智能包裝的發展為食品安全保駕護航

何小虎+游伴奏

隨著經濟的增長和生活水平的逐漸提高，人們對食品安全的日益關注以及對減少易腐爛食品和藥品損失的強烈需求，將刺激市場對智能包裝的需求。據報道，包裝的外觀對于各行各業都非常重要，隨著工業4.0概念的到來，食品包裝也逐漸走向高端化，智能包裝開始走進人們的視野。要說智能包裝智能在哪，最關乎的就是食品安全問題，智能包裝能檢測食品的質量，或者是鑒別真偽，在最大程度上保障消費者的權益，實現產品可追溯功能。所謂智能包裝，是指人們通過創新思維，在包裝中采用了機械、電氣、電子和化學性能的包裝技術，使其既具有通用的包裝基本功能，又具有一些特殊的性能。這些包裝的特殊性能恰好可滿足商品的特殊要求和特殊的環境條件。具體來講，智能包裝就是利用新型的包裝材料、結構與形式對商品的質量和流通安全性進行積極干預與保障；對運輸包裝系統的優化管理等一系列活動通過信息收集、管理、控制與處理技術實現。

由此可見，智能包裝也就是新型材料與科學技術二者結合的產物，以此手段采集周圍環境變化及內裝物生理變化的信息。一方面延長食品、飲料、藥品和其他產品的保質期，另一方面提高產品的可追溯性，保證消費者的食品安全和合法權益。

智能包裝與傳統包裝

雖然傳統的包裝對早期的商品物流系統作出了巨大的貢獻，但隨著現代社會變得越來越復雜，社會中的每一個個體（商品生產、加工、物流運營商、零售商和消費者）都需要具有創新性的包裝， 來保證商品的安全、質量和可追溯性，這需要可以集成在包裝的技術。為了包裝創新商業的可行性和成功性被目標群體所接受， 他們必須符合日益嚴厲的監管要求，最低限度地添加防腐劑，最后獲得比使用新技術的花費還要有益的結果。此外，包裝的創新也應該旨在減少環境壓力，考慮可持續發展問題（防止浪費、有效地利用資源、流程優化、回收和再利用）。

傳統意義上包裝的功能有4個，分別是保護、流通、便捷和儲存。這幾個功能并不是互相排斥的，例如，食品包裝通過信息流通功能可以為消費者提供便捷的使用方法，也可以為生產者提供物流信息以實施監管?；钚园b的出現突破了傳統包裝難以保存新鮮食物的缺陷。但是，隨著科技的發展，智能包裝將在活性包裝的基礎上結合物理、化學、計算機等科技使得包裝“智能化”，智能包裝能夠在一定程度上代替人工，作出有效的溝通和合理決策，并且第一時間能夠獲取、存儲、處理和分享信息。

智能包裝為食品提供儲存環境

在一個典型的智能包裝體系中，多個智能包裝裝置會同時安裝在供應鏈中不同的關鍵位置。包裝指示器就是用來檢測商品周圍的環境，根據商品儲存環境的變化給出信息提示或警告。比如，氣體指示器被制成包裝標簽，貼在包裝內部或者直接印刷在包裝薄膜上，來檢測包裝內部氣體組成的變化，為食物的質量和安全提供保證；生物傳感器具有分析特定產物的生物部分和將生物信號轉換為物理信號的物理部分，能反映出食物的腐敗狀況；時間—溫度指示器可以對商品整個貨架期中的一些關鍵參數進行監控和記錄，通過時間溫度積累效應指示食品的溫度變化歷程，并根據臨界溫度作出響應。

包裝指示器主要對食物的健康狀況起到監測的作用，想要最大程度地解決食品保質問題，仍需要從儲存的角度加強對食物的保護。

氧氣吸附性包裝利用氧化還原反應延長食物的保質期。多數情況下，氧氣會使食品品質降低，油脂發生酸敗，微生物生長繁殖，加速食物的腐敗變質。目前，食品包裝中的氧氣主要是通過抽真空或氣調包裝的方式清除，但是這樣的物理方法只能清除包裝中90%～95%的氧氣，其余的氧氣要通過氧吸附劑清除。但是，氧氣吸附型的活性包裝可以通過在包裝材料中添加或在包裝內放置可與氧氣發生氧化還原反應的化學物質、氧化酶等催化劑，其中含鐵的氧氣吸附劑可使食品包裝內部的氧氣含量降低到0.01%，遠低于氣調包裝所達到的氧氣殘留量（0.3%～3.0%）。

