Menciptakan "Smart Packaging" dengan Nanoteknologi

Kemasan merupakan komponen terpenting dalam menjaga kualitas makanan dan sebagai daya pikat produk.  Kemajuan teknologi mengubah fungsi kemasan yang awalnya sebagai wadah penyimpanan saja mulai meningkat yaitu untuk memperpanjang umur simpan, menjaga mutu pangan, dan mencegah berbagai macam kerusakan pangan. 

Meningkatnya fungsi kemasan memunculkan istilah "smart packaging" dengan memanfaatkan nanoteknologi. Nanoteknologi merupakan salah satu peluang dalam industri pangan terutama dalam menciptakan suatu inovasi untuk kemasan. Sejauh ini nanoteknologi telah dimanfaatkan oleh beberapa negara maju untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas dari sebuah kemasan produk.

Di Indonesia telah dikembangkan berbagai inovasi kemasan, seperti kemasan alumunium foil untuk produk jahe merah bubuk yang digunakan oleh Kelompok Tani Wanita Srikandi di Dusun Pagerjurang, Desa Kepuharjo, Kecamatan Cangkringan, Kabupaten Sleman, Yogyakarta. 

Karakteristik ringan, atraktif, tidak berbau/berasa, inert terhadap sebagian besar makanan, serta menambah nilai jual produk menjadi kelebihan digunakannya kemasan  alumunium foil ini.  

Tiada gading yang tak retak, meskipun kemasan alumunium foil ini memiliki kelebihan, namun terdapat pula memiliki kekurangan. Pada karya Rina Ningtyas dengan judul Tren Teknologi Kemasan Pangan (2021) menjelaskan bahwa aluminium foil memiliki sifat tidak tahan lama secara mekanis dan mudah mengalami kebocoran apabila ditusuk. Hal ini  mempengaruhi kelembapan udara pada produk dan dapat membuat produk cepat membusuk ataupun menjamur.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, telah dikembangkan nanoteknologi. Cara kerja nanoteknologi ini adalah memodifikasi sifat-sifat atau karakteristik dari lembaran bahan kemasan alumunium foil dengan meningkatkan sifat barrier (mekanikal, kimia, dan mikrobia) dan meningkatkan kekuatan mekanis dan daya tahan terhadap panas. 

Menambahkan nanopartikel bertujuan meningkatkan beberapa sifat dari bahan kemasan yang ada seperti sifat mekanik, termal dan penghalang. Seperti coating atau laminasi aluminum dengan bahan polimer akan dapat meningkatkan ketahanannya pada kerusakan mekanis. Aluminium foil akan memiliki karakteristik yang stabil untuk kisaran suhu yang lebar. 

Selain itu aluminum juga akan memberikan sifat opaq atau tidak transparan, sehingga produk dapat terlindungi dari cahaya dan O2. Nanopartikel akan menjadi pembawa senyawa antibakteri yang kemudian di mobilisasi dalam matriks polimer dan dilapisi pada permukaan produk.

Selain dengan nanopartikel, kemasan berbahan aluminium dan lainnya saat ini telah dilengkapi dengan nanosensor  dan nano barcode. Nanosensor adalah sensor biologi, kimia, dan pembedahan yang digunakan untuk mencari informasi tentang partikel nano ke dunia makroskopik. 

Nanosensor pada kemasan berfungsi memberikan sinyal perubahan kandungan mikrobial dan biokimia yang terjadi pada bahan pangan dalam kemasan. Nanosensor yang  dikembangkan saat ini adalah electronic tongue yang dimanfaatkan untuk mendeteksi makanan dalam kemasan masih dalam kondisi yang baik atau busuk dengan menunjukkan perubahan warna pada kemasaan. 

Nanobarcode merupakan struktur yang memiliki ukuran nano yang dicirikan dengan elemen penyandian yang berbeda dengan properti bervariasi termasuk ukuran, bentuk, warna, dan properti lainnya yang berbeda. Fungsi nanobarcode pada kemasan yaitu membantu melacak dan monitoring kondisi produk selama distribusi dan penyimpanan, serta mempermudah deteksi cemaran dan kerusakan sebelum dikonsumsi.

Pengembangan smart packaging lainnya yang telah mengaplikasikan nanoteknologi untuk mendeteksi kontaminan serta mendeteksi kesegaran produk misalnya nanopartikel emas, nanokomposit seng oksida (ZnO) dan titanium dioksida (TiO2) yang masing-masing fungsinya untuk mendeteksi gas amina yang dihasilkan dari pembusukan daging, pertumbuhan mikroba, dan senyawa volatil organic. 

Selain itu juga terdapat nanopartikel emas yang digunakan sebagai pendeteksi racun jenis alfatoksin B1 pada produk susu dan nanokomposit dimanfaatkan sebagai penghalang gas pada produk minuman berkarbonasi. 

Terdapat pula nanoclay yang berfungsi untuk melindungi pangan dari kontaminasi, mempertahankan kualitas dan daya awetnya, mencegah kontaminasi bakteri, kontaminasi bahan kimia, oksigen, uap air, dan cahaya. 

Di Eropa telah mengembangkan smart packaging dengan menggunakan nanoteknologi melalui penelitiannya yang dinamakan "Good Food Project" yaitu suatu teknik untuk mendeteksi adanya kontaminasi kimia, patogen, dan toksin dalam pangan. 

Penelitian ini memungkinkan dapat mendeteksi di lokasi perkebunan dan peternakan serta abatoar (RPH), serta dapat mengamati kemasan produk pada saat dipabrik maupun selama distibusikan. 

Penelitian ini juga mengembangkan alat yang memanfaatkan dan menggunakan DNA biochip. DNA chip ini memiliki fungsi untuk mendeteksi pantogen yaitu suatu teknik dimanfaatkan untuk menentukan keberadaan berbagai jenis mikroba yang tidak dikehendaki (bakteri) bahkan apabila bakteri tersebut berada dalam daging, ikan, termasuk keberadaan kapang yang dapat merusak buah-buahan. 

Penelitian ini juga mengembangkan "Good Food Sensors" dengan menggunakan sensor microarray yang berfungsi untuk mendekteksi pestisida pada buah-buahan dan sayuran serta memiliki kemapuan untuk memonitor kondisi lingkungan di tempat pengolahan seperti pertanian, perkebunan maupun peternakan.

Dapat disimpulkan bahwa penggunaan nanoteknologi pada kemasan menciptakan  formulasi kemasan baru yang multilayer yang memiliki dampak positif untuk menjaga kualitas produk. Meskipun memiliki kelebihan dalam menciptakan smart packaging untuk menjaga kualitas produk, masih perlu pengembangan lebih lanjut pada pemanfaatan nanoteknologi untuk produk dan bidang lainnya demi menjaga kualitas hidup manusia.