食品安全可追溯系统研究第六章食品安全追溯链研究.docx

1、食品安全可追溯系统研究第六章 食品安全追溯链研究中国农业科学院博士学位论文 第六章 食品安全追溯链研究 构建食品安全可追溯系统，及其重要的一步是理清哪些信息是需要被追溯，以及采取何种方式将这些信息组织起来。本章在对食品链分析的基础上，提出食品安全追溯链模型，并采用可靠性分析方法对食品安全追溯链进行分析。 6.1 食品链分析 ISO22000：2005 对食品链的定义是“从初级生产直至消费的各环节和操作的顺序，涉及食品及其辅料的生产、加工、分销、贮存和处理”。该定义指出食品链既包括饲料生产，同时还包括与食品接触材料的生产。食品链将食品安全体系中的生产、加工、运输、销售等各个环节以一种链状的形式连

2、接在一起，是食品危害分析、质量控制、风险分析的基础，同时也是食品安全信息传递研究的基础。 6.1.1 基于食品链的食品生产、加工及流通过程分析 根据食品链的定义，以及本文对食品的分类，考虑到食品生产加工过程的具体情况，对植物源性初级农产品、动物源性初级农产品、饲料产品，以及多组分加工食品的食品加工流通过程进行分析。 植物源性初级农产品包括生鲜蔬菜、生鲜果品、粮油作物、食用菌、干果等几类，从生产至消费所经过的步骤一般来说比较少。生鲜蔬菜、粮油作物等农产品一般需要经过地点选择、农资采购、播种、农事操作、采收、初步加工处理、运输、销售等步骤；生鲜果品等附加值较高的农产品需经过果园选址、农资购买、苗木

3、种植、农事操作、果实采收、加工、包装、冷藏、运输、销售等步骤。 动物源性初级农产品包括畜禽产品、水产品等。一般需经过养殖地点选择、幼崽（苗）培育、饲料生产或采购、养殖饲养、疾病治疗疫病免疫、屠宰加工、冷藏、运输、销售等步骤。 对于畜禽及水产品养殖所需的饲料，由于原料既有植物源性初级农产品的成分，也有动物源性初级农产品的成分，其生产过程包括原材料接收、储存、粉碎、混合、制粒、包装、运输、销售等步骤。 多组分加工食品是包含的种类繁多，包括GB 2760-2007 食品添加剂卫生标准食品分类系统中大部分可食用产品。对于多组分视食品，从生产至消费一般需经过原材料生产采购、食品加工、包装、仓储、运输、销

4、售等步骤。 上述植物源性初级农产品、动物源性初级农产品、饲料产品、多组分加工食品从生产至消费的步骤如图 6-1 所示。 图 6- 1 各类食品生产至消费流程 Figure 6-1 Flow of Food Production to Consumption 52 6.1.2 食品链参与者 从图 6-1 中，我们能看出从最初的食品原材料生产至最终消费经过了若干步骤。在这些若干操作步骤中，涉及到众多的参与的组织及人员，包括初级农产品生产者、饲料加工者，以及食品加工者、仓储运输者，零售商、餐饮经营者，还包括与其密切相关的其他组织。食品链中各组织与参与者的示意图如图 6- 2 所示。 图 6- 2 食

5、品链各组织及参与者示意图 Figure 6-2 Diagram of the Organizations and Participants of the Food Chain 6.2 食品安全追溯链分析 上一节中对典型食品链进行了分析，分析结果表明：食品自生产到消费需要经过若干个步骤，要实施食品安全追溯，需要找出各个步骤中的质量安全要素，明确对食品安全具有重要影响的关键要素，确定其具体指标及其限值，随后，运用编码的手段将食品自生产至消费各步骤中的要素、指标、指标值以链状形式贯穿管理。 6.2.1 食品安全追溯链组成 通常来说，可将食品追溯链概括为食品安全追溯环节、食品安全追溯过程、食品安全追溯

