2025年全國(guó)食品安全宣傳周的主題是“尚德守法 共享食安”。民以食為天，食以安為先，我們除了關(guān)注法規(guī)與監(jiān)管，也應(yīng)將目光投向支撐食品安全背后的科技力量。

從古老智慧到前沿探索，技術(shù)如何為我們的餐桌保駕護(hù)航？讓我們從一項(xiàng)正走向食品領(lǐng)域的“黑科技”——輻射制冷講起。

低于環(huán)境溫度的輻射制冷

早在古代，人們便已開(kāi)始巧妙地利用夜晚沙漠的低溫來(lái)制冰。這一做法實(shí)際上是物體向寒冷的外太空輻射熱量，實(shí)現(xiàn)低于環(huán)境溫度的自然制冷。

因?yàn)榇髿庠?-13微米波段有一個(gè)透明窗口，允許特定波長(zhǎng)的輻射自由通過(guò)，而不被大氣層吸收或反射。這種輻射制冷技術(shù)無(wú)需電力支持，有助于緩解能源短缺和溫室效應(yīng)等問(wèn)題。然而，在制冷需求最大的日間，由于太陽(yáng)的存在，實(shí)現(xiàn)輻射制冷更具挑戰(zhàn)。

2014年，科研人員利用光子結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)材料的光譜特性，首次實(shí)現(xiàn)了日間的輻射制冷。此后，輻射制冷技術(shù)取得了顯著進(jìn)步。

但大多數(shù)關(guān)于日間輻射制冷的研究都聚焦于直接朝向天空的表面，如建筑物的屋頂。在實(shí)際應(yīng)用中，諸如建筑物外墻、車(chē)輛車(chē)身以及紡織品等需要制冷的對(duì)象，其大部分外表面往往是豎直的。因此，發(fā)展豎直表面的日間輻射制冷技術(shù)格外重要。

而與水平面的輻射制冷技術(shù)相比，豎直面的輻射制冷技術(shù)面臨著更為復(fù)雜的挑戰(zhàn)。它不僅要有效減少太陽(yáng)光譜的吸收，還要盡可能通過(guò)大氣透明窗口向宇宙輻射熱量，并且必須設(shè)法避免被高溫地面加熱，從而確保制冷效果最大化。

AS發(fā)射器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖源@中科院之聲

針對(duì)上述問(wèn)題和挑戰(zhàn)，科研人員設(shè)計(jì)了一種角度非對(duì)稱(chēng)光譜選擇性的定向發(fā)射器件（AS發(fā)射器）。其不僅具備高效反射太陽(yáng)光的能力，而且能夠巧妙減少吸收來(lái)自大氣和高溫地面的熱輻射，從而實(shí)現(xiàn)低于環(huán)境溫度的制冷效果。

該研究攻克了豎直表面日間低于環(huán)境溫度的輻射制冷難題，促進(jìn)了輻射制冷技術(shù)從二維水平面向三維真實(shí)環(huán)境的拓展，顯著擴(kuò)大了有效制冷面積，對(duì)輻射制冷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及節(jié)能減排具有重要意義。

隨著這類(lèi)研究的突破，輻射制冷技術(shù)正從概念走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，其中，食品保鮮便是一個(gè)極具潛力的領(lǐng)域。

輻射制冷的“跨界”革命

近期，華南理工大學(xué)現(xiàn)代食品工程研究中心孫大文院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《Trends in Food Science & Technology》（Q1，中科院1區(qū)，IF2024=15.4）發(fā)表了題為“Multifunctional Radiative Cooling Materials: A Transformative Pathway for Zero-Energy Food Preservation and Postharvest Management”的綜述性論文（DOI：10.1016/j.tifs.2025.105332）。

本綜述首次系統(tǒng)梳理了面向食品系統(tǒng)的多功能輻射制冷策略，詳細(xì)評(píng)述了如何將輻射制冷與蒸發(fā)冷卻、隔熱等技術(shù)構(gòu)建成混合系統(tǒng)，以及如何開(kāi)發(fā)可擴(kuò)展材料以實(shí)現(xiàn)高通量部署。

圖源@食品科學(xué)雜志

這意味著，未來(lái)我們可能看到基于輻射制冷技術(shù)的保鮮箱、冷鏈包裝甚至溫室覆膜，它們不僅能顯著節(jié)能，還能更有效地延長(zhǎng)食品貨架期，減少損失。這場(chǎng)“跨界”革命，正為食品采后管理開(kāi)啟新的篇章。

