冷鏈?zhǔn)侵覆捎靡欢ǖ募夹g(shù)手段，使易腐貨物從采收加工、包裝到貯藏、運輸及銷售的整個過程中都不間斷地處于一定的適宜條件下，盡量減緩貨物品質(zhì)的下降速度，最大程度地保持貨物最佳品質(zhì)的一整套綜合設(shè)施和手段。在冷鏈系統(tǒng)中，溫度控制尤為重要，是直接關(guān)系到整個冷鏈效果實現(xiàn)的關(guān)鍵。藥物、生物制劑和生鮮農(nóng)產(chǎn)品的運輸、交接和儲存全程都要始終在冷鏈環(huán)境下，才能保證其安全、新鮮度以及營養(yǎng)價值。

冷鏈?zhǔn)且粋�龐大而又脆弱的系統(tǒng)工程（見圖1）。說其龐大，因為它是以保證冷藏冷凍類物品品質(zhì)為目的，以保持低溫環(huán)境為核心要求的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，冷藏冷凍類物品的時效性要求冷鏈各環(huán)節(jié)具有更高的組織協(xié)調(diào)性，所以它比一般常溫物流系統(tǒng)的要求更高、更復(fù)雜，建設(shè)投資也要大很多。言其脆弱，是因為冷鏈?zhǔn)且粋�需要嚴(yán)格監(jiān)控的連續(xù)而封閉的體系，監(jiān)控過程任何一個環(huán)節(jié)的中斷或監(jiān)控數(shù)據(jù)的缺失，都會導(dǎo)致整個冷鏈物流過程不可信，貨物不可靠，使得整個冷鏈物流過程失去意義。

隨著科技的發(fā)展，射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描技術(shù)、通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(Internet)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等為冷鏈系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支撐。基于這些技術(shù)，可以將貨物的生產(chǎn)加工、儲藏、運輸過程覆蓋在有效的監(jiān)控之下。但在分銷和零售過程，貨物會變得極其分散。當(dāng)對每一個貨物單體進行監(jiān)控時，上述基于有源電子設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對單個個體的追蹤就顯得力不從心或者成本高昂了。這冷鏈“最后一公里”監(jiān)控的缺失，會讓冷鏈前端所做的努力付諸東流，甚至讓整個社會付出慘痛的代價，山東的“5.7億元問題疫苗”案所引發(fā)的社會影響深深地沖擊了大眾的脆弱神經(jīng)，也催促著行業(yè)能盡快填平這“最后一公里”監(jiān)控缺失的鴻溝。

       在這種背景下，一種具有時間溫度指示功能的TTI（Time－Temperature Indicator）標(biāo)簽展現(xiàn)出其獨特的針對性功能。TTI的工作原理是基于特定的物理過程或者化學(xué)、生物反應(yīng)，記錄時間和溫度的累積效應(yīng)，并通過顏色變化，顯示出累積效果。作為20世紀(jì)90年代興起的智能標(biāo)簽中的一種，TTI標(biāo)簽可以用于反映冷藏或冷凍過程中對儲藏溫度敏感的食品、藥品(如水產(chǎn)品、凍結(jié)肉類、鮮奶、疫苗、生化試劑等)的時間-溫度歷程。因此，TTI標(biāo)簽具備與商品產(chǎn)生同步質(zhì)量變化反應(yīng)的特點，且其通常不需要有源電子設(shè)備的系統(tǒng)支持，使之特別適用于冷鏈終端分銷及銷售過程的監(jiān)控，是彌補冷鏈“最后一公里”監(jiān)控缺失的有力工具。

為了保證TTI標(biāo)簽的有效性，使其可以勝任接力冷鏈“最后一公里”的最基本要求是：能夠呈現(xiàn)出連續(xù)的變化，變化速率隨溫度的升高而增大，變化是不可逆的。

各方面性能均優(yōu)良的理想TTI標(biāo)簽應(yīng)具備以下條件：

(1)呈現(xiàn)出對時間、溫度積累的連續(xù)變化；

(2)不僅變化是不可逆的，而且要便于檢測；

(3)能夠指示食品的腐敗程度及剩余貨架期信息；

(4)結(jié)果可靠，重現(xiàn)性好；

(5)價格低廉；

(6)使用靈活，可根據(jù)不同的溫度條件(如冷凍溫度、冷藏溫度、室溫)和不同的響應(yīng)時間來選擇不同的配比；

(7)激活前自身的保質(zhì)期比較長，而且要易于激活；

(8)標(biāo)簽體積小，適應(yīng)各種包裝；

(9)只受溫度的影響，不受燈光、濕度等外界環(huán)境的干擾；

(10)不受機械碰撞等的影響；

(11)無毒，對食品質(zhì)量不會有干擾；

(12)防偽門檻高，難以偽造。

酶型TTI標(biāo)簽通過酶與底物作用的原理進行反應(yīng)，并通過溫度對酶的影響控制反應(yīng)速率。比較典型的產(chǎn)品有Vistab公司的Check point® TTI標(biāo)簽，其工作原理是脂質(zhì)底物在受控條件下的酶促水解作用下，導(dǎo)致pH值降低，從而引起pH顯色劑的顏色變化。激活前，指示卡里兩個小塑料袋是相互獨立的，其中一個裝有脂肪酶的水溶液，脂質(zhì)底物和pH指示劑則裝在另一個小塑料袋中。激活時，通過機械方式破壞中間阻隔處，將酶和底物混合即可。通過調(diào)節(jié)所用酶和底物的種類及濃度，可以得到不同指示溫度范圍和時間的TTI。