6、要素及其指标四个层次。食品自原料生产至消费的众多步骤可概括为若干环节，每个环节可分为相对独立的操作过程，每个过程中涉及了诸多质量安全要素，对于具体某一个要素，又包含了若干个技术指标。 1、食品链各环节 本章 6.1 中指出，食品自原材料生产至消费需经过众多步骤，不同类别的食品，由于生产加工的特点，所经过的步骤不尽相同，步骤的多少也有区别，例如植物源性的初级农产品加工过程比较简单，通常是清洗、除去杂质等操作；饲料产品及多组分加工食品，由于其原料中包含了植物源性初级农产品或者动物源性初级农产品，从原料生产到消费所经历的步骤自然要比植物源性初级农产品或者动物源性初级农产品多。 将食品链按其所在的场所

7、、参与的组织等因素进行归类分析，将其中若干步骤合并，可将食品供应链划分为若干个步骤或操作集合，称之为食品供应链的各环节，对应到食品安全追溯即为食品安全追溯链各环节，通过对图 6-1 中各步骤进行归类，将其归纳为生产、加工、储运、消费四大环节，如图 6- 3 所示。 植物源性初级农产品的地点选择、播种/种植、农事操作、采收等步骤发生的地点均在某一个特定的地块上，可将它们概括为生产环节；处理/加工、包装等步骤统称为加工环节，冷藏、运输步骤称之为储运环节；动物源性初级农产品的地点选择、幼崽（苗）培育、饲料投放、疾病疫病防治等步骤均发生在某一特定的养殖场或者渔场，将其概括为生产环节，屠宰、分割（或者捕

8、捞）等称之为加工环节，冷藏、运输等操作合并为储运环节；对于饲料产品，植物来源能量/蛋白原料生产、动物来源蛋白原料生产及其接收、贮存等步骤发生在饲料加工之前，统称为原材料生产环节，原料粉碎、液体原料及添加剂预混料混合、制粒、包装概括为饲料加工环节；对于多组分加工食品，由于植物源性原料、动物源性原料及其他辅料的采购发生在食品加工之前，称之为原材料生产环节，食品加工、包装等发生在食品加工厂，合并为食品加工环节。 将食品安全追溯链概括为生产、加工、储运和销售四个核心环节的作用在于以下两个方面：第一，食品供应链涉及的步骤较多，某些步骤相对比较简单，对其进行归类合并，为我们分析食品安全追溯链提供了方便；第

9、二，将发生在同一地点的步骤概括为一类，便于分析质量安全要素。 中国农业科学院博士学位论文 第六章 食品安全追溯链研究 54 图 6- 3 食品追溯链各环节 Figure 6-3 Links of Food Traceability Chain 中国农业科学院博士学位论文 第六章 食品安全追溯链研究 55 2、食品安全追溯过程 在同一个追溯环节，将诸多步骤按照时间或者操作的先后顺序分为若干个追溯过程。例如，生鲜蔬菜的生产环节可分为蔬菜种植、日常农事操作、水土肥等不同的追溯过程不同追溯过程，果品加工环节可分为清洗、打蜡、分级、包装等追溯过程。 3、食品质量安全要素 在第四章中指出，食品存在着生物性

10、、化学性、物理性危害，这些危害普遍存在于食品生产、加工、储运及消费各环节中，通过对追溯环节的分解，上述危害通常能具体到某些追溯过程，在具体的追溯过程中，则能较容易的找出食品安全要素，例如初级农产品生产环节产地选择过程的危害可通过空气质量、土壤质量、灌溉水质量的要素或要素集体现，喷药过程的农药残留危害可通过有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药、氨基甲酸酯类农药等要素来体现；对于冷冻食品储运环节的储存过程，生物性危害中的细菌可通过志贺菌属、沙门氏菌、霍乱弧菌、致病性大肠杆菌等要素表示，霉菌与霉菌毒素可通过黄曲霉毒素、杂色曲霉毒素等来表示。 4、食品安全要素指标 食品安全要素指标是指某一质量安全要素所

