前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的區塊鏈技術的茶葉食品安全追溯體系，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：當前，隨著科學技術的不斷進步與發展，衍生出區塊鏈這一新興分布式數據庫技術，其具有不可篡改、公開透明及容易追溯等特點，和茶葉食品安全追溯具備較強的契合度。利用區塊鏈技術分析茶葉食品安全追溯體系，可以全面融入茶葉的種植、采摘、包裝至賣場的整個流程中，進而可以使消費者充分掌握關于茶葉的過程信息，加強對產業食品安全質量的監督與管理。經過比較可以看出，區塊鏈追溯產品數據的安全性與追溯效率等呈現出非常顯著的優點。此篇文章主要分析了基于區塊鏈技術的茶葉食品安全追溯體系。
關鍵詞：茶葉食品安全；區塊鏈技術；追溯體系
當前，隨著食品安全事故的不斷發生，致使很多消費者非常關注食品產業的安全情況。茶葉是我國的第一大飲品，當進入世界貿易市場后，普遍發生農藥殘留、茶葉信息缺失及拼配作假等問題，嚴重危害消費者的經濟利益。與此同時，在原來產業鏈追溯體系當中，經常發生數據篡改、信息公開不透明及中心化管理等情況，致使茶葉存在的質量安全問題不能得到更好的處理。根據現有的研究可以得知，農產品質量溯源平臺構建期間通過應用數字化技術，加快了溯源平臺的建設進程，我國該領域的專家學者和企業確切提出：針對不同信息技術溯源系統的建設制定了相應的方案，如：有的專家學者全面分析了我國茶葉當前的安全現狀，依據射頻辨別和物聯網技術建設茶葉溯源平臺，在區塊鏈視域下，梅州市政府與順豐速運協同建立了柚子溯源系統，進而可以將梅州柚從田地至生產、運輸及銷售過程中進行追溯。我國是茶葉生產大國，具有很多種茶葉類型，產業在生產過程中擁有較長的生產鏈，通常情況下茶葉是由具有一定生產規模的小作坊分散經營或小微企業加工生產，原來的溯源平臺不能使當前追溯信息的要求得到滿足，導致這些信息極易偽造，消費人員不能獲得有價值的溯源數據信息。但是隨著區塊鏈技術的不斷轉型與升級，呈現出去中心化、具體保護、不可更改和不可偽造等特點，可以更好的解決茶葉質量溯源問題。
1茶葉溯源存在的問題
一直以來，我國茶葉是很多家庭作坊式的加工生產，缺少規模較大的茶葉生產企業，茶產品全程質量安全追溯體系得到茶葉屆的認同。然而在具體實行過程中還是出現很多問題，主要表現為：其一，搜集到的在茶葉種植與加工過程中對生長調節劑、農藥等使茶葉中殘留有害化學物質的信息的不精準性進行詳細記錄，導致追溯體系的信息呈現出滯后性，提供的信息僅包括產品的包裝批次或者加工等，不能快速實現茶葉追溯。其二，許多追溯信息基本上是企業供給，缺少完善的機制監督信息，并且缺少第三方專業檢測部門的檢驗，很多消費人員不能加入其中，使追溯體系的作用不能進行充分發揮。當前主要是使用二維碼技術辨別產品的有關信息，但是還需要深入探究二維碼提供的產品信息的真假。其三，茶產業由原來的生產時代不斷過渡至品牌建設時代，茶品牌大部分是將公共品牌和地理標志產品作為核心。一些不良商家冒充知名品牌，生產偽劣產品，在一定程度上降低了原商品的品牌價值，破壞了消費者的權益。當前，大多數依靠企業自主管理，缺乏較強的管控力。
2基于區塊鏈技術的茶葉食品安全追溯體系分析
2.1區塊鏈技術概述
