RFID技术在食品全程跟踪与追溯中的应用

近年来，疯牛病、口蹄疫、禽流感等重大食品安全事件的爆发和流行对世界各国的经济和社会产生了非常重要的影响［１］。

随着经济的全球化，食品跨国界和跨地区流通越来越频繁，各种食品安全事故和隐患呈迅速扩展和蔓延之势［２］。

为了保障消费者健康，减少诸如“疯牛病”等疫病疫情带来的损失，世界上各个国家都采取了一系列保证食品安全的政策和措施，强调食品安全要“从农田到餐桌”全过程监控，欧盟、美国等国相继立法来强制性实行食品安全追溯制度。

所谓食品安全追溯制就是对食品生产、流通过程中各关键环节的信息加以有效管理，通过对这种信息的监控管理，来实现预警和追溯，预防和减少问题的出现，一旦出现问题即可以迅速追溯至源头［３］。

而近年来快速发展的射频识别技术（ＲＦＩＤ）则成为当前各国建立跟踪与追溯体系的最佳选择。

１ＲＦＩＤ技术介绍射频识别技术（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ）是一种非接触式的自动识别技术。

它可以存储大量的信息，通过射频信号同时对多个目标对象进行自动识别，且识别工作无须人工干预，并可工作于各种恶劣的环境下。

最基本的ＲＦＩＤ系统由电子标签、读写器和天线三部分组成［４］。

ＲＦＩＤ系统的工作原理是：电子标签根据电源的不同而分为有源电子标签和无源电子标签，当电子标签进入读写器的工作区域后，无源电子标签接收到读写器发出的电磁波，产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理；有源电子标签则依靠自带电池供电［５－６］。

２ＲＦＩＤ技术在食品全程跟踪与追溯中的应用进展２．１ＲＦＩＤ技术在畜产品跟踪与追溯中的应用１９世纪８０年代，动物标识还只是为了制定牲畜的饲养计划和免疫程序而建立的，直到近几年，才逐渐用于安全管理。

随着科学技术的应用，畜产品的生产加工链越来越长，环节越来越多，消费者很难从食品链的最终环节了解畜产品的来源和生产过程信息。

由于疯牛病的出现，人们对食品安全、质量保证及环境保护越来越关注，畜产品可追溯系统在动物标识的基础上逐渐发展起来［７－８］。

张姝楠１，郭波莉２，潘家荣＊（中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农业核技术与农产品加工重点实验室，北京１０００９４）ＲＦＩＤ技术在食品全程跟踪与追溯中的应用摘要：简要介绍了射频识别技术（ＲＦＩＤ）系统的工作原理与功能特性，综述了ＲＦＩＤ技术在食品跟踪与追溯中的国内外研究进展及其与其他溯源技术的区别与联系，并在此基础上指出了制约可追溯系统应用的主要问题，展望了ＲＦＩＤ技术在食品领域的应用前景。

关键词：ＲＦＩＤ技术；跟踪；追溯；电子标签ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＲＦＩＤＴＥＣＨＮＩＱＵＥＩＮＦＯＯＤＴＲＡＣＫＩＮＧＡＮＤＴＲＡＣＩＮＧＺＨＡＮＧＳｈｕ－ｎａｎ１，ＧＵＯＢｏ－ｌｉ２，ＰＡＮＪｉａ－ｒｏｎｇ＊（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｏ－ＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＡＳ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＮｕｃｌｅａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｇｏ－ＦｏｏｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｗｏｒｋｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲＦＩＤｗｅｒｅｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉ－ｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＲＦＩＤａｎｄｏｔｈｅｒｓｗｅｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｍｏｒｅ－ｏｖｅｒ，ｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｆｏｏｄｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＦＩＤｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；Ｔｒａｃｋｉｎｇ；Ｔｒａｃｉｎｇ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔａｇ基金项目：“十一五”国家科技支撑计划“食品污染物溯源技术研究”（２００６ＢＡＫ０２Ａ１６）课题资助作者简介：张姝楠（１９８２－），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品安全。

