宿 躍，石偉偉，馬 駿，閻瑞香,*

（1.天津科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300222；2.天津市農(nóng)作物研究所，天津 300112）

根據(jù)Actipak 項(xiàng)目（全稱“對活性與智能化包裝的安全性、有效性、經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響和消費(fèi)者接受程度的評估”）的定義，智能包裝是一種能夠自動(dòng)檢測、傳感、記錄和溯源食品在流通環(huán)節(jié)內(nèi)外界環(huán)境變化，并通過復(fù)印、印刷或粘貼于包裝上的標(biāo)簽以視覺上可感知的物理變化來告知和警告消費(fèi)者食品安全信息的新技術(shù)[1]。它對包裝食品進(jìn)行感知和監(jiān)測，以提供有關(guān)食品質(zhì)量、安全和產(chǎn)品在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中的歷史信息，在滿足保護(hù)產(chǎn)品、方便儲(chǔ)運(yùn)、促進(jìn)銷售等基本功能的同時(shí)增加了檢測、傳感、記錄、跟蹤和通信等功能。按照工作原理，智能包裝可分為功能材料型、功能結(jié)構(gòu)型以及信息型等三大類型[2-9]。目前關(guān)于智能包裝材料的文獻(xiàn)較多，但是針對智能包裝的研究發(fā)展熱點(diǎn)進(jìn)行全面研究分析和應(yīng)用情況的報(bào)道較少。宗利永等[10]運(yùn)用知識(shí)圖譜對智能包裝的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行了挖掘，但需要進(jìn)一步基于專利數(shù)據(jù)以外的研究和應(yīng)用角度來識(shí)別智能包裝領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和科技前沿。本文通過關(guān)鍵詞/主題詞共現(xiàn)的方式，通過目前主流科研科技數(shù)據(jù)庫進(jìn)行文獻(xiàn)搜索與專利授權(quán)情況分析相結(jié)合的方式，同時(shí)采用微軟Bing 國際版搜索引擎檢索搜集了食品智能包裝。通過對近二十年來的研究熱點(diǎn)進(jìn)行追蹤分析，并對應(yīng)用現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢進(jìn)行了歸納總結(jié)，繪制了關(guān)于智能包裝近二十年的文獻(xiàn)檢索及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況的柱狀圖，以期為智能包裝的研究熱點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 信息采集方法

在文獻(xiàn)計(jì)量分析方面，在中國知網(wǎng)（CNKI）和Science Direct（SD）兩大平臺(tái)，分別以“化學(xué)傳感器”/“Chemosensor”或“生物傳感器”/“Biosensor”或“印刷電子”/“Printed electronics”或“光學(xué)信號(hào)”/“Optical signal”或“氣體指示劑”/“Gas indicator”或“新鮮度指示劑”/“Freshnessindicator”或“時(shí)間溫度指示劑”/“Time temperature indicator”或“熱變色油墨”/“Thermochromic ink”或“RFID”或“條形碼 二維碼”/“Bar code and QR code”或“磁墨水”/“Magnetic ink”或“語音識(shí)別”/“Automatic Speech Recognition”或“生物識(shí)別”/“Biological recognition”或“自動(dòng)加熱”/“Self-heating”或“自動(dòng)制冷”/“Automatic refrigeration”或“自動(dòng)報(bào)警”/“Automatic alarm”為主題/關(guān)鍵詞對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索；在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面，通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與分析平臺(tái)，對相同關(guān)鍵詞/主題詞進(jìn)行專利申請、授權(quán)情況的檢索分析；在智能包裝產(chǎn)品方面，采用微軟Bing 搜索國際版搜索引擎搜集了相關(guān)智能包裝產(chǎn)品。信息采集時(shí)間跨度為2000—2020 年，通過對采集到的信息進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析和專利信息檢索分析，對智能包裝相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的文獻(xiàn)和專利數(shù)據(jù)進(jìn)行研究熱度的可視化分析，并歸納總結(jié)和分析其應(yīng)用現(xiàn)狀及研究生產(chǎn)轉(zhuǎn)化過程中遇到的問題。

2 不同類型智能包裝研究分析

通過CNKI 和Science Direct 搜索平臺(tái)，一共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)236 224 篇；通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與分析檢索平臺(tái)，搜索相關(guān)授權(quán)專利216 433 個(gè)；通過微軟Bing 搜索國際版搜索引擎，發(fā)現(xiàn)不同類型的智能包裝都有相應(yīng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化、應(yīng)用，但比率存在一定差異。

