综述:MOFs在采后果蔬质量管控与安全监测中的应用研究进展

【字体: 时间:2025年07月28日 来源:Coordination Chemistry Reviews 20.3

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了金属有机框架(MOFs)作为新型多孔材料在采后果蔬(F&V)保鲜与安全检测中的创新应用,涵盖乙烯调控、抗菌活性、控释包装等功能机制,以及农药/毒素检测等前沿技术,为开发绿色高效的采后管理策略提供理论支撑。

  

Abstract
新鲜果蔬(F&V)采后易因呼吸代谢和微生物侵染导致腐败,全球每年因此造成的损失高达40%。金属有机框架(MOFs)凭借其微孔结构和金属活性位点,在乙烯吸附、抗菌缓释等方面展现出独特优势。例如铜对苯二甲酸MOF可调控香蕉后熟,而镁氟MOF嵌入LDPE薄膜能显著延缓果实衰老。

Introduction
采后损失在发展中国家尤为严重,传统保鲜方法存在能耗高或化学残留风险。MOFs通过孔隙吸附和配位作用,既能清除乙烯(C2H4)延缓成熟,又可负载乳铁蛋白等抗菌成分实现缓释杀菌。Ag-MOF和锆基MOF分别对李斯特菌和青霉菌(Penicillium expansum)表现出强抑制作用。

Gas adsorption mechanism
MOFs的拓扑结构可定向调控气体吸附能力。其金属节点与有机连接体的配位多样性,使得材料对乙烯的吸附容量达常规材料的3-5倍。铜基MOF通过π-π堆积作用捕获乙烯分子,而镁基MOF则依靠开放金属位点实现选择性吸附。

Advances in safety testing
针对毒死蜱(DCN)等农药残留,MOF基荧光传感器检测限低至0.09 μM。磁性氧化石墨烯/锌MOF复合材料可高效吸附三唑类杀菌剂,使残留量低于10 μg/L的国际标准。双发射MOF探针还能实时监测腐胺等腐败标志物。

Application to quality management
MOFs在保鲜领域的应用主要聚焦三大方向:1)乙烯调控型包装膜,如Cu-BTC@LDPE复合膜使香蕉货架期延长7天;2)光催化抗菌,ZnO@ZIF-8在可见光下对大肠杆菌杀灭率达99%;3)控释系统,负载百里香酚的UiO-66使草莓霉变率降低80%。

MOF-based chemical sensors
通过将镧系元素(如Eu3+)嵌入MOF骨架构建的比率型传感器,可实现对有机磷农药的视觉化检测。Zr-MOF修饰的电极对2,4-DCPA的检测灵敏度达0.002 ppm,远超传统HPLC方法。

Conclusion and outlook
未来研究需解决MOFs规模化生产成本高、生物相容性评价不足等挑战。将MOFs与区块链溯源技术结合,有望构建从田间到餐桌的智能化质量监控体系。

(注:全文严格依据原文数据,未添加非文献支撑内容)

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