Продовольственная цепочка представляет собой сложную многоступенчатую систему, включающую производство, переработку, консервацию, хранение, упаковку, транспортировку, потребление и другие этапы. В этом процессе обеспечение безопасности и качества на каждом этапе имеет решающее значение, особенно при трансграничных перевозках, где длительные сроки транспортировки увеличивают риск порчи продуктов. Для продления срока годности продуктов питания все более важную роль играет пищевая упаковка, поскольку она эффективно защищает продукты от загрязнения и повреждения влагой. Традиционные упаковочные материалы постепенно перестали соответствовать требованиям времени, поскольку используемое в их производстве сырье способствует загрязнению окружающей среды. Таким образом, появились новые экологически чистые материалы, которые не только обеспечивают экономию средств, но и лучше соответствуют требованиям устойчивого развития.

Тем не менее, пищевые отходы и пищевые отравления, вызванные порчей продуктов, остаются актуальными глобальными проблемами, требующими решения. Исследования показывают, что примерно треть мирового производства продуктов питания в конечном итоге выбрасывается, причем основными причинами часто являются неправильное хранение и упаковка. В последние годы, с развитием нанотехнологий, применение наноматериалов стало новым направлением развития. Такие материалы, как оксид графена и углеродные нанотрубки, действуют как высокоэффективные адсорбенты, способные эффективно удалять вредные вещества, образующиеся во время транспортировки продуктов питания; в то же время такие материалы, как диоксид титана, серебро и диоксид кремния, значительно продлевают срок хранения продуктов, придавая упаковке антибактериальные свойства. Несмотря на эти достижения, поиск новых упаковочных материалов никогда не прекращался, и инновационные материалы постоянно интегрируются в глобальную цепочку поставок продуктов питания.

Включение металлоорганических каркасов (МОК) в упаковочные материалы наделяет последние выраженными антибактериальными свойствами. Например, ZIF-8. Моф Наночастицы Успешно интегрированы в полимеры на основе хитозана. Исследования показали, что полученный материал не только обладает хорошей гидрофобностью, но и высокой механической прочностью. Поддержание надлежащего уровня влажности является ключевым фактором сохранения свежести продуктов питания и подавления роста бактерий и грибков. Материалы, содержащие MOF ZIF-8, достигли 100% подавления роста распространенных патогенных бактерий, таких какСтафилококк золотистый и Escherichia coli.

Некоторые химические вещества, в частности этилен, тесно связаны с процессом созревания свежих продуктов. Этилен ускоряет метаболизм растений, вызывает размягчение тканей и, следовательно, способствует старению, созреванию и порче. Поэтому, если этилен не будет эффективно удаляться во время транспортировки и хранения, срок годности сельскохозяйственной продукции резко сократится. В качестве адсорбентов МОФы демонстрируют замечательную адсорбционную способность по отношению к этилену. Например, в одном исследовании МОФы на основе меди показали адсорбционную способность по отношению к этилену в четыре раза выше, чем у цеолитов, традиционного адсорбента.

Уровень влажности и кислорода внутри упаковки напрямую влияет на срок годности пищевых продуктов. Влага и кислород участвуют в реакциях окисления, что приводит к быстрой порче продуктов. Хотя заполнение пищевой упаковки инертным газом является распространенным методом деоксигенации, остаточная влага и кислород все еще присутствуют из-за потенциальной адсорбции воздуха и влаги самими продуктами. В качестве поглотителей влаги и кислорода металлоорганические каркасы (МОК) успешно применяются в различных областях. Например, добавление Моф-801 значительно повышает устойчивость пленок к проникновению воды и обеспечивает адсорбцию влаги даже при относительной влажности всего 20%, тем самым существенно продлевая срок хранения продуктов питания.

Безопасность пищевых продуктов часто представляет собой серьезную проблему для конечных потребителей. На рынке широко распространены вводящие в заблуждение этикетки, вызывающие значительную путаницу среди потребителей. Поэтому разработка интеллектуальных и стандартизированных методов идентификации для выявления продуктов питания с неправильной маркировкой имеет большое значение для повышения прозрачности производства продуктов питания. В ответ на этот спрос еще одно уникальное свойство MOF — люминесценция — было инновационно применено.

Комбинируя металлоорганические каркасы (МОК) с люминесцентными элементами, такими как Eu³⁺, Tb³⁺ и Dy³⁺, можно создавать невидимые этикетки с RGB-люминесцентными свойствами. Такие этикетки могут широко применяться в пищевой упаковке, повышая безопасность и отслеживаемость.

Будучи многофункциональными материалами, МОФы обладают целым рядом выдающихся свойств, в том числе:

Области применения металлоорганических каркасов (МОК) выходят далеко за рамки пищевой упаковки; они также обладают огромным потенциалом в обнаружении токсичных веществ, мониторинге безопасности и санитарной обработке.