摘 要

近年来，社会的进步虽然给人民生活带来了巨大的便利，但是发展的同时却忽视食品安全问题。 食品质量安全已经成为我国政府、企业、众多消费者密切关注的焦点问题，频发的食品质量安全问题表明仅仅依靠原始监管制度监察并不能从根源上解决问题。

本文结合国内外已有的关于将区块链技术应用于食品安全追溯的研究文献，研究如何利用区块链技术实现我国生鲜食品的安全追溯，降低食品追溯系统的中心化程度，实现生鲜食品供应链的全流程信息的可靠、可信、可证伪性，并且分析如何将区块链技术的应用从生鲜食品推广到其他食品，从而在根源上解决我国国内现存的大部分食品安全问题。

关键词：食品安全追溯、区块链技术、生鲜食品供应链、食品安全追溯平台、数据完整性

Abstract

In recent years, although social progress has brought great convenience to people's lives, food safety has been neglected while developing. Food quality and safety has become the focus of our government, enterprises and many consumers. Frequent food quality and safety problems show that relying solely on the supervision of the original regulatory system can not solve the problem from the root.

Combining with the existing domestic and foreign research literature on the application of block chain technology in food safety traceability, this paper studies how to use block chain technology to achieve the safety traceability of fresh food in China, reduce the centralization of food traceability system, and realize the reliability, credibility and falsification of the whole process information of fresh food supply chain. It also analyses how to apply block chain technology from Fresh food is extended to other foods, so as to solve most of the existing food safety problems in China at the root.

Key Words : Food Safety Traceability, Block Chain Technology, Fresh Food Supply Chain, Food Safety Traceability Platform, Data Integrity

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究思路与研究方法 1

1.2.1 研究思路 1

1.2.2 研究方法 2

1.3国内外研究动态 2

第2章 食品安全追溯体系及其发展现状 4

2.1食品安全追溯体系及其发展现状 4

2.2 食品安全追溯系统的作用 5

2.3食品安全追溯当前存在问题及分析 5

第3章 区块链技术及其研究现状 7

3.1区块链技术 7

3.2区块链技术引入食品安全追溯体系的优点 9

3.3基于区块链技术的溯源应用框架 10

第4章 区块链解决生鲜食品供应链问题 11

4.1 生鲜食品供应链模式以及供应链管理 11

4.1.1 食品供应链 11

4.1.2 食品供应链的分类 12

4.1.3 食品供应链管理 14

4.2区块链技术应用于生鲜食品供应链 14

4.2.1 生鲜食品追溯平台 15

4.2.2基于区块链技术的生鲜食品追溯方案 16

4.3区块链技术在生鲜食品追溯系统下存在的挑战 19

4.4 区块链技术在生鲜食品供应链的应用下的推广建议 19

第5章 总结 21

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1研究背景

近年来，社会的进步虽然给人民生活带来了巨大的便利，但是快速发展的同时导致了人们思想浮躁，许多食品企业为了赚钱不惜牺牲食品质量安全，为了追求速度，生产加工出来的食品质量不过关，严重危害消费者的安全。因此食品质量安全已经成为我国政府、企业、众多消费者密切关注的焦点问题，频发的食品质量安全问题表明仅仅依靠原始监管制度监察并不能从根源上解决问题。食品安全问题关系到每一个消费者的生命安全，无论是企业还是消费者都想要知道消费品的原材料以及来源的相关真实信息，从而保证食品的安全性和可靠性。

国家有关部门十分重视相关食品安全问题的防范和处理，但是食品相关检查流程繁多，难免会有漏网之鱼，因此长久以来食品安全问题都难以得到有效地解决。食品追溯体系的的提出为解决我国食品安全问题提供了路线和方案。这种体系涵盖了产品的整个生命周期，产品生产加工的每一个环节信息都被记录下来，当发生食品安全问题时，消费者和相关监管部门就能从中获得产品流转的信息，有效的解决问题。然而食品安全追溯体系并不是十全十美的，传统的食品安全追溯体系不仅要求追溯的信息互联共通，而且追溯成本支付难以实现。随着科学技术的发展，食品质量安全问题的解决之法可寄希望于日渐崛起的区块链技术。