11、对应的国家及行业标准限量，以果品产地空气、土壤及灌溉水等要素来说，其要素指标如表 6- 1 所示。 表 6- 1 果品安全产地要素指标 Table 6-1 Index of origin elements of Fruit 要素及要素集 要素指标 空气质量 总悬浮颗粒物 二氧化硫 二氧化氮 氟化物 灌溉水质量 PH值 总汞 总镉 总砷 总铅 铬（六价） 氟化物 氰化物 石油类 氯化物 土壤质量 总镉 总汞 总砷 总铅 总铬 总铜 6.2.2 食品安全追溯链质量安全要素及其指标的确定 要确定某一类（种）食品的质量安全要素，通常需要采取以下四个步骤： 第一步，进行食品生产流程分析。以食品链为依据，

12、对食品生产、加工、储运、消费等环节所涉及的步骤进行深入分析，建立食品生产业务流程表； 第二步，进行食品危害分析。对食品追溯链各环节中具体步骤，从生物性危害、化学性危害、物理性危害三个方面进行危害分析； 第三步，分析并确定食品安全要素，并确定其关键控制点。采用 HACCP 原理及方法，对食品安全危害进行分析，确定食品安全关键控制点（CCPs）； 第四步，根据国家、行业及企业自身标准，确定关键控制点的限值。 6.3 食品安全追溯链模型构建 6.3.1 食品安全追溯链层级模型 食品安全追溯链包括食品安全追溯环节、食品安全追溯过程、食品安全追溯要素及其指标四个层次，与此相对应，食品追溯链模型也包括 4

13、 个层次：追溯环节、追溯过程、追溯要素和追溯指标，其中追溯环节描述了食品自原材料生产至销售共经历了多少个环节，从基于食品链的全程追溯视角看，每一类食品都应该包含生产、加工、储运和消费四个环节，然而，在具体的实施过程中，由于信息采集的难度不同，不同种类的食品追溯实际包含的环节未必是四个；在每个环节中，对应着诸多操作过程；在每个具体的追溯过程中，都存在着食品安全危害，也就是我们需关注的质量安全要素,对应到食品追溯链模型是追溯要素；对于给定的追溯要素，还需要进一步明确该要素的若干追溯指标。食品链追溯链层级关系如图 6-4 所示。 图 6- 4 食品安全追溯链模型层级结构图 Figure 6-4 Di

14、agram of Food Safety Traceability Chain Hierarchy Model 中国农业科学院博士学位论文 第六章 食品安全追溯链研究 57 在食品安全追溯链模型中：每一个追溯环节一般对应若干个追溯过程，不同追溯环节中的追溯过程可能相同；每个追溯过程中包含了若干追溯要素，不同的追溯过程的追溯要素可能是相同的；每一个追溯要素一般对应至少一个追溯指标，不同的追溯要素的追溯指标可能是相同的，但其对应的指标的限值却不一定相同。比如，食用油半成品检测环节中的酸值、过氧化值等追溯指标的限值比终产品检测环节中的酸值、过氧化值的限值要求低。 6.3.2 食品安全追溯链的粒度 在

15、食品安全追溯实施过程中，涉及到追溯精度、宽度和深度三种不同的追溯粒度。 1、食品安全追溯精度 追溯系统的精度取决于系统中使用的分析单位和可接受的误差，具体包括追溯单元精度和追溯指标精度两个方面。对于植物源性初级农产品来说，由于生产规模及产品本身的特性，无法以个体为单位，其追溯单元精度只能是基于某一地块；而对于猪、牛等动物源性初级农产品，可以实现基于个体的养殖和加工，因此其追溯精度可以是单一个体。对追溯要素的具体指标来说，食品安全追溯的精度反映了食品安全的保证程度。 2、食品安全追溯宽度 食品安全追溯的宽度是指向前跟踪或向后追溯到什么范围，也是追溯链的宽度，具体到食品安全追溯链模型是指所涉及到的

