تحلیل خوشه‌ای فناوری‌های بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی بر اساس پیچیدگی فناورانه و پایداری زیست‌محیطی: مطالعه موردی توت‌فرنگی

رجبلو, خدیجه; رضوی, سیدهادی; امام جمعه, زهرا

doi:10.22104/ift.2026.8178.2278

تحلیل خوشه‌ای فناوری‌های بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی بر اساس پیچیدگی فناورانه و پایداری زیست‌محیطی: مطالعه موردی توت‌فرنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

خدیجه رجبلو ¹

سیدهادی رضوی ²

زهرا امام جمعه ²

¹ دانشجوی دکتری علوم و مهندسی صنایع غذایی، پردیس بین المللی ارس دانشگاه تهران

² استاد تمام گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

10.22104/ift.2026.8178.2278

چکیده

با تشدید بحران جهانی ضایعات مواد غذایی و افزایش انتظارات مصرف‌کنندگان نسبت به ایمنی، کیفیت و شفافیت اطلاعات در زنجیره تأمین، کارآمدی بسته‌بندی‌های سنتی به طور جدی زیر سؤال رفته است. در این میان، بسته‌بندی هوشمند به عنوان یک راهکار فناورانه نوین مطرح شده است، اما پذیرش بازار و سازوکار قیمت‌گذاری آن تحت تأثیر تعامل پیچیده‌ای از عوامل فناورانه، عملکردی و اقتصادی قرار دارد. هدف این پژوهش، تحلیل کمی عوامل کلیدی مؤثر بر قیمت‌گذاری بسته‌بندی هوشمند و ترسیم نقشه مفهومی تحولات علمی این حوزه با رویکردی ترکیبی است. پژوهش حاضر از طرح ترکیبی همگرا بهره می‌برد و داده‌های کمی و کیفی به صورت موازی تحلیل و در مرحله نهایی تلفیق شدند. در بخش کمی، مدل رگرسیون خطی چندگانه برای سنجش تأثیر سه متغیر مستقل شامل پیچیدگی فناوری، ارزش افزوده عملکردی و سطح پایداری زیست‌محیطی بر متغیر وابسته قیمت به کار گرفته شد. داده‌های این بخش بر اساس 120 مشاهده شبیه‌سازی‌شده از سناریوهای بازار تدوین گردید. در بخش کیفی، با استفاده از تکنیک‌های متن‌کاوی مبتنی بر TF-IDF و الگوریتم خوشه‌بندی K-Means، ساختار دانشی و کلان‌روندهای ادبیات علمی بین‌المللی منتشرشده در بازه زمانی ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵ تحلیل شد. نتایج نشان داد که مدل رگرسیون از قدرت تبیین بسیار بالایی برخوردار است و ۹۱.۹ درصد از تغییرات قیمت را توضیح می‌دهد. پیچیدگی فناوری قوی‌ترین محرک مثبت قیمت و ارزش افزوده عملکردی عامل مثبت ثانویه شناسایی شد، در حالی که سطح پایداری زیست‌محیطی اثری منفی و معنادار بر قیمت نشان داد. تحلیل کیفی سه خوشه اصلی فناوری و حسگرها، پایداری و مواد زیست‌تخریب‌پذیر، و نوآوری و زنجیره تأمین داده‌محور را آشکار ساخت. تلفیق نتایج بیانگر وجود شکاف معنادار میان تأکید علمی بر پایداری و ارزیابی اقتصادی آن در بازار است.

چکیده تصویری

تحلیل خوشه‌ای فناوری‌های بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی بر اساس پیچیدگی فناورانه و پایداری زیست‌محیطی: مطالعه موردی توت‌فرنگی

تازه های تحقیق

رویکرد ترکیبی کمی و کیفی برای تحلیل همزمان عوامل اقتصادی قیمت‌گذاری و ساختار دانش علمی بسته‌بندی هوشمند به کار گرفته شد.
مدل رگرسیون نشان داد که «پیچیدگی فناوری» قوی‌ترین محرک مثبت در قیمت‌گذاری بسته‌بندی هوشمند است و ۹۱.۹ درصد تغییرات را تبیین می‌کند.
یافته‌های کمی حاکی از تأثیر منفی و معنادار «سطح پایداری زیست‌محیطی» بر قیمت نهایی محصول در شرایط فعلی بازار است.
تلفیق نتایج، شکاف عمیقی را میان تأکید علمی بر پایداری و ارزیابی اقتصادی منفی آن در بازار آشکار ساخت.