區塊鏈被當作一個使用P2P網絡節點構成的分布式賬簿，從本質上來看，其是一個數據庫系統。該數據庫系統具有去中心化的特征，并且可以分布式存儲數據，對數據進行多層保護。區塊鏈是由很多個首位相聯的區塊構成，每個區塊之間需要借助下個區塊詳細記錄前一個區塊哈希值，從而形成鏈接，然而區塊主要分為區塊體與區塊頭，區塊頭主要存放時間戳、隨機數、父塊哈希值、區塊版本號等。區塊體當中囊括了Merkle數與具體數據。Markle樹結構是區塊中非常重要的部位，Markle樹的葉子節點具有的功能主要存儲各種溯源信息哈希值，非葉子節點具有的功能主要存儲其子節點精準計算得出的哈希值，樹根哈希隸屬于區塊頭結構的范圍。當構建茶葉食品安全追溯體系時，區塊儲存的主要內容為某個環節溯源數據單的索引，并不包括數據信息，所有的數據信息存儲于該鏈接的數據庫中。這種結構有利于減少空間，方便數據信息的備份與同步。與此同時，區塊當中無論哪個溯源信息發生改變，均會改變整個Merkle樹的結構，最后在區塊鏈網絡當中檢測到有關節點的改變，從而使追溯信息的不可篡改性得到有效保障。
2.2挑選茶葉質量溯源方案中的區塊鏈類型
區塊鏈需要按照開放程度劃分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三種類別。公有鏈具有去中心化的特點，能夠達到最高的開放程度，全部節點在加入或退出時不會受到時間的約束，每個節點均可以加入共識與記賬中，同時數據能夠達到共享的目的。私有鏈與其他兩種類型相比，其開放程度非常低，僅能供某個組織內部使用，記賬不用經過共識，并且私有鏈所有人可以操作數據信息，數據不會對外公布。聯盟鏈的開放程度高于私有鏈，但低于公有鏈，其具有的主要功能是加強對鏈上數據節點的加入或退出，屬于去中心化的區塊鏈范疇。經過比較公有鏈和聯盟鏈，其對節點的參與人員進行了約束，同時對數據訪問權限的要求越來越高，保護參與者的隱私數據。通過將聯盟鏈與私有鏈比較，二者之間具有的差別是聯盟鏈主要由很多種組織組合成的聯盟模式，聯盟成員可以對數據進行記錄和保護。茶葉追溯區塊鏈體系主要是由茶葉種植人員、加工人員、物流公司人員等組成，溯源數據主要為這些參與者提供，與此同時，政府部門可以嚴格監督與管理這些參與者，針對他們建立完善的準入機制。溯源數據中包含很多組織商業秘密，這就要求區塊鏈加強對隱私數據的保護。按照不同區塊鏈的特點與茶葉質量溯源的要求，文章主要分析了基于區塊鏈技術的茶葉食品安全追溯體系，最終可以保證茶葉食品安全追溯過程的安全性。
2.3茶葉食品安全追溯體系設計方案
2.3.1設計思緒。通過科學合理的應用區塊鏈技術，可以詳細記錄茶葉流通期間產生的所有節點數據，同時展開數字簽名，采取時間戳方式進行連接，構成數據區塊，在產業鏈當中能夠動態記錄茶葉產品的各種數據信息，清楚講解產品路線，讓消費者能夠滿足茶葉產品數據信息溯源提出的各種要求。另外，通過對區塊鏈分布式存儲的特點進行詳細分析，不能隨便更改區塊鏈上各種數據信息，配合政府監督管理部門追蹤問題產品，從而落實監管工作。
2.3.2整體框架。通過對圖2中進行觀察可以看出，利用區塊鏈技術設計茶葉食品安全追溯體系過程中，需要在生產、加工、物流至售賣等方面綜合考量茶葉供應鏈的整個過程的質量追溯，使用以往的物聯網技術搜集茶葉主要追溯點的數據，通過科學合理的應用區塊鏈節點，可以對數據的真實性進行準確驗證。驗證合格之后，能夠全面考慮數據存儲的容量和溯源查詢效率，將具體數據信息存儲在原來的數據庫中，但是索引數據單需要在分布式區塊鏈數據庫中進行存儲，如此一來能夠更好的保證茶葉追溯信息的安全性與可靠性。區塊鏈節點管理指的是管理加入追溯區塊鏈體系的每個節點，區塊管理主要囊括了數據怎樣存放于區塊上，每個區塊怎樣快速構成一條完善的鏈式結構。
3基于區塊鏈技術的茶葉食品安全追溯體系的應用
