Freefastapp.net – Biosensor memiliki aplikasi yang luas dalam industri pangan dan pertanian. Perangkat tersebut berisi transduser dan elemen biologis, yang dapat berupa enzim, antibodi, mikroba, atau organel. Elemen biologis (bioelemen) berinteraksi dengan analit yang diuji dan respons biologis diubah menjadi sinyal listrik oleh transduser. Beberapa penggunaan biosensor dalam industri pertanian dan pangan meliputi:
- Biosensor enzim yang didasarkan pada penghambatan enzim kolinesterase digunakan untuk mendeteksi jejak organofosfat dan karbamat dari pestisida yang mungkin terdapat sebagai residu beracun dan berbahaya pada hasil pertanian.
- Beberapa sensor mikroba bersifat selektif dan sensitif dalam mendeteksi amonia dan metana.
- Penganalisis kebutuhan oksigen biologis (BOD) menggunakan bakteri seperti Rhodococcus erythropolis yang diimobilisasi dalam kolagen atau poliakrilamida. Perangkat ini banyak digunakan untuk menguji kualitas air limbah. Biosensor BOD dapat menganalisis 2 hingga 20 sampel setiap jam.
- Biosensor dapat digunakan untuk mengukur karbohidrat, alkohol, dan asam dalam makanan yang difermentasi. Perangkat tersebut terutama digunakan untuk proses pengendalian mutu dalam produksi pangan. Namun, perangkat tersebut perlu dijaga sterilnya, dikalibrasi secara berkala, dan memerlukan pengenceran analit. Biosensor berbasis enzim dapat digunakan dalam pengendalian mutu pangan untuk mengukur asam amino, amida, amina, karbohidrat, senyawa heterosiklik, asam karboksilat, gas, ion anorganik, kofaktor, alkohol, dan fenol. Biosensor juga dapat digunakan dalam penilaian dan analisis produk seperti anggur, bir, dan yoghurt.
- Dalam penilaian mutu pangan, antibodi atau imunosensor dapat digunakan dalam pengujian untuk mendeteksi molekul kecil seperti vitamin yang larut dalam air dan kontaminan kimia. Mereka juga dapat digunakan untuk mendeteksi organisme patogen yang ada dalam daging, unggas, telur, dan ikan.
Biosensor Dalam Produksi Dan Evaluasi Daging
Berikut manfaat biosensor dalam produksi dan evaluasi daging yang perlu di ketahui:
Biosensor Grafena Menawarkan Penilaian Kesegaran Daging Yang Akurat
Kesegaran daging hewan penting dilakukan untuk menentukan mutu dan keamanannya. Dengan teknologi canggih yang mampu mengawetkan makanan dalam jangka waktu lama, daging dapat dikirim ke seluruh dunia dan dikonsumsi lama setelah hewan tersebut mati. Seiring dengan meningkatnya tingkat konsumsi daging global, demikian pula permintaan akan tindakan yang efektif untuk menjaga kesegarannya.
Meskipun kemajuan teknologi menjaga kesegaran daging selama mungkin, proses penuaan tertentu tidak dapat dihindari. Adenosin trifosfat (ATP) adalah molekul yang diproduksi melalui pernapasan dan bertanggung jawab untuk menyediakan energi bagi sel. Ketika hewan berhenti bernapas, sintesis ATP juga berhenti, dan molekul yang ada terurai menjadi asam, yang pertama-tama mengurangi rasa dan kemudian keamanannya. Hipoxantin (HXA) dan xantin adalah langkah perantara dalam transisi ini. Menilai prevalensinya dalam daging menunjukkan kesegarannya.
Dalam AIP Advances, dari AIP Publishing, para peneliti dari Akademi Sains dan Teknologi Vietnam, Universitas Sains VNU, Universitas Sains dan Teknologi Hanoi, dan Akademi Sains Rusia mengembangkan biosensor menggunakan elektroda grafena yang dimodifikasi oleh nanopartikel seng oksida untuk mengukur HXA. Tim tersebut menunjukkan kemanjuran sensor tersebut pada daging babi.
Meskipun saat ini sudah ada banyak metode penginderaan HXA, metode tersebut dapat memakan biaya dan waktu yang lama serta memerlukan tenaga ahli. Sensor diproduksi menggunakan lapisan polimida, yang diubah menjadi grafena berpori menggunakan laser berdenyut. Nanopartikel seng oksida yang ditambahkan menarik molekul HXA ke permukaan elektroda. Saat HXA berinteraksi dengan elektroda, ia teroksidasi dan mentransfer elektronnya, sehingga meningkatkan voltase elektroda.
