De voedselvoorzieningsketen is een complex systeem met meerdere fasen, waaronder productie, verwerking, conservering, opslag, verpakking, transport, consumptie en andere stappen. Het waarborgen van de veiligheid en kwaliteit in elke fase is cruciaal, vooral bij grensoverschrijdend transport waar lange transittijden het risico op bederf vergroten. Om de houdbaarheid van voedselproducten te verlengen, speelt voedselverpakking een steeds belangrijkere rol, omdat het voedsel effectief beschermt tegen besmetting en vochtschade. Traditionele verpakkingsmaterialen voldoen geleidelijk aan niet meer aan de eisen van de moderne tijd, omdat de grondstoffen die voor de productie ervan worden gebruikt bijdragen aan milieuvervuiling. Daarom zijn er nieuwe, milieuvriendelijke materialen ontwikkeld die niet alleen kostenbesparend zijn, maar ook beter aansluiten bij de eisen van duurzame ontwikkeling.

Desondanks blijven voedselverspilling en voedselvergiftiging als gevolg van bederf van voedsel dringende wereldwijde uitdagingen. Studies tonen aan dat ongeveer een derde van de wereldwijde voedselproductie uiteindelijk verloren gaat, waarbij onjuiste conservering en verpakking vaak de belangrijkste oorzaken zijn. De laatste jaren is, met de opkomst van nanotechnologie, de toepassing van nanomaterialen een nieuwe ontwikkelingstrend geworden. Materialen zoals grafeenoxide en koolstofnanobuisjes fungeren als zeer efficiënte adsorptiemiddelen, die schadelijke stoffen die tijdens voedseltransport ontstaan ​​effectief kunnen verwijderen; materialen zoals titaniumdioxide, zilver en siliciumdioxide verlengen de houdbaarheid van voedsel aanzienlijk door antibacteriële eigenschappen aan de verpakking te geven. Ondanks deze vooruitgang is de zoektocht naar nieuwe verpakkingsmaterialen nooit gestopt, en worden innovatieve materialen continu geïntegreerd in de wereldwijde voedselvoorzieningsketen.

De integratie van MOF's in verpakkingsmaterialen verleent deze materialen sterke antibacteriële eigenschappen. Een voorbeeld hiervan is ZIF-8. Mof Nanodeeltjes zijn met succes geïntegreerd in chitosan-gebaseerde polymeren. Studies hebben aangetoond dat het resulterende materiaal niet alleen een goede hydrofobiciteit bezit, maar ook een hoge mechanische sterkte heeft. Het handhaven van een geschikt vochtgehalte is essentieel voor het behoud van de versheid van voedsel en het remmen van de groei van bacteriën en schimmels. Materialen die ZIF-8 MOF bevatten, hebben een remmingspercentage van 100% bereikt tegen veelvoorkomende pathogene bacteriën zoalsStaphylococcus aureus En Escherichia coli.

Bepaalde chemische stoffen, met name ethyleengas, zijn nauw verbonden met het rijpingsproces van verse producten. Ethyleen versnelt de stofwisseling van planten, veroorzaakt weefselverweking en bevordert vervolgens veroudering, rijping en bederf. Daarom zal de houdbaarheid van landbouwproducten drastisch worden verkort als ethyleengas niet effectief wordt verwijderd tijdens transport en opslag. MOF's (Metal-Organic Frameworks) vertonen als adsorbenten een opmerkelijk ethyleenadsorptievermogen. Zo bleek uit een onderzoek dat MOF's op koperbasis een viermaal hoger ethyleenadsorptievermogen hadden dan zeolieten, een traditioneel adsorberend materiaal.

Het vocht- en zuurstofgehalte in verpakkingen heeft een directe invloed op de houdbaarheid van voedingsproducten. Vocht en zuurstof nemen deel aan oxidatiereacties, wat leidt tot snelle bederf van voedsel. Hoewel het vullen van voedselverpakkingen met inert gas een veelgebruikte methode is om zuurstof te verwijderen, blijven er restvocht en zuurstof aanwezig door de mogelijke adsorptie van lucht en vocht door het voedsel zelf. Als vocht- en zuurstofbinders zijn MOF's met succes toegepast in diverse vakgebieden. Zo kan bijvoorbeeld de toevoeging van Mof-801 Het verbetert de waterdichtheid van folies aanzienlijk en maakt vochtabsorptie mogelijk, zelfs bij een relatieve luchtvochtigheid van slechts 20%, waardoor de houdbaarheid van voedsel aanzienlijk wordt verlengd.

Voedselveiligheid vormt vaak een grote uitdaging voor de consument. Misleidende etiketten komen veelvuldig voor op de markt en zorgen voor aanzienlijke verwarring bij consumenten. Het ontwikkelen van intelligente en gestandaardiseerde identificatiemethoden om verkeerd geëtiketteerde voedingsproducten op te sporen is daarom van groot belang voor het verbeteren van de transparantie in de voedselproductie. Als antwoord op deze behoefte is een andere unieke eigenschap van MOF's – luminescentie – op innovatieve wijze toegepast.

Door MOF's te combineren met luminescente elementen zoals Eu³⁺, Tb³⁺ en Dy³⁺, kunnen onzichtbare labels met RGB-luminescentie-eigenschappen worden ontworpen. Deze labels kunnen op grote schaal worden toegepast op voedselverpakkingen, waardoor de veiligheid en traceerbaarheid worden verbeterd.

MOF's zijn multifunctionele materialen en beschikken over een reeks uitstekende eigenschappen, waaronder:

De toepassingen van MOF's reiken veel verder dan de voedselverpakking; ze bieden ook enorm veel potentieel voor de detectie van giftige stoffen, veiligheidsmonitoring en ontsmettingsbehandelingen.