Intip Keajaiban dari Kubis Ungu sebagai Kemasan Pangan Cerdas

Antosianin dari Kubis Ungu

Antosianin adalah keluarga pigmen alami yang banyak digunakan dalam bahan kemasan sebagai indikator kolorimetri. Warna antosianin berubah sebagai respons terhadap berbagai faktor eksternal, termasuk perubahan pH, kadar gas, suhu, waktu, aktivitas enzim, cahaya, kelembapan, dan konsentrasi ion logam. 

Oleh karena itu, mereka dapat diterapkan sebagai indeks perubahan kualitas produk, kesegaran, atau keamanan. Sebagai contoh, warna beberapa antosianin berubah dari merah menjadi ungu, violet, kebiruan, hijau, dan kuning tergantung pada pH di sekitarnya. 

Dibandingkan dengan antosianin dari sumber alami lainnya, antosianin kubis ungu telah mendapat banyak perhatian dari para peneliti karena biayanya yang murah, ketersediaan, dan kelimpahan yang dapat diandalkan. Sifat antioksidan dan antimikroba serta sensitivitas pH dari kubis ungu merupakan atribut penting untuk mengembangkan sistem pengemasan yang aktif cerdas.

Kemasan Cerdas untuk Pangan

Permintaan yang terus meningkat akan kemasan cerdas untuk memberi tahu para pemangku kepentingan dalam rantai pasok pangan dengan informasi real-time terkait kualitas pangan selama penyimpanan dan transportasi.  

Kemasan cerdas akan memonitor kualitas, kesegaran, atau keamanan makanan secara real-time, misalnya dengan mendeteksi perubahan pH, suhu, aktivitas air, atau komposisi. 

Kemudian menghasilkan sinyal yang dapat dibaca oleh produsen, distributor, atau konsumen, biasanya berupa perubahan warna. Indikator kesegaran dapat mencerminkan tingkat perubahan kualitas produk yang disebabkan oleh mikroorganisme atau enzim dalam produk pangan secara real-time, berdasarkan perubahan warna antara pewarna yang peka terhadap pH dalam indikator dan total volatile basic-nitrogen (TVB-N) yang dihasilkan dari produk yang dikemas. Salah satu penerapan kemasan ini adalah pada produk segar seperti ikan atau daging segar. 

Ilustrasi kemasan cerdas sebagai indikator kesegaran pada ikan segar (mdpi.com)

Pembuatan dan Mekanisme Kerja Film 

Film berbahan dasar dari -karagenan, nanopartikel TiO2, dan antosianin dari ekstrak kubis ungu sebagai indikator perubahan warna. Film tersebut digunakan sebagai kemasan cerdas untuk memonitor kesegaran ikan. 

Film akan berubah warna berdasarkan pada tingkat kesegaran ikan, sehingga memudahkan konsumen untuk mengetahui kondisi real time ikan yang akan dibeli tanpa perlu menyentuhnya. 

Film ini bekerja dengan cara mendeteksi tingkat pH pada headspace kemasan untuk memantau kualitas ikan selama penyimpanan. Kualitas makanan laut, termasuk ikan, akan menurun selama penyimpanan karena aktivitas mikroorganisme dan enzim, serta reaksi kimia seperti oksidasi dan hidrolisis. Pembusukan produk ini sering kali disertai dengan pembentukan gas nitrogen dan perubahan pH yang disebabkan oleh degradasi protein dan lipid. 

Proses degradasi ini menghasilkan senyawa nitrogen yang mudah menguap, sehingga meningkatkan pH pada headspace kemasan. Pembentukan gas amonia yang larut dalam air di dalam film menghasilkan ion hidroksil yang meningkatkan pH, dan mampu merubah warna film. Maka kesegaran ikan dapat dipantau dengan mengukur perubahan pH pada headspace kemasan selama penyimpanan. 

Inkorporasi nanopartikel TiO2 memberikan karakteristik unggul pada film, yaitu ketebalan film menjadi meningkat dan menurunkan water vapor permeability (WVP). 

Selain itu, penggabungan nanopartikel TiO2  dan antosianin memberikan efek antimikroba pada film. Mekanisme kerja antimikroba dari TiO2 dan antosianin mungkin terkait dengan kemampuannya untuk meningkatkan permeabilitas membran sel dan berinteraksi dengan bahan seluler penting, termasuk fosfolipid, lipid, protein, dan asam nukleat. 

Senyawa antosianin sebagai bahan dasar film ini akan berubah warna berdasarkan pH pada headspace kemasan. Antosianin yang diperoleh dari ekstrak kubis ungu ini akan berubah warna mulai dari warna merah pada pH 1--2, merah muda pada pH 3, ungu pada pH 4--6, biru pada pH 7--8, dan hijau pada pH 9--13. 

Ilustrasi monitor kesegaran ikan dengan kemasan cerdas (sciencedirect.com)

Efek Antosianin pada Kesegaran Ikan

Film yang mengandung antosianin ini diletakkan di bagian dalam permukaan atas kemasan dan akan berubah warnanya selama masa penyimpanan ikan. Perubahan warna ini disebabkan oleh fakta bahwa ikan berubah dari sekitar pH 6,3 sebelum penyimpanan menjadi pH 8 setelah umur penyimpanan. Secara umum, pH ikan saat setelah dipanen berada di antara 6,0 - 6,8, atau sampai 7,2, sementara ikan busuk memiliki pH di atas 9.

Film akan berubah warna bergantung pada perubahan pH akibat dihasilkannya gas amonia selama penyimpanan ikan. Ikan yang masih segar akan berada di antara pH 6-7, sehingga akan menghasilkan warna film ungu-kebiruan. Ikan yang sudah mulai busuk memiliki pH di atas 8, dan film sudah menunjukkan warna kehijauan. Konsumen pun dapat menentukan pilihan akan membeli atau tidak ikan tersebut hanya dengan melihat indikator film ini.

Ilustrasi prototype penggunaan film pada kemasan ikan beserta indikatornya (Dok Pribadi)

Salah satu kelebihan dari kemasan cerdas ini adalah mampu memberikan informasi secara real-time. Tanggal kedaluwarsa atau best before ditentukan setelah masa produksi, belum mempertimbangkan kondisi penyimpanan oleh konsumen; bisa dibikatakan tanggal tersebut belum pasti kebenarannya tetapi telah diprediksi sebaik mungkin. Indikator dengan film mampu memberikan informasi yang sebenarnya pada saat itu, telah mempertimbangkan kondisi penyimpanan sampai pada waktu tertentu.