高端水果产业的高价值发展对采后储存和物流保鲜技术提出了重大挑战（Adaskaveg & Blanco-Ulate, 2023; Yu et al., 2024）。由于呼吸代谢紊乱、采后病害和生理老化，这些水果在长途储存和运输过程中极易发生品质下降和重大经济损失（Hu, Sun, et al., 2021）。基于壳聚糖和纤维素衍生物等天然聚合物基底的生物活性包装薄膜作为传统合成材料的环保替代品应运而生，具有生物降解性、生物相容性和活性化合物负载能力（Azmana et al., 2021; Ton-That et al., 2025）。尽管这类薄膜通过物理屏障效应和活性剂的控制释放改善了水果的微环境（Stefanowska et al., 2024），但其静态调节行为限制了其对采后发生的动态生理变化的适应能力（Chen et al., 2023）。
传统的塑料包装仍存在根本性局限。早期的合成聚合物薄膜，如聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC），主要作为被动屏障使用，缺乏环境响应性（Basumatary, Mukherjee, Katiyar, & Kumar, 2022）。后来，添加了抗菌剂的功能化薄膜增强了特定保护性能，但仍受材料本身特性和单向扩散控制释放的限制（Biji, Ravishankar, Mohan, & Srinivasa Gopal, 2015）。虽然生物活性包装薄膜提高了安全性和可持续性（Gao et al., 2024），但其功能主要依赖于简单的环境触发因素，如pH变化（Li, Tan, et al., 2024），缺乏根据水果生理状态进行实时调整的能力（Moreira Mdel, Pereda, Marcovich, & Roura, 2011）。因此，对于蓝莓和覆盆子等呼吸跃变型水果来说，关键气体参数（尤其是CO?/O?平衡）的精确调节仍然不足，限制了保鲜效果（Saberi Riseh et al., 2023a）。
克服这些限制需要技术创新。人工智能（AI）的整合为薄膜的设计和应用带来了变革潜力（Wang, Zhang, et al., 2024; Giro et al., 2023; Guo et al., 2025）。通过集成能够实时捕捉温度、湿度、pH值、乙烯和特定代谢物数据的环境传感器，并将其与AI驱动的决策算法相结合，可以建立闭环的“感知–决策–响应”机制（Qiu et al., 2024）。这使得智能薄膜能够动态分析环境和水果生理信号（Li et al., 2020; Zhang et al., 2024），主动调节气体渗透性，调控抗菌和抗氧化剂的释放，甚至提供储存条件的视觉指示。智能薄膜代表了下一代水果保鲜方法，提供了环保、适应性和精确控制能力。它们不仅解决了传统塑料的可持续性问题，还提高了储存效率和新鲜度保持（El-Naggar, Dalal, Zweil, & Eltarahony, 2023）。因此，推进这一领域的研究对于实现食品包装技术的智能化、精确化和可持续化转型至关重要（Zhang, Xia, et al., 2025）。包装薄膜开发的过程如图1所示。2010年之前，研究主要集中在作为被动屏障材料的合成塑料包装上。2010年至2020年间，重点转向了结合抗菌和抗氧化功能的生物基薄膜。自2020年以来，智能薄膜逐渐受到重视，通过集成传感技术和机器学习实现了环境监测、活性化合物释放的预测调节以及保鲜性能的适应性控制。
本文系统介绍了智能保鲜薄膜的设计原理、实施策略和技术框架，特别强调了AI引导的天然聚合物材料开发所带来的协同优势。它展示了AI驱动的设计在适应性和性能方面如何超越传统的被动和预配置的多功能保鲜薄膜。通过构建一个包含材料选择、薄膜设计、环境传感、数据反馈、保鲜效果和AI优化的集成闭环框架，本文指出了智能保鲜技术未来的关键发展方向。此外，还强调了通过跨尺度性能优化、成本降低和环境适应性的提升，推动水果保鲜向更高水平的智能、精确和可持续性发展。
