综述：金属有机框架薄膜在水果蔬菜包装中的合成、功能性与可持续性研究新进展

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Recent Developments in Synthesis, Functionality, and Sustainability of Metal-Organic Framework Films for Fruits and Vegetables Packaging

本综述系统阐述了金属有机框架（MOF）薄膜在生鲜食品包装领域的最新进展。文章重点分析了电沉积、层层自组装等8种合成策略的优劣，揭示了MOF通过金属离子释放、光动力抗菌等多机制协同保鲜的机理，并探讨了其在气体吸附、新鲜度监测等方面的智能应用。同时深入评估了MOF薄膜的环境可持续性与商业化前景，为绿色包装材料研发提供重要参考。

　　

¹引言

水果蔬菜作为人类膳食的重要组成部分，富含营养活性物质，但其采后生理代谢变化导致易腐败变质，造成巨大浪费。联合国2030年可持续发展目标（SDG）12.3特别强调减少食品损失浪费，而近30%的果蔬在流通环节因虫害和微生物污染而损失。传统石油基包装材料如聚乙烯（PE）存在气体渗透性差、不可降解等缺陷，生物聚合物又存在水蒸气渗透性高等问题。因此，兼具保鲜功能和环境友好特性的活性包装材料成为研究热点。

²MOF薄膜合成策略

^2.1电沉积法

通过带电前驱体在电极表面的电迁移实现MOF薄膜可控生长，包括电泳、阳极和阴极电沉积三种策略。该方法操作简便、条件温和，能精确调控薄膜性能。

^2.2层层自组装法

通过交替沉积带相反电荷的组分构建有序多层结构，可实现分子级精度控制。该方法适用于复杂形状基底，但过程耗时较长。

^2.3其他合成方法

浸渍涂层、原位合成、静电纺丝、喷雾干燥、混合配体和模板辅助等方法各具特色。选择合成方法需综合考虑成本、可扩展性、薄膜质量和基底兼容性等因素。

³功能性应用

^3.1抗菌活性

MOF通过多种机制发挥抗菌作用：金属离子（如Zn²⁺、Ag⁺）可控释放；光动力抗菌活性；与纳米颗粒的协同作用。此外，MOF作为天然抗菌化合物的载体，可增强其稳定性并实现可控释放。

^3.2抗氧化保护

MOF封装抗氧化剂，延缓果蔬氧化变质。其多孔结构为抗氧化物质提供保护，并通过环境响应实现智能释放。

^3.3屏障与机械性能调控

MOF可显著改善包装薄膜的气体阻隔性和机械强度。其刚性结构能有效抑制聚合物链段运动，降低气体渗透率。

^3.4智能监测功能

MOF薄膜能吸附乙烯等有害气体，实时监测果蔬新鲜度，检测农药残留。其独特的荧光猝灭和颜色响应特性为智能包装提供新思路。

⁴可持续性评估

MOF薄膜的环境可持续性需从碳足迹、生物降解性和回收利用等多维度评估。与传统聚合物相比，MOF材料在减少塑料污染方面展现潜力，但其大规模生产的环境影响仍需系统研究。

⁵商业化挑战与前景

MOF薄膜的商业化需解决环境可持续性、经济可行性、化学安全性、法规符合性和消费者接受度等关键问题。未来研究应聚焦绿色合成策略和工艺优化，推动其工业化应用。

⁶结论与展望

MOF薄膜在果蔬保鲜包装领域展现出巨大应用潜力。其可调结构、多功能性和环境响应特性为开发新一代智能包装系统提供新机遇。未来研究应致力于提高合成效率、降低成本，并加强其生物安全性和环境相容性评价，以加速产业化进程。