2.1 功能材料型智能包裝

功能材料型智能包裝是指通過應(yīng)用新型智能包裝材料，改善和增加包裝的功能，使包裝達(dá)到特定的目的[11-13]，如可以檢測溫度、濕度、光照強(qiáng)度、氣體種類、目標(biāo)微生物、物理沖擊大小等，將其用于制作食品、藥品和化妝品等包裝，以達(dá)到檢測新鮮度、追蹤、溯源、防偽、實(shí)時(shí)監(jiān)測以及增加產(chǎn)品與消費(fèi)者的互動(dòng)等目的的包裝。常見的有傳感器和指示劑兩大類。

2.1.1 傳感器

目前研究主要集中于化學(xué)傳感器、生物傳感器、印刷電子、光學(xué)信號(hào)等方面，關(guān)于這4 種傳感器的文獻(xiàn)檢索結(jié)果差異較大，見圖1。其中，生物傳感器一直保持著較高的熱度，近二十年發(fā)表的中文文獻(xiàn)數(shù)量為38 069 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為21 152 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為69 666 篇，約占相關(guān)研究文獻(xiàn)總數(shù)的67%；光學(xué)信號(hào)次之，近二十年發(fā)表的中文文獻(xiàn)數(shù)量為3 815 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為12 762 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為23 600 篇；印刷電子和化學(xué)傳感器相關(guān)研究較少，二者文獻(xiàn)總數(shù)之和占相關(guān)研究文獻(xiàn)總數(shù)的10%。4 種類型的傳感器2010—2019 年發(fā)表的中英文文獻(xiàn)數(shù)目較2000—2009 年都有增長。知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面專利授權(quán)總數(shù)為19 422，其中生物傳感器約占42%，仍遙遙領(lǐng)先，而研究較少的印刷電子僅占3%。

關(guān)于生物傳感器的研究，主要集中在對魚類、肉類、醫(yī)藥、果蔬的實(shí)時(shí)監(jiān)測及軍事醫(yī)學(xué)等方面。生物傳感器的敏感元件包含了用于檢測化學(xué)分析物的生物成分[14]。如徐李舟[15]將納米技術(shù)與光學(xué)檢測傳感技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了一種新型的生物傳感器。通過建立有限元分析模擬磁場特性，并建立免疫磁珠捕獲細(xì)菌進(jìn)行磁分離的數(shù)學(xué)模型，結(jié)果表明此傳感器可同時(shí)進(jìn)行分離和定量檢測大腸桿菌O157:H7、單增李斯特菌、鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌等4 種主要的食源性致病菌。Frebort 等[16]采用分光光度法測定作為魚肉分解標(biāo)志的腐爛性胺（腐胺和組胺），以構(gòu)建流式酶反應(yīng)器進(jìn)行胺分析，優(yōu)化后制成的生物傳感器平均壽命為20 d，腐胺在0.9～70 nmol 范圍內(nèi)，測定限為0.5 nmol。Yano 等[17]開發(fā)了一種以酪氨氧化酶為基礎(chǔ)，采用酪胺氧化酶固定柱和氧電極組成的生物傳感器。經(jīng)過測定分別存放在10、5、0 ℃條件下的真空包裝牛肉的生物胺、活性計(jì)數(shù)和嫩度隨時(shí)間的變化，證實(shí)了該生物傳感器可用于評估牛肉的品質(zhì)。Durmus 等[18]利用黃嘌呤分子可作為肉類腐敗的指示劑，通過制備納米復(fù)合薄膜開發(fā)了一種靈敏的生物納米復(fù)合黃嘌呤生物傳感器，測定不同天數(shù)魚類樣品的黃嘌呤含量。相對于耗時(shí)長、過程繁瑣、成本高的傳統(tǒng)檢測方法，生物傳感器具有方便快捷、特異性強(qiáng)、靈敏度高、響應(yīng)快、可用于復(fù)雜體系等特點(diǎn)，除了應(yīng)用在產(chǎn)品包裝種，還廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、環(huán)境監(jiān)測、食品分析、發(fā)酵工業(yè)等[19-21]，具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.1.2 指示劑

