智能包装(Intelligent packaging, IP)是在传统包装的基础上,通过一定手段(如检测、传感、追踪、记录、交互等)执行智能功能,以提供产品信息并监测食品质量或包装环境变化,提升食品安全的一种包装系统,具有监测数据不可逆、对食品质量状况响应良好等特点。
智能包装分类
目前在食品领域,根据工作原理的不同将智能包装分为3类,即指示剂型智能包装、传感器型智能包装和射频识别标签。
指示剂型智能包装通过指示包装中的敏感材料与肉品贮藏过程中的特定产物发生特征反应,或通过监测贮藏过程中的包装环境变化,并将反应结果转换为颜色信号、荧光信号等,为消费者提供实时质量监控信息,以直观呈现产品新鲜度或剩余保质期,避免食品安全问题。根据指示剂的不同,可分为时间-温度指示剂(TTI)、新鲜度指示剂(FI,如化学物质指示剂、pH指示剂)和泄露指示剂(LI),如下图所示。
不同类型的生鲜食品可视化品质信息指示器。(a)用色卡确定温度并显示时间-温度变化的TTI;(b)标签激活后,通过移动的红色进度条提供剩余保质期的TTI(https://oli-tec.com/oli-technology/);(c)通过“开心的脸”表示新鲜,“伤心的脸”表示变质的FL;(d)通过明显的颜色变化显示生鲜肉变质情况的FI标签(e)可提供不同颜色变化与氧气浓度之间的对应关系的LI。
传感器技术能够检测生鲜肉在贮藏过程中发生的物理或化学反应,并将其转化为电信号、热信号、光信号等进行响应。与指示型智能包装相比,传感器型智能包装可以根据响应信号对包装内目标分析物实现定量化分析,一般包括气体传感器、生物传感器等。
不同研究下的传感器型智能包装。(a)采用醋酸纤维素聚合物薄膜并结合HKUST-1金属有机骨架和甲基红/亮甲酚蓝有机染料制备比色氨传感器,并使用智能设备实现现场信号记录,用于无损远程监测生鲜猪肉变质情况[7]。(b)利用碳酸钙纳米颗粒制备多孔聚乳酸薄膜作为比色传感器用于监测猪肉腐败过程中释放的生物胺;另一层制备氧化石墨烯薄膜用作LDI-MS底物,用于对生物胺进行定量分析
RFID标签作为一种先进的产品识别数据载体,具有非接触式、非视距采集实时数据的能力。且与条形码相比,RFID标签拥有高达1MB的数据存储容量,可用于产品识别和可追溯性、库存管理、冷链及保质期监测。在2012年,重庆市荣昌县就实行了RFID试点,对生鲜猪肉实行产品质量安全全程追溯体系,零售环节在顾客购买时通过电子标签注明猪肉重量、价格、出厂条码号和销售门店号,一旦出现问题,即可溯源追查。
RFID标签的工作原理
RFID标签作为一种先进的产品识别数据载体,具有非接触式、非视距采集实时数据的能力。且与条形码相比,RFID标签拥有高达1MB的数据存储容量,可用于产品识别和可追溯性、库存管理、冷链及保质期监测。在2012年,重庆市荣昌县就实行了RFID试点,对生鲜猪肉实行产品质量安全全程追溯体系,零售环节在顾客购买时通过电子标签注明猪肉重量、价格、出厂条码号和销售门店号,一旦出现问题,即可溯源追查。
TO-GENKYO智能变色标签
2009年左右,日本设计工作室TO-GENKYO从食品过期标签的概念出发,研制出了一种独特的沙漏型智能变色标签。标签上半部分为浅蓝色,下半部分为白色,且标签上标明了食品的基本信息及商品条形码。随着时间的流逝,标签顶部颜色变浅,而底部则逐渐由白色变为深蓝色以指示肉品新鲜度,从而使消费者能轻松根据包装上的标签颜色变化判断生鲜肉是否新鲜。
位于苏格兰的Insignia Technologies食品包装公司致力于创新变色技术,开发了颜料、油墨及塑料等并将其与标签结合,研制出一系列创新性的智能食品包装。
该包装通过使用“智能墨水”,在标签上列出Just opened、Use soon、Past best等变色区块。随着包装环境中二氧化碳与温度发生变化,标签中心的圆圈部分发生变色以显现食品目前的新鲜状态,可作为食品购买开封后的新鲜度辨识依据。
leak detection指示包装
After-opening-timers智能包装
除新鲜度指示包装外,Insignia Technologies还推出了一种气体泄漏检测标签,将其应用于改性气体包装食品的外部,可在包装中存在气体泄漏时提供视觉指示。