河南科技大學藝術與設計學院河南 洛陽 471023

0 引言

生鮮類食品與其他種類的食品相比，具有鮮明的地域性、季節(jié)性以及時鮮性，這些特性對產品的銷量、價格、口碑，甚至對消費者的身心健康都有較大的影響。生鮮類食品的時鮮性，即其“新鮮度”將直接影響生鮮類食品的口感、營養(yǎng)價值等，一些失鮮的生鮮類食品被消費者誤食后將有損消費者的身心健康，嚴重影響消費者權益[1]。消費者在選購生鮮類食品時，大多只能依靠感官及經驗判斷產品的新鮮度，缺乏有效的科學依據。傳統(tǒng)生鮮類食品包裝所攜帶的信息十分有限，多為產品的生產日期及保質期等文字信息，往往只注重容裝性及產品信息的二維表達。由于生鮮類產品的特殊性，其更易因外界環(huán)境而突發(fā)變質，因此，在產品種類增加、產品銷售地域性擴展、產品等級細分等發(fā)展趨勢下，傳統(tǒng)生鮮類食品包裝已不能滿足生鮮類食品的流通需求[2]。以包裝上的產品信息表達為例，傳統(tǒng)生鮮類食品包裝在向消費者表達產品信息的過程具有明顯的局限性：1）信息表達主要依靠文字與裝潢設計，表達方式上注重邏輯性思維；2）承載信息復雜、易識別性差且不具有時效性；3）一般不具備防偽功能；4）不能有效對包裝產品進行品質評價。

隨著包裝技術的不斷發(fā)展，智能包裝的應用迅速崛起，新的包裝理念正不斷引入生鮮類食品包裝。智能包裝的種類豐富、功能多樣，是多學科交叉應用下的產物[3-5]，而交互式智能包裝則能夠通過人-物、物-物以及人-物-物的多種交互形式，實現產品的新鮮度指示、信息追溯等功能，并達到智能化、互動性傳遞產品信息和提高物流效率的目的。本研究對具有交互特性的智能包裝在生鮮類食品中的應用進行研究，明確交互式智能包裝的定義，分析交互式智能包裝在生鮮類食品包裝中的應用方式及意義，以期為交互式智能包裝在生鮮類食品中的推廣應用提供理論參考。

1 交互式智能包裝

1.1 基本概念

智能包裝一般指能夠“控制”“識別”與“判斷”環(huán)境因素的包裝系統(tǒng)，具有可識別或指示包裝空間內待測參數、跟蹤記錄產品信息等智慧功能。此外，智能包裝還承擔著產品的信息追溯、延長產品保鮮期等重任[6-8]。交互式智能包裝是指符合智能包裝特征的、具有交互功能的包裝?！敖换ァ弊畛跏侵溉伺c計算機界面的信息傳遞互動，后來隨著信息技術的飛速發(fā)展，其演變成了一個跨學科的名詞，應用在各個領域之中，特指兩個主體之間的交流溝通[9-10]。一般意義上的交互式包裝是指那種人與產品之間具有互動行為的包裝，其能夠給人提供愉悅的、符合邏輯的、高效的使用體驗[11-13]，其表現形式多為二維的，依靠圖片、文字、結構等基礎對象進行表現。而交互式智能包裝則以互聯網技術、新材料技術、虛擬現實技術等為表現載體，由于其表現形式為多維的，因而用戶的體驗感也達到新的高度[14]。針對生鮮類食品的特性，交互式智能包裝在生鮮類食品中的應用主要表現在顯示產品新鮮度、追溯產品信息、追蹤記錄產品供應鏈環(huán)節(jié)、延長產品保鮮期等方面[15]。

1.2 主要分類

交互式智能包裝種類繁多，不同的包裝其交互對象、交互方式與交互內容都不相同。包裝流通中的交互對象主要包括消費者、產品、環(huán)境、供應鏈4個方面，交互式智能包裝可通過不同的技術方案實現交互對象之間的智能交互，如圖1所示。

本研究中根據交互對象的不同將交互式智能包裝分為人-物交互與物-物交互兩大類，其中物-物交互又可分為包裝與供應鏈交互、包裝與產品交互兩類，如圖2所示。目前，在生鮮類食品普遍依靠感官經驗進行品質評價的大環(huán)境下，交互式智能包裝的應用可以使消費者更加簡單、準確地獲得產品信息和判斷產品價值，能夠最大程度地保證消費者的權益，提高消費者的購物體驗感。

2 基于人-物交互的智能包裝

人-物交互即消費者與產品包裝之間的交互，是產品包裝將包括產品新鮮程度、品質等級、產地、生產日期等在內的產品信息傳達給消費者的行為。包裝本就是多學科融會貫通的產物，具有容納、保護和儲存產品、傳遞產品信息的功能[16]。但隨著現代生活節(jié)奏的加快，消費者在購物過程中愿意花費的時間與精力越來越有限，同時消費者對傳統(tǒng)包裝枯燥的信息表達方式也缺少足夠的耐心，但對產品信息獲取的全面度卻越來越高[17]。與其他非生鮮類食品傾向情感、人文類信息的表達方式相比，生鮮類食品往往追求簡單、清晰的表達方式，提倡可直接觀察產品的極簡化包裝風格，使消費者能夠準確、便捷地了解產品狀態(tài)。

2.1 可視化體驗

基于可視化體驗的交互式智能包裝意在將產品信息通過顏色或圖形等形式，以視覺化語言傳達給消費者，使其能夠清晰、快速、準確地了解產品現狀，如時間-溫度智能標簽（time-temperature indicator，TTI）、新鮮度指示型標簽等，使得產品信息的可視化效果更加豐富、設計更具有創(chuàng)意[18-20]。

2.1.1 TTI標簽

TTI標簽可感知和記錄產品環(huán)境的變化，特殊的指示劑會根據時間與溫度的變化發(fā)生不可逆反應，通過顏色或結構的變化表達產品所處環(huán)境的變化，結合時間-溫度積累效應判斷產品的新鮮程度[21-23]，幾種常見類型的TTI標簽如圖3所示。TTI標簽具有結構簡單、制造成本低、檢測效率高等特點，在預測食品安全性以及顯示食品剩余貨架信息等方面具有顯著優(yōu)點，能夠引導消費者選購[24]。

2.1.2 新鮮度指示型標簽

新鮮度指示型標簽是通過特定指示劑與產品在儲存過程中產生的特殊氣體發(fā)生反應，從而引起指示劑的顏色發(fā)生變化，以此顯示產品的新鮮度[25-26]。2種類型的新鮮度指示型標簽如圖4所示。新鮮度指示型標簽使包裝具有傳遞食品品質信息的功能，讓消費者更容易辨認食品品質與貨架期[27]。

2.2 信息化體驗

基于信息化體驗的交互式智能包裝意在通過物聯網技術將豐富的產品信息多維地展示給消費者，如二維碼標簽、近場通信（near field communication，NFC）標簽、增強現實（augmented reality，AR）技術等。

2.2.1 二維碼標簽

二維碼標簽是通過在二維平面方向規(guī)律分布的幾何圖形對產品的數據進行記錄[28]，利用移動終端掃描識別標簽上的二維碼圖形，通過互聯網更加詳細地查詢產品信息、辨別產品真?zhèn)?。二維碼具有成本低、操作簡單、信息存儲量大等優(yōu)點，并且可以進行“一物一碼”包裝（見圖5），驗證產品真?zhèn)?，同時還可以讓消費者通過掃碼了解門店位置、優(yōu)惠信息等促銷信息，促進產品銷售[29]。

2.2.2 近場通信標簽

NFC技術屬于非接觸式信息識別技術，目前很多移動終端都具有NFC識別功能，這為其在包裝中的應用提供了條件。如圖6所示，消費者通過移動終端靠近產品NFC標簽，就可以進入線上商城獲得更多商品信息，具有操作簡單、識別迅速等優(yōu)點；同時結合近場通信標簽，商家可方便、快速調整產品價格，同步后臺信息。價簽的數字化可省去頻繁變價消耗的人力和物力，降低運營成本，對于生鮮賣場這樣需要頻繁變價的商家來說，NFC標簽帶來的便利尤為明顯。

2.2.3 增強現實技術

AR技術包含多媒體、場景融合等多種元素，可實現消費者與包裝之間的多維互動，借助互聯網可提供多元化、實時更新、生動有趣的海量信息，最大限度地展現商品的魅力，提高消費體驗，實現個性化服務和精準營銷等[30-31]。由英格蘭的Peter Woods設計的創(chuàng)新可食用印刷油墨代碼，可應用于魚、肉、水果、蔬菜等生鮮產品的包裝上，如圖7所示。消費者利用移動終端掃描產品代碼，即可獲得增強現實體驗，了解產品更多的信息，如產品來源、生產信息、成分、過敏指南、如何烹飪等。

3 基于物-物交互的智能包裝

物-物交互指的是物體與物體之間的交互行為，即包裝與供應鏈、產品之間信息、物質的交換流通。包裝作為產品與外部環(huán)境之間的唯一屏障，它不僅起到隔絕產品與外部環(huán)境之間的作用，也起到維持產品內環(huán)境氛圍的作用，通過物-物交互智能包裝可實現產品信息智能化管理、延長產品保鮮期等功能。

3.1 包裝與供應鏈之間交互

3.1.1 交互特點

產品供應鏈一般指從產品生產到進入消費者手中這一過程中，由生產商、物流運輸商、中轉儲存商、銷售商以及最終消費者構成的整體功能網鏈。產品通過智能包裝與供應鏈之間進行大量雙向的信息交流，供應鏈需要了解產品的來源、種類、數量等基本信息，然后對產品進行分析歸類，決定產品去向；產品包裝則需要記錄每一步流程的操作及其負責人、目標方向等信息。

智能包裝的應用，使得包裝與供應鏈之間具有了如下特點：1）可以自動識別、與記錄產品相關信息；2）利用物聯網技術由后方數據庫進行信息整理分類；3）信息承載量大；4）信息流通范圍大；5）信息記錄完整、詳細。詳細完整的流通信息可在售后問題反饋時及時發(fā)現原因、快速明確責任，有效地防止假冒偽劣等產品進入市場，提高產品的防偽能力，維護產商與消費者的雙重利益。

3.1.2 交互方式

在生鮮類食品的供應鏈中，應用比較廣泛的產品-供應鏈交互式智能包裝為非接觸式信息識別技術，主要實施載體為射頻識別（radio frequency identification，RFID）標簽與NFC標簽（見圖8）。二者同屬非接觸式信息識別技術的應用，不過性能與工作環(huán)境具有一定的區(qū)別：RFID標簽可以同時針對多個目標進行信息識別，而NFC標簽是點對點（point to point，P2P）識別標簽，感應距離相對較短。

1） RFID標簽

RFID標簽應用在供應鏈系統(tǒng)中，可實現產品與數據庫的信息交流。RFID標簽的頻段分為3種：低頻、高頻與超高頻，識別距離在幾米至幾十米不等，即使產品在高速運動的情況下RFID標簽也能準確讀取產品信息，并且不受惡劣環(huán)境的影響，能夠較好適應供應鏈過程中復雜的流通環(huán)境。RFID技術在交互式智能包裝中的應用能夠使生鮮類食品的供應鏈信息透明度更高、物流效率更好、企業(yè)管理成本更低。

2）NFC標簽

物流型NFC標簽，其工作原理與RFID標簽相似，但有效工作距離小于10 cm，且NFC技術僅能進行P2P雙向信息交流，但NFC標簽的使用可確保供應鏈信息的可靠性、真實性和完整性，能夠提高生鮮類食品的防偽能力[32]。NFC技術引入到生鮮類食品供應鏈系統(tǒng)中，可以幫助系統(tǒng)進行全程監(jiān)控，對供應鏈各環(huán)節(jié)參與者進行信息共享，并提供實時查詢功能，提高供應鏈參與者的抗風險能力。