關(guān)于指示劑的研究主要集中于氣體指示劑、新鮮度指示劑、時(shí)間-溫度指示劑（TTIS）及熱變色油墨等方面，信息采集情況見圖2。其中，氣體指示劑為目前研究的熱點(diǎn)，發(fā)表的中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為4 809 篇，約占相關(guān)研究文獻(xiàn)總數(shù)53%，較TTIS 高24%；熱變色油墨相關(guān)研究最少，發(fā)表的中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)僅35 篇。4 種類型的指示劑2010—2019 年發(fā)表的中英文文獻(xiàn)數(shù)目較2000—2009 年呈迅速增長的趨勢。熱變色油墨技術(shù)相關(guān)研究文獻(xiàn)最少，但專利授權(quán)量卻是最多的數(shù)量為35 個(gè)，而氣體指示劑技術(shù)專利授權(quán)量的總數(shù)僅為5 個(gè)。

圖1 各種傳感器文獻(xiàn)檢索及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況Fig.1 Information on various sensor documents and intellectual property rights ators

氣體指示劑研究主要集中在對果蔬成熟度、肉類、魚類及冷凍食品的質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測等方面。Choi等[22]開發(fā)一種基于酪蛋白酸鈉（NaCas）和果膠反應(yīng)的二氧化碳指示劑，將其用于泡菜的包裝中，經(jīng)測定泡菜的pH、可滴定酸、乳酸菌和CO2含量的變化與指示劑的可見參數(shù)變化之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此可用于檢測泡菜儲(chǔ)藏過程中的質(zhì)量參數(shù)與成熟度參數(shù)。Niponsak 等[23]以淀粉為原料，通過添加天然聚合物殼聚糖、檸檬酸、羧甲基纖維素和牛皮纖維，制備了新型揮發(fā)性復(fù)合指示膜比色淀粉基膜（CSBFs）。CSBFs 在硫化物和乙醇混合的香氣的存在下會(huì)發(fā)生可見的顏色變化，且總色差與硫化物和乙醇的混合濃度有關(guān)。將CSBFs 置于榴蓮包裝中，通過顏色轉(zhuǎn)變，表明鮮切榴蓮的成熟階段。因此，比色淀粉基膜可作為氣體指示劑實(shí)時(shí)監(jiān)測榴蓮的成熟度。Chun 等[24]以pH 敏感原料溴甲酚綠的聚合物溶液作為顯色劑，研制了一種用于檢測鯖魚腐敗過程中揮發(fā)性含氮化合物含量的氣體指示劑，判斷鯖魚的新鮮度。Nopwinyuwong 等[25]研制了一種具有開發(fā)智能包裝潛力的比色混合pH 染料指示劑，由溴麝香草酚藍(lán)和甲基紅混合溶液組成，對甜點(diǎn)腐敗代謝物二氧化碳作出過可見的顏色變化，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測甜點(diǎn)的質(zhì)量狀況。

氣體指示劑不需要用儀器進(jìn)行分析，可以用視覺上的變化直接提供產(chǎn)品質(zhì)量信息，是一種成本效益高、準(zhǔn)確、快速、可靠且不對產(chǎn)品造成傷害的智能包裝技術(shù)，是智能包裝中最具實(shí)際應(yīng)用前景的類型。由于食品的質(zhì)量信息和腐敗情況，可以通過檢測食品變質(zhì)過程中產(chǎn)生的特征氣體（如CO2和H2S）的濃度來確定[26]，氣體指示劑型智能包裝相對于其他指示劑成本更低，但由于其技術(shù)要求較高、存在安全隱患等不足之處，目前并未得到廣泛的應(yīng)用。

目前時(shí)間溫度指示劑的應(yīng)用較為廣泛，國外在20 世紀(jì)60 年代就開始將其應(yīng)用在產(chǎn)品中，到20 世紀(jì)70 年代，美國政府要求在某些特殊的產(chǎn)品上必須應(yīng)用時(shí)間溫度智能標(biāo)簽（TTI）。目前，Vitsab 公司、3M公司和Lifelines Technology 公司、Cryolog 公司等相繼研究并開發(fā)了TTI，并已商業(yè)化應(yīng)用[27]。

圖2 各種指示劑文獻(xiàn)檢索及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況Fig.2 Literature retrieval and intellectual property rights of various indicators

