《食品科学》:中国农业科学院农产品加工研究所侯成立研究员等:介孔材料在食品控释活性包装中的应用研究进展

食品腐败变质导致的食品损失是全球关注的焦点之一，食品在加工、贮藏和流通过程中极易受微生物污染及物理化学因素的影响而导致品质劣变。包装作为防止食品腐败变质的关键手段，通过阻隔氧气、水分和微生物等环境因素的影响，延缓微生物的滋生和蛋白质、脂肪的氧化，延长产品货架期。近年来，随着消费者对食品品质和保鲜时效需求的不断提高，普通包装材料已难以满足长效抗菌、抗氧化或气体调控等功能性需求。为了应对这一挑战，活性包装应运而生。活性包装通过负载抗菌剂、抗氧化剂、风味物质或其他功能成分，实现智能控释提升包装材料的保鲜性能，延长食品货架期。然而，如何实现功能分子的高效负载、稳定封装及可控释放仍是活性包装技术的难点。

介孔材料具有高比表面积、均一孔道结构、可控孔隙率等结构特点，能够提高活性物质负载量，被用作活性包装材料研究。此外，介孔材料可通过物理吸附或化学键合方式负载活性分子（抗菌剂、抗氧化剂等），并通过环境刺激（如湿度、pH值、温度或酶）实现精准释放，从而在食品包装中发挥长效抗菌、抗氧化或保鲜功能。当前，介孔材料在食品包装中的应用研究主要集中在以下几个方面：一是作为载体负载天然活性物质，以解决传统直接添加法导致的活性成分易挥发、突释、作用时间短等问题；二是通过表面修饰或复合、聚合，设计智能响应型包装，以实现对食品品质的实时监控；三是结合绿色化学理念，开发可降解介孔复合包装材料，以减少包装废弃物对环境的污染。

尽管介孔材料在食品控释包装中展现出巨大潜力，其实际应用仍面临诸多挑战，如大规模生产的成本控制、活性成分负载效率与释放动力学的调控、材料与食品基质的相容性等问题。此外，如何通过多学科交叉进一步优化介孔材料的功能设计，也是未来研究的重要方向。目前关于介孔材料的应用研究多集中在吸附分离、催化和药物传输等领域，李鹏等综述了介孔二氧化硅在战伤性骨创伤救治中的应用，吴海霞等综述了介孔碳材料在有机污染物吸附、新电池材料研发等领域的研究进展；张立珺等综述了载银介孔材料的制备及其在抗菌包装领域的应用，但未深入分析其抗菌控释机制；Omerović等综述了介孔二氧化硅、石墨烯等高效抗菌纳米粒子与生物基聚合物（明胶、海藻酸盐、纤维素和壳聚糖）复合而成的包装材料的合成加工技术及其抗菌效果，但未阐明其抗菌机制和应用研究进展。

基于以上研究，中国农业科学院农产品加工研究所刘乐、侯成立*，升辉新材料股份有限公司赵凯丽等综述了近年来介孔材料在食品活性包装中的最新进展，重点探讨其控释机制、性能优化策略及应用进展，以期为开发下一代高效、智能和可持续的食品包装材料提供理论参考。

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介孔材料概述

1.1 介孔材料定义及发展历程

根据国际纯化学与应用化学联盟的分类标准，介孔材料是一类孔径范围介于2～50 nm之间的多孔材料，填补了微孔材料（孔径＜2 nm）和大孔材料（孔径＞50 nm）之间的空白。介孔材料比表面积高、孔道结构均一、孔隙率可控（图1），具有较高的热稳定性和水热稳定性，这些独特结构使其在催化、吸附分离、能源存储及食品包装等领域表现出卓越性能。

介孔材料的发现最早可以追溯到20世纪80年代末，由日本科学家Yanagisawa及其团队报道（图2）。1988年，Yanagisawa等在研究层状硅酸盐材料时，发现可以通过有机分子模板合成具有规则介孔结构的多孔材料，该工作为介孔材料的研究奠定了基础，但当时并未引起广泛关注。1992年，Mobil公司报道了一种通过表面活性剂模板法合成的有序介孔二氧化硅纳米材料（MSNPs），并将其命名为MCM-41，这一发现标志着介孔材料研究领域的正式诞生，引起了全球科学界的广泛关注。随着介孔材料研究的深入，1997年，Feng等对介孔二氧化硅进行官能团改性，合成了含有巯基功能化有机单层的MSNPs。在MCM-41的基础上，研究者们陆续开发了MCM-48（立方相）、SBA-15（更大的孔径和更厚的孔壁）等介孔材料，并以介孔二氧化硅（SBA-15、MCM-48）作为硬模板，成功制备了有序介孔碳材料。2001年，Yiu等通过合成后接枝和原位合成两种方法，分别将巯基、氨基和羧基等官能团通过硅氧丙烷链连接到SBA-15表面，获得可固定胰蛋白酶的改性材料。同年，Vallet-Regi等使用MCM-41负载布洛芬，证明介孔二氧化硅可作为药物载体并对药物实现缓释，拓展了介孔材料的应用范围。2005年，Van Bavel将介孔材料应用到包装行业，通过介孔材料负载抗菌剂和抗氧化剂制备活性包装。2008年，Clifford等报道了负载姜黄素和反式β-胡萝卜素的MSNPs，在生理pH值条件下实现可控释放。2017年，Cui Haiying等将MSNPs应用到可降解复合包装材料中制备了二氧化硅-丁香酚脂质体负载纳米纤维膜。2024年，Ding Yi等建立了智能控释、高效抑菌的pH值/几丁质酶双刺激-响应精油-介孔二氧化硅递送系统，实现了介孔材料在智能包装中的应用。目前，介孔材料的合成方法不断优化，应用也逐渐扩展到更多领域。

1.2 介孔材料分类

1.2.1 按化学组成分类

根据化学组成不同，介孔材料可分为硅基介孔材料、非硅基介孔材料和有机-无机杂化材料。硅基介孔材料是最早被研究和应用的一类介孔材料，以二氧化硅为主要成分，常见的有MCM-41、MCM-48、SBA-15和KIT-6等。

非硅基介孔材料包括金属氧化物、碳基材料和聚合物等。其中金属氧化物介孔材料包括介孔TiO₂、Al₂O₃和ZrO₂等，在光催化、能源存储和传感器领域有重要应用。碳基介孔材料包括介孔碳CMK系列，具有高导电性和化学稳定性，适用于电容器和锂离子电池。聚合物介孔材料如介孔聚苯乙烯，具有可调的孔径和表面化学性质，适用于生物医学领域。

1.2.2 按结构有序性分类

根据孔道排列的有序性，介孔材料可分为有序介孔材料和无序介孔材料。有序介孔材料具有高度有序的孔道结构，如六方、立方或层状结构。其典型代表是MCM-41和MCM-48，通常通过模板法合成。无序介孔材料的孔道排列不规则，孔径分布较宽，通常通过溶胶-凝胶法或沉淀法制备，成本较低且易于大规模生产。

介孔材料分类如表1所示。

1.3 制备方法

介孔材料的合成方法主要包括模板法、溶胶-凝胶法、水热合成法等。这些方法通过调节反应条件可实现对介孔材料孔径、孔道结构和化学组成的精确控制。

1.3.1 模板法

模板法合成介孔材料是利用有机模板剂引导无机前驱体进行有序组装的方法，包括硬模板法和软模板法，其步骤可以概括为：模板制备、高温碳化、模板去除。硬模板法常用的模板剂是较硬的刚性物质，如碳材料或无机粒子等固体材料。硬模板最早由Ryoo等在1999年提出，他们使用具有介孔立方结构的MCM-48作为硬模板，通过填充碳前驱体并高温碳化后去除模板合成了有序介孔碳材料。硬模板法可精确复制复杂孔结构，但操作复杂且成本较高，合成的介孔材料结构单一，多数应用于介孔碳、金属硫化物等非氧化物材料的合成。软模板法与硬模板法相反，所用的模板剂是具有软结构的分子或分子聚集体，如表面活性剂、嵌段共聚物及其聚集体等，这类模板剂大多是由双亲分子形成的有序聚集体，形成的模板形态具有多样性。Kresge等提出液晶“模板”机制制备介孔分子筛，通过先驱体硅酸盐材料与有序的表面活性剂胶束之间的相互作用（氢键、电荷相互作用、共轭作用）形成复合胶束，再进一步共聚生成介孔材料。软模板法由于其简便性及模板形态多样性而广泛应用于介孔材料生产。

1.3.2 溶胶-凝胶法

相较于应用自组装原理的模板法，溶胶-凝胶法合成条件温和、合成方法简单且反应过程易控制。溶胶-凝胶法可通过简单的混合、搅拌、加热等步骤，控制硅源的水解和缩合速率制备介孔纳米材料，并可通过调节反应的温度和时间合成不同孔径的介孔材料。主要步骤为：首先将表面活性剂等模板剂形成的超分子自聚体溶解在溶剂中，然后经过一系列的水解、缩合反应后形成溶胶，再转化为具有一定空间结构的凝胶，最后通过干燥和热处理自组装成介孔材料。Kumaresan等采用溶胶-凝胶法，以三嵌段共聚物（Pluronic P123）为结构导向模板，在乙醇/水介质中合成了不同质量百分比的Zr⁴⁺、La³⁺和Ce³⁺掺杂介孔TiO₂材料。

1.3.3 水热合成法

水热合成法是指在高温高压的水热环境中，利用前驱体和模板剂之间的相互作用制备介孔材料。这种方法的关键在于通过控制反应温度、时间、溶液浓度实现对介孔材料形貌、孔径、尺寸的精确调控。在高温高压的水热环境中，前驱体和模板剂能够充分相互作用，通过水热法工艺制备的介孔材料化学组成均匀、颗粒形态规整、颗粒粒径可控以及材料性质稳定。Mazinani等以硫酸钛、六水硝酸锌和三嵌段共聚物Pluronic P123（EO₂₀PO₇₀EO₂₀）分别作为前驱体和模板剂，通过一步水热法制备了介孔ZnO-TiO₂。El-Sawaf等通过水热合成法合成了具有多氧空位的Mo-N共掺杂的锐钛矿型介孔TiO₂纳米复合材料。

介孔材料合成方法如图3所示。

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介孔材料的表面修饰

目前，介孔材料的合成技术已相对成熟，但在其具体应用中为了赋予介孔材料特定的抗菌、抗氧化、高负载量等特性，需对介孔材料进行改性处理。常见的改性方法有无机纳米粒子负载、有机官能团修饰等。

2.1 负载无机纳米粒子

由于介孔材料具有高比表面积、有序孔道结构和可调孔径，因此可以使用介孔材料负载无机纳米粒子对其进行功能化改性，从而增强催化活性和吸附能力。根据介孔材料的用途，负载的无机纳米粒子可分为以下3 类：金属纳米粒子（如Au、Pt、Pd）、金属氧化物（如TiO₂、Fe₃O₄、Co₃O₄）、碳基纳米材料（如碳量子点、石墨烯、碳纳米管）。

2.1.1 负载金属纳米粒子

金属纳米粒子例如银纳米粒子、锌纳米粒子等具有催化活性和抑菌活性，广泛应用于介孔材料改性；同时金属纳米粒子可以提高介孔材料的电导率，适用于电极材料。El-Sayed证实了金属纳米晶体的化学性质会随其尺寸变化而变化，为介孔材料负载金属纳米颗粒进行改性提供了理论基础。在这项研究基础上，Rioux等采用低功率超声技术将铂纳米颗粒负载到介孔材料SBA-15中制备了Pt/SBA-15材料，为进一步研究新型负载型纳米催化剂在结构-活性和结构-选择性关系方面的应用提供了思路。介孔材料可以作为金属纳米颗粒的良好载体，随着研究深入，金属纳米颗粒不仅仅是负载于介孔二氧化硅上，而是被包裹/嵌入在二氧化硅基体中，从而提高了颗粒的稳定性和活性。

2.1.2 负载金属氧化物

由于金属粒子资源分布不均且成本较高，科学家们积极地寻找可替代材料，金属氧化物便是其中之一。Yang Piedong等通过原位合成法合成了热稳定、有序、大孔（孔径140 nm）的介孔金属氧化物，对介孔材料的孔径大小进行了改性。金属氧化物由于其更高的稳定性和较低的成本，成为了替代金属纳米粒子的最优选择。

2.1.3 负载碳基纳米材料

介孔材料负载的碳基纳米材料主要包括碳量子点、石墨烯、碳纳米管等。碳基纳米材料（如石墨烯、碳纳米管）本身具有高比表面积，与介孔材料复合后可形成多级孔结构，进一步提升其吸附性能和传质效率。相比较于金属材料，碳纤维材料具有很强的耐酸碱腐蚀性能，可应用于酸性/碱性条件下的催化反应。Hua Shuwen等制备出一种将钛锆离子蚀刻在中空介孔碳管（HMCT）上的碳基材料G@C@Ti-Zr-HMCT，增强了介孔碳管的吸附性能。但碳材料与介孔材料的界面结合力较弱，易发生剥离，且碳材料负载成本较高，实际应用中需要平衡孔道堵塞、界面结合力和成本等问题。

2.2 有机官能团修饰

有机官能团修饰是指通过化学方法在介孔材料的表面引入有机官能团（巯基、氨基和羧基等），以改变其物理化学性质，增强其吸附、催化、抗菌等功能。Yiu等应用合成后接枝和原位合成两种方法，将巯基、氨基和羧基等官能团通过硅氧丙烷链连接到SBA-15的表面，对其进行有机官能团修饰，提升了SBA-15固定化酶的负载量、稳定性和催化活性。有机官能团种类多样，通过硅烷化、嫁接等方法连接有机官能团，可定向改变材料表面极性、电荷或反应活性，同时引入pH值、温度、光或酶响应基团，可以提高介孔材料刺激性响应功能，实现可控释放。

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介孔材料的控释机制

介孔材料具有高比表面和均匀的纳米级孔结构，可通过物理吸附或化学键合负载活性分子，在活性包装中作为控释载体。

3.1 释放行为与机制

普通的抗菌、抗氧化包装作用时间短，高浓度活性物质会影响食品品质，而介孔材料由于其独特结构，不仅提高了活性物质的负载量，也延长了活性物质的抑菌作用时间，可实现控释。

介孔材料释放抗菌物质的方式有缓释和控释两种。缓释是指根据载体材料的结构特性（如孔径、表面化学修饰）或环境响应性（如pH值、酶、光等刺激），延缓活性成分的释放动力学，从而维持有效浓度、延长作用时间，并减少因快速释放导致的突释效应。由于缓释释放只能延缓释放速率，释放速率往往不可控，因此在包装应用中常使用控制释放，通过调节pH值、温度等条件，实现活性物质释放的精准调控。Wang Ting等开发了一种基于不对称介孔A-mTiO₂和过氧二硫酸盐（PDS）的控释材料，该材料通过激活PDS产生活性氧降解四环素。pH值是影响PDS活化过程的关键因素，在不同的pH值范围内PDS可降解产生不同种类和活性的自由基，影响催化剂的形态和表面电荷，进而影响其氧化电位和催化活性，使控释体系表面形成“门控”，实验证明PDS通过pH值响应可持续释放活性氧超过20 d。另外，通过调节矿化时间和离子浓度实现了对活性物质释放行为的精确控释。Yang Chunyu等通过自发矿化法在介孔生物玻璃孔道表面沉积羟基磷灰石（HAp），HAp在酸性环境中发生去质子化导致其表面羟基的脱离和次表面羟基的倒转，破坏其结构的稳定性，表面电位为负，从而加速溶解，使负载HAp的控释系统表现出良好的pH值敏感药物释放能力。Sun Linan等采用挤压法制备了负载α-生育酚的MCM-41低密度聚乙烯活性膜，MCM-41的引入使α-生育酚的释放周期延长了36%，扩散系数降低了53%，显著提升了α-生育酚的释放性能，展现出在活性食品包装中的应用潜力。

