Permintaan akan pengendalian mutu makanan dan obat yang dapat diandalkan semakin meningkat, sehingga mendorong kebutuhan akan metode pelacakan yang inovatif. Teknik terkini seperti spektrometri massa dan barcode DNA efektif namun seringkali mahal dan rumit. Kini, para peneliti telah mengembangkan solusi inovatif: microlaser yang seluruhnya terbuat dari bahan yang dapat dimakan, menawarkan cara langsung dan anti kerusakan untuk memantau kesegaran dan keaslian produk.
Masalah dengan Metode Pelacakan yang Ada
Pengendalian mutu tradisional bergantung pada analisis laboratorium, yang memakan waktu, mahal, dan tidak cocok untuk pemantauan waktu nyata. Meskipun ada sensor pintar dan kode batang pada kemasan, keduanya mudah disusupi atau dihapus. Ada kesenjangan kritis dalam pelacakan barang tanpa kemasan, yang mengharuskan integrasi langsung teknologi pemantauan tanpa mengubah produk itu sendiri.
Cara Kerja Mikrolaser yang Dapat Dimakan
Mikrolaser terdiri dari tiga komponen utama: media penguatan (memperkuat cahaya), sumber pemompaan (menyediakan energi), dan rongga mikro optik (membatasi cahaya untuk amplifikasi). Terobosannya terletak pada pembuatan semua elemen ini dari bahan yang seluruhnya dapat dimakan.
Para peneliti di J. Stefan Institute dan Universitas Ljubljana (Slovenia), bersama dengan Universitas Aristoteles Thessaloniki (Yunani), bereksperimen dengan pewarna seperti klorofil (dari bayam), riboflavin (vitamin B2), dan bixin sebagai media penguatan. Minyak nabati, mentega, agar, gelatin, dan kitosan berfungsi sebagai bahan rongga, sedangkan daun tipis berwarna perak/aluminium (digunakan dalam manisan) berfungsi sebagai reflektor.
Menariknya, tim menemukan bahwa tetesan minyak zaitun secara alami bertindak sebagai laser ketika tereksitasi oleh cahaya, karena sifat klorofil yang sangat baik dalam memperkuat cahaya dan bentuk tetesannya yang bulat menciptakan rongga alami.
Pengkodean Informasi Dalam Produk Makanan
Spektrum penguat yang dipancarkan oleh rongga mikro ini berubah bergantung pada ukuran tetesan dan indeks bias medium di sekitarnya. Hal ini memungkinkan pengkodean informasi: ukuran tetesan yang berbeda mewakili digit biner (1 atau 0). Dengan menggunakan 14 ukuran tetesan yang berbeda, peneliti dapat menghasilkan lebih dari 16.000 kombinasi unik – cukup untuk mengkodekan data seperti tanggal pembuatan, kadaluarsa, atau negara asal langsung ke dalam makanan itu sendiri.
Melampaui Pelacakan: Merasakan Properti Produk
Mikrolaser yang dapat dimakan tidak hanya untuk pelacakan; mereka juga dapat merasakan sifat-sifat dalam makanan. Dengan menganalisis cahaya yang dipancarkan, mereka dapat menentukan konsentrasi gula dalam minuman, madu, atau sirup, mendeteksi perubahan pH, dan bahkan memantau pertumbuhan mikroba. Yang terpenting, pemantauan ini dapat dilakukan melalui kemasan tertutup tanpa pengumpulan sampel.
Implikasi dan Skalabilitas di Masa Depan
Meskipun pengaturan saat ini menggunakan laser berdenyut dan spektrometer, para peneliti membayangkan perangkat praktis menggunakan LED dan spektrometer berukuran saku untuk analisis cepat di lokasi. Teknologi ini memiliki implikasi yang luas:
- Keamanan Pangan: Pemantauan pembusukan dan kontaminasi secara real-time.
- Farmasi: Memastikan integritas obat dan mencegah pemalsuan.
- Kosmetik dan Pertanian: Melacak asal dan kualitas produk.
- Biomedis: Potensi biosensor yang dapat dimakan di dalam tubuh.
Fase berikutnya akan fokus pada perluasan jangkauan parameter yang dapat dideteksi dan mengeksplorasi bahan baru yang dapat dimakan untuk meningkatkan fungsionalitas.
“Hal ini menunjukkan perubahan mendasar dalam cara kami melakukan pendekatan pengendalian kualitas,” kata Dr. Humar. “Kemampuan untuk mengintegrasikan penginderaan langsung ke dalam produk itu sendiri, menggunakan seluruh komponen yang dapat dimakan, menghilangkan banyak keterbatasan metode saat ini.”
Teknologi ini menjanjikan masa depan dimana keamanan pangan dan obat dapat diverifikasi pada tingkat mikroskopis, langsung di dalam produk itu sendiri.