16、环节有多少，在食品追溯链模型中，宽度的范围是 1-4，最大宽度为 4。 3、食品安全追溯深度 从食品安全追溯链模型看，食品安全追溯的深度是指追溯系统所能覆盖的层次，包括追溯环节、追溯过程、追溯要素及要素指标四个层次。在通常情况下食品追溯系统的深度是由质量安全控制点决定。 一般来说，追溯精度、宽度、深度要求越高，食品安全追溯的成本就越高。从食品追溯链层级结构看，食品追溯的宽度取决于追溯环节，食品追溯的深度取决于追溯要素的多少，而追溯精度则取决于追溯指标。 此外，还有一种概念是追溯广度，是指所追溯系统所覆盖的产品范围，覆盖范围越广，追溯广度越大。 6.3.3 食品安全追溯链的完整性 食品安全追溯链

17、的完整性是开展食品安全追溯的前提和保证，包括食品追溯链的连续性与食品安全信息的完整性两部分。 1、食品追溯链的连续性 食品追溯链的连续性是保证从食品原料至最终产品全过程的质量安全信息能顺利被跟踪，以及从最终产品至食品原料的质量信息能被完整地追溯。从食品追溯链层级关系中可知，食品追溯链是各追溯环节以链状形式组成的，只有在保证食品追溯链中各追溯环节内部，以及各追溯环节之间的连续性的情况下，才能确保食品追溯链的连续性。食品追溯链每个环节都是类似“M）-O（操作）-P（产品）”的结构，某一环节原料可能就是上一环节的产品，本环节的产品可能就是下一环节的原料，因此，为了实现追溯链的连续性，每一个环节都需要

18、记录上一环节的信息。 2、食品安全信息的完整性 一般来说，食品质量安全信息的完整性取决于制度保证、现有技术和追溯成本，比如，畜产品的标识、违禁使用农药兽药等信息可以通过法律法规来保障，食品生产加工环境信息可通过信息技术，食品安全检测等信息可通过检测技术来实现。 与食品追溯链的完整性相比，食品追溯链的连续性更为重要，一旦食品追溯链不连续，则无法完成其过程追溯，但追溯信息不完整，只是无法获取完整的质量安全信息。 6.3.4 食品安全追溯链关键标识 1、食品链上需追溯到的信息 食品安全可追溯，实质上是食品安全信息的可追溯，最终的落脚点是信息。根据欧盟委员会、食品标准委员会、国际标准化组织(1SO)等

19、对“食品可追溯性”及“食品可追溯系统”的定义，以及食品追溯链模型，总结分析出食品可追溯系统应追溯的信息包括以下五大类： 位置信息：从原材料至最终产品，可能涉及的位置信息，包括原料生产的位置、产品加工的位置、仓储的位置、销售的位置； 参与组织/人员信息：在食品链中，涉及到的原料种植、最终产品生产、包装材料提供的各类组织、人员的信息； 原料/产品信息：在食品链各环节中，投入的原料及由该原料生产的产品信息； 环节/过程信息：从原材料至最终产品，可能涉及的环节，包括种植环节、养殖环节、加工环节、仓储环节、流通环节、销售环节等，以及每个环节包含的若干操作过程信息； 质量安全信息：在食品链的各环节/过程中

20、所涉及到的质量安全要素信息。 2、食品安全追溯链关键标识 食品链中涉及信息的类别多，信息量大，借助食品追溯链即可实现整个食品链追溯信息的管理，因为构建食品追溯链的目的是将食品链上各环节的质量安全信息以链状的形式组织起来，在需要时方便的进行跟踪与追溯。 具体来说，我们首先要将食品链中各个环节中涉及到的质量安全信息管理起来，然后将各个环节有机地链接起来，即可实现整个食品链的质量安全信息管理。为实现食品链各环节内部信息管理及各环间的信息链接，需要确定追溯链关键标识。 根据追溯链关键标识的作用，可分为追溯环节标识、环节内部标识和各环节间链接标识，其中，追溯环节标识用于说明该环节的参与组织；内部标识用于

21、获取该追溯环节中各追溯过程的追溯要素信息；链接标识的作用是将相邻追溯环节关联起来，形成完整的追溯链。一般来说，链接标识是确保追溯链连续性的关键，需要随着产品的流向进入下一个环节中。 以蔬菜和畜产品为例，分析其追溯链的关键性标识，蔬菜追溯链关键性标识如图 6- 5 所示。 种植采收加工运输销售药肥施用批次环境检测批次加工批次产品追溯码采收批次包装批次运输批次产地编码加工企业代码运输企业代码销售企业代码 图 6- 5 蔬菜追溯链 Figure 6-5 The Traceability Chain of Vegetables 在蔬菜种植采收环节，追溯环节标识是产地编码，内部标识有药肥施用批次、环境检

