Tim PKM RE Unesa Mampu Membuat Biosensor Pendeteksi Pestisida Kombinasi Membran Au/Kitosan

Desa Kalanganyar Kecamatan Sedati merupakan salah satu desa yang memiliki potensi besar disektor perikanan, mulai dari perikanan laut (perikanan tangkap) hingga perikanan darat (budidaya dan tambak) di Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur. Mata pencaharian masyarakat desa Kalanganyar umumnya nelayan dan pembudidaya ikan dengan luas tambak 2517 Ha (BPS, 2018). 

Komoditi budidaya perikanan yang dihasilkan terdiri atas kerang darah, udang, ikan bandeng, mujaer, patin, dll. Hasil yang melimpah tersebut justru menjadi masalah lain bagi nelayan karena limbah berupa cangkang kulit kerang darah juga meningkat. Selama ini limbah tersebut dimanfaatkan untuk kepentingan domestik, misalnya sebagai campuran pakan ternak (Sihmawati, 2020). 

Oleh karena itu, keberadaan limbah cangkang kerang darah perlu diolah lebih lanjut agar lebih bermanfaat. Cangkang kerang darah mengandung beberapa senyawa bermanfaat seperti kitin, kalsium karbonat, kalsium hidroksiapatit dan kalsium fosfat (Saharudin, et al., 2017). Kandungan kitin dalam cangkang kerang darah sebesar 14-35%. Kitin dalam cangkang tersebut dengan beberapa proses dapat diubah menjadi kitosan (Masindi & Herdyastuti, 2017). 

Penggunaan senyawa kitosan direkomendasikan dalam industri ramah lingkungan karena sifat biodegradabilitas dan tidak beracun yang dimiliki (Firyanto, et al., 2016). Kitosan telah banyak digunakan untuk imobilisasi enzim AChE dan pembuatan biosensor amperometrik karena biokompatibilitas yang sangat baik, juga sebagai adsorben, agen pembawa, dan biostimulan pada pestisida (Pavoni, et al., 2021). 

Oleh karena itu, Tim PKM RE Unesa mengubah limbah cangkang kerang darah tersebut agar dapat digunakan untuk deteksi yang cepat dan selektif pestisida agar tidak membahayakan produk pertanian karena terkait dengan keselamatan manusia dan lingkungan. 

Menggunakan metode elektrokimia berbasis penghambatan acetylcholinesterase (AChE) (Cao, et al., 2020). Enzim AChE dapat diimobilisasi ke permukaan kitosan melalui glutaraldehyde (GTA) sebagai pengikat silang dengan metode biosensor potensiometrik (Aslam, et al., 2021). Akan tetapi, kitosan memiliki transfer elektron yang rendah membuatnya tidak dapat digunakan sendiri, dengan begitu penggunaan elektrode emas (Au) dibutuhkan. 

Elektrode Au memiliki sifat fisikokimia yang unik seperti biokompatibilitas yang baik, permukaan aktif, sifat katalitik dan konduktivitas yang sangat baik. Selain itu, elektrode Au dapat meningkatkan transfer elektron antara pusat redoks dan permukaan elektrode dan bertindak sebagai katalis untuk reaksi elektrokimia (Mashuni, et al., 2022). 

Proses pembuatan biosensor dimulai dengan sintesis kitosan dari cangkang kerang darah (Anadara granosa). Cangkang kerang darah diolah melalui tahap demineralisasi, deproteinasi, depigmentasi, dan deasetilasi. Hasil sintesis kitosan kemudian digunakan sebagai bahan dasar untuk membuat membran kitosan.

Setelah itu, membran kitosan dicampur dengan GTA dan enzim asetilkolinesterase (AChE). GTA berperan sebagai penghambat bakteri dan memperbaiki sifat fisikokimia kitosan. Enzim AChE digunakan untuk mendeteksi pestisida yang bekerja dengan cara menghambat aktivitas enzim ini.

Aplikasi Biosensor

Biosensor yang dibuat oleh Tim PKM RE Unesa dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti: