ห่วงโซ่อุปทานอาหารเป็นระบบที่ซับซ้อนหลายขั้นตอน ครอบคลุมตั้งแต่การผลิต การแปรรูป การถนอมอาหาร การเก็บรักษา การบรรจุ การขนส่ง การบริโภค และขั้นตอนอื่นๆ ในกระบวนการนี้ การรับประกันความปลอดภัยและคุณภาพในทุกขั้นตอนมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขนส่งข้ามพรมแดน ซึ่งระยะเวลาการขนส่งที่ยาวนานมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเน่าเสียของอาหาร เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหาร บรรจุภัณฑ์อาหารจึงมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากสามารถปกป้องอาหารจากการปนเปื้อนและความเสียหายจากความชื้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิมค่อยๆ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของยุคสมัยได้อีกต่อไป เนื่องจากวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงมีการเกิดขึ้นของวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมใหม่ๆ ซึ่งไม่เพียงแต่ให้ประโยชน์ด้านการประหยัดต้นทุน แต่ยังสอดคล้องกับข้อกำหนดของการพัฒนาอย่างยั่งยืนได้ดียิ่งขึ้น

อย่างไรก็ตาม ปัญหาอาหารเหลือทิ้งและอาหารเป็นพิษที่เกิดจากการเน่าเสียของอาหารยังคงเป็นความท้าทายระดับโลกที่ต้องได้รับการแก้ไข จากการศึกษาพบว่าประมาณหนึ่งในสามของผลผลิตอาหารทั่วโลกถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์ โดยสาเหตุหลักมักมาจากวิธีการเก็บรักษาและบรรจุภัณฑ์ที่ไม่เหมาะสม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าของนาโนเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้วัสดุนาโนจึงกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาใหม่ วัสดุอย่างเช่นกราฟีนออกไซด์และคาร์บอนนาโนทิวบ์ทำหน้าที่เป็นสารดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถกำจัดสารอันตรายที่เกิดขึ้นระหว่างการขนส่งอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน วัสดุอย่างเช่นไทเทเนียมไดออกไซด์ เงิน และซิลิคอนไดออกไซด์ ช่วยยืดอายุการเก็บรักษาอาหารได้อย่างมากโดยการเพิ่มคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียให้กับบรรจุภัณฑ์ แม้จะมีความก้าวหน้าเหล่านี้ การค้นหาวัสดุบรรจุภัณฑ์ใหม่ๆ ก็ไม่เคยหยุดนิ่ง โดยมีการนำวัสดุที่เป็นนวัตกรรมใหม่ๆ มาใช้ในห่วงโซ่อุปทานอาหารทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง

การนำ MOFs มาใช้ในวัสดุบรรจุภัณฑ์ทำให้วัสดุเหล่านั้นมีคุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียที่แข็งแกร่ง ตัวอย่างเช่น ZIF-8 อนุภาคนาโน Mof ได้มีการนำ ZIF-8 MOF มาผสมผสานเข้ากับพอลิเมอร์ที่มีไคโตซานเป็นส่วนประกอบได้อย่างประสบความสำเร็จ จากการศึกษาพบว่าวัสดุที่ได้ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำที่ดี แต่ยังมีกำลังรับแรงเชิงกลสูงอีกด้วย การรักษาระดับความชื้นที่เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาความสดของอาหารและยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อรา วัสดุที่มี ZIF-8 MOF สามารถยับยั้งแบคทีเรียก่อโรคทั่วไปได้ถึง 100% เช่น...เชื้อสแตฟิโลค็อกคัส ออเรียส และ เอสเชอริเชีย โคลี.

สารเคมีบางชนิด โดยเฉพาะก๊าซเอทิลีน มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการสุกของผลผลิตสด เอทิลีนเร่งอัตราการเผาผลาญของพืช ทำให้เนื้อเยื่ออ่อนตัวลง และส่งเสริมการแก่ การสุก และการเสื่อมสภาพในที่สุด ดังนั้น หากไม่กำจัดก๊าซเอทิลีนออกอย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา อายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรจะสั้นลงอย่างมาก ในฐานะสารดูดซับ MOFs แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการดูดซับเอทิลีนที่โดดเด่น ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาหนึ่ง MOFs ที่มีทองแดงเป็นองค์ประกอบหลักแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการดูดซับเอทิลีนสูงกว่าซีโอไลต์ ซึ่งเป็นสารดูดซับแบบดั้งเดิมถึงสี่เท่า

ระดับความชื้นและออกซิเจนภายในบรรจุภัณฑ์ส่งผลโดยตรงต่ออายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์อาหาร ความชื้นและออกซิเจนมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งนำไปสู่การเน่าเสียของอาหารอย่างรวดเร็ว แม้ว่าการบรรจุอาหารด้วยก๊าซเฉื่อยจะเป็นวิธีการกำจัดออกซิเจนที่ใช้กันทั่วไป แต่ความชื้นและออกซิเจนที่ตกค้างยังคงมีอยู่เนื่องจากการดูดซับอากาศและความชื้นโดยตัวอาหารเอง ในฐานะที่เป็นสารกำจัดความชื้นและออกซิเจน MOFs ได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขาอย่างประสบความสำเร็จ ตัวอย่างเช่น การเติม MOFs ลงในบรรจุภัณฑ์ โมฟ-801 ช่วยเพิ่มความต้านทานการซึมผ่านของน้ำในฟิล์มได้อย่างมีนัยสำคัญ และช่วยให้สามารถดูดซับความชื้นได้แม้ในสภาวะความชื้นสัมพัทธ์ต่ำเพียง 20% ซึ่งจะช่วยยืดอายุการเก็บรักษาอาหารได้อย่างน่าทึ่ง

ความปลอดภัยของอาหารมักเป็นความท้าทายที่ยากลำบากสำหรับผู้บริโภค ฉลากที่ทำให้เข้าใจผิดพบได้ทั่วไปในตลาด ทำให้ผู้บริโภคสับสนอย่างมาก ดังนั้น การสร้างวิธีการระบุที่ชาญฉลาดและได้มาตรฐานเพื่อตรวจจับผลิตภัณฑ์อาหารที่ติดฉลากผิดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงความโปร่งใสในการผลิตอาหาร เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ คุณสมบัติเฉพาะอีกอย่างหนึ่งของ MOFs นั่นคือ การเรืองแสง ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในรูปแบบที่สร้างสรรค์

ด้วยการผสมผสาน MOFs กับธาตุเรืองแสง เช่น Eu³⁺, Tb³⁺ และ Dy³⁺ ทำให้สามารถออกแบบฉลากที่มองไม่เห็นซึ่งมีคุณสมบัติเรืองแสง RGB ได้ ฉลากเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในบรรจุภัณฑ์อาหาร ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและตรวจสอบย้อนกลับได้

MOF เป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่มีคุณสมบัติโดดเด่นมากมาย รวมถึง:

การประยุกต์ใช้ MOF นั้นกว้างขวางกว่าแค่ในด้านบรรจุภัณฑ์อาหาร นอกจากนี้ยังมีศักยภาพมหาศาลในการตรวจจับสารพิษ การตรวจสอบความปลอดภัย และการบำบัดสุขอนามัยอีกด้วย