猪肉是全球消费量最大的肉类之一，在储存过程中容易变质。由于其高水分和营养密度会加速微生物生长，导致猪肉品质迅速下降[1]。据估计，每年有20-30%的猪肉产品因变质而损失，加剧了食品浪费和供应链中的经济压力[2]。因此，开发一种有效且安全的猪肉品质保鲜方法，并能够准确快速地监测猪肉新鲜度至关重要。
目前，传统的保鲜技术（包括化学和物理方法）存在多种局限性。化学方法存在残留毒性、致癌副产物以及消费者对化学合成防腐剂的抵触等问题[3],[4]。此外，物理方法成本较高，可能会影响肉制品的感官特性[5]。值得注意的是，植物精油（EOs）及其提取物具有广谱抗菌和抗氧化特性。它们是天然、环保且高效的抗菌材料，其安全性得到了消费者的广泛认可[6],[7]。然而，单一EO的应用往往受到挥发性、不稳定性和抗菌谱窄等问题的限制。因此，开发复合精油以实现协同和稳定的防腐效果十分必要。
肉桂醛（CA）是肉桂精油的主要成分（占60-80%），对肉制品中的多种细菌（如大肠杆菌）具有强烈的抑制作用[8],[9]。这是因为它能够破坏细菌膜完整性并抑制三磷酸腺苷（ATP）的合成[8],[9]。香芹酚（CAR）是牛至油和百里香油的主要成分，也能破坏细菌膜并抑制脂质氧化，从而延长冷藏肉的保质期[10],[11]。研究表明，混合精油配方比单一精油具有更强的抗菌效果，表现出协同抗菌活性[12]。此外，肉桂-柑橘和香芹酚-百里香混合物的抗菌效果比单一成分提高20-40%，扩大了抗菌谱并减少了所需剂量[13],[14]。同样，肉桂-牛至混合物可将猪肉中的单核细胞增生李斯特菌数量减少2.3 log CFU/g，优于单一精油[15]。因此，将CA与CAR结合使用在增强抗菌性能的同时，可以减轻它们的强烈气味。然而，这两种精油的挥发性高、溶解度低和气味强烈，限制了它们在食品系统中的应用[16]。因此，可以采用合适的封装技术和壁材来提高其稳定性并控制释放速率，从而将其应用于食品保鲜[17],[18]。
羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）因其高包埋率、良好的溶解性和低毒性而在封装系统中得到广泛应用[19]。然而，也存在容易稀释、吸湿以及包合物分散不均匀等问题[20]。因此，需要寻找更稳定的材料来提高封装率和稳定性。OSA淀粉是一种从木薯淀粉中提取的低取代度淀粉，具有极低的吸湿性。它克服了基于羟丙基的壁材在储存过程中容易吸湿和塌陷的缺陷，保持了颗粒的完整性并实现了缓释效果[21]。李等人报告称，OSA淀粉能保护精油免受光照、氧气和水分的影响，将其挥发性降低了50%，进一步验证了上述优势[19],[22]。除了功能优势外，OSA淀粉还具有环境效益和潜在的经济优势。它来源于可再生植物资源，可生物降解，并且与现有的食品包装加工技术兼容，为常用的石油基合成聚合物提供了一种更可持续的替代品[23]。此外，喷雾干燥技术能够快速高效地制备微胶囊。
然而，目前对绿色封装材料保鲜效果的监测主要依赖于传统的物理化学表征方法，这些方法往往具有破坏性、耗时且难以提供实时信息[24]。因此，准确快速地监测保鲜效果对于优化储存策略至关重要。传统的检测方法（如气相色谱、物理分析和感官评估）具有破坏性、复杂性高且资源消耗大。相比之下，Vis-NIR光谱分析可以通过辐射下不同化学键的伸缩和振动来检测和分析内部物质。该方法具有方便、快速、准确和非破坏性的优点，广泛应用于猪肉品质检测[25]。人工智能通过构建多层模型捕捉内在数据特征和相关性，自动提取模式进行学习，从而对新未知数据进行预测或决策。该技术可以实时分析大量数据，并预测未来的食品质量和安全状况[26]。深度学习（DL）方法，特别是卷积神经网络-长短期记忆（CNN-LSTM）架构，在结合空间光谱特征和时间信息方面表现出更好的预测性能[27],[28]。因此，将DL与Vis-NIR技术结合，不仅有望构建高效的猪肉品质快速检测模型，实现CA/CAR/OSA保鲜效果的实时监测，还有助于优化储存条件和调整保鲜策略。
本研究结合了天然抗菌封装材料和智能检测技术，如图1所示。首先，我们优化了CA/CAR/OSA的制备过程，并比较了OSA和HP-β-CD作为壁材对微胶囊储存稳定性和吸湿性的影响。接下来，在实际储存条件下评估了微胶囊对冷藏猪肉的保鲜效果。最后，开发并比较了机器学习（ML）和DL模型在预测猪肉新鲜度和品质方面的性能。总体而言，本研究结合了天然生物活性递送系统和智能监测技术，重点关注性能评估和应用潜力，促进了可持续肉类保鲜技术的发展，并为猪肉保鲜提供了新的解决方案。
