DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37534-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41639259
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Aqsa Rashid وآخرون
الموضوع الرئيسي: تتبع سلسلة إمداد الغذاء
نظرة عامة
تتناول ورقة البحث القضية الحرجة المتعلقة بسلامة الغذاء وقابلية التتبع في سلاسل إمداد الفواكه (FSC)، مع تسليط الضوء على قيود الطرق التقليدية المركزية، التي تكون عرضة للتلاعب بالبيانات وعدم الكفاءة. للتغلب على هذه التحديات، يقترح المؤلفون إطار عمل قائم على تقنية البلوكشين، يسمى FSC_SDG، والذي يستخدم بروتوكولات تشفير وعقود ذكية لتعزيز قابلية التتبع والأمان والموثوقية في جميع أنحاء سلسلة الإمداد. يسهل الإطار تسجيل البيانات الموثوقة، والتحقق من المصدر في الوقت الحقيقي، وتنفيذ السياسات بشكل آلي، متماشياً مع أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (UN-SDGs). أظهر نموذج إثبات المفهوم الذي تم تنفيذه على بلوكشين الإيثيريوم تحسينات كبيرة في زمن التحقق من قابلية التتبع، وسلامة البيانات، ومقاومة التلاعب مقارنة بالطرق الحالية.
في الختام، يسجل إطار FSC_SDG ويحقق في المراحل التشغيلية الحرجة، بما في ذلك الزراعة، والتعبئة، والتوزيع، مما يدعم التدقيق الشفاف وإشراف أصحاب المصلحة. تشير التقييمات الأولية إلى تقليل الجهد الحاسوبي وتكاليف التشغيل، على الرغم من أن نطاق الدراسة محدود، مما يتطلب مزيدًا من البحث للتحقق من الأداء في السيناريوهات الواقعية. يهدف العمل المستقبلي إلى توسيع الإطار ليشمل سلاسل الإمداد عبر الحدود والتحقيق في آليات متعددة العقود والتوقيع المتعدد لتعزيز القابلية للتوسع والأمان، مما يساهم في تحسين أصالة الغذاء ونتائج الاستدامة.
النتائج
توضح قسم النتائج التنفيذ الناجح للعمليات ضمن بروتوكول FSC_SDG، الذي تم تصميمه لإدارة سلاسل إمداد الغذاء على بلوكشين الإيثيريوم. يتم توضيح نشر عقد FSC_SDG في الشكل 22، مما يعرض تفعيل حساب العقد (CA) من قبل مالك FSC. تشمل مخرجات هذا النشر تفاصيل المعاملات الحرجة مثل تجزئة المعاملة، معرف الطريقة، رقم الكتلة، الطابع الزمني، عنوان المالك، وحساب CA الذي تم إنشاؤه.
بالإضافة إلى ذلك، يقدم الشكل 23 نتائج عمليات إدارة الوصول التي تم تنفيذها من خلال آلية التحكم في الوصول المعتمد على الدور (RBAC)، مع تسليط الضوء على تفاصيل المعاملات المماثلة. علاوة على ذلك، يوضح الشكل 24 التنفيذ الناجح لعمليات إدارة المراحل ضمن FSC_SDG، مرة أخرى مع توفير تجزئة المعاملة، معرف الطريقة، رقم الكتلة، الطابع الزمني، عنوان مالك الدور، وحساب CA. تؤكد هذه النتائج على التنفيذ الفعال والقدرات التشغيلية لبروتوكول FSC_SDG في إدارة الأدوار المتنوعة ضمن سلسلة إمداد الغذاء.
المناقشة
في هذا القسم، يقوم المؤلفون بإجراء مراجعة شاملة وتحليل مقارن لأنظمة التتبع القائمة على البلوكشين في سلسلة إمداد الغذاء، مع التأكيد على أهميتها في تعزيز سلامة الغذاء وثقة المستهلك. يسلطون الضوء على الدور الحاسم لقابلية التتبع في قطاع الغذاء، حيث تؤثر بشكل مباشر على صحة الإنسان. يتم مناقشة دراسات متنوعة، تعرض حلول البلوكشين المبتكرة التي تعالج قيود أنظمة التتبع التقليدية، مثل المركزية ونقص الشفافية. ومن الجدير بالذكر أن هذه التطبيقات على البلوكشين تستفيد من ميزات مثل عدم قابلية تغيير البيانات وتقنيات التشفير لتأمين المعلومات الحساسة، مما يحسن من سلامة سلسلة الإمداد بشكل عام.
