Łańcuch dostaw żywności to złożony, wieloetapowy system obejmujący produkcję, przetwarzanie, konserwację, przechowywanie, pakowanie, transport, konsumpcję i inne etapy. W tym procesie zapewnienie bezpieczeństwa i jakości na każdym etapie ma kluczowe znaczenie, zwłaszcza w transporcie transgranicznym, gdzie długi czas transportu zwiększa ryzyko psucia się żywności. Aby wydłużyć okres przydatności produktów spożywczych, opakowania odgrywają coraz ważniejszą rolę, ponieważ skutecznie chronią żywność przed zanieczyszczeniem i wilgocią. Tradycyjne materiały opakowaniowe stopniowo przestają być w stanie sprostać wymaganiom współczesności, ponieważ surowce wykorzystywane w ich produkcji przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska. W związku z tym pojawiły się nowe, ekologiczne materiały, które nie tylko oferują korzyści w zakresie oszczędności kosztów, ale także lepiej spełniają wymogi zrównoważonego rozwoju.

Niemniej jednak marnowanie żywności i zatrucia pokarmowe spowodowane jej psuciem się pozostają palącymi globalnymi wyzwaniami, którymi należy się zająć. Badania wskazują, że około jedna trzecia światowej produkcji żywności jest ostatecznie marnowana, a jej główną przyczyną często jest niewłaściwe przechowywanie i pakowanie. W ostatnich latach, wraz z rozwojem nanotechnologii, zastosowanie nanomateriałów stało się nowym trendem rozwojowym. Materiały takie jak tlenek grafenu i nanorurki węglowe działają jak wysoce wydajne adsorbenty, zdolne do skutecznego usuwania szkodliwych substancji powstających podczas transportu żywności; z kolei materiały takie jak dwutlenek tytanu, srebro i dwutlenek krzemu znacząco wydłużają okres przydatności żywności do spożycia, nadając opakowaniom właściwości antybakteryjne. Pomimo tych postępów, badania nad nowymi materiałami opakowaniowymi nigdy nie ustały, a innowacyjne materiały są stale włączane do globalnego łańcucha dostaw żywności.

Wprowadzenie MOF-ów do materiałów opakowaniowych nadaje im silne właściwości antybakteryjne. Na przykład ZIF-8 Nanocząsteczki Mof zostały pomyślnie zintegrowane z polimerami na bazie chitozanu. Badania wykazały, że powstały materiał charakteryzuje się nie tylko dobrą hydrofobowością, ale także wysoką wytrzymałością mechaniczną. Utrzymanie odpowiedniej wilgotności jest kluczowe dla zachowania świeżości żywności i zahamowania rozwoju bakterii i grzybów. Materiały zawierające ZIF-8 MOF osiągnęły 100% wskaźnik zahamowania wzrostu powszechnych bakterii patogennych, takich jak:Gronkowiec złocisty I Escherichia coli.

Niektóre substancje chemiczne, w szczególności etylen, są ściśle związane z procesem dojrzewania świeżych produktów. Etylen przyspiesza metabolizm roślin, powoduje mięknięcie tkanek, a w konsekwencji sprzyja starzeniu się, dojrzewaniu i pogorszeniu jakości. Dlatego też, jeśli etylen nie zostanie skutecznie usunięty podczas transportu i przechowywania, okres przydatności produktów rolnych ulegnie drastycznemu skróceniu. Jako adsorbenty, MOF-y wykazują niezwykłą zdolność adsorpcji etylenu. Na przykład, w jednym z badań, MOF-y na bazie miedzi wykazały czterokrotnie wyższą zdolność adsorpcji etylenu niż zeolity, tradycyjne adsorbenty.

Poziom wilgoci i tlenu wewnątrz opakowania bezpośrednio wpływa na okres przydatności produktów spożywczych. Wilgoć i tlen uczestniczą w reakcjach utleniania, co prowadzi do szybkiego psucia się żywności. Chociaż napełnianie opakowań żywności gazem obojętnym jest powszechną metodą deoksygenacji, resztkowa wilgoć i tlen nadal pozostają w nich ze względu na potencjalną adsorpcję powietrza i wilgoci przez samą żywność. Jako pochłaniacze wilgoci i tlenu, MOF-y z powodzeniem znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach. Na przykład, dodanie Mof-801 znacznie zwiększa odporność folii na wchłanianie wody i umożliwia adsorpcję wilgoci nawet przy wilgotności względnej na poziomie zaledwie 20%, co znacznie wydłuża okres przydatności żywności do spożycia.

Bezpieczeństwo żywności często stanowi ogromne wyzwanie dla konsumentów. Wprowadzające w błąd etykiety są powszechne na rynku, powodując znaczne zamieszanie wśród konsumentów. Dlatego też opracowanie inteligentnych i znormalizowanych metod identyfikacji w celu wykrywania błędnie oznakowanych produktów spożywczych ma ogromne znaczenie dla poprawy transparentności produkcji żywności. W odpowiedzi na to zapotrzebowanie, kolejna unikalna właściwość MOF – luminescencja – została wykorzystana w innowacyjny sposób.

Łącząc MOF-y z elementami luminescencyjnymi, takimi jak Eu³⁺, Tb³⁺ i Dy³⁺, można zaprojektować niewidoczne etykiety o właściwościach luminescencyjnych RGB. Etykiety te mogą być szeroko stosowane na opakowaniach żywności, zwiększając bezpieczeństwo i identyfikowalność.

Jako materiały wielofunkcyjne, MOF-y posiadają szereg wyjątkowych właściwości, w tym:

Zastosowania MOF wykraczają daleko poza obszar pakowania żywności. Mają one również ogromny potencjał w zakresie wykrywania substancji toksycznych, monitorowania bezpieczeństwa i uzdatniania sanitarnego.