Nanosensor: Kemasan Cerdas untuk Memonitor Kualitas dan Keamanan Pangan

Saat ini teknologi pengemasan sedang mengalami perkembangan. Fungsi dari kemasan pun yang awalnya hanya menjadi tempat penyimpanan, mulai bersifat multifungsi sebagai pencegah deteriorasi (penurunan mutu), memperpanjang umur simpan, dan menjaga kualitas serta keamanan produk. 

Kemasan berperan penting terhadap produk pangan didalamnya untuk melindungi produk pangan dari pengaruh lingkungan luar seperti panas, cahaya, kelembaban, oksigen, tekanan, enzim, bau asing, mikroorganisme, kotoran dan partikel debu, gas, dan lain sebagainya yang dapat menyebabkan kebusukan produk. Serta berfungsi sebagai media penempatan informasi produk seperti merek dan kandungan gizi.

Teknologi nano telah menunjukan potensi besar dalam hampir setiap aspek pengolahan infeksi mikroba. Dengan karakteristik fisiko kimia yang unik, bahan nano yang cukup sensitif dan selektif dalam mendeteksi sinyal bakteri dan juga memiliki sifat antimikroba yang intrinsik ini memberikan keunggulan tersendiri selain dari bentuk partikelnya yang sangat kecil. Pengaplikasian nanomaterial juga telah banyak diterapkan pada bidang obat-obatan, tekstil, dan kemasan.

Sistem dan Teknik pengemasan makanan yang modern bertujuan untuk menyediakan banyak cara untuk mengindikasikan makanan yang aman dan bersih. Namun, bahan kemasan ini menghasilkan banyak limbah kemasan yang tertinggal, yang menyebabkan ancaman berbahaya bagi lingkungan kita. 

Strategi pengoptimalan pengemasan untuk mengurangi limbah makanan, diperlukan diversifikasi ukuran untuk membantu konsumen yang membeli kemasan dalam jumlah yang tepat dan kemasan di desain untuk mecegah hilangnya aroma khas dan kadar air yang sesuai.

Kemasan cerdas merupakan teknologi pengemasan internal dan indikator eksternal memantau adanya interaksi antara makanan, kemasan, dan lingkungan. Jenis pengemasan ini mengalisis sistem, memproses informasi, serta menyajikannya, tanpa dilakukannya perlakuan khusus pada makanan. 

Ada dua cara dalam sistem kemasan cerdas, sistem data pendukung (label atau pelat frekuensi radio) yang digunakan untuk menyimpan atau mengirimkan data dan indikator atau biosensor dalam kemasan yang memungkinkan untuk mengendalikan lingkungan dan kemsan produk. 

Konsumen semakin perlu tahu apa saja bahan atau komponen yang ada dalam produk dan bagaimana penanganan produk tersebut dalma hal penyimpanan, saat digunakan, dan dibuang setelah pemakaian.

Dalam pengaplikasiannya, kemasan cerdas terdiri dari, indikator waktu dan suhu (Time and Temprature Indicators) atau TTI. Indikator integritas, dalam prinsipnya komposisi gas dalam kemasan dapat berubah karena interaksi makanan dengan lingkungannya. 

Indikator kesegaran umunya berbentuk label pada wadah yang secara langsung menunjukan kesegaran pada wadah, indikator ini berfokus pada deteksi jenis pertama perubahan (pH, komposisi gas, dll). 

Radio Frequency Identification (RFID) merupakan sebuah bentuk kelanjutan dari informasi data yang dapat menidentifikasi dan menemukan produk dengan label khusus yang memancarkan gelombang radio. Sistem RFID diklasifikasikan dari rentang frekuensi yang digunakan.

Nanoteknologi berkontribusi dalam pemantauan keamanan pangan, dimana melibatkan studi, desain, kreasi, sintesis, rekayasa, aplikasi bahan, perangkat, dan sistem fungsional melalui kontrol dari sifat bahan yang digunakan pada skala yang sangat kecil, biasanya rentang skala yang digunakan 1 hingga 100 nanometer. 