كما يحدد المؤلفون الفجوات في الأبحاث الحالية، خاصة فيما يتعلق بتنفيذ وإثبات الأطر المقترحة. بينما توفر بعض الدراسات تنفيذات إثبات المفهوم، يفتقر الكثير منها إلى أوصاف مفصلة ضرورية للتكرار والتحقيق الإضافي. تهدف الأطر المقترحة إلى إنشاء أنظمة لامركزية تعزز الشفافية والمساءلة بين أصحاب المصلحة، من المزارعين إلى المستهلكين. تختتم المناقشة بتقديم إطار عمل لامركزي جديد لإدارة سلاسل إمداد الفواكه، والذي يتضمن مجموعة متنوعة من اللاعبين الرئيسيين والعمليات، مما يضمن إدارة فعالة للتتبع وإدارة الجودة في جميع أنحاء سلسلة الإمداد. تم تصميم هذا الإطار لإدارة العمليات بشكل مستقل مع الحفاظ على معايير عالية لسلامة الغذاء وضمان الجودة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37534-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41639259
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Aqsa Rashid et al.
Primary Topic: Food Supply Chain Traceability
Overview
The research paper addresses the critical issue of food safety and traceability in fruit supply chains (FSC), highlighting the limitations of traditional centralized methods, which are prone to data manipulation and inefficiencies. To overcome these challenges, the authors propose a blockchain-based framework, termed FSC_SDG, which utilizes cryptographic protocols and smart contracts to enhance traceability, security, and reliability throughout the supply chain. The framework facilitates trusted data recording, real-time provenance verification, and automated policy execution, aligning with the United Nations Sustainable Development Goals (UN-SDGs). A proof-of-concept prototype implemented on the Ethereum blockchain demonstrated significant improvements in traceability verification latency, data integrity, and tamper resistance compared to existing methods.
In conclusion, the FSC_SDG framework records and validates critical operational stages, including farming, packaging, and distribution, thereby supporting transparent auditing and stakeholder oversight. Initial evaluations suggest reductions in computational effort and operational costs, although the study’s scale is limited, necessitating further research to validate performance in real-world scenarios. Future work aims to extend the framework to cross-border supply chains and investigate multicontract and multi-signature mechanisms to enhance scalability and security, ultimately contributing to improved food authenticity and sustainability outcomes.
Results
The results section details the successful execution of operations within the FSC_SDG protocol, which is designed for managing food supply chains on the Ethereum blockchain. The deployment of the FSC_SDG contract is illustrated in Figure 22, showcasing the activation of the contract account (CA) by the FSC owner. The output from this deployment includes critical transaction details such as the transaction hash, method ID, block number, timestamp, owner’s address, and the generated CA account.
Additionally, Figure 23 presents the results of access management operations enforced through a Role-Based Access Control (RBAC) mechanism, highlighting similar transaction details. Furthermore, Figure 24 outlines the successful execution of stages management operations within the FSC_SDG, again providing transaction hash, method ID, block number, timestamp, role owner’s address, and CA account. These findings underscore the effective implementation and operational capabilities of the FSC_SDG protocol in managing diverse roles within the food supply chain.
Discussion
In this section, the authors conduct a comprehensive review and comparative analysis of blockchain-based traceability systems in the food supply chain, emphasizing their significance in enhancing food safety and consumer trust. They highlight the critical role of traceability in the food sector, where it directly impacts human health. Various studies are discussed, showcasing innovative blockchain solutions that address limitations of traditional traceability systems, such as centralization and lack of transparency. Notably, these blockchain applications leverage features like data immutability and cryptographic techniques to secure sensitive information, thereby improving the overall integrity of the supply chain.
The authors also identify gaps in current research, particularly concerning the implementation and validation of proposed frameworks. While some studies provide proof-of-concept implementations, many lack detailed descriptions necessary for replication and further investigation. The proposed frameworks aim to create decentralized systems that enhance transparency and accountability among stakeholders, from farmers to consumers. The discussion culminates in the introduction of a new decentralized framework for managing fruit supply chains, which incorporates various key players and operations, ensuring efficient traceability and quality management throughout the supply chain. This framework is designed to autonomously manage operations while maintaining high standards of food safety and quality assurance.