處理、加工原料購(gòu)買使用、產(chǎn)品加工）、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（包裝生產(chǎn)使用與入庫(kù)）。信息的真實(shí)可靠取決于企業(yè)的自律性與信息錄入人員的專業(yè)性，如果在錄入過程中存在人為失誤或人為干涉，那么數(shù)據(jù)的真實(shí)性就無法被保證。數(shù)據(jù)全部錄入完成后，仍然存在修改、編輯的可能性，即綠色食品各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)均可能被篡改。當(dāng)前綠色食品溯源體系框架如圖1所示。

圖1 綠色食品溯源框架

1.2 綠色食品溯源系統(tǒng)信息不全面

目前，綠色食品溯源系統(tǒng)中生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)的溯源數(shù)據(jù)由企業(yè)負(fù)責(zé)錄入，運(yùn)輸和銷售環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)因生產(chǎn)企業(yè)不涉及，故無法錄入，而需要負(fù)責(zé)運(yùn)輸與銷售的企業(yè)來完善。因生產(chǎn)企業(yè)、供應(yīng)商、銷售企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)各主體之間相對(duì)獨(dú)立，信息共享不全面，所以存在“數(shù)據(jù)孤島”的問題，無法有效協(xié)調(diào)不同企業(yè)之間的數(shù)據(jù)接口、信息錄入接口、協(xié)同對(duì)接環(huán)節(jié)，協(xié)同完成綠色食品數(shù)據(jù)全流程溯源存在困難。這些問題導(dǎo)致即使綠色食品在質(zhì)量安全方面出現(xiàn)問題，也無法通過溯源系統(tǒng)明確問題的環(huán)節(jié)及責(zé)任主體。同時(shí)，綠色食品溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般部署在省級(jí)監(jiān)管單位，數(shù)據(jù)由統(tǒng)一集中管理，如果管理節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，將面臨所有溯源數(shù)據(jù)都不可用的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 綠色食品溯源體系監(jiān)管難度大

目前綠色食品溯源系統(tǒng)已經(jīng)初步解決了綠色食品的生產(chǎn)、加工、貯存、運(yùn)輸以及銷售環(huán)節(jié)的各類信息記錄，但監(jiān)管部門要做到完整監(jiān)管，則需要在每個(gè)環(huán)節(jié)大量投入人力，實(shí)現(xiàn)的難度較大。當(dāng)前，溯源數(shù)據(jù)的完整性和可靠性主要依靠綠色食品企業(yè)持證質(zhì)檢人員的專業(yè)性和自覺性。在全流程的監(jiān)管中，多頭監(jiān)管、多段監(jiān)管的現(xiàn)象依然存在。與此同時(shí)，還存在完整的綠色食品監(jiān)管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)缺乏、行政執(zhí)法約束力不足等問題，使得監(jiān)管難度較大。

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠色食品溯源體系

作為比特幣等數(shù)字加密貨幣的核心技術(shù)，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化、存儲(chǔ)在所有用戶節(jié)點(diǎn)的分布式信息記錄技術(shù)。在區(qū)塊鏈技術(shù)體系內(nèi)，所有參與者都能共同維護(hù)生成的數(shù)據(jù)。通過記錄時(shí)間戳區(qū)分不同區(qū)塊，采用較好的加密算法來確保數(shù)據(jù)安全，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來共享數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術(shù)具備了去中心化、分布式存儲(chǔ)、防篡改等一系列優(yōu)勢(shì)，能夠在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中建立可靠的信息交換。將區(qū)塊鏈與綠色食品溯源相結(jié)合，利用區(qū)塊鏈的一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠解決當(dāng)前綠色食品溯源存在的問題。基于區(qū)塊鏈的綠色食品溯源體系框架如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈的綠色食品溯源體系框架