3.2 介孔材料负载活性物质

介孔材料负载的活性物质主要包括植物提取物、抗菌肽、金属氧化物等。

3.2.1 负载植物提取物

植物提取物如酚类化合物、精油等具有较强的抗氧化活性、抗菌活性并且可作为自由基清除剂，负载于食品包装上，可延长食品保质期。Soufiani等将纤维素纳米晶体、壳聚糖（chitosan，CS）和甜菜提取物（beetroot extract，BE）负载于MSNPs上，制备了聚乙烯醇薄膜，结果表明添加了BE的MSNPs聚乙烯醇膜对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和李斯特菌（Listeria）的抗菌效果优于未添加MSNPs的聚乙烯醇膜。Torres-Ramos等将黄尾草亚科植物和柑橘类水果的提取物负载于介孔CU₂O纳米颗粒中，功能化的介孔CU₂O纳米颗粒对副伤寒沙门氏菌（Salmonella paratyphi）、大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）等都呈现出显著的杀菌效果。此外，Buldain等将白千层精油和庆大霉素的组合封装入介孔生物活性玻璃颗粒中，显著提高了介孔材料对革兰氏阳性和阴性菌株的抗菌活性。综上，植物提取物与介孔材料的复合体系通过协同效应显著提升了抗菌性能，介孔材料作为生物活性载体，不仅能增强植物提取物的抑菌活性，还可通过多功能设计实现对多种食源性致病菌和腐败微生物的广谱抑制。

3.2.2 负载抗菌肽

抗菌肽对腐败菌表现出强效、广谱、快速的抗菌活性，在食品贮藏中表现出巨大潜力，然而，抗菌肽在实际应用中面临稳定性差和作用时间短等挑战，介孔材料凭借其独特的孔道结构和表面可修饰性，为这些问题提供了有效解决方案。Yin Guanwu等创新性地利用Fe-S键合作用，将抗菌肽CysHHC10固定在磁性MSNPs表面，该复合材料不仅对革兰氏阳性菌和阴性菌均表现出强效抗菌活性，还兼具磁响应特性，为靶向抗菌提供了可能。Jiang Kai等将乳酸链球菌肽（Nisin）封装于MSNPs，并通过铸造法将其均匀分散在聚乳酸基体内，该体系实现了Nisin的持续释放，显著延长了抗菌作用时间。Bagherabadi等通过绿光响应连接剂将抗菌肽接枝到介孔二氧化硅表面，建立了光控释系统，实现了抗菌肽释放浓度-时间曲线的精准调控。这些研究结果表明，抗菌肽与介孔材料的结合体系通过精准负载与可控释放技术（如磁性修饰、光响应控释等），显著提升了抗菌活性的长效性和智能性，同时解决了抗菌肽稳定性不足的问题。

3.2.3 负载金属氧化物

金属氧化物纳米颗粒具有优越的抗菌活性，它们可以通过破坏微生物细胞膜、产生活性氧、干扰DNA和蛋白质合成等抑制微生物活性。近年来，介孔二氧化硅负载金属氧化物在食品抗菌包装方面取得了显著进展。Ahmad等将活性金属氧化物纳米颗粒嵌入MSNPs的孔隙中，开发出一种兼具氧气清除和检测功能的复合材料，可有效延缓食品氧化。在抗菌性能研究方面，多项研究表明介孔氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）及其复合材料具有优异的抑菌效果：Jowkar等合成的ZnO NPs对变形链球菌（Streptococcus mutans）产生强抑制作用；Amirsoleimani等开发了一种由介孔有机二氧化硅、ZnO NPs和医用水蛭唾液组成的纳米复合材料，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、大肠杆菌（E.coli）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）均具有显著抗菌活性。此外，Drissi等将铜掺杂到ZnO NPs中以优化其性能，结果表明该材料对革兰氏阴性大肠杆菌（ATCC 8739）和革兰氏阳性黄体微球菌（ATCC 9341）的抑菌率高达96.5%。上述研究为开发高效、多功能的介孔材料食品包装提供了重要依据。

介孔材料负载活性物质分类如图4所示。

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介孔材料在食品控释活性包装材料中的应用

传统食品活性包装材料主要分为石油基包装材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等）和生物基包装材料（如聚乳酸、淀粉基材料等），这两类材料可通过负载活性物质（如抗菌剂、抗氧化剂等）延长食品保质期。在过去的研究中，这类活性包装很大程度上延长了食品保质期，但是随着研究不断深入，逐渐产生了局限性。例如活性成分直接分散在基材中，易发生突释现象，导致负载效率低，释放控制差；活性成分（如精油、酶）易挥发或降解，与基材（如塑料、淀粉膜）相容性差，易向食品中迁移；活性包装通常仅具备单一功能，难以满足复杂保鲜需求。

基于以上问题，研究者们提出通过介孔材料负载活性物质制备活性包装。介孔材料的高比表面积和有序孔道结构可精准负载活性成分，实现缓释或控释，同时介孔载体可保护活性成分，提高其热稳定性和材料的机械稳定性，并能同时负载多种活性物质，实现协同保鲜（图5）。