کلیدواژه‌ها

بسته‌بندی هوشمند

قیمت‌گذاری

پیچیدگی فناوری

پایداری زیست‌محیطی

تحلیل خوشه‌بندی

موضوعات

بسته بندی مواد غذایی

عنوان مقاله English

Cluster Analysis of Smart Food Packaging Technologies Based on Technological Complexity and Environmental Sustainability: A Case Study of Strawberries

نویسندگان English

Khadijeh Rajabloo ¹

Seyed Hadi Razavi ²

Zahra Emam Jomeh ²

¹ PhD Candidate in Food Science and Engineering, Aras International Campus, University of Tehran

² Professor, Department of Food Science and Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran

چکیده English

Global food supply chains are increasingly challenged by high levels of food loss, short shelf life of perishable products, and growing consumer demand for food safety, quality assurance, and transparency. Conventional food packaging systems, which primarily serve passive protective functions, are no longer sufficient to address these challenges, particularly for highly perishable fruits such as strawberries. In response, smart packaging has emerged as an innovative technological solution capable of monitoring product quality, environmental conditions, and supply chain integrity through the integration of sensors, indicators, and digital communication technologies. Despite its technical potential, the large-scale adoption of smart packaging remains limited, mainly due to uncertainties related to pricing, economic feasibility, and market acceptance. The price of smart packaging is influenced by a complex interaction of technological complexity, functional performance, and sustainability considerations. However, empirical studies that simultaneously quantify these economic drivers and contextualize them within global scientific trends remain scarce. Therefore, this study aims to analyze the key determinants of smart packaging pricing using a convergent mixed-methods approach. Specifically, it seeks to (i) quantitatively evaluate the effects of technological complexity, functional added value, and environmental sustainability on pricing, and (ii) qualitatively map the conceptual structure and dominant research streams in the international smart packaging literature. By integrating economic modeling with text-mining-based knowledge mapping, this research provides a comprehensive understanding of how scientific priorities align—or conflict—with market valuation mechanisms in the smart food packaging domain.

کلیدواژه‌ها English

Smart Packaging

Pricing

Technological Complexity

Sustainability

Cluster Analysis

[1] Gupta, S. (2025). Advances in smart food packaging for a sustainable future. IOP Conference Series: Earth. Environ. Sci., 1488(1), 012117.

https://doi.org/10.1088/1755-1315/1488/1/012117

[2] Chen, S., Brahma, S., Mackay, J., Cao, C., & Aliakbarian, B. (2020). The role of smart packaging system in food supply chain. J. Food Sci., 85(3), 517–525.

https://doi.org/10.1111/1750-3841.15046

[3] Cheng, H., Xu, H., McClements, D. J., Chen, L., Jiao, A., Tian, Y., Miao, M., & Jin, Z. (2021). Recent advances in intelligent food packaging. Food Chem., 375, 131738.

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131738

[4] Du, L., Huang, X., Li, Z., Qin, Z., Zhang, N., Zhai, X., Shi, J., Zhang, J., Shen, T., Zhang, R., & Wang, Y. (2025). Application of Smart Packaging in Fruit and Vegetable Preservation. Foods, 14(3), 447.

https://doi.org/10.3390/foods14030447

[5] Park, S., Han, T., Gwon, Y., Kim, H., & Kim, J. (2022). Biodegradable and flexible nanoporous films for design and fabrication of active food packaging systems. Nano Lett., 22(6), 2294–2300.

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00246

[6] Ahari, H., & Soufiani, S. P. (2021). Smart and active food packaging: Insights in novel food packaging. Front. Microbiol., 12, 657233.

https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.657233

[7] Mohammadian, E., Alizadeh‐Sani, M., & Jafari, S. M. (2020). Smart monitoring of gas/temperature changes within food packaging based on natural colorants. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 19(6), 2885-2931.‏

https://doi.org/10.1111/1541-4337.12635

[8] Matthes, J., & Schmid, M. (2024). Biogenic Raw Materials from Food Waste and By-Products for Smart Packaging Applications. Curr. Opin. Green Sustain. Chem., 48, 100894.

https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2024.100894

[9] Baneshi, M., Aryee, A. N., English, M., & Mkandawire, M. (2024). Designing plant-based smart food packaging solutions. Food Chem. Adv., 5, 100769.

https://doi.org/10.1016/j.focha.2024.100769

[10] Heryanto, H., Artasasta, M. A., Tahir, D., Alomari, A., Partini, J., & Akouibaa, A. (2025). Development of a biodegradable smart packaging film with ZnO nanoparticles and anthocyanins for real-time freshness monitoring of shrimps. Food BioSci., 69, 106966.

https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106966

[11] Bhatlawande, A. R., Ghatge, P. U., Shinde, G. U., Anushree, R. K., & Patil, S. D. (2023). Unlocking the future of smart food packaging: Biosensors, IoT, and nano materials. Food Sci. Biotechnol., 33, 1075–1091.

https://doi.org/10.1007/s10068-023-01486-9

[12] Achmadi, E. R. (2023). Strategies managing smart packaging for food application. J. Food Agric. Prod., 3(1).

