智能包装的发展为食品安全保驾护航

何小虎+游伴奏

随着经济的增长和生活水平的逐渐提高，人们对食品安全的日益关注以及对减少易腐烂食品和药品损失的强烈需求，将刺激市场对智能包装的需求。据报道，包装的外观对于各行各业都非常重要，随着工业4.0概念的到来，食品包装也逐渐走向高端化，智能包装开始走进人们的视野。要说智能包装智能在哪，最关乎的就是食品安全问题，智能包装能检测食品的质量，或者是鉴别真伪，在最大程度上保障消费者的权益，实现产品可追溯功能。所谓智能包装，是指人們通过创新思维，在包装中采用了机械、电气、电子和化学性能的包装技术，使其既具有通用的包装基本功能，又具有一些特殊的性能。这些包装的特殊性能恰好可满足商品的特殊要求和特殊的环境条件。具体来讲，智能包装就是利用新型的包装材料、结构与形式对商品的质量和流通安全性进行积极干预与保障；对运输包装系统的优化管理等一系列活动通过信息收集、管理、控制与处理技术实现。

由此可见，智能包装也就是新型材料与科学技术二者结合的产物，以此手段采集周围环境变化及内装物生理变化的信息。一方面延长食品、饮料、药品和其他产品的保质期，另一方面提高产品的可追溯性，保证消费者的食品安全和合法权益。

智能包装与传统包装

虽然传统的包装对早期的商品物流系统作出了巨大的贡献，但随着现代社会变得越来越复杂，社会中的每一个个体（商品生产、加工、物流运营商、零售商和消费者）都需要具有创新性的包装， 来保证商品的安全、质量和可追溯性，这需要可以集成在包装的技术。为了包装创新商业的可行性和成功性被目标群体所接受， 他们必须符合日益严厉的监管要求，最低限度地添加防腐剂，最后获得比使用新技术的花费还要有益的结果。此外，包装的创新也应该旨在减少环境压力，考虑可持续发展问题（防止浪费、有效地利用资源、流程优化、回收和再利用）。

传统意义上包装的功能有4个，分别是保护、流通、便捷和储存。这几个功能并不是互相排斥的，例如，食品包装通过信息流通功能可以为消费者提供便捷的使用方法，也可以为生产者提供物流信息以实施监管。活性包装的出现突破了传统包装难以保存新鲜食物的缺陷。但是，随着科技的发展，智能包装将在活性包装的基础上结合物理、化学、计算机等科技使得包装“智能化”，智能包装能够在一定程度上代替人工，作出有效的沟通和合理决策，并且第一时间能够获取、存储、处理和分享信息。

智能包装为食品提供储存环境

在一个典型的智能包装体系中，多个智能包装装置会同时安装在供应链中不同的关键位置。包装指示器就是用来检测商品周围的环境，根据商品储存环境的变化给出信息提示或警告。比如，气体指示器被制成包装标签，贴在包装内部或者直接印刷在包装薄膜上，来检测包装内部气体组成的变化，为食物的质量和安全提供保证；生物传感器具有分析特定产物的生物部分和将生物信号转换为物理信号的物理部分，能反映出食物的腐败状况；时间—温度指示器可以对商品整个货架期中的一些关键参数进行监控和记录，通过时间温度积累效应指示食品的温度变化历程，并根据临界温度作出响应。

包装指示器主要对食物的健康状况起到监测的作用，想要最大程度地解决食品保质问题，仍需要从储存的角度加强对食物的保护。

氧气吸附性包装利用氧化还原反应延长食物的保质期。多数情况下，氧气会使食品品质降低，油脂发生酸败，微生物生长繁殖，加速食物的腐败变质。目前，食品包装中的氧气主要是通过抽真空或气调包装的方式清除，但是这样的物理方法只能清除包装中90%～95%的氧气，其余的氧气要通过氧吸附剂清除。但是，氧气吸附型的活性包装可以通过在包装材料中添加或在包装内放置可与氧气发生氧化还原反应的化学物质、氧化酶等催化剂，其中含铁的氧气吸附剂可使食品包装内部的氧气含量降低到0.01%，远低于气调包装所达到的氧气残留量（0.3%～3.0%）。