介孔材料负载抗菌物质并与包装材料结合，可实现对食品的长效保鲜，目前这种包装已经在肉品、果蔬保鲜领域得到了广泛研究。

4.1 在肉品包装中的应用

肉品营养丰富，富含脂肪和蛋白质，但脂质和蛋白质极易氧化，从而引起肉品品质变化，造成肉品腐败变质，低温储存和包装是防止肉品变质的有效手段。介孔材料应用到肉品活性包装可实现活性物质的控释。在抗氧化保鲜方面，Si Wenhui等将辣椒素（Cap）负载于MSNPs中，制备了应用于牛肉糜保鲜的Cap@MSNPs复合材料，Cap具有抗氧化活性，但直接添加易挥发或降解，而MSNPs的高比表面积和孔道结构可实现Cap的高效负载，延缓其释放，该复合体系有效延缓了牛肉氧化并延长其保质期。Kong Jianglong等将茶树精油修饰的MSNPs负载到高交联玉米蛋白膜上，开发了一种兼具pH值响应性、抗菌和抗氧化功能的智能控释包装膜，茶树精油的活性成分（如萜烯类）通过MSNPs负载，避免快速挥发；当生鲜猪肉开始腐败时，pH值上升，MSNPs孔道开放并释放活性成分，抑制生鲜猪肉表面微生物生长，使生鲜猪肉的保质期延长至9 d。在抗菌活性包装方面，Giannakas等将百里酚油负载于SBA-15介孔材料中，并通过低密度聚乙烯挤出工艺制备了缓释型活性薄膜，该薄膜表现出较慢的释放动力学，经过48 h后，膜的抗氧化活性在60%～70%之间，并在7 d内基本保持不变；Gulin-Sarfraz等制备了负载天然抗菌精油的MSNPs，并检测其在模拟鸡肉液中的抗菌效果，结果表明该抗菌物质实现了长达2 个月的稳定释放，表现出显著的抗菌效果。Surendhiran等将姜黄精油包埋于MSNPs中对CS膜进行改性，使鱼糜的保质期从6 d延长至14 d，同时提升了薄膜的力学性能。综上，介孔材料凭借其独特的孔道结构和表面化学性质，通过孔道空间位阻、电荷作用等实现了抗菌物质的可控释放，提高了包装保鲜效果，拓展了天然抗菌化合物的应用潜力，为肉品保鲜包装提供了高效、可持续的解决方案。

4.2 在果蔬包装中的应用

新鲜果蔬在贮藏过程中其品质往往会受到多酚氧化酶和过氧化物酶活性的影响，在果蔬包装中添加抑制酶活的物质可以延长其保质期。介孔材料因其独特的孔道结构和负载能力，可作为活性物质的理想载体。Zhu Bifen等将负载丁香精油的聚乳酸（PLA）/MSNPs复合材料应用于双孢蘑菇包装，丁香精油具有广谱抗菌性和抗氧化能力，MSNPs高负载精油，同时由于其孔道结构，可缓慢释放丁香精油，延缓了双孢蘑菇的氧化，同时还有效抑制了多酚氧化酶和过氧化物酶，实现了精油的控制释放。Xie Yuan等开发了基于MCM-41介孔分子筛的连根素-PLA复合薄膜，并将该薄膜应用于草莓包装，MCM-41规则孔道实现连根素分子级分散，提高其稳定性，使草莓在21 d内保持良好品质且不发生霉变，显著延缓了草莓的氧化过程。Xuan Simin等通过选择性蚀刻和氨基修饰法制备了氨基化中空介孔二氧化硅（NH₂-HMSN），并通过该材料负载肉桂醛（CA）制备了纳米纤维素-NH₂-HMSN@CA薄膜，纳米纤维素基材提供高透气性，避免枇杷无氧呼吸，同时NH₂-HMSN增强CA负载量，NH₂与CA的席夫碱反应形成动态共价键，湿度升高时键断裂释放CA，该薄膜有效延缓了枇杷采后腐烂进程，显著改善了枇杷贮藏品质。这些研究证实，介孔材料负载天然活性物质，不仅能有效调控果蔬采后生理代谢，抑制关键酶活性，还能实现功能成分的控释，为开发高效、安全的果蔬保鲜包装提供了新的技术路径。