22、测批次，链接标识是采收批次；在加工环节中，追溯环节标识为加工企业代码，内部标识为加工批次，链接标识为包装批次；加工环节的关键标识是加工企业代码，内部标识有加工批次，链接标识为装批次；运输环节的追溯环节标识为运输企业代码，链接标识为运输批次；销售环节的追溯环节标识为销售企业编码，内部标识为产品追溯码。蔬菜食品链关键标识及对应的质量安全信息如表 6- 2 所示。 表 6- 2 蔬菜追溯链关键标识 Table 6-2 Key Identifies of the Vegetables Traceability Chain 环节 关键标识分类 关键标识 作用及对应的追溯信息 种植 追溯环节标识 产地编码

23、 说明蔬菜是产自哪个位置 内部标识 药肥施用批次 化肥、农药施用量 环境检测批次 水土气等环境质量信息 链接标识 采收批次 采收时间、采后处理措施 加工 追溯环节标识 加工企业编码 蔬菜在那个企业加工 内部标识 加工批次 加工人员、清洁剂、消毒剂信息 链接标识 包装批次 包装材料、质检信息 运输 追溯环节标识 运输企业编码 通过那个企业运输 链接标识 运输批次 运输车辆、卫生、人员等信息 销售 追溯环节标识 销售企业编码 在哪个企业销售 内部标识 产品追溯码 最终产品的追溯标识 由于畜产品的追溯最小单元与蔬菜的最小追溯单元不同，其追溯链关键标识也有所不同，其食品链对应的关键性标识如图 6- 6

24、 所示 中国农业科学院博士学位论文 第六章 食品安全追溯链研究 60 图 6- 6 畜产品追溯链 Figure Animal Product Traceability Chain 畜产品食品链关键标识及对应的质量安全信息如表 6- 3 所示。 表 6- 3 畜产品追溯链关键标识 Table 6-3 Key Identifies of Animal Product Traceability Chain 环节 关键标识分类 关键标识 作用及对应的追溯信息 养殖 追溯环节标识 养殖场编码 说明畜产品是产自哪个养殖场 内部标识 个体编码 产自具体哪头动物 免疫批次 疾病、兽药使用信息 饲料批次 饲料质

25、量安全信息 链接标识 个体编号 加工 追溯环节标识 加工企业编码 畜产品在那个企业加工 内部标识 加工批次 加工流程、卫生、人员信息 链接标识 包装批次 包装材料、质检信息 运输 追溯环节标识 运输企业编码 通过那个企业运输 链接标识 运输批次 运输车辆、卫生、人员等信息 销售 追溯环节标识 销售企业编码 在哪个企业销售 内部标识 产品追溯码 最终产品的追溯标识 6.4 基于事故树的食品安全追溯链可靠性研究 食品安全追溯链可靠性分析是指通过对食品追溯链各环节要素进行系统分析，确定各要素对食品安全追溯链断裂重要程度，包括定性分析与定量分析两种方式。食品安全追溯链可靠性定性分析是指通过对追溯链各要

26、素进行演绎推理，确定那些信息丢失将导致追溯链断裂的要素。食品安全追溯链可靠性定量分析是指根据各环节基本要素丢失的发生概率,求出食品安全可追溯链断裂发生的概率，以及各要素概率变化对食品安全可追溯链断裂发生概率的影响 可靠性分析的目的都是为食品安全管理、建立食品安全追溯指标体系，以及食品安全可追溯系统评价提供依据。本章将以果品质量安全追溯链为例，进行追溯链可靠性分析。 6.4.1 事故树分析法简介 1、事故树分析方法法概述 事故树分析(Fault Tree Analysis,FTA)是系统可靠性常用的分析方法。事故树分析法首创于 1961，用于预测导弹发射的故障概率，随后哈斯尔(Hassle)等人

