Freefastapp.net – Peran Biosensor, Makanan adalah salah satu komponen paling penting untuk menunjang keberlanjutan hidup setiap makhluk di bumi. Baik manusia, hewan, dan apapun itu yang bernyawa membutuhkan asupan nutrisi untuk bisa tumbuh dan berkembang. Namun makanan yang biasa dikonsumsi manusia biasanya harus melewati berbagai proses untuk dimaksimalkan manfaat dan cita rasanya.
Secara umum, setiap langkah penanganan, pemrosesan, penyimpanan, dan distribusi memengaruhi karakteristik makanan, yang mungkin diinginkan atau tidak diinginkan. Dengan demikian, memahami efek dari setiap metode pengawetan dan prosedur penanganan pada makanan sangat penting dalam pemrosesan makanan yang mengarah pada makanan yang aman.
Pemantauan keamanan dan kualitas gizi makanan sangat penting. Namun analisis konvensional untuk menganalisa kualitas dan keamanan makanan sangat melelahkan, memakan waktu, dan memerlukan personel terlatih. Oleh karena itu ada kebutuhan untuk mengembangkan teknik yang cepat, sensitif, dan andal untuk pemantauan cepat pada kualitas dan keamanan makanan. Dalam hubungan ini, Biosensor merupakan alternatif yang tepat untuk teknik konvensional.
Perangkat Biosensor muncul sebagai salah satu teknik diagnostik yang paling relevan untuk pemantauan makanan, klinis, dan lingkungan karena kecepatan, spesifisitas, kemudahan fabrikasi massal, ekonomi, dan penerapan di lapangan. Spesifisitasnya diperoleh dari reaksi pengikatan biologis, yang berasal dari berbagai interaksi yang mencakup antigen/antibodi, enzim/substrat/kofaktor, reseptor/ligan, interaksi kimia, dan hibridisasi asam nukleat dalam kombinasi dengan berbagai transduser. Dibawah akan di jelaskan beberapa aplikasi Biosensor untuk pemrosesan dan produksi pangan.
Pengertian Biosensor
Teknologi Biosensor adalah perangkat yang mendeteksi keberadaan atau aktivitas analit dengan mengubah sinyal biologis atau kimia menjadi sinyal listrik. Sensor kimia adalah perangkat yang mengubah informasi kimia, mulai dari konsentrasi komponen sampel tertentu hingga analisis komposisi total, menjadi sinyal yang berguna secara analitis.
Saat mengembangkan sistem Biosensor, persyaratan berikut sangat penting dan dipertimbangkan untuk keberhasilan proyek dan kelayakan secara komersial.
Selektivitas
Perangkat Biosensor harus sangat selektif untuk analit target dan menunjukkan sedikit atau tidak ada reaksi silang dengan bagian yang memiliki struktur kimia serupa.
Sensitivitas
Perangkat Biosensor harus dapat mengukur dalam rentang yang diinginkan untuk analit target tertentu dengan langkah tambahan minimum seperti pembersihan awal dan konsentrasi awal sampel.
Reprodusibilitas respons sinyal
Ketika sampel yang memiliki konsentrasi yang sama dianalisis beberapa kali, mereka harus memberikan respons yang sama.
Waktu respons dan waktu pemulihan yang cepat
Respons perangkat Biosensor harus cukup cepat sehingga pemantauan analit target secara real-time dapat dilakukan secara efisien. Waktu pemulihan harus singkat agar sistem Biosensor dapat digunakan kembali.
Stabilitas dan masa pakai
Sebagian besar senyawa biologis tidak stabil dalam berbagai kondisi biokimia dan lingkungan. Elemen biologis yang digunakan harus di intervensi sedemikian rupa sehingga aktivitasnya dipertahankan untuk waktu yang lama sehingga membuat perangkat tersebut dapat dipasarkan dan berguna secara praktis di lapangan.
Salah satu tantangan utama yang harus dihadapi industri makanan adalah meningkatnya kebutuhan akan metode yang cepat dan hemat biaya untuk mendeteksi alergen dan patogen dalam makanan. Biosensor menyediakan metode cepat untuk mendeteksi patogen, alergen, dan residu pestisida dalam produk makanan. Selain itu, Biosensor dapat mendeteksi kontaminan, memverifikasi komposisi makanan, dan menentukan kesegarannya.
Biasanya, hanya ahli yang berkualifikasi dalam ilmu pangan dan pertanian yang dapat melakukan analisis kimia dan mikrobiologi yang mahal dan memakan waktu karena prosedur pengambilan sampel atau pra-perlakuan yang panjang. Biosensor dapat mengoptimalkan proses ini karena sifatnya cepat, tidak merusak, dan terjangkau. Secara umum, Biosensor dapat memajukan pertanian digital dan produksi pangan.
