综述：用于智能食品包装的工程化智能多糖网络：拓扑结构、刺激响应性及数据驱动的应用转化 开放获取

《Sustainable Food Technology》：Engineering intelligent polysaccharide networks for smart food packaging: topological architectures, stimuli-responsiveness, and data-driven translationOpen Access

　　

全球食品系统面临着双重可持续性挑战：每年约有三分之一的食品产量（13亿吨）被浪费，与此同时，农作物收获后的损失问题也与日益增加的石油基包装塑料废物问题并存。以多糖为基材的可食用涂层和薄膜被视为聚烯烃的有希望替代品；然而，由于它们在潮湿环境中的热力学脆弱性，其工业应用仍受到限制——湿度导致的塑性变化会削弱其机械强度和阻气防水性能。本综述探讨了从传统被动涂层向具有适应性、能响应外界信息的生物界面的转变。我们深入分析了拓扑设计原理，如双互穿网络和不对称Janus结构，如何将湿度敏感性与结构强度分离，从而提升产品在实际储存条件下的稳定性。同时，我们还强调了动态共价化学的作用，尤其是富含氨基的聚合物与植物醛类之间的席夫碱键，这类键能够使材料具备自修复功能，并实现活性成分的刺激响应式释放。此外，本文还讨论了人工智能、聚合物信息学以及针对数百万种候选物质的虚拟正向合成筛选等新兴技术，这些工具可加速预测性和逆向设计过程，从而克服传统试错优化方法的低效率问题。最后，我们分析了若干关键的实施障碍，包括反应挤出过程中的加工难度、考虑到“绿色溢价”后的技术经济可行性、法规合规性以及安全性评估，其中特别关注了模拟胃肠道环境中的物质行为以及与环境相关的生态毒性问题，比如生态冠效应。总体而言，本综述构建了一个综合框架，将分子设计、功能智能性以及实际应用限制相结合，为在循环型生物经济体系中开发出可规模化、安全的基于多糖的智能包装系统提供指导。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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