從古老智慧到前沿科技：輻射制冷的食品安全新篇

2025年全國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，我們除了關注法規與監管，也應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，技術如何為我們的餐桌保駕護航？讓我們從一項正走向食品領域的“黑科技”——輻射制冷講起。

低于環境溫度的輻射制冷

早在古代，人們便已開始巧妙地利用夜晚沙漠的低溫來制冰。這一做法實際上是物體向寒冷的外太空輻射熱量，實現低于環境溫度的自然制冷。

因為大氣在8-13微米波段有一個透明窗口，允許特定波長的輻射自由通過，而不被大氣層吸收或反射。這種輻射制冷技術無需電力支持，有助于緩解能源短缺和溫室效應等問題。然而，在制冷需求最大的日間，由于太陽的存在，實現輻射制冷更具挑戰。

2014年，科研人員利用光子結構來設計材料的光譜特性，首次實現了日間的輻射制冷。此后，輻射制冷技術取得了顯著進步。

但大多數關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。在實際應用中，諸如建筑物外墻、車輛車身以及紡織品等需要制冷的對象，其大部分外表面往往是豎直的。因此，發展豎直表面的日間輻射制冷技術格外重要。

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

AS發射器的結構示意圖 圖源@中科院之聲

針對上述問題和挑戰，科研人員設計了一種角度非對稱光譜選擇性的定向發射器件（AS發射器）。其不僅具備高效反射太陽光的能力，而且能夠巧妙減少吸收來自大氣和高溫地面的熱輻射，從而實現低于環境溫度的制冷效果。

該研究攻克了豎直表面日間低于環境溫度的輻射制冷難題，促進了輻射制冷技術從二維水平面向三維真實環境的拓展，顯著擴大了有效制冷面積，對輻射制冷技術的實際應用及節能減排具有重要意義。

隨著這類研究的突破，輻射制冷技術正從概念走向現實應用，其中，食品保鮮便是一個極具潛力的領域。

輻射制冷的“跨界”革命

近期，華南理工大學現代食品工程研究中心孫大文院士團隊在國際期刊《Trends in Food Science & Technology》（Q1，中科院1區，IF2024=15.4）發表了題為“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）。

本綜述首次系統梳理了面向食品系統的多功能輻射制冷策略，詳細評述了如何將輻射制冷與蒸發冷卻、隔熱等技術構建成混合系統，以及如何開發可擴展材料以實現高通量部署。

圖源@食品科學雜志

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

輻射制冷技術，正從實驗室走向產業化，其最大的演進在于突破了“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，使其成為滿足食品復雜保鮮需求的理想平臺。

輻射制冷技術的魅力，遠不止于“向天空要冷量”。其真正的潛力在于與現代材料科學的深度融合，從而進化成一個多功能、智能化的綜合平臺。傳統的輻射制冷材料功能單一，難以應對食品保鮮中微生物滋生、溫度波動等多重挑戰。然而，這一局面已被徹底改變。

圖源@食品科學雜志

現如今，通過巧妙的材料設計與系統集成，新一代輻射制冷器已實現了：1、性能增強：制冷功率和最低溫度紀錄被不斷刷新，實用性大幅提升；2、功能融合：成功將內置熱絕緣層、抗菌活性等關鍵特性集成于單一材料或系統中。例如，某些材料本身或涂層具備抑制常見食源性病菌的能力，直接從源頭提升食品安全；3、規模化生產：隨著涂層、紡絲、卷對卷加工等大規模制備技術的成熟，高性能的輻射致冷材料正變得成本更低、更易獲取，為在食品領域的廣泛應用鋪平道路。

這些突破性進展使得輻射制冷技術突然之間與食品行業的需求高度相關。它不再只是一個被動的冷卻器，而是一個能夠主動應對多種腐敗因子的“智能保鮮體”。

現代食品保鮮“妙”法

在輻射制冷技術大規模應用前，食品保鮮領域已有一套成熟高效的技術方案。其中，肉類保鮮的挑戰尤為突出，目前已有多種經過實踐檢驗的高科技“妙”法應對這一難題。

一、氣調保鮮技術

氣調保鮮技術的起源可追溯到19世紀初，最初用于延長果蔬等生鮮食品的貨架期，最早在歐洲得到推廣。此技術通過改變環境氣體的比例，有效抑制肉類中細菌和霉菌的繁殖，可以在不依賴化學防腐劑的情況下，延長肉類保鮮期，延緩變質過程。

