徐文其

(1. 中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遠洋漁船與裝備重點實驗室； 3. 國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心；4. 海洋食品精深加工關鍵技術省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心： 上海 200092)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術日益成熟，信息溯源技術已在畜禽養(yǎng)殖與食品加工等領域得到廣泛應用[1]。通過為豬、牛、羊佩戴信息耳標，為雞、鴨、鵝加套數(shù)據(jù)腳環(huán)，將食品安全信息追溯前移至養(yǎng)殖與運輸?shù)仁矍碍h(huán)節(jié)已非常普遍[2-3]。在水產(chǎn)領域，陽澄湖養(yǎng)殖區(qū)為其養(yǎng)殖并銷售的中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)佩戴地域身份追溯環(huán)標已實施多年[4]，但針對各種魚類進行信息標識基本仍集中于遺傳育種與增殖放流等研究領域[5-6]，在食品安全信息追溯方面則少有報道。

目前，中國養(yǎng)殖魚類的產(chǎn)地信息標識已在大菱鲆(Scophthalmusmaximus)銷售中應用[7]。通過在大菱鲆腮蓋處鉚接固定二維碼溯源防偽標識，可供消費者掃碼獲取其產(chǎn)地與養(yǎng)殖戶信息。但養(yǎng)殖戶與銷售企業(yè)反映，食品級不銹鋼固定標識牌定制成本高，重量大，只能固定于魚腮蓋骨處，造成打標操作難且效率低、固定不當又易傷及魚體造成經(jīng)濟損失等問題。

隨著中國多地推行魚類產(chǎn)地標識準入制[8]，針對魚類的快速標識固定技術與機械裝備開始受到重視。本研究針對養(yǎng)成銷售期大菱鲆，開展溯源信息標識快速固定的試驗研究。通過對比3種不同固定方式釘扣對魚體的固定效率與效果，選出合適釘扣類型，并在此基礎上甄選并優(yōu)化釘扣固定位置，為活體魚類溯源標識快速固定實現(xiàn)機械與自動化提供必要的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

本試驗選用人工養(yǎng)成后上市的鮮活大菱鲆，購于上海江楊水產(chǎn)批發(fā)市場。試驗前一天購買后放養(yǎng)于實驗室暫養(yǎng)池中待用，不進行任何人工處理，魚體單條體重(500±50)g，試驗樣本數(shù)量600 尾。

1.2 設備與儀器

細耳標扣(304不銹鋼材質(zhì)，寬度2.5 mm，總長9 mm)配置耳標夾鉗，購自澤雅科教公司；T型扣(尼龍材質(zhì)，釘體長15 mm，直徑Φ 0.8 mm)配置Toska-Banok 503膠針槍(槍針直徑Φ 1.0 mm)，購自TOSKA株式會社(東京)；套環(huán)扣(尼龍材質(zhì)，3英寸規(guī)格)配置V-TOOL手動套環(huán)槍，購自日本KOTEC有限公司；不銹鋼網(wǎng)鏈臺面操作臺(450 mm×500 mm)，中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所自制；SJ9-2II型電子秒表，精度0.01s，購自上海秒表五廠；0～200 mm游標卡尺，精度0.02 mm，購自上海工具廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 材料處理

試驗前，對大菱鲆進行篩選，選取各處鰭體均無缺損缺失、無撕裂并無畸形退化，且活性好的樣品暫養(yǎng)于水池中[9]。

1.3.2 釘扣結構分析與對應固定部位選取

了解3種釘扣固定原理與操作流程，觀察大菱鲆魚體形體結構，確定釘扣各自適用的魚體部位。

1.3.3 試驗設計

釘扣選型試驗：根據(jù)《預包裝食品標簽通則》: GB 7718—2011[10]，篩選市場上現(xiàn)有且適合水產(chǎn)魚類進行標識固定的釘扣。分別選取壓扣固定的細耳標扣(A組)、別扣固定的T型扣(B組)與閉式套環(huán)固定的套環(huán)扣(C組)進行試驗。

其中，細耳標扣通過夾鉗將扣體彎折，釘體刺穿固定部位后扣入扣孔實現(xiàn)對物體薄壁部位進行壓扣式固定；T型扣則由膠針槍槍針刺穿物體，扣體穿過孔洞并橫向阻隔在其背面，實現(xiàn)對物體薄壁部位進行別扣式固定。套環(huán)扣通過套環(huán)槍的喙式懸臂結構，對固定部位形成閉環(huán)，再閉鎖套環(huán)兩端的子母扣，實現(xiàn)對物體軸頸部位進行套環(huán)式固定。