湿度控制型包装通过干燥剂来减缓食物腐败速度。湿度控制型包装主要用于两大类食品，分别是干燥易碎的食品和鲜活食品。前者，如饼干等在高水分活度条件下会受潮软化；后者在储运过程中会发生呼吸作用而产生冷凝水，若冷凝水凝结在食品的表面，食品中水溶性的营养物质溶出，滋生大量微生物；若冷凝水与包装材料接触，会影响到材料的外观，因此有必要控制包装内的水分活度和湿度。传统的湿度控制型包装是将干燥剂分装后置于包装容器中。目前的新技术是将干燥剂添加到高分子材料中，通过挤压成型将干燥剂镶嵌到包装材料内。日本研制的可以控制包装内相对湿度的外包装材料，是由外部的阻水层、内部的透水层及中间夹着的葡萄糖浆组成。当包装内的相对活度较高，水分可以通过内部的透水层进入葡萄糖浆内；当内部的相对活性较低时，水分会以蒸汽的形式返回到包装内部，以一种可逆的方式实现食物的湿度控制，降低食物的腐败速度。

类似的，二氧化碳气体释放型包装通过碳酸氢钠与酸的化学反应维持高浓度的二氧化碳以减缓生物化学反应，并抑制微生物的活性，防止细菌生长，以贮藏鲜肉、草莓、奶酪、禽肉等鲜活食品；抗菌型包装在包装中放置含有挥发性抗菌剂的小袋或直接在高分子聚合物中添加挥发性或非挥发性的抗菌剂，以延长食品保质期。随着智能包装的发展，市场上不断涌现出新的包装形式，如活性包装、无菌包装等，使食品的储存环境更为理想，保质期限得到更大的延长，食品的质量和安全性得以提高。

智能包装为食品提供信息保证

智能包装通常包含一些标签，这些标签标示了一些基本信息，方便在供应链中进行信息传递，保证商品的渠道和安全。

随着互联网与计算机技术的发展，二维条形码越来越受欢迎。二维条形码作为一种数据记录媒介，具有信息容量大、可靠性高、成本低、防伪功能强、保密性好等优点，它允许附加的信息繁多，如营养信息、烹饪指令、食品生产商的网站地址，甚至是图形、音频和视频。便携式数据的优点是，它们立即可用，无需访问外部数据库。最常用的二维条码有PDF 417，这种条码能够包含很多一维条码无法包含的信息，如用户评价和品牌信息等。

RFID技术作为信息型智能包装的应用典范，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，可工作于各种恶劣环境，并且识别工作无须人工干预。此技术不仅优化整个包装供应链（产品从生产、物流到消费），而且使物流管理、反馈控制、信息识别的效率和准确度得到提高，更为重要的是可凭借其辨识读取的不可被复制性和加密设置，对基于传统材料和设计的包装防伪给予强有力的补充。它可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，主要应用在包装最重要的两大领域——物流和防伪。可读写的RFID标签，在整个食品供应链中，能实时地更新信息，保证食品信息的准确信与实时性。与时间—温度指示器配合使用，还能够记录食品的时间—温度变化。

结论与展望

毫无疑问，智能包装的发展为食品安全问题的解决带来了新的机遇。智能包装不仅能够为食品包装提供更理想的贮藏环境，延长保质期与新鲜度，而且能够提供食品各方面的信息，为消费者带来透明的、安全的、详细的消费参考。同时，智能包装特有的“交流”功能，不仅改善了消费者和商品之间的关系，而且有利于生产商对商品的监管和改进。

但是，智能包装在耗材方面的高成本问题决定了其本身的可发展性，所以活性包装和绿色包装材料的开发和应用是未来食品包装发展的重点。在包装设计时要有集成化的设计理念，将几种包装技术和功能集于一体，降低有毒、有害加工助剂的使用，减少有毒、有害物质的迁移，从而使食品包装达到最佳的效果。除提高包装技术外，还需考虑环境保护和可持续发展等因素，加大力度发展可食性和可降解性包装材料。只有这样，食品包装才有更广阔的发展前景，食品安全问题才能取得更卓著的进步。

作者单位：江苏劲嘉新型包装材料有限公司、西安理工大学印刷包装与数字媒体学院endprint