4.3 其他食品应用

Janatova等将异硫氰酸烯丙酯、香芹醇、肉桂醛、二烯丙基二硫醚、丁香酚、百里香酚和百里醌7 种植物精油成分负载于MCM-41中，评估其对黑曲霉的抑菌活性，结果表明这些物质可以在包装膜内长期控释。党金贵等制备了由香豆素衍生物修饰的MSNPs抗氧化膜，通过有机官能团修饰MSNPs的孔径，实现抗氧化剂的控释，延长高脂肪食品的保质期。Cacciotti等采用静电纺丝技术制备了以聚乳酸、MSNPs和抗坏血酸为基础的多功能纤维体系，该体系可以实现抗坏血酸的长期释放，以维持其稳定的抗氧化性能。

介孔材料负载抗菌剂/抗氧化剂形成的活性体系，已在食品包装领域广泛应用（表2）。将该活性体系与食品包装材料结合，为实现食品的长效保鲜提供了可能。

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 结 语

介孔材料因其独特的结构特性（如高比表面积、可调控的孔径和良好的吸附能力），在食品包装领域展现出广阔的应用潜力。通过负载抗菌剂、抗氧化剂或其他功能分子，介孔材料可显著提升包装的保鲜性能，延长食品货架期，同时可减少化学添加剂的直接使用，增强安全性。尽管介孔材料在控释活性包装中的应用研究已比较成熟，但仍然存在一些不可忽视的问题与挑战，包括大规模生产的成本控制、活性成分负载效率与释放动力学的精准调控、材料与食品基质的相容性等。此外，如何通过跨学科协同进一步优化介孔材料的功能设计，也是未来研究的重要方向。

未来介孔材料的大规模应用仍面临众多挑战，基于以上问题，未来研究可重点关注以下几方面：一是开发智能响应型介孔包装材料，进一步探索多重刺激响应型介孔材料的设计，例如通过表面修饰智能聚合物或光敏基团，实现包装材料在特定环境（如腐败气体、微生物代谢产物）触发下的“按需释放”。二是创新绿色可持续介孔材料。目前介孔二氧化硅的合成仍依赖化学试剂，往往会产生环境污染，应着力开发天然衍生介孔材料（如植物基多孔碳、壳聚糖-二氧化硅杂化材料）。三是构建多功能协同体系。单一功能活性包装已难以满足复杂需求，可通过介孔材料负载多功能复合剂（如抗菌剂+抗氧化剂+乙烯吸附剂）或与纳米纤维素、石墨烯等材料复合，构建具有协同增效作用的包装体系。

第一作者：

刘 乐 硕士研究生

中国农业科学院农产品加工研究所

刘乐，女，中国农业科学院农产品加工研究所肉品科学与营养工程创新团队，生物与医药专业硕士研究生，研究方向为肉品科学。

通信作者：

侯成立研究员

中国农业科学院农产品加工研究所

侯成立，博士，研究员，博士生导师，中国农业科学院农产品加工研究所肉品科学与营养工程创新团队骨干，国家肉类加工产业科技创新联盟副秘书长，主要从事肉类保鲜、新型包装材料、智能仓储物流保鲜技术研究，主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划青年科学家项目等科研项目10余项，以第一或通信作者在Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Meat Science等期刊发表学术论文60 篇，参编中英文专著2 部，授权发明专利26 件，制定国家和行业标准10 项；研究成果在10余家企业转化应用。担任Bioengineering期刊编委，《中国农业科学》、《食品科学技术学报》、《Food, Nutrition and Health》期刊青年编委。获中国农学会青年科技奖、中华农业科技奖一等奖等省部级奖励4 项，入选农业农村部、中国农业科学院有关人才计划，获首届“全国乡村振兴青年先锋”称号。

引文格式：

刘乐, 赵凯丽, 王文欣, 等. 介孔材料在食品控释活性包装中的应用研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(21): 328-337. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250603-008. 

LIU Le, ZHAO Kaili, WANG Wenxin, et al. Research progress on the application of mesoporous materials in controlled release active food packaging[J]. Food Science, 2025, 46(21): 328-337. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250603-008. 

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