Nanosensor mengembangkan bahan yang berukuran nano dan partikel nano (nanotube, nanofiber, nanokomposit, dan nanosheets). Sebuah sensor atau nanosensor hanya mengukur aspek tertentu, sedangkan indikator mengintegritaskan pengukuran dan penampilan. 

Sensor maupun nanosensor harus terhubung ke perangkat untuk transduksi sinyal reseptor, sementara indikator  secara langsung memberikan informasi kualitatif atau semikualitatif untuk melihat perubahan yang terjadi. Nanoteknologi memungkinkan penerapan nanosensor dalam kemasan makanan untuk mengontrol kualitasnya, selama berbagai tahap proses logistik, dan untuk memastikan produk kualitas kepada konsumen akhir, melalui kemasan cerdas dapat membantu dalam memberikan otentikasi, pelacakan, dan menemukan fitur produk untuk menghindari pemalsuan, dan pencegahan dalam keragaman produk yang ditujukan untuk pasar.

Nanosensor akan ditempatkan dalam kemasan makanan untuk mengontrol kondisi internal dan eksternal makanan. Dari sisi mikrobiologis, tujuan utamanya adalah untuk mengurangi bakteri pathogen. Dalam pengembangannya nanosensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi molekul, gas, dan mikroorganisme. 

Misalnya dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada daging mentah, sudut kontak yang ditanamkan dalam makanan yang terdiri dari berbagai nanosensor yang sangat sentif terhadap gas yang terbentuk oleh daging tersebut. 

Akan memberikan tanda yang jelas ketika terjadi kerusakan pada daging. Informasi dalam bentuk komunikasi dalam kemasan cerdas  yang menghubungkan nanosensor dalam bentuk chip kecil untuk memonitoring proses produksi hingga sampai kekonsumen.

Daftar Pustaka

 

• Bagchi, “Intelligent sensing and packaging of foods for enhancement of shelf life: concepts and applications,” International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 3, no. 10, 2012.

D. Sharma and K. Panwar, “Radio Frequency Identification (RFID),” International Journal of Research, vol. 1, no. 10, pp. 125– 129, 2014.

D. Wu, S. Hou, J. Chen et al., “Development and characterization of an enzymatic time-temperature indicator (TTI) based on Aspergillus niger lipase,” LWT—Food Science and Technology, vol. 60, no. 2, part 2, pp. 1100–1104, 2015

Fuertes Guillermo, Ismael Soto, Raul Carrasco, Manuel Vargas, Jorge Sabattin, dan Carolina Lagos. 2016. Intelligent Packaging System: Sensors and Nanosensors to Monitor Food Quality and Safety. Hindawi Publishing Corporation Journal of Sensors.

I. S. Arvanitoyannis and A. C. Stratakos, “Application of modified atmosphere packaging and active/smart technologies to red meat and poultry: a review,” Food and Bioprocess Technology, vol. 5, no. 5, pp. 1423–1446, 2012.

M. Cushen, J. Kerry, M. Morris, M. Cruz-Romero, and E. Cummins, “Nanotechnologies in the food industry—recent developments, risks and regulation,” Trends in Food Science and Technology, vol. 24, no. 1, pp. 30–46, 2012.

S. Matindoust, M. Baghaei-Nejad, M. H. Shahrokh Abadi, Z. Zou, and L. Zheng, “Food quality and safety monitoring using gas sensor array in intelligent packaging,” Sensor Review, vol. 36, no. 2, pp. 169–183, 2016.

Sanchez MD dan Lagaron JM. 2012. Nanocomposite for food and beverage packaging material. Food Materials Science and Engineering. Editor: Bhandari B dan Roos YH. Willey-Blackwell.

Penulis: Ratna Komala Putri

                 Mahasiswi Pascasarjana Ilmu Pangan Institut Pertanian Bogor