综述：超分子环糊精基金属有机框架（MOFs）：高级食品应用

本综述系统探讨了超分子环糊精基金属有机框架（CD-MOFs）在食品工业中的前沿应用，涵盖包装材料、传感器、吸附剂及功能性添加剂等领域。文章重点分析了CD-MOFs通过主客体化学与可调控结构实现的功能化设计，及其在提升食品保质期、营养递送与安全性方面的潜力，同时指出规模化生产、成本与法规合规性等挑战需进一步突破。

　　

概述

超分子环糊精基金属有机框架（CD-MOFs）是一类由环糊精（CDs）与碱金属离子（如K⁺、Na⁺）通过配位键自组装形成的多孔晶体材料。其独特结构兼具环糊精的主客体包合能力与金属有机框架（MOFs）的高比表面积和可调孔隙，在食品工业中展现出广泛的应用前景，包括活性包装、生物活性物质封装、感官品质调控及污染物吸附等。

环糊精的结构与特性

环糊精是由淀粉经酶解产生的环状寡糖，常见α-、β-和γ-CD分别由6、7、8个葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成。其分子呈桶状结构，内部疏水空腔可包合疏水性分子（如风味物质、营养素），外部亲水羟基则便于功能化修饰。β-环糊精（β-CD）因成本低、稳定性高，在食品应用中最为广泛。

CD-MOFs的合成策略

CD-MOFs的合成主要通过溶液法、蒸汽扩散法及微波辅助法实现。以γ-CD与K⁺配位形成的立方晶系结构为例，其孔径可达1.7 nm，适用于大分子包封。合成过程中，碱金属离子与CD表面羟基形成稳定配位键，构成三维网络结构。绿色合成趋势倡导使用生物相容性金属（K⁺、Ca²⁺）替代传统过渡金属，以降低生物毒性。

食品包装中的应用

CD-MOFs作为活性包装材料，可负载抗菌剂（如精油、有机酸）或抗氧化剂（如多酚），并通过控释机制延长食品保质期。例如，封装肉桂醛的CD-MOFs能显著抑制霉菌生长，同时减少挥发性成分的损失。智能包装领域，CD-MOFs可集成pH响应染料或气体敏感探针，实时监测食品腐败过程（如胺类释放）。

生物活性物质的封装与递送

CD-MOFs的空腔结构能有效包合热敏性、光敏性或不稳定的功能性成分，包括色素、香料、营养素（维生素、多不饱和脂肪酸）及防腐剂。包封后的成分免受氧化、挥发或降解，提高生物利用度。研究显示，槲皮素-γ-CD-MOF复合物的水溶性和抗氧化活性显著提升，适用于功能性饮料开发。

食品传感与污染物吸附

CD-MOFs的高孔隙率和可功能化表面使其成为高效吸附剂，可用于去除食品中的重金属（Pb²⁺、Cd²⁺）或有机污染物（农药残留）。此外，其荧光特性与目标分子（如生物胺、病原体标志物）结合后发生淬灭或增强，适用于构建快速检测传感器。

挑战与未来方向

尽管CD-MOFs前景广阔，其规模化生产仍面临合成效率低、成本高及稳定性不足等问题。法规层面需明确CD-MOFs作为食品接触材料或添加剂的安全性评价标准。未来研究需聚焦于绿色合成工艺开发、体内毒理学评估以及跨学科合作推动产业化应用。

结论

CD-MOFs作为绿色可持续的超分子材料，通过精准调控结构与功能，为食品工业创新提供了多维度解决方案。其在保鲜、营养强化及安全监控领域的应用潜力，亟待通过技术优化与法规协同实现商业化突破。