在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，依托物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)綠色食品生長(zhǎng)狀況，完整記錄生長(zhǎng)時(shí)的環(huán)境條件、地塊條件、加工工藝、農(nóng)藥化肥使用情況、病害蟲處理情況等。采用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄的生產(chǎn)、加工數(shù)據(jù)，能確保不被生產(chǎn)加工企業(yè)再次編輯修改，同時(shí)參與該溯源數(shù)據(jù)的所有主體均只有查看歷史數(shù)據(jù)的權(quán)限，而不具備編輯修改能力。根據(jù)品種與批次不同，采用區(qū)塊鏈技術(shù)賦予每個(gè)綠色食品唯一的追溯碼，避免追溯碼被重復(fù)使用。

在存儲(chǔ)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，已完成生產(chǎn)加工的各類綠色食品需要統(tǒng)一倉(cāng)儲(chǔ)后再運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)銷售。在此環(huán)節(jié)中，通過各類環(huán)境傳感器將監(jiān)測(cè)到的存儲(chǔ)環(huán)境的溫濕度、產(chǎn)品包裝入庫(kù)等信息上傳到區(qū)塊數(shù)據(jù)中。根據(jù)監(jiān)測(cè)到的各類環(huán)境數(shù)據(jù)把控產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)監(jiān)測(cè)的運(yùn)輸數(shù)據(jù)對(duì)綠色食品的流通路徑進(jìn)行溯源。

在銷售環(huán)節(jié)，綠色食品的二維碼已記錄了產(chǎn)品完整的生命周期數(shù)據(jù)，其中包含了生產(chǎn)加工、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)刃畔ⅰＫ行畔⒒趨^(qū)塊鏈技術(shù)存儲(chǔ)在二維碼中，消費(fèi)者可以通過掃碼獲取綠色食品的所有溯源數(shù)據(jù)。在上述環(huán)節(jié)中，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠色食品溯源體系有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

2.1 溯源數(shù)據(jù)可靠、無法被篡改

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠色食品溯源體系中的信息數(shù)據(jù)無法被篡改，區(qū)塊鏈中記錄的各類生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸與銷售數(shù)據(jù)，都以事件發(fā)生的精確時(shí)間為依據(jù)，采用時(shí)間戳技術(shù)將發(fā)生的事件相關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈內(nèi)。因?yàn)楸舜讼噫溄拥膬蓚€(gè)區(qū)塊數(shù)據(jù)相互依賴，如果某一區(qū)塊數(shù)據(jù)發(fā)生變化，必然導(dǎo)致下一區(qū)塊數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值發(fā)生變化，從而無法相互鏈接。高度依賴的校驗(yàn)方式可以保證每個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)都是獨(dú)一無二且上下關(guān)聯(lián)、無法被修改的[7]。通過時(shí)間戳技術(shù)、哈希校驗(yàn)技術(shù)、去中心全體維護(hù)模式等確保數(shù)據(jù)不被篡改。

2.2 溯源數(shù)據(jù)全面可共享、溯源效率高

區(qū)塊鏈技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的中心化集中存儲(chǔ)記錄數(shù)據(jù)的模式，采用P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由所有參與者共同維護(hù)管理，存儲(chǔ)在任何參與者的終端中。該技術(shù)能夠準(zhǔn)確全面地記錄綠色食品在生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、銷售等各環(huán)節(jié)的溯源信息。同時(shí)，由于區(qū)塊鏈技術(shù)采用了分布式賬簿的記錄形式，溯源信息同時(shí)存在于生產(chǎn)企業(yè)、加工企業(yè)、貯存企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、銷售商和監(jiān)管單位中，任何角色都只能實(shí)時(shí)共享所有溯源數(shù)據(jù)，而不能篡改歷史數(shù)據(jù)[9]。這種去中心化的管理模式有效解決了綠色食品流通過程中出現(xiàn)的信息不對(duì)稱問題，所有參與綠色食品生產(chǎn)流通的企業(yè)都能共同維護(hù)溯源數(shù)據(jù)，減少了溯源數(shù)據(jù)參與者核對(duì)信息的工作，提高了溯源效率。同時(shí)去中心化的溯源信息也避免了集中式存儲(chǔ)可能帶來的由單點(diǎn)故障而造成的數(shù)據(jù)全部不可用的問題。