2.2 信息型智能包裝材料

信息型智能包裝是以通訊技術(shù)、信息技術(shù)等為基礎(chǔ)，可以提供產(chǎn)品在運(yùn)輸、銷售過程中信息的新型技術(shù)[28]，能夠?qū)崿F(xiàn)商品生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售信息以及產(chǎn)品溯源等重要通訊交流功能的包裝，主要有射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）、條形碼和二維碼、磁墨水、語音識(shí)別、生物識(shí)別等。近二十年發(fā)表的研究RFID 的中文文獻(xiàn)數(shù)量為44 212 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為1 918 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為76 485篇，是研究的熱點(diǎn)。條形碼、二維碼次之，其中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為31 481 篇，約占相關(guān)研究文獻(xiàn)總數(shù)的29%，比RFID 研究文獻(xiàn)占比低11%。磁墨水相關(guān)研究最少，近二十年發(fā)表的中文文獻(xiàn)數(shù)量為2 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為19 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為190篇。上述5 種類型的信息型智能包裝2010—2019 年發(fā)表的中英文文獻(xiàn)數(shù)目較2000—2009 年都有增長，其中英文文獻(xiàn)數(shù)目增長較少，中文文獻(xiàn)關(guān)于RFID 相關(guān)研究增長最多。專利授權(quán)總量以RFID 最多，達(dá)76 578，約占總數(shù)的43%；條形碼和二維碼次之約占39%；磁墨水相關(guān)專利最少數(shù)量僅為28 個(gè)（圖3）。

RFID 集成了光電傳感器、溫濕度傳感器、微控制器、存儲(chǔ)芯片、低功耗電子、通信天線等產(chǎn)品功能，研究主要集中在食品生鮮、溫度敏感產(chǎn)品等監(jiān)控追蹤及防偽等方面。如Abad 等[29]將傳感器記錄的數(shù)據(jù)與跟蹤數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在內(nèi)存中，通過對一條洲際（世界范圍內(nèi)的跨洲際采購、運(yùn)輸、消費(fèi)）鮮魚物流鏈進(jìn)行投入試驗(yàn)，研制出一種可實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)測冷鏈運(yùn)輸中食品質(zhì)量狀態(tài)的RFID 智能標(biāo)簽，具有內(nèi)存大、可重復(fù)使用等特點(diǎn)。為了克服傳統(tǒng)RFID 標(biāo)簽存在讀取范圍小，且需要外部提供電能讀取的問題，Chen 等[30]開發(fā)了一種集成了可穿戴混合納米發(fā)電機(jī)的自供電智能有源RFID 標(biāo)簽，利用一種基于摩擦電-電磁混合機(jī)制的可穿戴納米發(fā)電機(jī)，將生物機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，可持續(xù)地為RFID 標(biāo)簽供電。這種主動(dòng)RFID 標(biāo)簽?zāi)軌蜃詣?dòng)工作，工作距離可達(dá)33 m，且其工作方向范圍全方位覆蓋。趙燕妮[31]研究了一種將RFID 技術(shù)嵌入新型智能包裝盒的方法，實(shí)現(xiàn)了對RFID 標(biāo)簽的保護(hù)，且降低了RFID 標(biāo)簽與包裝制品的捆綁成本。實(shí)現(xiàn)包裝制品一線防偽和二線防偽的綜合應(yīng)用，在提高包裝產(chǎn)品的防偽性能的同時(shí)，保證數(shù)字化監(jiān)管的有效實(shí)施。此外，RFID 技術(shù)還可以與其他技術(shù)相結(jié)合得到功能更完善、作用更強(qiáng)大的智能包裝。如RFID 技術(shù)可以與傳感器技術(shù)相結(jié)合，得到一種RFID 生物傳感器標(biāo)簽，既可以用來記錄食品運(yùn)輸過程中的環(huán)境變化，又可以監(jiān)控食品品質(zhì)的變化[32]。RFID 技術(shù)還可以與納米技術(shù)相結(jié)合，由納米材料制成的輔助傳感器可用于監(jiān)測周圍環(huán)境，記錄產(chǎn)品包裝有關(guān)溫度、濕度、氧氣等方面的信息，然后發(fā)送到包裝上的RFID 芯片上，既可以實(shí)時(shí)對包裝進(jìn)行追蹤，又可以獲得食品的質(zhì)量和狀態(tài)信息[33]。