区块链技术起源于2008年由一位名为智史人发表的开创性论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》。块链技术的独特设计赋予了分布式高冗余存储、不能篡改和伪造的时间序列数据、分散式信用、自动化智能合同、安全、隐私保护等突出特点。因此，区块链技术不仅可以成功地应用于数字加密货币领域，而且在经济、金融和社会制度中有着非常广泛的应用。根据区块链技术特征，以及目前的技术应用趋势来看，区块链技术能应用于食品追溯体系，大大提高食品供应链的数据的安全性和可靠性。

1.2研究思路与研究方法

1.2.1 研究思路

论文的研究思路主要包括五个部分。第一部分介绍了食品安全追溯体系，分析了食品安全追溯体系及其发展现状，指出了当前食品安全追溯体系存在的问题，并分析了问题产生的原因。第二部分具体是对区块链技术及其应用现状进行介绍说明。第三部分分析了将区块链技术引入食品安全追溯系统的优点。第四部分研究对区块链技术在食品追溯体系中的应用，研究具体的追溯平台的构建，以猪肉追溯为例，最后提出针对解决我国食品安全问题的推广建议。第五部分总结。

1.2.2 研究方法

根据区块链技术在食品追溯系统方面的应用研究，分析区块链技术结构，研究区块链技术的各个网络层结构，得出基于区块链技术的特殊设计，如何实现对具体的应用，分析在每一个不同的应用方面的技术支持如何实现。

利用区块链技术的主要特征，分析区块链技术的主要特征在食品安全体系中的应用如何实现，参照林延昌（2017）以牛肉追溯为例建立的追溯方案结构，提出解决在生鲜食品供应链上的难题以及大部分食品的追溯框架。目前某类食品的追溯框架已经搭建起来，并且运用在实际生活中，但是并没有占据大部分的市场，很多产品的信息记录等还是利用旧的思路方法，因此，要根据新设计出的框架，来将这种方法普及大部分的产品。

1.3国内外研究动态

在国外区块链技术的研究起步比国内早，多以比特币为主要的研究对象，但是在此过程中也将区块链技术不断地与应用场景相结合。William Mougayar 认为区块链是社会和政治变革的工具，主要研究区块链的商用价值，当然他也认为区块链建立起来的新模式会是价值发生移动，为一些领域中建立起去中心化的世界提供了可能。Melanie Swan更感兴趣的是研究区块链的社会价值，将区块链的结构层次划分为货币、金融和非金融领域。

目前，区块链技术在国内研究中的应用已扩展到食品安全领域。孙志国(2016)分析了现有的食品追踪系统所面临的问题，结合了区块链的分散、篡改、开放、透明、机器自主、匿名性四个主要特征。认为在食品安全追踪系统中引入区块链技术，可以解决食品安全领域的信任问题，实现安全可信的食品追踪。林延昌（2017）选择成熟的区块链技术平台以太坊作为底层架构，以牛肉可追溯性为应用场景，设计了基于区块链的可追溯系统模型和可追溯策略，构建了系统模型，部署并验证了其功能。魏风军(2018)论述了区块链技术在食品包装领域的应用前景，分析了区块链技术在食品包装领域应用中可能面临的挑战。赵磊（2019）从信息生态角度分析了生鲜食品移动追溯平台的基础服务和增值服务功能，进行追溯信息链流程再造，并结合区块链原理给出了一种理论模型。

总结国内外区块链技术研究现状，区块链技术的应用从一开始集中的比特币的研究慢慢的往各个领域扩大。国内近几年对区块链应用于食品领域的研究越来越重视，对于区块链技术在食品安全领域建立起来的框架有望实现。

第2章 食品安全追溯体系及其发展现状

2.1食品安全追溯体系及其发展现状

1.食品安全追溯体系的概述

食品可追溯性理论起源于国外。在欧洲国家疯牛病频繁爆发的背景下，法国和一些欧盟国家的食品安全监督部门在CAC生物技术食品政府间工作组会议上提出，加强食品安全信息传递，控制食源性疾病的危害，以及维护消费者利益。欧洲委员会将食品可追溯性定义为食品、饲料、可食用牲畜和所有可能构成食品或饲料成分的物质在生产、加工和销售的各个方面的可追溯性或可追溯性。以上都为企业生产信息、消费者和相关监管机构提供食品加工、信息流通等信息提供指导。