輻射制冷技術(shù)，正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，其最大的演進(jìn)在于突破了“僅能制冷”的局限。最新研究賦予了材料抗菌、隔熱等多重功能，使其成為滿(mǎn)足食品復(fù)雜保鮮需求的理想平臺(tái)。

輻射制冷技術(shù)的魅力，遠(yuǎn)不止于“向天空要冷量”。其真正的潛力在于與現(xiàn)代材料科學(xué)的深度融合，從而進(jìn)化成一個(gè)多功能、智能化的綜合平臺(tái)。傳統(tǒng)的輻射制冷材料功能單一，難以應(yīng)對(duì)食品保鮮中微生物滋生、溫度波動(dòng)等多重挑戰(zhàn)。然而，這一局面已被徹底改變。

圖源@食品科學(xué)雜志

現(xiàn)如今，通過(guò)巧妙的材料設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成，新一代輻射制冷器已實(shí)現(xiàn)了：1、性能增強(qiáng)：制冷功率和最低溫度紀(jì)錄被不斷刷新，實(shí)用性大幅提升；2、功能融合：成功將內(nèi)置熱絕緣層、抗菌活性等關(guān)鍵特性集成于單一材料或系統(tǒng)中。例如，某些材料本身或涂層具備抑制常見(jiàn)食源性病菌的能力，直接從源頭提升食品安全；3、規(guī)?；a(chǎn)：隨著涂層、紡絲、卷對(duì)卷加工等大規(guī)模制備技術(shù)的成熟，高性能的輻射致冷材料正變得成本更低、更易獲取，為在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用鋪平道路。

這些突破性進(jìn)展使得輻射制冷技術(shù)突然之間與食品行業(yè)的需求高度相關(guān)。它不再只是一個(gè)被動(dòng)的冷卻器，而是一個(gè)能夠主動(dòng)應(yīng)對(duì)多種腐敗因子的“智能保鮮體”。

現(xiàn)代食品保鮮“妙”法

在輻射制冷技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用前，食品保鮮領(lǐng)域已有一套成熟高效的技術(shù)方案。其中，肉類(lèi)保鮮的挑戰(zhàn)尤為突出，目前已有多種經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的高科技“妙”法應(yīng)對(duì)這一難題。

一、氣調(diào)保鮮技術(shù)

氣調(diào)保鮮技術(shù)的起源可追溯到19世紀(jì)初，最初用于延長(zhǎng)果蔬等生鮮食品的貨架期，最早在歐洲得到推廣。此技術(shù)通過(guò)改變環(huán)境氣體的比例，有效抑制肉類(lèi)中細(xì)菌和霉菌的繁殖，可以在不依賴(lài)化學(xué)防腐劑的情況下，延長(zhǎng)肉類(lèi)保鮮期，延緩變質(zhì)過(guò)程。

氣調(diào)保鮮技術(shù)，主要通過(guò)三種氣體發(fā)揮作用——氧氣、二氧化碳、氮?dú)?/strong>。具體操作為：1、降低氧氣含量可抑制好氧菌的繁殖。當(dāng)氧氣濃度降低到5%以下后，肉類(lèi)的氧化速度會(huì)顯著減緩，脂肪和蛋白質(zhì)的降解也會(huì)得到控制，從而延緩腐敗。2、增加二氧化碳濃度（通常在20%～40%之間）。二氧化碳可以通過(guò)溶解在肉類(lèi)的水分中，使肉處于酸性環(huán)境中，從而對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。這種方式不僅有效控制了微生物繁殖，還能保持肉類(lèi)的紅色外觀。3、充填氮?dú)狻?/strong>氮?dú)馐且环N惰性氣體，往肉中填充氮?dú)?，不僅可以保護(hù)肉類(lèi)的形態(tài)，還避免了過(guò)多的氧氣滲入，進(jìn)一步防止氧化和變質(zhì)。

二、輻照保鮮技術(shù)

輻照保鮮技術(shù)起源于20世紀(jì)初的核物理研究，最初用于醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域的消毒殺菌。直到20世紀(jì)末，這項(xiàng)技術(shù)逐漸進(jìn)入食品領(lǐng)域。

輻射保鮮通過(guò)伽馬射線、X射線或電子束等電離輻照對(duì)肉類(lèi)進(jìn)行處理，破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)，使其失去繁殖擴(kuò)增能力。