https://doi.org/10.32585/jfap.v3i1.3593

[13] Kusuma, H., Yugiani, P., Himana, A. I., Aziz, A., & Putra, D. A. W. (2023). Reflections on food security and smart packaging. Polym. Bull., 81(8), 7043–7073.

https://doi.org/10.1007/s00289-023-04734-4

[14] Young, E., Mirosa, M., & Bremer, P. (2020). A systematic review of consumer perceptions of smart packaging technologies for food. Front. Sustain. Food Syst., 4, 63.

https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00063

[15]Silva, A.S., & Jafari, S. (2022). The evolution of food packaging, the active food packaging concept and its current and future trends. In S. M. Jafari (Ed.), Food Bioactive Ingredients: Packaging and Shelf Life (pp. 1–12). Springer.

https://doi.org/10.1007/978-3-030-90299-5-1

[16] Zhang, X., Wen, H. & Shao, X. (2024). Understanding consumers’ acceptance of edible food packaging: The role of consumer innovativeness. J. Retail. Consum. Serv., 78, 103903

https://doi.org/10.1016/j.jretconser.2024.103903

[17] Markevičiūtė, Z., & Varžinskas, V. (2022). Smart material choice: The importance of circular design strategy applications for bio-based food packaging. Sustain., 14(10), 6366

https://doi.org/10.3390/su14106366

[18] Siciliano, S., Lopresto, C. G., & Lamonaca, F. (2024). From traditional packaging to smart bio-packaging for food safety: a review. Euro-Mediterr J Environ Integr, 9, 1971–1986.

https://doi.org/10.1007/s41207-024-00627-8

[19] Pereira de Abreu, D., Cruz, J. M.& Paseiro Losada, P. (2021). Active and intelligent packaging for the food industry. Food Rev. Int., 28(2), 146–187.

https://doi.org/10.1080/87559129.2011.595022

[20] Suin, S. (2024). A Decade of Eco-Friendly Active and Intelligent Food Packaging Research: A Quantitative Review. Environ. Res. Technol., 8(2), 456–470.

https://doi.org/10.35208/ert.1501449

[21] Abekoon, T., Buthpitiya, B. L. S. K., Sajindra, H., Samarakoon, E. R. J., Jayakody, J. A. D. C. A., Kantamaneni, K., & Rathnayake, U. (2024). A comprehensive review to evaluate the synergy of intelligent food packaging with modern food technology and artificial intelligence field. Discov. Sustain., 5, 160.

https://doi.org/10.1007/s43621-024-00371-7

[22] Sharma, M., Bains, A., Nagraik, R., Fareed, M., & Chawla, P. (2025). Advances in oleogel technology for sustainable and intelligent food packaging strategies. Trends Food Sci. Technol., 165, 105325.

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105325

[23] Yüceer, M., & Caner, C. (2023). Intelligent packaging and applications in the food industry. Gıda ve Yem Bilimi Teknolojisi Dergisi (J. Food Feed Sci. Technol.), 30, 57–68.

https://doi.org/10.56833/gidaveyem.1329885

[24] ] Dutta, K., Förster, C. Y., Orlova, O. Y., Dandekar, T., Skorb, E. V., & Shityakov, S. V. (2025). Natural polyphenols for sustainable active, smart, and intelligent food packaging: a structured narrative review. Front. Food Sci. Technol., 5, 1604816.

https://doi.org/10.3389/frfst.2025.1604816

[25] Heo, W., & Lim, S. Y. (2024). A Review on Gas Indicators and Sensors for Smart Food Packaging. Foods, 13(19), 3047.

https://doi.org/10.3390/foods13193047

[26] Fernández, C. M., Alves, J., Gaspar, P., Lima, T. M. & Silva, P. (2022). Innovative processes in smart packaging: A systematic review. J. Food Agric., 103(3), 986–1003.

https://doi.org/10.1002/jsfa.11863

[27]Pandhi, S., Kumari, N., Jain, A., & Sharma, V. (2025). Emerging technologies in food safety: AI-powered, nano-enabled, and biosensor-based strategies for rapid contaminant detection. Food Bioprocess Technol., 18, 1150–1176

https://doi.org/10.1007/s12161-025-02844-5

[28]Raahim, M., Ali, S., Fatima, M., Khan, A., & Ahmed, R. (2025). Impact of product pricing, packaging information, and brand trust on consumer purchase intention and loyalty. J. Manag. Soc. Sci., 2(1), 1–15.

https://doi.org/10.63075/jmss.v2i1.72

[29]Li, T., Lloyd, K., Birch, J., Wu, X., Mirosa, M., & Liao, X. (2020). A quantitative survey of consumer perceptions of smart food packaging in China. Food Sci. Nutr., 8, 3977–3988.

https://doi.org/10.1002/fsn3.1563