圖1 細耳標扣與耳標夾鉗Fig.1 Ear tag buckles and clamp

圖2 T型扣與膠針槍Fig.2 T-type buckles and buckle gun

圖3 套環(huán)扣與套環(huán)槍Fig.3 Collar buckles and buckle gun

取樣觀察大菱鲆，魚體呈菱形，側扁而高，背、臀、尾鰭均很發(fā)達，背、臀鰭各自相連成片而無硬棘，軟骨鰭條間有鰭膜相連；位于腮蓋后側的胸鰭窄小不發(fā)達；魚尾部在背、臀鰭末端處收窄形成尾柄，后接寬短尾鰭[11]。魚體各處鰭部可用細耳標扣與T型扣固定標識牌，而尾柄部位可用套環(huán)扣固定標識牌。

釘扣選型試驗時，A組與B組選用鰭面積最大的背鰭部位進行試驗，C組選用尾柄部位進行試驗。挑選試驗人員共計6人，分為3組，每組1人輔助傳遞魚體，1人負責操作進行固定作業(yè)。首先輔助人員將活體大菱鲆從暫養(yǎng)池集中至料箱中，試驗開始后，逐一傳遞至操作臺，操作人員持工具對魚體指定部位進行釘扣固定，如操作中釘扣脫落，可再次進行固定。完成固定后進行相應指標測定。

固定部位選取試驗：根據(jù)選型試驗結果，使用優(yōu)選釘扣，對大菱鲆臀鰭(D組)、尾鰭(E組)和胸鰭(F組)重復試驗。完成固定后進行相應指標測定。

以上2項試驗采用一魚一扣操作，單次試驗限時1 min，每組試驗重復3次。

參數(shù)優(yōu)化試驗：根據(jù)釘扣選型試驗與固定部位選取試驗結果，使用優(yōu)選釘扣T型扣，對優(yōu)選魚體固定部位背鰭處進行參數(shù)優(yōu)化試驗。

根據(jù)大菱鲆背鰭式57～71，將背鰭均分為前部(G組)、中部(H組)與后部(I組)區(qū)域，再以5 mm寬度自各組背鰭頂端至背鰭根劃分試驗區(qū)間，對背鰭各位置區(qū)間分別進行T型扣固定試驗。完成固定后進行相應指標統(tǒng)計。試驗采用一魚一扣操作，每個位置區(qū)間試驗重復5次(根據(jù)大菱鲆背鰭鰭面呈單峰狀，中間部位鰭條最長，后部次之，前部最短的形態(tài)特點，對樣本背鰭尺寸取樣統(tǒng)計，設置G組5區(qū)間，H組8區(qū)間，I組6區(qū)間，并篩選符合各區(qū)間尺寸要求的樣本個體進行試驗)。

1.4 指標測定

1.4.1 釘扣固定速率

釘扣固定試驗完成后，放入水池暫養(yǎng)前，根據(jù)一魚一扣原則，對各組大菱鲆樣本數(shù)量進行檢驗與統(tǒng)計。釘扣未鎖定到位、釘扣脫落以及未固定在指定部位的大菱鲆不計入統(tǒng)計。

1.4.2 釘扣有效固定率

將試驗后的各組大菱鲆分別放入不同水池暫養(yǎng)5 d。每天模擬流通轉(zhuǎn)運，用網(wǎng)兜打撈樣本移池1次。5 d后逐一統(tǒng)計釘扣仍完好固定的大菱鲆數(shù)量。統(tǒng)計釘扣有效固定率，計算公式見式(1)：

式(1)

式中：RF為樣品大菱鲆的釘扣有效固定率%；nF為樣品中釘扣仍完好固定的大菱鲆尾數(shù)；N為樣品中大菱鲆總尾數(shù)。

1.4.3 大菱鲆魚體狀態(tài)評價

魚體狀態(tài)評定參考《大菱鲆》(SC 2051—2007)[12]，由5名養(yǎng)殖專業(yè)的技術人員組成，對釘扣固定后大菱鲆的應激反應現(xiàn)象、損傷度以及試驗暫養(yǎng)后大菱鲆的活力情況進行評價。狀態(tài)評定標準見表1。

表1 魚體狀態(tài)評定表Tab. 1 Evaluation standards of turbot body condition

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

運用Microsoft Excel 2010軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并繪圖。應用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，對數(shù)據(jù)進行方差分析，P<0.05表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 不同釘扣類型對固定速率與有效固定率的影響

