La chaîne d'approvisionnement alimentaire est un système complexe à plusieurs étapes, englobant la production, la transformation, la conservation, le stockage, le conditionnement, le transport, la consommation et d'autres phases. Dans ce processus, il est crucial de garantir la sécurité et la qualité à chaque étape, notamment lors du transport transfrontalier où les longs délais de transit augmentent le risque d'altération des aliments. Afin de prolonger la durée de conservation des produits alimentaires, l'emballage joue un rôle de plus en plus vital, car il protège efficacement les aliments de la contamination et de l'humidité. Les matériaux d'emballage traditionnels ne répondent plus aux exigences actuelles, car les matières premières utilisées pour leur production contribuent à la pollution environnementale. De nouveaux matériaux écologiques ont donc vu le jour, offrant non seulement des avantages économiques, mais aussi une meilleure adéquation aux impératifs du développement durable.

Néanmoins, le gaspillage alimentaire et les intoxications alimentaires dues à la détérioration des aliments demeurent des défis mondiaux urgents. Des études indiquent qu'environ un tiers de la production alimentaire mondiale est gaspillé, souvent en raison de pratiques de conservation et d'emballage inadéquates. Ces dernières années, avec l'essor des nanotechnologies, l'utilisation des nanomatériaux est devenue une nouvelle tendance. Des matériaux comme l'oxyde de graphène et les nanotubes de carbone agissent comme des adsorbants très efficaces, capables d'éliminer les substances nocives générées lors du transport des aliments. Parallèlement, des matériaux comme le dioxyde de titane, l'argent et le dioxyde de silicium prolongent significativement la durée de conservation des aliments en conférant des propriétés antibactériennes aux emballages. Malgré ces progrès, la recherche de nouveaux matériaux d'emballage se poursuit, et des matériaux innovants sont constamment intégrés à la chaîne d'approvisionnement alimentaire mondiale.

L'incorporation de MOF dans les matériaux d'emballage confère à ces derniers de robustes propriétés antibactériennes. Par exemple, le ZIF-8 Mof Nanoparticules ont été intégrés avec succès dans des polymères à base de chitosane. Des études ont démontré que le matériau obtenu possède non seulement une bonne hydrophobicité, mais aussi une résistance mécanique élevée. Le maintien d'une teneur en humidité appropriée est essentiel pour préserver la fraîcheur des aliments et inhiber la croissance des bactéries et des champignons. Les matériaux contenant du ZIF-8 MOF ont atteint des taux d'inhibition de 100 % contre des bactéries pathogènes courantes telles que…Staphylocoque doré et Escherichia coli.

Certaines substances chimiques, notamment l'éthylène, sont étroitement liées au processus de maturation des produits frais. L'éthylène accélère le métabolisme des plantes, provoque le ramollissement des tissus et favorise ainsi le vieillissement, la maturation et la détérioration. Par conséquent, si l'éthylène n'est pas efficacement éliminé pendant le transport et le stockage, la durée de conservation des produits agricoles sera considérablement réduite. Les MOF, utilisés comme adsorbants, présentent une remarquable capacité d'adsorption de l'éthylène. Par exemple, une étude a montré que les MOF à base de cuivre présentaient une capacité d'adsorption de l'éthylène quatre fois supérieure à celle des zéolites, un adsorbant traditionnel.

Les niveaux d'humidité et d'oxygène à l'intérieur des emballages ont un impact direct sur la durée de conservation des produits alimentaires. L'humidité et l'oxygène participent aux réactions d'oxydation, entraînant une détérioration rapide des aliments. Bien que le remplissage des emballages alimentaires avec un gaz inerte soit une méthode de désoxygénation courante, de l'humidité et de l'oxygène résiduels subsistent en raison de l'adsorption potentielle d'air et d'humidité par les aliments eux-mêmes. En tant que capteurs d'humidité et d'oxygène, les MOF ont été appliqués avec succès dans divers domaines. Par exemple, l'ajout de Mof-801 Elle améliore considérablement la résistance à la pénétration de l'eau des films et permet l'adsorption de l'humidité même à un taux d'humidité relative aussi bas que 20 %, prolongeant ainsi considérablement la durée de conservation des aliments.

La sécurité alimentaire représente souvent un défi de taille pour les consommateurs. Les étiquettes trompeuses sont fréquentes sur le marché, engendrant une grande confusion. Par conséquent, la mise en place de méthodes d'identification intelligentes et normalisées pour détecter les produits alimentaires mal étiquetés est essentielle pour améliorer la transparence de la production alimentaire. Pour répondre à ce besoin, une autre propriété unique des MOF – la luminescence – a été exploitée de manière innovante.

En combinant des MOF avec des éléments luminescents tels que Eu³⁺, Tb³⁺ et Dy³⁺, il est possible de concevoir des étiquettes invisibles aux propriétés luminescentes RVB. Ces étiquettes peuvent être largement utilisées dans l'emballage alimentaire, améliorant ainsi la sécurité et la traçabilité.

En tant que matériaux multifonctionnels, les MOF possèdent un ensemble de propriétés exceptionnelles, notamment :

Les applications des MOF s'étendent bien au-delà du domaine de l'emballage alimentaire ; elles recèlent également un potentiel énorme dans la détection des substances toxiques, la surveillance de la sécurité et le traitement sanitaire.