近年来，水果、蔬菜中农药残留超标、过量使用食品添加剂、违规使用化学药品、生产环境不达标等事件频发，严重危害了消费者的健康安全，造成社会公众信任度降低。食品质量安全溯源系统利用自动识别和IT技术记录食品从生产到餐桌整个过程的关键信息，当发生食品安全意外事件时，可以快速地定位到出现问题的环节，明确责任主体，及时召回问题产品，这是有效保障食品质量安全的方法之一。然而传统农产品溯源系统依靠中心化数据库来存储、传输和共享信息，存在供应链数据不透明、信息易被篡改、监管效率低、社会公信力不足等问题。区块链技术具有去中心化、无法篡改、可编程和安全可信等特点，将区块链技术融入到传统溯源体系中，能够有效保证食品追溯信息的安全性和可靠性。
昆明理工大学机电工程学院的刘孝保，杨林，阴艳超*等提出了一种图区块链模型。首先构建果蔬供应链深度溯源图区块链模型，利用图理论设计图状区块数据结构，将传统区块链结构中顺序表的存储结构改变为便于深度溯源信息存储的图结构，以实现深度溯源信息的关联存储。在此基础上，设计图区块链映射模型，通过该模型建立物理区块数据与图区块链模型之间的映射关系。然后根据果蔬供应链流程逻辑结构建立“图区块顶点”“图区块边”“图区块标签”以及“图区块属性”组成的图区块数据架构，设计并编写数据存储、查询与权限管理智能合约。最后，基于XuperChain平台开发图区块链模型，并与传统区块链进行性能对比。本研究可为实现基于区块链的果蔬供应链深度溯源、数据的快速查询和开销平衡的研究提供新的方法和思路。
果蔬供应链是在果蔬生产原料供应商、生产企业、收储企业、加工企业、物流公司、销售商、消费者等众多参与者之间建立的一种协作关系。果蔬供应链溯源信息具有高深度、高关联性的特点。供应链包括生产、收储、加工、运输、销售5 个环节，每个环节又包含多个亚环节，每个亚环节又包含多个步骤，例如生产环节包括选种、播种、施肥、打药、灌溉、修枝、采收等亚环节，其中施肥亚环节又包含一次施肥、追加施肥等多个步骤。供应链溯源信息主要由参与实体及产品之间复杂的关系构成，例如农民与农场之间是工作关系、肥料与农作物之间是施肥关系、各企业之间是交易关系等。因此，本研究提取了供应链各环节关键信息并将其划分为实体数据与关系数据，如表1所示。
果蔬供应链深度溯源是对供应链全流程、全生命周期所涉及的数据以及数据之间的关系进行溯源。目前通过传统区块链构建的果蔬供应链溯源系统主要存在以下问题：1）溯源信息深度不足。2）溯源数据关联性不足。3）查询效率低。
由于传统区块链在果蔬供应链区块链模型构建中存在问题，本研究提出基于图区块链的果蔬供应链深度溯源模型（图1）。其基本思路为：首先通过物联网设备采集供应链各参与主体溯源数据，并将其规整为实体数据和关系数据的形式来表征数据之间的关联性；然后调用智能合约将数据上传到区块链网络，网络中的节点对数据进行打包排序后生成物理图区块；最后通过图区块链映射模型建立物理区块数据与图区块链模型之间的映射关系，将物理区块中实体数据映射成图区块的区块顶点，关系数据映射成图区块的区块边。供应链各企业主体、监管部门与消费者都可以通过调用合约向图区块链网络发起溯源查询请求，不同主体可在权限范围内查询果蔬供应链信息，以实现果蔬产品的深度溯源。
图区块由区块顶点集和区块边集组成（图2）。在此基础上，定义属性集P＝（Property1，Property2，…，Propertyn）来扩展区块顶点和区块边，定义标签对区块顶点进行分类，标签的类型由具体的业务场景定义，例如果蔬供应链不同环节顶点定义为不同类型标签。每个区块顶点集中的元素在基于业务交易的图区块账本中对应一笔实体型交易，而在基于图区块的账本中对应一个区块顶点。区块边集中的每个元素可以用一个二元组（m，n）表示，其中m代表起始区块顶点，n代表目标区块顶点，区块边定义的属性集表示两顶点之间的关系，每个区块边集中的元素在基于业务交易的图区块账本中对应一笔关系型交易，而在基于图区块的账本中对应一个区块边。
在一个图区块G＝（V，E）（E为区块边集（edge））中，区块边具有方向性，区块顶点集中任意两元素之间的边存在单向和双向两种情况，单向情况时，每个区块顶点m&V拥有一个出度或一个入度。出度Sout＝{e＝（m，n）e∈E}，表示区块顶点引用数量（m“引用”了n），入度Sin＝{e＝（m，n）e∈E}，表示m被引用的次数。当Sin＝0时，称m为一个端区块顶点。双向情况时，每个区块顶点m&V∪n&V拥有一个出度或一个入度。图区块G＝（V，E）具有复杂性，一般而言，基于图区块的账本对每个区块顶点的出度和入度没有要求，通常一个区块顶点能够同时被多个新生成区块顶点引用，从而能够清晰地存储具有复杂业务关系场景的数据。同时，新生成的区块顶点可以引用图区块中任意一个端区块顶点。
由于图区块链存储了深度溯源信息，较传统单一溯源信息在数据量上有所增加，所以存储冗余率有所增加。因此，本研究设计了图区块链存储模型，该模型的核心思想是在保证图区块链安全性的前提下，减少图区块链网络中的副本数量以减少存储冗余。图区块链存储模型中包含用户节点、验证节点、排序节点、全节点4 种角色（图3）。用户节点为原始数据的拥有。