酶型TTI標(biāo)簽的商業(yè)化進程較早，但目前在歐美市場僅獲得了小范圍的應(yīng)用。原因是酶型TTI標(biāo)簽自身就含有生物活性分子，在常規(guī)條件下容易失活，自身保存條件要求高，這給酶型TTI標(biāo)簽本身的“保鮮”帶來了很大挑戰(zhàn)，不太適合大規(guī)模實際應(yīng)用；另外，固態(tài)的酶型TTI標(biāo)簽活性組分已經(jīng)混合在一起，相當(dāng)于生產(chǎn)即激活，這也為其自身帶來了不利影響；如果設(shè)計成液態(tài)酶TTI，雖然可以簡單地通過混合雙組份液體實現(xiàn)激活，但又不利于標(biāo)簽形態(tài)的設(shè)計和生產(chǎn)加工。這些問題都是酶型TTI標(biāo)簽研發(fā)人員急需補齊的短板。

擴散型TTI標(biāo)簽的時間溫度指示基本原理是某種有色物質(zhì)在環(huán)境溫度超過設(shè)定值時熔化，并沿著一定軌跡擴散，如3M公司的Freeze WatchTMIndicators和Monitor MarkTMTTIs。該擴散型TTI是利用有色酯質(zhì)染料（如丁基硬脂酸酯、二甲基鄰苯二甲酸鹽、辛酸辛酯）在細繩上擴散的原理。

酯質(zhì)物質(zhì)的熔點決定了TTI響應(yīng)的始點：在外界溫度未達到酯質(zhì)熔點的情況下，酯質(zhì)不熔化，染料不擴散；當(dāng)外界溫度達到酯質(zhì)的熔點時，酯質(zhì)便開始熔化，染料開始擴散，且溫度越高，染料擴散速度越快。染料的擴散長度反映了產(chǎn)品經(jīng)歷的時間-溫度累積情況。

擴散型TTI標(biāo)簽因為指示的原理基于材料的相變以及擴散的物理過程，通常都是摁壓激活，標(biāo)簽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)門檻高，難以被仿制，但標(biāo)簽成本較高，體積較大，目前只應(yīng)用在一些特定的領(lǐng)域，難以推廣。

聚合型TTI標(biāo)簽主要是通過聚合反應(yīng)帶來的顏色變化，來指示時間、溫度累積的效果。例如二乙炔類帶有三鍵的炔基試劑在受到外界環(huán)境能量激發(fā)時，三鍵發(fā)生聚合反應(yīng)，隨著聚合反應(yīng)的進行，在外觀上呈現(xiàn)出一系列顏色變化。用作指示劑的炔屬試劑通常包含以下結(jié)構(gòu)：R1C≡C—C≡CR2，當(dāng)該指示劑受到外界環(huán)境（如高溫、高輻射）刺激時，—C≡C—會發(fā)生聚合反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)為 R1[—C=C—C=C—]R2的聚合物，聚合反應(yīng)速率隨溫度升高而加快，在吸收光譜上表現(xiàn)為可見吸收峰從高波段向低波段轉(zhuǎn)移，在外觀上表現(xiàn)為指示劑顏色加深或色密度發(fā)生變化，如聚二乙炔從藍色變?yōu)榧t色或者由紅色變?yōu)辄S色。

典型的聚合型TTI標(biāo)簽產(chǎn)品如PATH、WHO和UNICEF合作研發(fā)的疫苗瓶溫度監(jiān)測VVM（Vaccine vial monitor）或熱標(biāo)簽，以及Lifelines公司研發(fā)的Freshness Monitor®、Fresh Check®等，其活性材料可以作為墨水進行印刷，因此可以有各種圖案形式。

最常見的VVM外圓內(nèi)方，直徑10mm。中間的方形為活性表面，含有顏色可變的化學(xué)成分；外周的圓形為參照表面，顏色固定。活性表面的顏色可以從起點的淺亮色（比參照表面淡）變到終點的深暗色（比參照表面深）。當(dāng)其顏色與參照表面一樣時，終點已經(jīng)達到，表明產(chǎn)品的質(zhì)量不再得到保證。

聚合型TTI標(biāo)簽同酶型TTI標(biāo)簽一樣受到激活機制的困擾，聚合型TTI標(biāo)簽一旦被生產(chǎn)出來就進入激活狀態(tài)，要保證其活性，其自身的生產(chǎn)、儲運、銷售就需要全程冷鏈的支持，因此也大幅抬高了其推廣的門檻，限制了標(biāo)簽的應(yīng)用。為此FreshPoint公司還與瑞士Ciba公司聯(lián)合推出了一款OnVuTM時間-溫度指示標(biāo)簽。OnVuTM標(biāo)簽增加了一個紫外透光層，這可以保證必須在經(jīng)過紫外光照射后，中間層的活性材料才會被激活。這是一個巨大的進步，但標(biāo)簽的激活依然需要借助專業(yè)設(shè)備，顯然這也不是一個理想的、最佳的激活機制。