3組不同釘扣(A、B組在大菱鲆背鰭部位，C組在尾柄部位)進行限時1 min的固定試驗，其各自釘扣固定速率與有效固定率如圖4所示。B、C組釘扣固定速率明顯高于A組(P<0.05)，分別達到29.67 尾/min與27.33 尾/min，而A組固定數(shù)量僅為另兩組的50%左右。這是因為B、C組的釘扣均采用聯(lián)裝排式(50枚釘扣為一排)，一次裝填可連續(xù)自動供料。而A組標扣固定則需人工逐次裝釘，因此，效率遠低于其他兩組。在有效固定率指標上，3組差異不明顯(P>0.05)，各組暫養(yǎng)5 d后，A、B組都僅脫落1枚釘扣標牌，而C組有效固定率達100%。對樣本進行觀察，A、B組釘扣脫落的個體，固定部位均位于背鰭邊緣處(與背鰭頂端距離<5 mm)。

圖4 不同釘扣對釘扣固定速率與釘扣有效固定率的影響Fig.4 Effects of different buckle types on fixing speed and final fixing rate

圖5 不同釘扣固定后魚體狀態(tài)評分表Fig.5 Effects of different buckle types on fish body condition

各組釘扣固定后的魚體狀態(tài)評價如圖5所示。3組釘扣均能在魚體相應部位進行快速固定，A、B組的應激表征與魚活力評分明顯高于C組(P<0.05)。主要表現(xiàn)為A、B組試驗對象在釘扣固定后行為活動與狀態(tài)始終平穩(wěn)，而C組試驗后尾鰭甩動頻繁，在暫養(yǎng)期也伴有短促躁動?？梢姶罅怫覍、B組釘扣的適應性較好，未出現(xiàn)應激反應。暫養(yǎng)5 d后，A、B組試驗樣本在翻轉(zhuǎn)測試中都能快速恢復體位，而C組樣本所需時間則明顯慢于其他兩組。試驗后各組釘扣對魚體的損傷度差異明顯(P<0.05)，通過檢驗發(fā)現(xiàn)B組中除釘扣脫落個體外，其余樣本背鰭處僅有固定釘扣形成的刺穿孔，周邊鰭膜無明顯撕裂，說明T型扣對魚體幾乎不造成損傷，得分最高；A組近半樣本的背鰭刺穿孔有撕裂，且伴有鰭條損傷；C組則多出現(xiàn)套環(huán)尼龍絲磨破魚體背腹端處體表現(xiàn)象，少數(shù)個體可見滲血，因此得分最低。

綜合評價各組試驗結果，B、C組釘扣固定操作便捷快速，且不易脫落，但C組在釘扣固定后的魚體狀態(tài)指標評分上均存在明顯劣勢(P<0.05)，不利于后期流通與銷售。而大菱鲆對A、B組釘扣適應性都比較好，但A組金屬扣對魚體損傷較大，且打標效率過低(P<0.05)。故選用T型扣(B組)進行后續(xù)試驗。

2.2 不同固定部位對釘扣固定速率與釘扣有效固定率的影響

在前期試驗基礎上，優(yōu)選T型扣進行優(yōu)化試驗。對樣本臀鰭(D組)、尾鰭(E組)與胸鰭(F組)進行T型扣固定試驗，并與B組進行對比。試驗數(shù)據(jù)如圖6所示，D、E組釘扣固定速率明顯高于F組(P<0.05)，且與B組基本持平，分別為29.33 尾/min與28.67 尾/min，而F組僅為19.67 尾/min。據(jù)操作人員反映，胸鰭(F組)緊貼魚體，為避免槍針傷及魚體，需預先撥起胸鰭再刺穿固定，影響作業(yè)效率。在釘扣有效固定率方面，胸鰭部位(F組)的釘扣脫落數(shù)量明顯高于其他兩組(P<0.05)。據(jù)觀察，大菱鲆胸鰭窄小，鰭條細軟且鰭膜極薄，造成釘扣固著力明顯弱于臀、尾鰭處；另一方面，胸鰭位于腮蓋后部，釘扣不僅需承受其自身擺動產(chǎn)生的慣性作用力，還會額外受到魚體呼吸時腮蓋張合產(chǎn)生的水流沖擊，造成釘扣脫落概率大幅提高。

圖6 不同固定部位對釘扣固定速率與釘扣有效固定率的影響Fig.6 Effects of different fixing parts of fish body on fixing speed and final fixing rate

圖7 不同固定部位固定后魚體狀態(tài)評分表Fig.7 Effects of different fixing parts on fish body condition