在設計茶葉溯源系統過程中，應用區塊鏈技術能夠實現茶葉從種植至物流等環節的集成，使用分布式去中心化的溯源信息的存儲方法，每個節點構成區塊鏈網絡，最終可以更好的追蹤信息。
3.1建立與選擇區塊鏈平臺
區塊鏈平臺主要是由Truffle架構、MVC架構及B/S，C/S混合架構，通過開發Web技術，平臺建立過程中主要體現在開源系統IPFS+以太坊，根據Web系統元素建立應用系統，這個系統具備較強的查詢功能。
3.2基于區塊鏈的茶葉供應鏈追溯體系運行過程
經過搜集施肥信息、茶園信息及病蟲害信息，區塊鏈會依據生產地點與生產時間等有關信息，自動形成一個溯源碼，加密并傳輸至區塊鏈云平臺。溯源碼號和數字簽名進行連接，同時存儲在區塊鏈當中，為每種類型的茶葉形成信息記錄，同時張貼時間戳。消費者最關心的是采摘的茶葉加工成產品的過程，茶葉種植的信息記錄會伴隨著供應鏈的優化進行相應的創新，利用設備搜集的加工環境，加工環節及保質期等信息，使用上鏈儲存至區塊鏈中，實時創新茶葉的信息記錄，同時增加至全局區塊鏈當中。采摘的茶葉加工完成以后，需要把產品銷售給經銷商、批發商、零售商及分銷商，這個環節需要把獲得的溫度、濕度、產品標識及運輸路線等信息更新至茶葉的供應鏈信息上。最后一步是銷售茶葉，企業需要標注產品的來源，在原來更新的茶葉信息中填入產品的價格、倉儲環境及銷售單位等信息，進而構成茶葉的供應鏈信息記錄。消費人員使用手機掃描外面包裝上的二維碼信息，獲得產品生成、加工、銷售過程及物流運輸信息。
3.3功能的實現和演示
消費人員在查詢茶葉溯源信息時，能夠借鑒追溯碼、商品條碼及批次號等信息搜集區塊鏈數據庫與當地數據的兩份記錄，如果出現篡改或者是修改信息數據，需要使用紅色進行標記，這樣可以使數據的一致性得到有效保障。
4區塊鏈技術應用下茶葉食品安全追溯體系的構建
4.1加強對茶葉質量溯源節點進行管理將P2P網絡應用于區塊鏈技術中能夠更好的連接每個節點，不需要借助第三方信任部門即可完成交易，全面呈現出去中心化的特點。因此區塊鏈中包括的每個節點均需要負責數據驗證、區塊傳播等工作。區域塊技術屬于分布式技術的范疇，具有不可信的特點，為了實現追溯信息的穩定性與可靠性，全面實施準入制度體系，從而加大節點的管理力度。在茶葉種植、生產及銷售的每個環節，如果各部門需要進入聯盟鏈當中，政府監督與管理部門需要嚴格審查每個部門的資質，審查合格以后，要求政府監督管理部門發放準入許可證，這樣可以記錄于共識和記賬當中。當節點通過準入機制以后，能夠獲得相應的公鑰和私鑰，公鑰的權限比較大，其能夠公布區塊鏈中的所有節點信息，私鑰可以對身份信息和網絡進行驗證后有效連接。假如追溯節點中有新區塊內容時，可以將新區塊分散至整個區塊網中的各個節點中，根據提前建立的共識制度進行驗證，當每個節點均進行共識后，方可將新區塊轉嫁至相應區塊鏈中。
4.2操作茶葉質量溯源數據信息
4.2.1儲存數據信息。茶葉食品安全質量追溯區塊鏈體系當中形成的各種數據信息需要存儲于數據單中。數據單標識可以使用哈希方法分析數據內容、公鑰等之后形成相應哈希值。數據內容是供應鏈中不可缺少的參與元素，公鑰是形成數據單人員的公鑰。數字簽名指的是數據提供者在數據標識中的簽名，防止隨便修改數據信息，這樣可以更好的確保數據的真實性。數據單中的內容可以分為各個節點信息、流通記錄信息等。從數據內容的角度來看，可以把數據單劃分為以下幾種類別：其一，節點信息類。其可以詳細統計主體內部有關信息，如：物流公司、茶葉種植商、經銷商及加工商等。