濕度控制型包裝通過干燥劑來減緩食物腐敗速度。濕度控制型包裝主要用于兩大類食品，分別是干燥易碎的食品和鮮活食品。前者，如餅干等在高水分活度條件下會受潮軟化；后者在儲運過程中會發生呼吸作用而產生冷凝水，若冷凝水凝結在食品的表面，食品中水溶性的營養物質溶出，滋生大量微生物；若冷凝水與包裝材料接觸，會影響到材料的外觀，因此有必要控制包裝內的水分活度和濕度。傳統的濕度控制型包裝是將干燥劑分裝后置于包裝容器中。目前的新技術是將干燥劑添加到高分子材料中，通過擠壓成型將干燥劑鑲嵌到包裝材料內。日本研制的可以控制包裝內相對濕度的外包裝材料，是由外部的阻水層、內部的透水層及中間夾著的葡萄糖漿組成。當包裝內的相對活度較高，水分可以通過內部的透水層進入葡萄糖漿內；當內部的相對活性較低時，水分會以蒸汽的形式返回到包裝內部，以一種可逆的方式實現食物的濕度控制，降低食物的腐敗速度。

類似的，二氧化碳氣體釋放型包裝通過碳酸氫鈉與酸的化學反應維持高濃度的二氧化碳以減緩生物化學反應，并抑制微生物的活性，防止細菌生長，以貯藏鮮肉、草莓、奶酪、禽肉等鮮活食品；抗菌型包裝在包裝中放置含有揮發性抗菌劑的小袋或直接在高分子聚合物中添加揮發性或非揮發性的抗菌劑，以延長食品保質期。隨著智能包裝的發展，市場上不斷涌現出新的包裝形式，如活性包裝、無菌包裝等，使食品的儲存環境更為理想，保質期限得到更大的延長，食品的質量和安全性得以提高。

智能包裝為食品提供信息保證

智能包裝通常包含一些標簽，這些標簽標示了一些基本信息，方便在供應鏈中進行信息傳遞，保證商品的渠道和安全。

隨著互聯網與計算機技術的發展，二維條形碼越來越受歡迎。二維條形碼作為一種數據記錄媒介，具有信息容量大、可靠性高、成本低、防偽功能強、保密性好等優點，它允許附加的信息繁多，如營養信息、烹飪指令、食品生產商的網站地址，甚至是圖形、音頻和視頻。便攜式數據的優點是，它們立即可用，無需訪問外部數據庫。最常用的二維條碼有PDF 417，這種條碼能夠包含很多一維條碼無法包含的信息，如用戶評價和品牌信息等。

RFID技術作為信息型智能包裝的應用典范，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，可工作于各種惡劣環境，并且識別工作無須人工干預。此技術不僅優化整個包裝供應鏈（產品從生產、物流到消費），而且使物流管理、反饋控制、信息識別的效率和準確度得到提高，更為重要的是可憑借其辨識讀取的不可被復制性和加密設置，對基于傳統材料和設計的包裝防偽給予強有力的補充。它可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便，主要應用在包裝最重要的兩大領域——物流和防偽?？勺x寫的RFID標簽，在整個食品供應鏈中，能實時地更新信息，保證食品信息的準確信與實時性。與時間—溫度指示器配合使用，還能夠記錄食品的時間—溫度變化。

結論與展望

毫無疑問，智能包裝的發展為食品安全問題的解決帶來了新的機遇。智能包裝不僅能夠為食品包裝提供更理想的貯藏環境，延長保質期與新鮮度，而且能夠提供食品各方面的信息，為消費者帶來透明的、安全的、詳細的消費參考。同時，智能包裝特有的“交流”功能，不僅改善了消費者和商品之間的關系，而且有利于生產商對商品的監管和改進。

但是，智能包裝在耗材方面的高成本問題決定了其本身的可發展性，所以活性包裝和綠色包裝材料的開發和應用是未來食品包裝發展的重點。在包裝設計時要有集成化的設計理念，將幾種包裝技術和功能集于一體，降低有毒、有害加工助劑的使用，減少有毒、有害物質的遷移，從而使食品包裝達到最佳的效果。除提高包裝技術外，還需考慮環境保護和可持續發展等因素，加大力度發展可食性和可降解性包裝材料。只有這樣，食品包裝才有更廣闊的發展前景，食品安全問題才能取得更卓著的進步。

作者單位：江蘇勁嘉新型包裝材料有限公司、西安理工大學印刷包裝與數字媒體學院endprint