从传感技术进展到包装决策：智能包装指示器的商业化瓶颈与实施策略

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：From sensing advances to package decisions: commercialization bottlenecks and implementation strategies for intelligent packaging indicators

　　

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  仅具备感知可行性并不能确立商业化就绪状态。
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  商业化转化需要针对特定产品进行决策校准。
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  可靠性取决于在预期使用应力下能否保持包装分级不变。
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  制造过程必须将工艺变异与可用标签收率联系起来。
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  包装架构将感知访问、合规性和寿命终结联系起来。

引言

食品质量管理越来越需要反映单个包装状态及其历史的信息（Y. Cao等，2024）。传统保质期系统主要依赖于固定日期标签、定期采样以及保守的质量和安全性余量。这些方法仍然至关重要，但它们无法完全捕捉因包装氛围、温度历史和搬运操作而产生的包装间差异。智能包装指示器可以与传统系统相辅相成，通过在包装界面处将原本隐藏的变异转化为可见或数字化信息来实现这一目标（Almasi等，2022；Rahman等，2026）。

智能包装指示器现已涵盖比色、气体响应、时间-温度、荧光基以及数字辅助系统。比色薄膜和标签将pH值和挥发性代谢物的变化转化为可见信号（Baptista等，2025；Fang等，2022），而气体响应和时间-温度系统则用于监测包装氛围和累积热暴露（Chebil等，2025；Tsujihashi等，2022）。荧光探针（包括双响应设计）和多通道传感器阵列可提供互补的光学信息，用于区分复杂的物理化学变化（Y. Li等，2023；Lin等，2024；Ma等，2022）。智能手机辅助比色和联网读出功能进一步实现了在生产、物流、零售和消费者使用过程中的定量解释和数字监测（J. Li等，2026；Naik等，2024）。

已投入商用的指示器包括三菱化学的AGELESS EYE?氧气指示器和Timestrip?温度指示器。Avery Dennison的AD IdentiFresh? RFID贴片可为生鲜食品供应链提供单品级追踪，但并不直接测量食品状况。其实用性取决于明确的应用场景、与现有工作流程的兼容性以及在真实操作条件下的可靠性能（Waldhans等，2025a，2025b）。尽管实验室研究广泛，但商业化采用仍然有限，关于新鲜度响应薄膜和标签的大量文献仍仅报道原型或包装级演示（Zhai等，2024；Zhai等，2026）。剩余的挑战在于将感知响应与定义的包装操作联系起来，并在预期使用条件下维持这种关系。

本综述聚焦于集成在包装中用于监测食品质量、包装完整性和冷链状况的指示器，重点探讨其输出如何支持实际包装操作。仅在针对适当的安全终点进行过验证时才考虑安全应用，而仅用于保鲜的材料和独立的溯源系统不在主要范围内。在Web of Science核心合集进行了结构化文献检索，并在ScienceDirect、SpringerLink、Wiley Online Library、MDPI和Google Scholar进行了针对性检索，同时通过参考文献追溯补充。检索重点关注与本文所考察的四个商业化瓶颈相关的近期研究，详细检索流程、纳入标准、筛选结果及证据选择原则见支持信息。

以往综述已探讨了智能食品包装中的响应材料、聚合物基体、传感机制和可持续性（Bhowmik等，2024；Zhai等，2025），植物源传感元件及其在食品包装系统中的集成（K. Li等，2026），以及更广泛的用于食品安全和质量监测的智能与数字技术（Dhar, Bhowmik等，2026；J. Li等，2026），而近期工作还进一步考察了从视觉检查到联网数字监测的信息交互模式（Qi等，2026）。本综述考察指示器输出如何转化为可靠的包装操作，以及这种性能能否在制造、预期使用和实际操作实施过程中得以维持。所提出的决策优先框架从预期的包装操作和可接受误差出发，并将这些要求与产品特定校准、可制造的包装设计、预期使用验证以及与当前实践的对比联系起来。分析聚焦于四个相互关联的商业化瓶颈，涉及信号到决策的转化、预期使用可靠性、制造与包装集成，以及架构依赖的安全性、法规和可持续性。

章节片段

面向包装级实施的信号到决策转化

商业化实施取决于指示器输出能否在可接受误差范围内转化为预期的包装操作。此处，推断距离指将观测信号与所表征的食品或包装状态、参考终点以及最终包装操作连接起来的解释步骤的数量和不确定性。根据信号与操作之间所需解释的程度，该距离可视为直接的、中等的或间接的。

在预期使用条件下维持指示器可靠性

一旦指示器已针对包装决策完成校准，其可靠性取决于这种关系在预使用储存、环境暴露、包装搬运和实际读出过程中是否得以保持。在颜料稳定化、分析物传输、光学参考和数字解释方面的改进已解决了许多个别失效机制（Zhai等，2024；Q. Zhang等，2024），但材料的性能保持并不一定意味着包装级性能的保持。

将实验室指示器转化为可制造和可部署的包装组件

智能包装研究已从手工浇铸薄膜和沉积传感点发展到印刷标签、涂层结构、层压组件和联网标签。这些形式提供了更高的几何控制性和更实用的包装集成途径，但响应性实验室材料并不能自动成为可制造的包装组件。成品组件必须在沉积、干燥、转化、储存和

将暴露控制、法规和可持续性整合到指示器设计中

天然色素、生物基聚合物、保护层和低功耗电子设备为将感知与暴露控制相结合提供了多种途径。其适用性不能仅从响应材料本身推断。同一配方在配置为直接接触薄膜、内部标签、阻隔分离组件或外部标签时，会产生不同的接触条件、法规考量和寿命终结后果。

从实施角度来看，相关的评估

面向商业化转化的决策优先协同设计路线图

商业化转化需要明确的包装操作、产品特定校准、可制造的组件、预期使用验证以及与当前实践的对比。图3总结了这一决策优先路径，以及各阶段的关键产出和支持证据的演进，从实验室概念验证和真实食品测试到包装级验证、中试或实地测试和商用部署。

结论

智能包装指示器在响应材料、真实食品监测和数字读出方面取得了快速进展，但商业化转化仍受限于包装和实施层面证据的不完整。未来研究应超越展示信号响应，转而建立校准后的包装决策在制造、预使用老化、环境应力、包装集成和实际读出之后是否仍能保持可靠。跨独立

未引用参考文献

Cao等，2024；Dhar等，2026；GB 31604.1-2023；GB 4806.1-2016；Li等，2026；美国食品药品监督管理局，2025；Wang等，2025；Zhang等，2024；Zhang等，2024。

CRediT作者贡献声明

Yuhong Xue：概念构思、形式分析、调查研究、方法论、初稿撰写和修订与编辑。Xiaodong Zhai：资金获取、概念构思和修订与编辑。Zhou Qin、Youmin Zhang和Qiaoyan Meng：调查研究和修订与编辑。Yue Sun、Zhihua Li、Quancai Sun和Ye Peng：验证和修订与编辑。Xiaobo Zou和Xiaowei Huang：概念构思、资金获取和修订与编辑。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

国家重点研发计划（2024YFE0117000）。国家自然科学基金（32572684）。江苏省自然科学基金（BZ2024029，BK20220058，BK20220111）。

Yuhong Xue|Xiaodong Zhai|Zhou Qin|Youmin Zhang|Qiaoyan Meng|Yue Sun|Zhihua Li|Quancai Sun|Ye Peng|Xiaobo Zou|Xiaowei Huang