將茶葉種植商為例，這種數據單既包含茶樹編號、茶園面積等信息，還囊括了茶葉病蟲害防治等數據信息，這種節點類信息數據單不屬于企業的隱私信息。其二，流通信息類。其能夠對茶葉的流通信息進行詳細記錄。例如，茶葉采摘生產成商品銷售過程中，需要出具一條數據單，該數據單主要對茶葉的出廠時間、地點、產品批號等信息進行詳細記錄。從銷售商的角度來看，也需要出具類似的數據單，這樣當茶葉存在質量問題后，政府相關部門可以根據數據單上的數據信息追究相關人員的責任。其三，節點隱私信息類。通過和節點信息類數據單對比能夠得知，節點隱私信息類數據會關系到企業隱私數據，這就需要有關人員加大對這種數據的保護力度。比如，茶葉流通期間的價格是茶葉廠商的隱私數據，企業可以使用公鑰利用非對稱加密技術對這些隱私數據進行標識，倘若需要訪問參與節點時，經授權可以使用私鑰隨時查看信息內容，進而能夠使隱私數據在區塊鏈中被經授權的人員查看。
4.2.2數據上鏈。以茶葉種植數據上鏈為例，首要工作需要茶葉種植人員實名認證自己的身份，成功以后可以錄入操作種植數據；其次，茶葉種植商可以采取數字簽名的方式錄入數據，同時產生指定的數據信息標記，然后出列數據單；新的區塊鏈傳播到全網每個節點，同時按照預先要求的共識制度體系進行共識驗證工作，當每個節點實現共識之后，在區塊鏈上能夠完善新區塊。如果茶產品在供應鏈上一個環節運輸到下一個環節時，需要讓茶葉加工商發送交易理由，并且與茶葉銷售商簽訂合同，當完成交易操作工作后，茶葉銷售商會以新的身份維護與優化茶葉溯源數據信息文件，最終讓多個參與主體之間的數據信息互相連通。
4.2.3查詢數據信息。假如消費人員或政府需要查詢某個階段的數據信息時，借助數據標記和私鑰查詢該區塊，然后在數據庫中查詢有關的數據信息，接著傳送給顧客。本文研究過程中通過將區塊鏈技術作為前提條件，主要設計了茶葉供應鏈溯源系統，明確指出了解決方案與使用架構。通過將以太網區塊鏈當作主要技術，實現了茶葉從種植至銷售每個環節的溯源，可以實時追蹤數據信息，同時分布式儲存跟蹤，執行業務交易數據，清除了茶葉供應鏈當中能夠追溯性的中間環節與中央處理點，讓消費者精準的從種植至銷售的各個環節追溯茶葉，當茶葉出現質量問題時能夠明確責任主體。另外，利用溯源體系還可以使整個茶葉供應的安全性得到有效保障，提升茶葉溯源的高效性。與此同時，還可以提升用戶對茶葉質量的信任，提高茶葉產品自身的價值。另外，此篇文章在研究過程中利用區塊鏈技術可以深入分析茶葉食品安全追溯體系，改善原有追溯系統的問題，同時描述整體方案的實施機制，為追溯體系的構建指明方向。茶葉生產的可追蹤性既可以更好的控制茶葉質量安全，同時又可以延伸至生產管理、供應鏈管理等多個業務功能，為企業生產管理與市場拓展提供便利的數據支撐，提升企業的生產率，減少管理成本，最終可以全面提高企業自身的核心競爭力。截止到目前為止，區塊鏈技術依然面臨著多種困難。在應用系統期間，不能確保信息上報人員填寫信息的精準性，因此要嚴格要求第三方的監管，嚴格核實上報的信息，同時構建完善的監管制度體系，將監管數據上傳至區塊鏈上進而處理這種問題。在今后的工作中，需要更好的處理這些關鍵問題，同時擬定處理方案。
參考文獻：
[1]闕迪文.食品安全管理中區塊鏈技術應用的要點分析[J].食品安全導刊,2020(30):162-162.
[2]汪普慶,瞿翔,熊航,等.區塊鏈技術在食品安全管理中的應用研究[J].農業技術經濟,2019(09):82-90.
[3]王紅梅,於躍成.基于區塊鏈的食品安全溯源技術研究[J].電子設計工程,2019(13):22-26+31.
作者：王坤俠 單位：浙江農林大學 數學與計算機科學學院