3 構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠色食品溯源體系的對(duì)策

區(qū)塊鏈作為新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有不可篡改、分布式、數(shù)據(jù)透明等特征[10]，應(yīng)用在綠色食品的安全溯源中有較大優(yōu)勢(shì)。但綠色食品的安全控制體系是一項(xiàng)多學(xué)科交叉、多角色參與、多層次監(jiān)管的復(fù)雜工程，在此工程中，綠色食品的溯源體系是關(guān)鍵，結(jié)合綠色食品的安全控制體系建設(shè)，課題組提出以下對(duì)策。

3.1 健全綠色食品溯源體系與標(biāo)準(zhǔn)

為推進(jìn)綠色食品安全體系良性發(fā)展、加快區(qū)塊鏈技術(shù)在綠色食品溯源中的應(yīng)用，可以采取重點(diǎn)企業(yè)試點(diǎn)、獲證企業(yè)跟進(jìn)的推廣路徑。以當(dāng)?shù)佚堫^綠色企業(yè)為主，鼓勵(lì)其優(yōu)先采用區(qū)塊鏈的溯源技術(shù)，帶動(dòng)其他企業(yè)，不斷擴(kuò)展區(qū)塊鏈技術(shù)在綠色食品溯源體系的應(yīng)用，健全綠色食品溯源體系。同時(shí)完善綠色食品認(rèn)證制度，聯(lián)合農(nóng)業(yè)監(jiān)管部門、市場(chǎng)監(jiān)管部門成立綠色食品監(jiān)管工作小組，統(tǒng)一對(duì)綠色食品的監(jiān)管工作，避免多頭監(jiān)管、多部門監(jiān)管、多段監(jiān)管。

3.2 完善綠色食品溯源信用體系與制度

當(dāng)前綠色食品安全主要強(qiáng)調(diào)獲證前的質(zhì)量，獲證后則依靠綠色食品企業(yè)的自覺性。獲證后監(jiān)管單位對(duì)企業(yè)的監(jiān)管力度不足，監(jiān)管人員配備數(shù)量也不足。在此情況下，完善綠色食品溯源信用體系就十分有必要。健全綠色食品的溯源工作制度，制定綠色食品質(zhì)量安全問題預(yù)案，建立完善的綠色食品召回制度，以確保快速識(shí)別與控制綠色食品質(zhì)量安全事件。通過明確綠色食品的質(zhì)量安全責(zé)任主體，完善綠色食品質(zhì)量檢測(cè)準(zhǔn)入與證后質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)綠色食品企業(yè)與銷售企業(yè)建立電子臺(tái)賬，向消費(fèi)者定期公示綠色食品相關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，建立、完善綠色食品溯源信用體系。

3.3 促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)與綠色食品溯源物聯(lián)網(wǎng)融合

區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)可以彌補(bǔ)現(xiàn)有綠色食品溯源系統(tǒng)的缺陷，但目前溯源系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)記錄主要依靠企業(yè)內(nèi)檢員人工錄入，缺乏自動(dòng)化監(jiān)控手段。當(dāng)前，各項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如WIFI6、5G、Zigbee等能有效與區(qū)塊鏈技術(shù)互補(bǔ)，通過有線與無線網(wǎng)絡(luò)將各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至溯源系統(tǒng)。將區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深入融合應(yīng)用于綠色食品溯源建設(shè)，以更好地為綠色食品溯源體系服務(wù)。

4 結(jié)語

課題組對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)背景下的綠色食品溯源體系進(jìn)行了分析研究，通過將區(qū)塊鏈技術(shù)引入綠色食品安全控制體系，避免了溯源數(shù)據(jù)被人為篡改的可能性，使溯源數(shù)據(jù)更安全可靠，確保綠色食品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、銷售等環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)化和透明化，為消費(fèi)者提供可靠的溯源服務(wù)。同時(shí)，基于區(qū)塊鏈技術(shù)提出了綠色食品安全控制體系在制度、技術(shù)融合方面的相關(guān)對(duì)策，為今后綠色食品質(zhì)量安全長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了建設(shè)思路。