RFID 標(biāo)簽具有可重復(fù)利用、讀取速度快、儲(chǔ)存容量大、安全性高、功能穩(wěn)定等優(yōu)勢，且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，無需人工干預(yù)，此外RFID 技術(shù)還有一個(gè)重要作用，就是能夠防止他人隨意篡改或刪除產(chǎn)品記錄[34]。RFID標(biāo)簽具有的許多特點(diǎn)能滿足目前飛速發(fā)展的物流運(yùn)輸、快遞配送等行業(yè)，如電商包裝中RFID 標(biāo)簽的應(yīng)用，使商品包裝在倉儲(chǔ)物流、產(chǎn)品追蹤方面有著巨大優(yōu)勢，在賦予包裝一定智能性的同時(shí)，又在提高供應(yīng)鏈效率、監(jiān)管庫存和減少人力等方面取得了顯著效果，為電商包裝的減量化提供了新的思路[35]。

圖3 各種無線射頻識(shí)別文獻(xiàn)檢索及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況Fig.3 Literature retrieval and intellectual property rights of various radio frequency identifiers

2.3 功能結(jié)構(gòu)型智能包裝

功能結(jié)構(gòu)型智能包裝多運(yùn)用物理學(xué)原理，指通過增加或改進(jìn)部分包裝結(jié)構(gòu)，而使包裝具有智能型特點(diǎn)和自動(dòng)化性能[36-38]。關(guān)于功能結(jié)構(gòu)型的研究主要集中于自動(dòng)加熱、自動(dòng)制冷、自動(dòng)報(bào)警等方面。自動(dòng)加熱技術(shù)近二十年發(fā)表的中文文獻(xiàn)數(shù)量為1 394 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為3 368 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為6 277 篇，約占相關(guān)研究文獻(xiàn)總數(shù)的47%（見圖4）；自動(dòng)報(bào)警技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)總數(shù)占比較之高3%，英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為6 666 篇；自動(dòng)制冷方面較少，近二十年發(fā)表的中文文獻(xiàn)數(shù)量為178 篇，英文文獻(xiàn)數(shù)量為38 篇，中英文文獻(xiàn)歷史發(fā)表總數(shù)為284 篇。4 種類型的功能結(jié)構(gòu)型智能包裝2010—2019 年發(fā)表的中英文文獻(xiàn)數(shù)目較2000—2009 年都有增長，不同的是中文文獻(xiàn)關(guān)于自動(dòng)報(bào)警技術(shù)方面最多，而英文文獻(xiàn)關(guān)于自動(dòng)加熱技術(shù)方面研究文獻(xiàn)較多。功能結(jié)構(gòu)型智能包裝相關(guān)專利授權(quán)總數(shù)為20 188 個(gè)，其中自動(dòng)報(bào)警技術(shù)占總數(shù)的78%，自動(dòng)加熱和自動(dòng)制冷分別占21%和1%。

自動(dòng)加熱技術(shù)的研究主要集中在飲料、食品等快速加熱，為消費(fèi)者提供簡單快捷的產(chǎn)品加熱方法。如吳秀玲等[39]研發(fā)了一款礦物發(fā)熱劑自動(dòng)加熱式水瓶，其利用鋁溶于氫氧化鈣溶液及氧化鈣的水合反應(yīng)具有放熱的特點(diǎn)，將氧化鈣和鋁粉以一定比例、粒度混合制作發(fā)熱劑，然后加入適量的發(fā)熱抑制劑和催化劑保持反應(yīng)平穩(wěn)、持續(xù)供熱。該包裝能為內(nèi)部液體快速加熱，且可持續(xù)加熱13～20 min。自動(dòng)加熱包裝具有可快速加熱、不受電源限制、不需要明火、安全、衛(wèi)生、無腐蝕性和攜帶方便等特點(diǎn)，不僅能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對方便飲料包裝的需求,而且還具有附加值的功能是一種全新的產(chǎn)品。若能將其由研究轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)，必將創(chuàng)造出一片新的市場[40]。