目前主要有兩種射線用于保鮮處理過(guò)程。一種是伽馬射線，常適用于較厚的肉制品，能延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期至幾個(gè)月以上。另一種則是電子束，適合用于薄片狀或切片肉類(lèi)，這種方法處理時(shí)間較短，效率高，能有效降低細(xì)菌數(shù)量，同時(shí)對(duì)肉類(lèi)的顏色和質(zhì)地影響較小。

消費(fèi)者不用擔(dān)心，適量的輻射并不會(huì)使肉類(lèi)產(chǎn)生放射性殘留，對(duì)人體無(wú)害。只要在合理的輻射劑量范圍內(nèi)使用，該技術(shù)能做到無(wú)污染、無(wú)殘留，不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

三、高壓處理保鮮技術(shù)

高壓處理保鮮技術(shù)源于19世紀(jì)的科學(xué)研究，當(dāng)時(shí)主要是作為一種殺菌技術(shù)，在20世紀(jì)初逐漸應(yīng)用于食品保鮮。

這種保鮮技術(shù)是通過(guò)施加數(shù)百倍甚至千倍于大氣壓的高壓對(duì)肉類(lèi)進(jìn)行處理，破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)，促使細(xì)菌快速死亡。科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，高壓處理能有效滅活肉毒桿菌、沙門(mén)氏菌等致病菌，顯著提升肉類(lèi)產(chǎn)品的安全性

與傳統(tǒng)的熱處理殺菌方法相比，高壓處理不需要加熱，也不會(huì)破壞肉內(nèi)維生素、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，在保留肉類(lèi)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分方面顯現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。因此，高壓處理被認(rèn)為是一種更溫和、更健康的處理方式，尤其適合用于新鮮肉類(lèi)和半加工肉類(lèi)。

四、天然保鮮劑的使用

天然保鮮劑通常以植物提取物或精油為主要成分，來(lái)源廣泛。天然保鮮劑的使用降低了肉品生產(chǎn)者對(duì)化學(xué)防腐劑的依賴(lài)，還對(duì)環(huán)境友好。而且這些植物提取物中含有的植物香氣成分還能賦予肉類(lèi)獨(dú)特的香味，提升風(fēng)味。

目前市場(chǎng)上的天然保鮮劑主要有三種來(lái)源：1、植物提取物，例如從迷迭香、百里香、茶葉等提取，這些提取物含有多酚、類(lèi)黃酮等抗氧化物質(zhì)，能顯著抑制肉類(lèi)脂肪的氧化，并有效抑制部分致病菌的生長(zhǎng)。其中，從茶葉中提取的茶多酚已被廣泛應(yīng)用于肉類(lèi)產(chǎn)品中。2、精油，如肉桂油、丁香油等具有天然的抗菌效果。少量的精油可有效抑制致病菌生長(zhǎng)，并延長(zhǎng)肉類(lèi)的保鮮期。此外，精油還帶有獨(dú)特的香氣，賦予肉類(lèi)特有的風(fēng)味。3、益生菌及其提取物。益生菌可以在肉類(lèi)表面形成保護(hù)層，抑制有害微生物的繁殖，抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)，從而達(dá)到保鮮效果。

從前景廣闊的輻射制冷，到已廣泛應(yīng)用的各種保鮮“妙”法，技術(shù)的終極目標(biāo)始終如一：在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，更可靠地保障每一位消費(fèi)者的健康與安全。

參考來(lái)源

食品科學(xué)雜志《IF=15.4！華南理工大學(xué)孫大文院士團(tuán)隊(duì)食品頂刊綜述：多功能輻射致冷材料——零能耗食品保鮮與采后管理的革新路徑》

https://mp.weixin.qq.com/s/WZn59w26L811EmJavWqGrQ

食品與生活《肉食保鮮大揭秘：從傳統(tǒng)到 “黑科技”，你知道幾種？》

https://mp.weixin.qq.com/s/eaxFcm0xl1j1YEfAeFy4FAhttps://mp.weixin.qq.com/s/qj74jAfuXGoV9ZgJ-TkSFA?from=singlemessage&scene=1&subscene=317&sessionid=1759043369&clicktime=1759050905&enterid=1759050905&ascene=1&fasttmpl_type=0&fasttmpl_fullversion=7928876-zh_CN-zip&fasttmpl_flag=0&realreporttime=1759050905399

中科院之聲《從二維到三維，無(wú)能耗制冷新策略 | 科技前線》

https://mp.weixin.qq.com/s/BIK6qJ8a3VI89tp-tPIKqQ

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