Biosensor dalam Industri Pangan
Biosensor dalam industri pangan digunakan untuk dua tujuan utama. Pertama adalah Biosensor enzim, yang terutama digunakan dalam industri minuman keras untuk mendeteksi atau mengukur karbohidrat dari alkohol, asam amino, amina, amida, fenol dan lainnya. Jenis Biosensor kedua yang digunakan dalam industri makanan adalah untuk mendeteksi mikroorganisme. Mereka dideteksi dengan dua metode yaitu deteksi langsung dan deteksi tidak langsung. Pada deteksi langsung, reaksi spesifik diukur secara langsung dalam waktu nyata dengan mengukur perubahan fisik yang disebabkan oleh pembentukan kompleks.
Biosensor Optik
Teknologi biosensor ini digunakan untuk deteksi langsung bakteri dalam produk makanan. Sensor ini mendeteksi perubahan indeks bias saat sel mengikat reseptor yang di imobilisasi pada transduser. Contoh Biosensor optik adalah Elapsometrik, interferometer gelombang Ewascent, cermin resonansi, dan Biosensor piezoelektrik.
Biosensor Bioluminesen
Sel dimodifikasi secara genetik dengan pengenalan gen reporter, yang ekspresinya diatur oleh reseptor atau protein pengatur. Ketika analit memasuki sel, ia mengikat reseptor protein. Ini mengaktifkan ekspresi gen reporter, dengan sintesis mRNA dan juga protein reporter. Pengukuran protein reporter memberikan sinyal analitis. Misalnya, fag reporter Luciferase di mana gen yang mengkode Luciferase dimasukkan ke dalam genom virus bakteri.
Biosensor listrik
Biosensor impedansi mengukur impedansi listrik dari suatu antarmuka dalam kondisi stabil AC dengan kondisi bias DC yang konstan. Sehingga Biosensor didasarkan pada pengukuran impedansi sel yang tumbuh secara melekat pada struktur elektroda yang saling terdigitalisasi. Kepadatan sel, pertumbuhan sel pada elektroda mengubah impedansi Biosensor.
Biosensor fluoresensi
Biosensor fluoresensi terdiri dari komponen reseptor untuk menangkap ligan target dan komponen transduksi sinyal untuk mengubah peristiwa pengikatan ligan menjadi sinyal terukur, seperti fluoresensi, kemiluminesensi, kolorimetri, elektrokimia, dan respons magnetik. Khususnya, deteksi fluoresensi saat ini merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam pencitraan biomolekuler karena sensitivitas dan selektivitasnya yang tinggi, resolusi temporal dan spasial yang memadai, dan biaya penggunaan yang rendah.
Biosensor berbasis metabolisme mikroba bekerja dimana mikroorganisme mampu mentransduser reaksi edox metaboliknya untuk mengukur sinyal listrik dengan menggunakan reaksi xidoreductase dan mediator. Sensor imun aliran saat ini banyak di gunakan pada pengujian makanan yang bisa bermanfaat untuk mendeteksi E-Colli.
Keterbatasan atau Kekurangan Biosensor
Teknologi Biosensor memiliki banyak potensi dan manfaat termasuk di industri makanan. Meski begitu, teknologi ini memiliki keterbatasan atau kekurangan. Para peneliti dan perusahaan terus berupaya mengatasi keterbatasan ini untuk meningkatkan kinerja , keandalan, dan kegunaan Biosensor untuk berbagai aplikasi.
- Pengukuran Biosensor rentan terhadap gangguan atau efek matriks yang disebabkan oleh komponen yang ada dalam sampel kompleks yang diuji. Ini berpotensi memengaruhi akurasi dan spesifisitasnya.
- Kinerja Biosensor dapat terpengaruh karena faktor lingkungan seperti suhu, pH, kelembapan, atau medan ElektroMagnetik (EM) yang memerlukan kompensasi yang cermat.
- Beberapa Biosensor memiliki masa pakai yang terbatas karena degradasi perangkat, pergeseran sensor, dan kebutuhan penggantian komponen.
- Biosensor memerlukan kalibrasi dan pemantauan rutin untuk menjaga akurasi dan stabilitas dari waktu ke waktu.
- Beberapa Biosensor harganya mahal karena memerlukan peralatan, bahan baku, dan keahlian khusus untuk pengembangan dan pemeliharaannya.
Baca Juga : Penggunaan Biosensor Untuk Mencegah Pencemaran Lingkungan