Untuk menilai kemampuan sensor, para peneliti menguji larutan dengan jumlah HXA yang diketahui. Setelah kinerja yang luar biasa, para peneliti mengukur kepraktisan biosensor menggunakan tenderloin babi yang dibeli dari supermarket. Di Vietnam, daging babi merupakan daging yang paling banyak dikonsumsi. Oleh karena itu, pemantauan kualitas daging babi merupakan salah satu persyaratan penting dalam industri makanan di negara ini, dan itulah sebabnya tim peneliti tersebut memprioritaskannya.
Revolusi Teknologi Biosensor Dalam Alternatif Memproduksi Daging
Ada sejumlah alasan untuk merevolusi cara produksi daging. Beberapa daging tidak sepenuhnya berkelanjutan Misalnya, pertumbuhan populasi yang terus berlanjut berarti bahwa upaya untuk memproduksi cukup daging dengan cara tradisional dapat memperburuk penggunaan lahan dan konsumsi sumber daya air yang sudah tinggi.
Daging tradisional berdampak negatif pada perubahan iklim, sebagian besar karena produk limbah yang dihasilkan. Peternakan intensif khususnya dapat menyebabkan penggunaan senyawa seperti antibiotik secara berlebihan, dan ada kekhawatiran seputar kesejahteraan hewan. Tantangan lain dalam produksi daging terkait dengan keamanan rantai makanan bagi manusia dan betapa mudahnya hal ini terganggu.
Berbagai pihak percaya bahwa daging yang dibudidayakan adalah solusi yang baik untuk tantangan ini. Daging yang dibudidayakan melibatkan pertumbuhan sel in vitro dengan tujuan menggunakannya sebagai bagian dari rantai makanan. Pertumbuhan sel in vitro untuk menghasilkan daging yang dibudidayakan mengurangi penggunaan lahan dengan menumbuhkan sel dalam bioreaktor, sementara lingkungan yang terkendali dapat membantu mengurangi emisi. Demikian pula, sifat kultur in vitro yang terkendali akan membantu menghindari masalah negatif seputar penggunaan antibiotik. Daging hasil kultur juga dapat diproduksi terus-menerus sepanjang tahun.
Beberapa perusahaan produsen daging melakukan penelitian yang melibatkan teknologi biosensor dengan mengekstraksi sel dari sampel jaringan, mengisolasinya, lalu mulai merekayasa, mengedit, dan memilih galur terbaik untuk tumbuh dalam kultur in vitro sebelum meningkatkannya ke bioreaktor besar. Pengembangan proses teknologi pangan yang memungkinkan untuk mengubah suspensi sel menjadi produk daging berkualitas masih terus dilakukan berbagai pihak. Sebagian besar pekerjaan ini menggunakan teknik bioproses standar.
Bioproses Dalam Budidaya Daging
Menumbuhkan sel untuk daging yang dibudidayakan pada dasarnya adalah bioproses (pengolahan sel di hulu), tetapi prinsipnya juga berlaku untuk bioproses lain, baik itu terapi sel dan gen, produksi asam nukleat, atau proses di hilir. Semua bioproses memiliki beberapa parameter proses kritis.
Parameter ini adalah pH, suhu, kadar oksigen, nutrisi, laktat, faktor pertumbuhan, dan faktor diferensiasi. Parameter proses kritis ini menentukan kualitas dan kuantitas produk, jadi penting untuk menjaga kontrol ketat terhadap setiap variasi proses guna memastikan keseragaman dan kualitas produk akhir.
Namun proses ini sangat bergantung pada pengujian karakterisasi laboratorium, dimana sampel diambil pada waktu tertentu dan dibawa ke laboratorium untuk dilakukan analisis, dengan keputusan akhir dibuat berdasarkan hasil pengujian laboratorium. Jenis analisis luring ini mengakibatkan peningkatan biaya operasional, waktu, dan sumber daya, dan jenis pengambilan sampel ini selalu disertai risiko kontaminasi. Bioproses bersifat dinamis dengan variasi yang luas, sehingga tidak dapat diandalkan, dan berpotensi menyebabkan ketidakseragaman produk, kualitas, dan kuantitas.
Baca Juga : Ketahui Prinsip Kerja dari Teknologi Biosensor yang Dapat Dipahami