自動(dòng)報(bào)警包裝的報(bào)警系統(tǒng)靠壓力作用實(shí)現(xiàn)報(bào)警。當(dāng)包裝袋內(nèi)食品脹袋產(chǎn)生的壓力大于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí),報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,用以提醒食品質(zhì)量已不適宜食用,提醒商家和消費(fèi)者,避免消費(fèi)沖突，同時(shí)保證消費(fèi)者的健康[41]。劉俊澧[42]設(shè)計(jì)了一款便攜式智能感溫奶粉包裝，外觀類似于吸管可以直接用于奶粉攪拌，但加入了TPE（又名熱塑性彈性體，是一種兼有塑料和橡膠特性，在常溫下顯示橡膠的高彈性，高溫下又能塑化成型的高分子材料（不需要硫化））感溫材料可以根據(jù)水溫產(chǎn)生顏色變化，以提醒使用者水溫是否達(dá)到幼兒的最佳飲用溫度。芝加哥的一家食品科技初創(chuàng)公司Ovie 推出了一款智能標(biāo)簽Smart Tag，將標(biāo)簽貼附在食品包裝或保鮮盒上，它可以通過食品腐敗時(shí)間數(shù)據(jù)庫找到產(chǎn)品對應(yīng)的保鮮日期，以幫助用戶了解食物的新鮮程度，從而提醒用戶食品是否過期。可以看出，自動(dòng)報(bào)警包裝可以為用戶直接提供特殊幫助，關(guān)系人類健康和生命，具有更加人性化、智能化的特點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿^大。

圖4 各種結(jié)構(gòu)型智能包裝文獻(xiàn)檢索及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況Fig.4 Literature retrieval and intellectual property rights of various structured intelligent packaging

3 智能包裝產(chǎn)品及應(yīng)用

為了對應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，采用微軟Bing 搜索國際版搜索引擎分別以“Information intelligent packaging products and applications”或“Functional material intelligent packaging products and applications”或“Functional structure intelligent packaging products and applications”搜集相關(guān)智能包裝產(chǎn)品及生產(chǎn)公司，檢索結(jié)果分別為152 000 000、13 900 000 和6 290 000。經(jīng)過分析比較發(fā)現(xiàn)信息型智能包裝產(chǎn)品最多，尤其是RFID 和條形碼、二維碼已經(jīng)廣泛應(yīng)用到物流運(yùn)輸、產(chǎn)品銷售和防偽等方面。利樂包裝公司將在印度推廣“二維碼式”智能包裝技術(shù)，利用動(dòng)態(tài)二維碼搭建橋梁，將紙箱生產(chǎn)商、加工商和終端使用者等各個(gè)環(huán)節(jié)相互連接起來[43]。

4 小結(jié)與展望

通過對近二十年來發(fā)表文獻(xiàn)、授權(quán)專利的量化分析，發(fā)現(xiàn)對不同類型智能包裝的關(guān)注熱點(diǎn)有明顯不同。其中，功能材料型智能包裝的研究文獻(xiàn)最多，數(shù)量達(dá)112 851 篇，明顯是包裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)；信息型智能包裝研究的文獻(xiàn)次之，功能結(jié)構(gòu)型的研究文獻(xiàn)最少（13 227 篇），研究熱度最低。功能材料型和信息型分別約占總數(shù)的48%和47%；通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與分析檢索平臺(tái)，搜索相關(guān)授權(quán)專利216 433 個(gè)，其中信息型約占總數(shù)的82%，而功能材料型僅占9%。通過微軟Bing 搜索國際版搜索引擎搜集相關(guān)智能包裝產(chǎn)品及應(yīng)用，得知信息型智能包裝產(chǎn)品是應(yīng)用最多的。智能包裝在快速發(fā)展的過程中面臨著諸如信息安全、專業(yè)知識(shí)不足、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善等問題；在由研究向生產(chǎn)轉(zhuǎn)換的過程中也面臨諸如成本、實(shí)用價(jià)值、穩(wěn)定性、生產(chǎn)難度以及安全性等諸多挑戰(zhàn)。

智能包裝是集成各種創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的載體，逐漸走向高端化、智能化，發(fā)展智能包裝將成為包裝產(chǎn)業(yè)的主流趨勢[44]，納米材料與包裝的創(chuàng)新融合、活性和智能包裝的一體化、智能包裝與電子信息技術(shù)相融合等將成為智能包裝的研究方向[45-46]。伴隨著科研內(nèi)容的深入以及相關(guān)技術(shù)的日益完善，食品智能包裝有助于保障食品質(zhì)量安全、提高商品性，將擁有更加廣闊的市場和發(fā)展前景。