2026年5月5日，天津大学化工学院苏荣欣教授、崔美副研究员团队与德国哥廷根大学Kai Zhang教授团队，在Advanced Materials期刊发表题为“Multifunctional Bio-Based Packaging for Perishable Foods: Structural Design, Scalable Fabrication, and Versatile Applications”的综述论文，系统总结了2020~2025年面向易腐食品保鲜与品质监测的多功能生物基包装材料研究进展，为高性能、绿色、可规模化食品包装材料的研发提供重要参考。天津大学博士研究生张磊、硕士研究生张嘉琦为共同第一作者，苏荣欣教授、崔美副研究员与Kai Zhang教授为共同通讯作者。

易腐食品在供应链中易受呼吸代谢、微生物污染、氧化劣变及温湿度波动影响，引发食品损耗与安全风险。传统冷链、化学保鲜及集中式检测虽可延缓腐败、降低风险，但存在高能耗、设备依赖、检测滞后等问题，难以适配低碳化、实时化和分布式食品供应链管理需求。同时，石油基塑料的资源消耗与污染问题，推动了食品包装向可再生、可降解、功能集成方向升级。在此背景下，多功能生物基包装已不再局限于被动阻隔，逐渐发展为集保鲜调控、安全监测、环境适应于一体的结构化功能平台。

图1：面向食品保鲜与品质监测的多功能生物基包装材料分类与设计原则。

该论文从“食品需求导向”的角度出发，系统梳理了2020~2025年多功能生物基包装相关研究进展，重点总结了辐射制冷包装、气调包装、活性包装、智能包装、超疏水包装五大核心体系。在辐射制冷方面，通过生物基聚合物的红外发射特性、多尺度孔结构和高折射率填料协同调控太阳光反射与热辐射，实现低能耗温度管理；在气调包装方面，从仿生孔道、纳米颗粒/纳米纤维杂化和聚合物分子结构工程等角度，讨论了氧气和二氧化碳选择性传输调控策略，为不同呼吸强度果蔬的精准保鲜提供设计思路；在活性包装方面，重点分析了天然活性物质、纳米酶、金属纳米颗粒、碳点、金属有机框架等功能单元在抗菌、抗氧化和可控释放中的作用机制；在智能包装方面，总结了基于挥发性胺类、挥发性有机物、硫化氢、二氧化碳等食品劣变标志物的比色、荧光、电化学和无线传感策略，并讨论了智能手机读出和机器学习分析在提高检测准确性方面的潜力；在超疏水包装方面，通过仿生多级粗糙结构、低表面能组分和界面粘附强化，提升生物基包装在高湿环境和液体食品接触场景中的稳定性。

图2：易腐食品生物基包装材料发展历程、功能需求及多功能包装材料体系构建框架。

区别于按单一功能分类的综述，论文提出了“食品基质导向”的设计框架，强调应根据果蔬、肉类、水产品、烘焙食品、冷冻食品等不同食品的劣变路径与贮藏需求，匹配相应的材料结构和功能组合。例如，高代谢强度果蔬更依赖气体传输调控和温度管理；富脂肉类和水产品更需要抗氧化、抗菌与新鲜度传感协同；高湿或液体食品包装则需重点解决水分损失、粘附残留和界面失效问题。同时，论文提出了面向多功能包装的标准化评价方法，以货架期倍增系数为核心指标，对不同包装体系的保鲜效果进行归一化比较，并结合功能类型、食品种类建立更具可比性的性能评价框架。此外，论文还区分了功能“叠加”、“耦合”和“协同”的概念，指出真正的协同作用需要基于明确基准和定量模型进行验证，而不能仅凭保鲜效果提升进行判断。

进一步，面向产业化应用，论文从规模化制造、迁移与生物安全、生命周期评价、技术经济分析、消费者接受度五大维度构建转化评价体系，指出多功能生物基包装的产业化需兼顾连续化制备、结构可控、食品接触安全、环境影响、成本竞争力与用户认可度。特别是对于涂布、流延、挤出、静电纺丝和喷涂等工艺，应建立从材料组成、微观结构到包装性能的可控关联，推动研究成果由概念验证走向真实供应链应用。

图3：多功能生物基包装材料的多维评价体系、代表性制备工艺及评价结果。

（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202521880