不同固定部位在T型扣固定后的魚體狀態(tài)評價如圖7所示。與之前試驗的B組相比，各組試驗后的大菱鲆狀態(tài)與行為均無異常(P>0.05)，再次驗證大菱鲆對T型扣的適應性較好。另一方面，E組在損傷率與魚活力指標明顯低于D組(P<0.05)。檢驗發(fā)現(xiàn)，為提高釘扣有效固定率，固定位置多選取近鰭根部[13-14]，但大菱鲆尾部血管分布豐富[15]，其尾鰭與尾柄分界不如背鰭部位清晰，操作人員易將釘扣誤植于尾柄肌層上，由刺穿孔形成無法愈合的出血創(chuàng)口，同時也導致后期魚活力明顯下降。而F組由于胸鰭自身特性造成釘扣易撕裂鰭膜脫落，使損傷度評分也明顯低于D組(P<0.05)，但檢驗發(fā)現(xiàn)，胸鰭撕裂未對后期魚活力造成明顯影響(P<0.05)。

綜上分析，E組在試驗后魚體狀態(tài)指標上多有不足，而F組則在釘扣固定效率與有效率方面多有欠缺。D組各項指標與B組基本持平，但對比標識固定后的感官效果，背鰭處標識位于魚背部，更貼近魚身，比魚體下方臀鰭位標識的視覺觀感更醒目，便于被發(fā)現(xiàn)識別。因此選用大菱鲆背鰭部位(B組)固定T型扣更為理想。

2.3 背鰭不同位置對T型扣固定的影響

在前期試驗基礎上，優(yōu)選背鰭部位。劃分鰭體各位置區(qū)域作為T型扣固定點進行試驗。試驗數(shù)據(jù)如圖8所示。固定于各組0～5 mm區(qū)間內(nèi)的T型扣全部脫落；5～10 mm區(qū)間內(nèi)，僅I組脫落1枚T型扣，經(jīng)測量固定點距背鰭頂端5.0 mm；其余區(qū)間無T型扣脫落。檢驗發(fā)現(xiàn)，靠近鰭根區(qū)間的固定刺穿孔完好；位于背鰭中部區(qū)間的固定孔部分出現(xiàn)微裂口；而位于背鰭外緣處固定孔周圍創(chuàng)傷明顯，上部鰭膜均完全撕裂，釘體從鰭膜頂端開放性裂口處脫離。

分析認為，造成T型扣脫落的原因包括魚體自身運動與外力作用。魚體背鰭擺動時，鰭條以鰭根部為原點做往復運動，距離原點越遠，慣性半徑越大，受到的慣性離心力越大[16-17]。因此固定于背鰭外緣處的T型扣最易被甩脫。另一方面，T型扣被其他魚撕咬或網(wǎng)兜鉤掛，形成的外部拉力作用于固定孔部位，造成周圍組織撕裂。而背鰭外緣處鰭條柔軟且鰭膜薄，造成該部位組織相對脆弱，在受到相同外力時，形成的創(chuàng)傷比其他部位嚴重。所以，T型扣固定位置距離背鰭根越遠，受到魚體自身運動與外力作用的影響越明顯。這與王茂元等[18]與羅新等[19]在草魚(Ctenopharyngodonidella)與鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)放流時采用背鰭根部掛牌的研究結果一致。不過，大菱鲆性情溫和，喜伏底棲息，極少游動的行為特性[20]與草魚、鰱兇猛好動習性[21-22]差異巨大；而溯源信息標識牌固定周期要求比增殖放流要明顯短暫，考慮釘扣固定操作的便捷性與效率，T型扣在大菱鲆背鰭部位固定位置區(qū)域應在背鰭頂端以下5 mm至背鰭根部范圍內(nèi)較為合適。

圖8 背鰭不同位置對T型扣固定的影響Fig.8 Effects of different areas of dorsal fin on T-type buckle fixing

3 結論

綜上所述，針對鮮活大菱鲆溯源標識固定研究，試驗對比細耳標扣、T型扣與套環(huán)扣的釘扣固定速率、釘扣有效固定率與試驗后魚體狀態(tài)，篩選出釘扣固定速率優(yōu)勢明顯、釘扣有效固定率較理想，且試驗后魚體狀態(tài)評分都最高的T型扣為最適魚體固定釘扣方法。隨后，試驗對比T型扣在大菱鲆背鰭、臀鰭、尾鰭與胸鰭各部位的固定效果，確定各項指標值都最高，且標識位置醒目的魚體背鰭作為標識固定部位。最后通過參數(shù)優(yōu)化試驗，確定標識固定在背鰭頂端以下5 mm至背鰭根部范圍內(nèi)，T型扣有效固定率最高。根據(jù)研究結果，推薦的鮮活大菱鲆溯源標識固定工藝為：采用T型扣在大菱鲆背鰭部位，背鰭頂端以下5 mm至背鰭根部范圍內(nèi)進行標識固定較為適宜。此時，釘扣固定速率可達29.67 尾/min，暫養(yǎng)5 d后的釘扣有效固定率達100%。本研究的推廣應用可為水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源以及消費者對產(chǎn)品信息查詢提供技術支撐。