食品腐败仍是重大的公共卫生问题，由于果蔬含有大量水分且营养成分丰富，其采后损失率可高达30%（Haider & Choubey, 2025）。二氧化氯（ClO?）因其广谱的抗菌性能以及能够抑制呼吸作用和酶促褐变而成为备受青睐的多功能保鲜气体（Feng et al., 2025, Suh et al., 2023）；然而，传统的熏蒸和浸液处理方法存在作用时间短、半衰期短以及可能留下残留物的问题（Rane et al., 2023）。为克服这些缺陷，人们开发出了基于聚合物的控释系统，如微胶囊、水凝胶、薄膜、金属有机框架等，通过湿度响应机制触发供体与引发剂（如柠檬酸）的反应，从而实现ClO?的持续释放（Liu et al., 2024a, Weng et al., 2025）。不过，这类技术大多需要经过湿法制备，而在这一过程中，接触水会不可避免地导致ClO?供体过早发生反应（Chen et al., 2025, Huang et al., 2023），这使得控释效果和保鲜效率大打折扣。因此，研发能够避免供体过早耗尽的新型控释技术显得极为迫切。
目前的主动包装和智能包装技术主要依赖于温度、pH值或湿度响应系统（Wang et al., 2025a）。但这些机制往往依赖于外部物理参数，或是果蔬腐败后才产生的次生代谢信号（Liu et al., 2024b），与作为采后核心生理活动的呼吸作用之间缺乏直接的关联，从而导致响应延迟，无法在果蔬开始腐烂之前及时采取干预措施。二氧化碳作为呼吸作用的直接产物，是一种实时、连续的内源信号，与果蔬的生理状态严格同步（DeEll et al., 2016）。先前的研究曾利用亚氯酸钠对番茄产生的实时CO?和湿度做出响应，从而实现ClO?的可控释放，用于番茄的保鲜处理（Zhou et al., 2018）。这类基于CO?和湿度响应的系统不仅能够替代传统熏蒸方式，还能实现ClO?的实时释放，从而更精准地调控保鲜功能。但这种方法依赖的是水分对CO?的被动捕获，效率相对较低。由于果蔬呼出的CO?浓度较低，目前保鲜领域还缺乏高效的主动捕获技术，因此围绕呼吸作用产生的CO?展开的研究也相对较少。
值得注意的是，聚乙二醇二甲基醚（NHD）这类CO?捕获材料已成为环境碳捕获领域的研究热点（Hu et al., 2024）。但目前尚无文献表明NHD本身具有抗菌或抗氧化等可用于食品保鲜的功能特性，因此这项成熟且成本低廉的吸附技术尚未被引入食品保鲜领域。我们推测，若将NHD引入吸湿性凝胶体系中，且不预先添加酸性引发剂，仅依靠ClO?供体，就能够实现對果蔬呼吸产生的CO?和水分的主动、实时捕获，进而形成酸性微环境，促使保鲜剂释放。这一策略不仅能够完全避免在湿法制备过程中出现供体过早流失的问题，还能实现ClO?的精准控释，具有很高的研究价值和创新意义。
本研究旨在将CO?捕获策略引入食品主动包装中，构建一种基于呼吸作用的新型CO?响应型主动保鲜凝胶体系。研究以海藻酸钠和明胶作为高分子吸水基质，同时加入亚氯酸钠和CO?捕获剂NHD，且无需预先添加酸性物质。通过浇铸和冷冻干燥的方法制备出了ClO?控释凝胶片。我们推测，该凝胶片能够主动吸附果蔬呼吸产生的水分和CO?，进而形成酸性微环境，促使NaClO?转化为ClO?，最终实现供体的转化与ClO?的精准控释（图1a）。随后，我们对该凝胶片的形态、机械性能和热性能进行了系统分析，同时还研究了其吸湿性、耐水性和抗膨胀能力等关键理化性质。此外，还对其CO?捕获能力、ClO?释放动力学以及抗菌性能进行了全面检测。最后，通过蓝莓保鲜实验评估了该凝胶片在抑制腐烂、减缓呼吸作用以及保持果蔬新鲜度方面的效果。本研究基于绿色碳中和理念，建立了一种新型的CO?主动吸附型主动包装系统，为气态保鲜剂的精准控释提供了新思路，也为基于果蔬代谢信号的下一代包装设计带来了创新方向。
