目前，全球食品包装行业主要由基于石油的塑料主导，这些塑料虽然功能性强，但由于其持久性和不可生物降解的特性，对环境造成了严重威胁（Yin & Woo, 2024）。这些材料导致了塑料污染、垃圾填埋场过度饱和以及海洋生态系统中的微塑料污染，破坏了长期的生态稳定性和食品安全（Rajendran et al., 2025）。鉴于迫切需要可持续替代品，大量研究集中在从可再生自然资源中提取的生物降解聚合物上。这些材料包括多糖、蛋白质、脂质和聚酯，它们具有可堆肥性、低毒性，并符合循环经济模式（Fiandra, Shaw, Starck, McGurk, & Mahon, 2023; Velasquez et al., 2025; Zhao et al., 2023）。然而，由于一些未解决的技术问题，生物降解聚合物在食品包装中的应用仍然有限。基于生物聚合物的食品包装往往缺乏商业食品保存所需的机械强度、阻隔性能和功能耐久性，尤其是在高湿度或温度变化条件下（Perera, Jaiswal, & Jaiswal, 2023; Selvam et al., 2025; Shah et al., 2024）。例如，Andrade等人发现，用纤维素纳米晶体增强聚（丁酸-对苯二甲酸酯-聚乳酸）（PBAT/PLA）混合物可显著提高热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率；不过，仍需进一步优化以实现工业化生产（Andrade et al., 2022）。同样，Chandran等人证明，在纤维素薄膜中加入植物来源的黄酮类化合物可以增强紫外线屏蔽性能，但在潮湿环境中的长期稳定性仍是一个问题（Chandran, Kumar, Menon, Sambhudevan, & Shankar, 2024）。这些限制继续阻碍了生物降解材料在实际食品包装应用中的大规模推广，尤其是在严苛的环境和储存条件下。
根据Scopus数据库的记录，与“生物降解聚合物”和“包装”相关的研究数量从2014年到2024年显著增加，反映了全球对可持续包装材料的日益重视。印度是该领域的主要贡献者，其次是中国和美国，而Harnkarnsujarit、Sapuan和Rhim等关键研究人员也在不断推进生物聚合物的配方和加工研究。如图1所示，研究出版物包括四个主要组成部分：(a) 研究产出的逐年稳步增长，2019年后增速明显加快；(b) 十大贡献国家；(c) 发表论文数量最多的作者；(d) 研究成果在材料科学、化学、工程以及农业和生物科学等主要学科领域的分布。
几篇最近的综述文章探讨了基于生物降解聚合物的食品包装的进展和局限性，反映了材料开发、加工策略和可持续性评估方面的快速进展（Bahndral, Shams, & Choudhary, 2024; Bhaskar et al., 2023; Teixeira, de Oliveira, Soares, & Raymundo-Pereira, 2025）。这些研究涵盖了广泛的主题，包括壳聚糖、蛋白质衍生薄膜、海藻酸盐和卡拉胶等原料（Bahndral et al., 2024; Bhaskar et al., 2023; K. Ma et al., 2025），改善水蒸气和氧气阻隔性的涂层和表面改性（Jahangiri, Mohanty, & Misra, 2024; P. Kalita et al., 2025; Hang Li, Wang, Zhu, & Li, 2024），以及将生物聚合物与传统塑料进行环境及生命周期评估的比较（Edo et al., 2025; Teixeira, de Oliveira, Soares, & Raymundo-Pereira, P. A., 2025），还有活性、智能和自修复包装系统等新兴功能（Hong, Riahi, Khan, Shin, & Kim, 2025; H. Li et al., 2024; Sistani & Shekarchizadeh, 2025）。
与以往的综述不同，本文将四个领域整合在一个统一的框架中讨论：(i) 生物降解包装的功能性能（机械性能、阻隔性能、生物活性和智能特性）；(ii) 主要聚合物家族的最新实验和工业进展；(iii) 2023年至2026年的环境可持续性和生命周期评估（LCA）比较；(iv) 安全性、监管和消费者接受度方面的观点。虽然现有综述通常关注某一类材料或强调性能或生物降解性，但本文提供了跨学科的分析，将材料配方、加工方法、功能性能、实际降解途径以及系统层面的环境权衡联系起来。这种综合方法突出了早期文献中忽略的研究空白，为未来可持续食品包装系统的发展提供了更全面的理解。
尽管这些综述提供了宝贵的见解，但它们往往侧重于单一聚合物系统或狭窄的加工策略，未能提供涵盖材料分类、制造方法、功能性能和环境影响的统一视角。因此，本文的主要目的是对用于食品包装的生物降解聚合物进行批判性和综合性的评估。这包括对相关材料进行分类、分析制造技术、评估关键功能性能，并通过生命周期视角审视其环境影响。本文通过结合聚合物化学、材料工程和可持续性科学等多学科视角，揭示了生物降解包装的挑战和机遇，特别关注了智能特性（如变质指示剂）、多功能生物复合材料和基于生物聚合物的自修复机制等被忽视的领域。此外，本文还探讨了食品行业中生物聚合物应用标准化和监管指导的迫切需求。
为了实现这一目标，本文分为六个主要部分。第2部分介绍了用于食品包装的生物降解聚合物的分类，包括天然聚合物、合成聚合物和混合系统。第3部分讨论了制造技术，如溶液浇铸、热机械加工和静电纺丝等先进方法。第4部分批判性地评估了功能性能，重点关注机械强度、阻隔性能、生物活性和智能响应。第5部分讨论了环境可持续性，包括生物降解性和生命周期影响。第6部分强调了最新进展和新兴趋势，如活性多功能包装以及商业化规模化面临的挑战。这些部分共同提供了对当前可持续包装研究现状和未来方向的全面了解。总之，本文对基于生物降解聚合物的食品包装进行了及时和全面的评估，填补了材料属性、工程过程和环境结果之间的关键知识空白。随着全球监管和环境压力下对可持续解决方案需求的增加，本文为科学家、政策制定者和行业利益相关者提供了重要的参考。
本文有几项不同于以往研究的贡献。首先，它按时间顺序回顾了2021年至2025年的最新研究，突出了最新的进展，这是以往综述中较少采用的方法。其次，本文将制造技术与功能性能和环境影响结合起来，建立了直接的材料-工艺-性能关系，而不仅仅是单独评估这些维度。第三，一个比较矩阵整合了多糖、蛋白质、聚酯和混合系统的研究成果，实现了机械性能、阻隔性能、生物活性和智能特性的跨平台评估。最后，本文涵盖了纳米技术驱动的智能包装、MOF集成系统和多层结构等最新发展，这些内容在现有文献中尚未得到充分讨论。