＊通讯作者：潘家荣（１９６４－），男，研究员，博士生导师。

１９９８年９月，英国宣布了牛跟踪系统计划。

英国政府规定，２０００年７月１日以后出生的或者进口的牛必须采取数字识别。

牛的注册与识别包括标识、农场记录和许可证等方面。

在牛出生后的２０ｄ之内必须安装标识标签，标识标签有这头牛的标识码，这个标识码将伴随牛的一生。

在农场的记录中，记载有关于每一头牛的出生、进口、活动与死亡的全部情况［９］。

在澳大利亚，由政府监管部门建立互连网畜牧公共监管平台，并向农民优惠提供具有唯一识别编码的ＲＦＩＤ电子耳标。

农民用ＲＦＩＤ标签每标识一头饲养的动物，就上专门的网站进行注册登记一次，并随后记录该动物在饲养过程中各种重要信息，该信息将成为日后农民进行活体动物交易时买主最为关注的信息之一［１０］。

在美国一个大约由７０多个协会、组织以及政府机构的１００余名畜牧兽医专业人员组成的家畜标识开发小组（ＵＳＡＩＰ），共同参与制定并建立家畜标识工作计划，其目的是在发现外来疫病的情况下，能够在４８ｈ内确定所有涉及与其有直接接触的企业。

对于不同的畜种有不同实施计划。

１）牛分阶段实施计划：第一阶段：２００４年７月，使用具有企业编号的耳标或者其他通过认证的耳标；第二阶段：２００５年７月起个体标识逐步过渡到射频电子标识；第三阶段：２００６年７月，采用电子标签标识，在集市和加工处理厂安装ＲＦＩＤ数据读取器。

２）猪分阶段实施计划：第一阶段：２００４年７月，种猪标识或者其他具备资格的编号，商品猪最终拥有企业编号；第二阶段：２００５年７月，猪群或小组编号，记录所有的转群过程；第三阶段：２００６年７月，单个射频标识号与猪群组关联以自动记录数据［１１］。

我国在２００３年８６３数字农业项目中首次列入了数字养殖研究课题。

目前，一套基于远距离系统的ＲＦＩＤ牛个体识别系统已经进入实用阶段。

江苏省农业科学院也采用项圈式应答器挂在牛颈上，用手持式ＰＤＡ进行数据的读取和上传。

这两个系统的完成，体现了ＲＦＩＤ技术在我国农业应用中的初步实现［１２］。

目前，国内的一些较具规模的养猪场也开始采用ＲＦＩＤ技术并取得了较好的效果［６］。

此外，我国还专门为肉类产品屠宰企业研制开发了“ＲＦＩＤ肉类屠宰实时生产管理及安全信息追溯系统”，该系统通过对屠宰生产的全过程进行数据采集与管理，从而把各生产环节信息相互串连起来［１３］。

２．２ＲＦＩＤ技术在其他食品跟踪与追溯中的应用ＲＦＩＤ技术除了在畜牧业上有较为成熟的使用外，在其他食品领域也有一定的应用。

澳大利亚Ｍｏｒａｉｔｉｓ公司正在和ＩＢＭ公司合作开发基于ＲＦＩＤ技术的西红柿追踪系统。

该系统将提供每天从Ｍｏｒａｉｔｉｓ运出的关于西红柿产地、包装日期、种类、质量和大小的详细信息［１４］。

在英国，Ｔｒｅｎｓｔａｒ和ＳｃｏｔｔｉｓｈＣｏｕｒａｇｅＢｒｅｗｉｎｇ公司展示了如何使用ＲＦＩＤ标签更好实现对盛酒桶的追踪。

葡萄酒制造商还可以使用传感技术的ＲＦＩＤ标签监控能够影响酒品质量的酒桶所在环境温度的变化［１４］。

为了区分大量来自不同农场的虾产品，泰国一家ＲＦＩＤ应用商已在研究将虾分发到各加工点之前，把ＲＦＩＤ芯片植入渔场和中间市场中使用的装虾的塑料箱子里，以便了解虾的来源与去处［１５］。