2.食品安全追溯的发展现状

欧洲食品安全可追溯性体系源自第178号欧盟技术法规，该法规规定，自2004年以来，在欧盟范围内销售的所有食品类别均应符合上述法规。本规定的具体内容包括：在生产、制造和销售的各个环节建立追溯体系；经营食品和饲料的商人需要建立一个识别系统，以识别参与整个食品供应链运作的所有参与者和项目。食品和饲料经营者应建立与其他经营者联系的制度或程序以及建立食品可追溯性标识和文件管理制度。

美国食品追踪系统的主要思想是通过信息的传输，将生产过程中各个环节的信息输入数据库。当出现食品安全问题时，可以根据条形码中存储的信息找到问题的链接。2004年，美国颁布了《食品安全跟踪条例》，要求所有涉及食品运输、分销和进口的企业建立和维护食品流通全过程的记录。

日本的食品追溯系统起源于对牛肉制品的控制。2003年6月，颁布了《牛个人身份和信息管理特别措施法》，本法明确规定了动物出生时建立相关数据条形码，保证了从农田到餐桌的食品全过程安全。日本政府随后于2005年建立了食品产品。认证制度、粮食、农产品必须注明生产者、产地、收货日期、农药使用情况、名称等，符合上述条件的，方可经有关部门认证并上市销售。

我国在相关方面起步较晚，2000 年才开始投入相关工作，在近来对相关法律法规的建设和完善给予了更多的关注。2015年，食品追溯系统纳入《中华人民共和国食品安全法》。《中华人民共和国食品安全法》第四十二条规定，国家应当建立食品安全追溯体系。新修订的法案完善了保障食品安全的原则，明确和完善了食品安全标准，强调食品安全的社会治理，强化了食品生产经营者的主要责任。

2.2 食品安全追溯系统的作用

对消费者而言，食品追溯系统提供给消费者食品的全部信息，有助于信任体系的建立以及维护了消费者的知情权，为消费者选择产品提供了有效信息，有利于现代社会建立起一种信任的纽带关系。

对于生产企业而言，利用食品追溯系统能够实现对食品从生产到抵达消费者手中全部的信息监管，对这些产品的重要信息进行分析存储，甚至可以使用这些数据对产品制定严密的生产计划，高效率的实现产品的生产。其次这些食品追溯系统的食品的相关信息透明，在市场上更容易得到消费者的青睐，提高了产品的市场竞争力

对监管部门而言，产品的信息都要经过监管部门的审核，利用食品追溯系统能够将产品的阶段信息具体化，将信息分类监管提高了监管的效率以及审核的可靠性。另一方面，当发生食品质量安全问题时，能够通过追溯系统迅速的找到发生问题的关键地方，查明事故原因，找到导致事故的主要负责人进行相关问题的问责，提高了监管部门的办事效率，同时也让受害者放心，赢得信任。总而言之，追溯系统既能够方便监管部门的监管，对生产企业有一定的约束，还能大大赚取消费者们的信任。

2.3食品安全追溯当前存在问题及分析

1.影响食品安全追溯系统实施的因素

从以上分析可知，影响食品安全追溯系统实现主要有三个因素，要对这三个因素排序的话，首先是终端消费者，其次是监管部门，最后企业本身。如果使用安全追溯系统，这将会导致企业的营运成本增加，而成本的增加必然会体现在产品的价格上。因此，食品安全追溯系统能否实施取决于消费者是否愿意为因使用食品安全追溯系统导致的价格上涨埋单。

2.消费者认可食品安全追溯系统

食品安全追溯系统要获得消费者的认可，最首要的是消费者对食品追溯系统有充分的了解。但是根据调查统计来看，对食品安全追溯系统有充分了解的消费者十分稀少，更有甚者，完全不知道何为食品安全追溯系统。另一方面，在目前存在的社会不信任现象，更多消费者对食品安全追溯系统提供的信息保持着怀疑的态度。我国消费者对食品安全方面的知识还比较欠缺，这需要国家与各级政府配合积极宣传食品安全监管方面的知识，让消费者知道去哪里维权、如何维权，积极地参与到监督工作中来，配合食品供应链追溯系统，让消费者在日常生活中随时可以观察到食品生产加工过程，购买放心食品，是消费者对食品安全追溯系统充分信任。