氣調保鮮技術，主要通過三種氣體發揮作用——氧氣、二氧化碳、氮氣。具體操作為：1、降低氧氣含量可抑制好氧菌的繁殖。當氧氣濃度降低到5%以下后，肉類的氧化速度會顯著減緩，脂肪和蛋白質的降解也會得到控制，從而延緩腐敗。2、增加二氧化碳濃度（通常在20%～40%之間）。二氧化碳可以通過溶解在肉類的水分中，使肉處于酸性環境中，從而對細菌生長產生抑制作用。這種方式不僅有效控制了微生物繁殖，還能保持肉類的紅色外觀。3、充填氮氣。氮氣是一種惰性氣體，往肉中填充氮氣，不僅可以保護肉類的形態，還避免了過多的氧氣滲入，進一步防止氧化和變質。

二、輻照保鮮技術

輻照保鮮技術起源于20世紀初的核物理研究，最初用于醫療和工業領域的消毒殺菌。直到20世紀末，這項技術逐漸進入食品領域。

輻射保鮮通過伽馬射線、X射線或電子束等電離輻照對肉類進行處理，破壞微生物的DNA結構，使其失去繁殖擴增能力。

目前主要有兩種射線用于保鮮處理過程。一種是伽馬射線，常適用于較厚的肉制品，能延長產品保質期至幾個月以上。另一種則是電子束，適合用于薄片狀或切片肉類，這種方法處理時間較短，效率高，能有效降低細菌數量，同時對肉類的顏色和質地影響較小。

消費者不用擔心，適量的輻射并不會使肉類產生放射性殘留，對人體無害。只要在合理的輻射劑量范圍內使用，該技術能做到無污染、無殘留，不會對人體健康產生危害。

三、高壓處理保鮮技術

高壓處理保鮮技術源于19世紀的科學研究，當時主要是作為一種殺菌技術，在20世紀初逐漸應用于食品保鮮。

這種保鮮技術是通過施加數百倍甚至千倍于大氣壓的高壓對肉類進行處理，破壞細菌的細胞壁、細胞膜和蛋白質，促使細菌快速死亡。科學實驗表明，高壓處理能有效滅活肉毒桿菌、沙門氏菌等致病菌，顯著提升肉類產品的安全性

與傳統的熱處理殺菌方法相比，高壓處理不需要加熱，也不會破壞肉內維生素、蛋白質等營養成分，在保留肉類風味和營養成分方面顯現出顯著優勢。因此，高壓處理被認為是一種更溫和、更健康的處理方式，尤其適合用于新鮮肉類和半加工肉類。

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，來源廣泛。天然保鮮劑的使用降低了肉品生產者對化學防腐劑的依賴，還對環境友好。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獨特的香味，提升風味。

目前市場上的天然保鮮劑主要有三種來源：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、類黃酮等抗氧化物質，能顯著抑制肉類脂肪的氧化，并有效抑制部分致病菌的生長。其中，從茶葉中提取的茶多酚已被廣泛應用于肉類產品中。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，并延長肉類的保鮮期。此外，精油還帶有獨特的香氣，賦予肉類特有的風味。3、益生菌及其提取物。益生菌可以在肉類表面形成保護層，抑制有害微生物的繁殖，抑制腐敗微生物的生長，從而達到保鮮效果。

從前景廣闊的輻射制冷，到已廣泛應用的各種保鮮“妙”法，技術的終極目標始終如一：在節能環保的同時，更可靠地保障每一位消費者的健康與安全。

參考來源

食品科學雜志《IF=15.4！華南理工大學孫大文院士團隊食品頂刊綜述：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，無能耗制冷新策略 | 科技前線》

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

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