27、对其进行改进。1974 年，美国原子能委员会发表关于核电站危险性评价报告，即“拉姆逊报告”，有效地应用了事故树分析，迅速推动了事故树分析的发展，目前事故树分析方法广泛应用于各类系统故障诊断及薄弱环节分析（曾声奎，2011）。 事故树分析基于演绎推理法,将系统可能发生的事故及导致该事故发生的多种原因用树形图表示,采用定性与定量的方法对事故树进行分析,找出事故发生的主要原因。 2、事故树分析步骤 采用事故树分析法对系统进行可靠性分析，通常分为以下五个步骤： 一、准备阶段。该阶段的主要任务是确定分析对象，确定影响分析对象安全的主要因素；对分析对象进行调查研究；调查系统发生的事故。 二、编制事故树。该

28、步骤的主要工作是确定事故树顶事件，调查所有原因事件，并编制事故树。 三、事故树定性分析。求取事故树最小割集或最小径集,进行定性分析。 四、事故树定量分析。计算基本事件及顶事件发生的概率，以及基本事件的概率重要度和关键重要度。 五、事故树分析的结果总结与应用。 6.4.2 食品安全追溯链事故分析树建立 1、事故树中的事件 对食品安全追溯链来说，某些标识信息、质量安全关键控制点信息无法采集或丢失称为事件。 事件分为结果事件、底事件和特殊事件三种。结果事件用矩形符号表示（图 6- 7 a 所示），结果事件又分顶事件和中间事件两类，食品安全追溯链断裂就是顶事件；中间事件是位于顶事件和底事件之间的结果事

29、件。 底事件位于事故树底部，是其他事件发生的诱因，分为基本事件和省略事件两类。基本事件表示导致顶事件发生的最基本的事件（图 6- 7 b 所示）；省略事件指没有必要深入分析的事件（图6- 7 事故树事件及符号 c 所示）。 特殊事件包括开关事件和条件事件两类，分别如图 6- 7 d 及图 6- 7 e 所示。 图 6- 7 事故树事件及符号 Figure 6-7 Event and Symbol of Fault Tree 2、逻辑门及其符号 逻辑门用于连接事故树中各事件，不同的门表示了事件之间不同的逻辑关系。常见的逻辑门包括与门、或门、非门和特殊门。 与门表示数个输入事件 A1、A2, ,A

30、n 同时发生时,输出事件 B 才发生（图 6- 8 a 所示）。 或门表示当 A1、A2, ,An 中有任一事件的发生就能导致输出事件 B 的发生（图 6- 8 b所示）。 非门表示输入事件与输出事件之间互逆（图 6- 8 c 所示）。 图 6- 8 事故树常见逻辑门 Figure 6-8 Logic gates of Fault Tree 特殊门包括表决门、异或门、禁门、条件与门和条件或门。表决门是指当输入事件 A1、A2, ,An 中有大于等于 m 个事件(mn)同时发生时, 输出事件 B 才会发生（如图 6- 9 a 所示）。 异或门是指输入事件 A1、A2, ,An 中任何一个发生，但

31、 A1、A2, ,An 不能同时发生，输出事件 B 发生（如图 6- 9 b 所示）。禁门是指当条件事件 C 与输入事件 A 同时发生时，输出事件 B 才发生（如图 6- 9 c 所示）。条件与门是指当所有的输入事件 A1、A2, ,An 同时发生,且条件 C 同时满足时,输出事件才发生（如图 6- 9 d 所示）。条件或门表示 A1、A2, ,An 中至少有一个发生,且条件 C 满足时,事件 B 发生（如图 6- 9 e 所示）。 图 6- 9 事故树特殊逻辑门 Figure 6-9 Special Logic gates of Fault Tree 在一般的安全系统分析中，主要的用到的逻辑门包括与门、或门、非门三种，较少涉及特殊门。 3、食品安全追溯链事故分析树建立 （1）果品质量安全追溯链断裂事故树建立 以果品质量安全追溯链为例，建立了果品追溯链事故分析树，如图 6- 10 所示。