3.2 包裝與產品之間交互

3.2.1 交互特點

包裝與產品的交互是指包裝本身能夠通過化學、物理或生物反應對包裝內部環(huán)境產生影響，調節(jié)產品所處的包裝內部環(huán)境中影響產品保鮮期的因素，如氧氣、氮氣、水分等[33-34]。生鮮類食品的保存條件要比其他食品更加嚴格，通常低溫保存可有效延長產品的保鮮期，但在目前普遍使用常溫物流運輸的環(huán)境下，大規(guī)模低溫運輸難以實現且成本較高，即使目前較普遍采用“泡沫箱+冰袋”的方式營造低溫環(huán)境，以延長產品的保鮮期，但其達到的效果十分有限。實際上，生鮮類食品的保鮮期長短并不僅僅取決于所處環(huán)境的溫度，周圍環(huán)境的氣體成分、濕度以及微生物活動都對其保鮮期有明顯的影響。

生鮮類食品在儲運過程中仍然會進行復雜的生命活動，在此過程中會不斷改變包裝的內部環(huán)境特征，甚至產品本身所釋放的氣體還會對自身產生不利影響。另外，產品本身所攜帶的微生物菌落也會因所處環(huán)境的不同而進行不同程度的活動，造成包裝內部環(huán)境的改變?；谝陨显?，能夠主動、持續(xù)維持內部環(huán)境穩(wěn)定的包裝將具有更好的延長產品保鮮期、提高產品品質的作用，且成本相對較低。

3.2.2 交互方式

目前已知的能夠主動、持續(xù)維持包裝內部環(huán)境的包裝為活性材料包裝，其種類較多，工作原理也各不相同，大體可以分為兩類：過濾型活性材料包裝與反應型活性材料包裝。

1）過濾型活性材料包裝

過濾型活性材料包裝的工作原理是使用一種可選擇性透過物質的包裝材料，將外界環(huán)境中適宜產品儲存的氣體成分放進包裝內部，或將包裝內部不利于產品儲存的氣體成分排出包裝，使包裝內部環(huán)境維持在動態(tài)平衡中，始終處于最適宜產品儲存的狀態(tài)，從而延長產品的保鮮期，其工作原理如圖9所示。如硅窗調劑保鮮膜，其作用是調節(jié)包裝內部CO2與O2的氣體比例[35]；活性陶土-聚乙烯保鮮袋，其作用是調節(jié)包裝內水氣比例。

2）反應型活性材料包裝

反應型活性材料包裝的工作原理是將特殊材料涂覆在包裝薄膜上，通過涂層與包裝內特定成分發(fā)生反應或涂層自行分解并釋放出特定氣體來調節(jié)包裝內部環(huán)境，維持包裝內部環(huán)境的穩(wěn)定，達到延長產品保質期的目的，其工作原理如圖10所示。如日本研制的一種以磷酸鈣為原料的礦物濃縮吸水紙袋即為此類包裝，包裝可吸收果蔬類生鮮產品釋放的乙烯與CO2氣體，維持產品新鮮度。

4 結語

生鮮類食品傳統(tǒng)的銷售方式具有較強的地域性和時域性，但隨著包裝技術的發(fā)展、物流速度的提升以及消費者需求的增加，其地域性和時域性正在不斷被打破。生鮮類食品作為一類特殊的消費產品，消費者的關注點主要集中在產地信息和新鮮度指示。因此，未來生鮮類食品包裝的發(fā)展趨勢主要集中在如何全面、真實、便捷地顯示產品的產地信息以及直觀、即時地顯示產品的新鮮度，同時如何進行高效的物流管理以節(jié)省儲運時間，如何改進包裝設計以增加產品的保鮮期等方向。通過智能包裝的引入，可有效滿足生鮮類食品包裝發(fā)展趨勢的要求，而交互式智能包裝在包裝智能化的基礎上更加注重交互的實現，通過信息載體、數據、物理及化學等多方面的交互行為，實現生鮮類食品包裝促進銷售、提高物流效率、延長產品保質期等目的，以滿足消費者對產品包裝多樣性的需求。隨著消費者購物觀念的轉變以及市場實際需求的不斷增加，未來交互式智能包裝必將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。