3.没有有关法律法规的支持

社会发展过快，就很有不良商家做出欺骗消费者的行为，制造出假冒伪劣产品，然而这方面的监管必须依靠法律法规的支持来保证完成。依靠法律的制裁可以提升不良企业输入不良信息的作恶成本，从而让企业不敢输入错误的虚假信息，可以很大程度上在数据源头抑制数据错误的发生。

综上可知，食品安全追溯系统的研究虽然已经有很长的时间，但是还依然存在很多问题尚未解决。解决上述食品安全追溯问题有利于食品安全追溯系统更好的应用和推广，增强消费者对食品安全追溯系统的信任，是的食品安全保障手段得到更有效的保障。

第3章 区块链技术及其研究现状

3.1区块链技术

1.区块链基础架构

图3.1显示了区块链技术的基础设施模型。

图3.1 区块链基础架构图

根据区块链的独特技术设计中可以看出，区块链系统具有分布式高冗余存储、不能篡改和伪造的时间序列数据、自动执行智能合同、稳定性、以及隐私信息保护。这使得区块链技术不仅能够有效地应用在数字加密货币方面，而且在经济、金融和社会制度中有着广泛的应用。基于对区块链技术的应用现状分析，将区块链的主要应用分成为数字认证、数据的存储和认证、金融交易、资产管理和投票六种应用场景，概括的描述了除数字货币外的五种应用场景和区块链的三种应用模式。

2.区块链的特征

第一个特征是去中心化，由于采用了分布式的核算和存储，没有集中的硬件或管理机构。任何节点的权利和义务都是平等的。系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点进行维护。

第二个特征是具有公开性，因为系统是公开的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对全部的人公开，所有人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

第三个特征是其高度自治性，区块链采用基于协商一致的规范和协议（比如一套公开透明的算法）使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。

第四个特征是信息不可更改性，一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来。只有当系统中超过51%的节点被控制住以后，数据才有被修改的可能，因此区块链的数据稳定性和可靠性是非常高的。

3.2区块链技术引入食品安全追溯体系的优点

如果区块链技术引入食品安全追溯体系，就能低成本的解决食品安全领域目前所存在的信任难题。区块链技术引入食品安全追溯体系的具有以下优点：

1. 区块链的非集中化和不可触及的修改可以确保现有食品安全追溯系统中数据的可靠性，并避免内部管理人员和外部不良元素在存储、传输和显示中篡改数据。结合物联网和传感设备的应用，食品在供销的各个环节的数据完全依赖于机器的采集和机器信任，因此没有人为的参与数据的提供，更能获得消费者信任。
2. 利用机器实现匿名的功能，生产者和消费者个人的行为就会被隐藏，当安全事故发生后，生产者和消费这个人信息将受到保护，有效避免了大型事件以及报复性行为的发生。
3. 因为区块链技术形成的开放性透明和机器自治，消费者和生产者以及监管部门数据得到完全的信任，这将会使食品安全追溯系统的普及率原来越高，整个社会的系统的应用水平得到提高。

3.3基于区块链技术的溯源应用框架

区块链技术给社会的发展带来了巨大的改变，使得互联网的传统信任机制发生了改变，由于其独特的特特征，将区块链技术应用于溯源系统中的数据存储使得存储数据难以删除和修改，提供了一种区别于原来溯源系统中心化数据存储的新信任机制，因此极大地提高了溯源系统的可信度。根据溯源的数据的产生和使用过程，要能够很好地管理数据溯源信息，首先需要有一个整体的架构。由于区块链技术的可塑性和防篡改性，与溯源需求正好契合，结合区块链的溯源架构能够满足实际生产的需求以及当代消费者的需求。

区块链技术应用于溯源系统中，由于关系到数据起源的获取、存储以及后期的应用等各种不同的操作，最关键的是还在于数据模型的构建。数据溯源模型图如下图3.2所示：

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