日本东京的一家高档超市中，每瓶酒上都带有一个透明的塑料ＲＦＩＤ标签。

每瓶酒只要一拿下货架，离这瓶酒最近的液晶显示器上就会自动显示出这瓶酒的产地、年份、价格、生产商等信息。

再者由于日本人对食品的品质和温度非常讲究，因此为了保持食品最佳的状态，日本的一些运送食品的货车中会放一到两个ＲＦＩＤ标签，随时监测送货过程中的车厢内温度变化［１６］。

在中国ＲＦＩＤ等技术也被用于水产品的安全跟踪管理，如：浙江省水产局杭州市技术监督局和国家环保总局有机食品发展中心也联合在国内水产业首次推出鱼类产品智能防伪卡———千岛湖“淳牌”有机鱼身份证，实现了从水体到餐桌的全程质量跟踪管理［１４］。

３ＲＦＩＤ与其他溯源技术的区别与联系目前，对食品供应链安全管理的手段还不是很多，传统的方法无法实现对整个供应链的追溯管理，食品行业中广泛采用条码技术进行安全追溯，而且在过去的几十年间条码技术发展得也很迅速，并已在原有一维条码的基础上开发出了二维条码。

但是一维条码尺寸相对较大，不适宜在较小的物品上使用，而且不具备容错能力，磨损或脏污情况不可读取。

二维条形码耳标，属于电子标识范畴，提高了身份标识自动获取能力，但其获取前端属于光学信号读取装置，易受光线、雾气、血污和粪便等物理环境的影响［１７］。

同时条码技术只能采用人工的方法进行近距离的读取，无法做到实时快速的获得大批量食品的质量信息，而且其在流通环节上也无法提供食品所处环境信息的实时记录［１８］。

与条码技术相比，由于ＲＦＩＤ电子标签具有唯一识别编码、数据可重复擦写、标签数据存储量大、识别响应速度快、标签使用寿命长、可以在高温、高湿和户外等恶劣条件下使用，因此更加适合于食品供应链从“农田到餐桌”的全程管理［１９－２２］。

应用ＲＦＩＤ技术不仅可以对个体进行识别，而且可以对供应链全过程的每一个节点进行有效的标识，从而对供应链中食品原料、加工、包装、贮藏、运输、销售等环节进行跟踪与追溯，及时发现存在的问题，进行妥善处理［２３］。

可见，ＲＦＩＤ系统可以贯穿整个食品供应链，将供应链中各环节的信息连接在一起。

但这种系统也有不足之处，例如标签记录了虚假信息、信息链中断或信息丢失等等，从而使溯源不清［２４］。

目前，据文献报道可以用同位素、矿物元素、ＤＮＡ、虹膜等检测技术对ＲＦＩＤ技术进行监督和支撑［２，２４－２６］。

同位素、矿物元素、质谱等检测技术可用于产地的溯源，虹膜，ＤＮＡ检测技术可用于个体的鉴别，ＤＮＡ、蛋白质、脂肪等检测技术可用于品种的鉴别。

４ＲＦＩＤ技术在食品跟踪与追溯中存在的问题目前ＲＦＩＤ技术已经渗透到生产、物流、交通、医疗、仓储、防伪等方面［２０－２１，２７－２８］，但在食品上的应用缓慢。

除了ＲＦＩＤ标准、技术、安全之类的共性问题，还有一些因素限制了其在食品领域的发展。

４．１电子标签的成本问题ＲＦＩＤ技术属于新技术并且比较复杂，本身造价就比较昂贵，再加上其安装配置也需要经过专业训练的专业人员，所以成为其快速普及的一个障碍［６］。

此外食品的价值普遍较低，这就使得电子标签无法应用于最终的单件食品。

现阶段可以把电子标签与条码结合起来，运用“电子标签＋条码”技术，以降低应用成本，而且电子标签可以实现循环重复使用，就极大的降低了个体追溯的成本。