A cadeia de abastecimento alimentar é um sistema complexo e multifásico que abrange produção, processamento, conservação, armazenamento, embalagem, transporte, consumo e outras fases. Nesse processo, garantir a segurança e a qualidade em cada etapa é crucial, especialmente no transporte internacional, onde longos tempos de trânsito tendem a aumentar o risco de deterioração dos alimentos. Para prolongar a vida útil dos produtos alimentícios, a embalagem desempenha um papel cada vez mais vital, pois pode proteger eficazmente os alimentos da contaminação e dos danos causados ​​pela umidade. Os materiais de embalagem tradicionais tornaram-se gradualmente incapazes de atender às demandas atuais, uma vez que as matérias-primas utilizadas em sua produção contribuem para a poluição ambiental. Assim, surgiram novos materiais ecológicos que não só oferecem vantagens em termos de redução de custos, como também se alinham melhor com os requisitos do desenvolvimento sustentável.

Contudo, o desperdício alimentar e a intoxicação alimentar causada pela deterioração dos alimentos continuam a ser desafios globais prementes a serem enfrentados. Estudos indicam que aproximadamente um terço da produção mundial de alimentos acaba por ser desperdiçado, sendo a conservação e a embalagem inadequadas, muitas vezes, as principais causas. Nos últimos anos, com o avanço da nanotecnologia, a aplicação de nanomateriais tornou-se uma nova tendência de desenvolvimento. Materiais como o óxido de grafeno e os nanotubos de carbono atuam como adsorventes altamente eficientes, capazes de remover eficazmente substâncias nocivas geradas durante o transporte de alimentos; enquanto isso, materiais como o dióxido de titânio, a prata e o dióxido de silício prolongam significativamente a vida útil dos alimentos, conferindo propriedades antibacterianas às embalagens. Apesar desses avanços, a exploração de novos materiais de embalagem nunca cessou, com materiais inovadores sendo continuamente integrados na cadeia de abastecimento alimentar global.

A incorporação de MOFs em materiais de embalagem confere a estes últimos robustas propriedades antibacterianas. Por exemplo, ZIF-8 Nanopartículas MOF foram integrados com sucesso em polímeros à base de quitosana. Estudos demonstraram que o material resultante não só possui boa hidrofobicidade, como também apresenta alta resistência mecânica. Manter um teor de umidade adequado é fundamental para preservar o frescor dos alimentos e inibir o crescimento de bactérias e fungos. Materiais contendo ZIF-8 MOF alcançaram taxas de inibição de 100% contra bactérias patogênicas comuns, como...Staphylococcus aureus e Escherichia coli.

Certas substâncias químicas, particularmente o gás etileno, estão intimamente associadas ao processo de maturação de produtos frescos. O etileno acelera as taxas metabólicas das plantas, causa amolecimento dos tecidos e, consequentemente, promove o envelhecimento, a maturação e a deterioração. Portanto, se o gás etileno não for removido eficazmente durante o transporte e o armazenamento, a vida útil dos produtos agrícolas será drasticamente reduzida. Como adsorventes, os MOFs (estruturas metalorgânicas) exibem uma notável capacidade de adsorção de etileno. Por exemplo, em um estudo, MOFs à base de cobre mostraram uma capacidade de adsorção de etileno quatro vezes maior do que a das zeólitas, um adsorvente tradicional.

Os níveis de umidade e oxigênio dentro das embalagens impactam diretamente a vida útil dos produtos alimentícios. A umidade e o oxigênio participam de reações de oxidação, levando à rápida deterioração dos alimentos. Embora o preenchimento de embalagens de alimentos com gás inerte seja um método comum de desoxigenação, ainda existem resíduos de umidade e oxigênio devido à potencial adsorção de ar e umidade pelo próprio alimento. Como agentes de remoção de umidade e oxigênio, os MOFs (estruturas metalorgânicas) têm sido aplicados com sucesso em diversos campos. Por exemplo, a adição de Mof-801 Aumenta significativamente a resistência à penetração de água nos filmes e permite a adsorção de umidade mesmo com uma umidade relativa tão baixa quanto 20%, prolongando assim consideravelmente a vida útil dos alimentos.

A segurança alimentar frequentemente representa um desafio complexo para os consumidores finais. Rótulos enganosos são comuns no mercado, causando considerável confusão entre os consumidores. Portanto, o desenvolvimento de métodos de identificação inteligentes e padronizados para detectar produtos alimentícios com rótulos incorretos é de grande importância para melhorar a transparência na produção de alimentos. Em resposta a essa demanda, outra propriedade singular dos MOFs — a luminescência — tem sido aplicada de forma inovadora.

Combinando MOFs com elementos luminescentes como Eu³⁺, Tb³⁺ e Dy³⁺, é possível criar etiquetas invisíveis com propriedades luminescentes RGB. Essas etiquetas podem ser amplamente aplicadas em embalagens de alimentos, aumentando a segurança e a rastreabilidade.

Como materiais multifuncionais, os MOFs possuem uma gama de propriedades excepcionais, incluindo:

As aplicações dos MOFs vão muito além do campo das embalagens de alimentos; eles também possuem um enorme potencial na detecção de substâncias tóxicas, monitoramento de segurança e tratamento sanitário.