Masyarakat membuang jutaan ton makanan setiap tahun karena kesulitan mengetahui apakah makanan masih layak dikonsumsi atau sudah mulai rusak. Sebagian orang membuang makanan yang sebenarnya masih aman hanya karena khawatir melewati tanggal kedaluwarsa. Sebaliknya, sebagian lainnya tetap mengonsumsi makanan yang sudah mengalami pembusukan karena perubahan kualitasnya belum terlihat secara jelas. Kondisi tersebut tidak hanya menyebabkan pemborosan pangan, tetapi juga meningkatkan risiko gangguan kesehatan akibat mengonsumsi makanan yang sudah terkontaminasi. Para ilmuwan terus mencari solusi agar kemasan makanan tidak hanya berfungsi sebagai pelindung, tetapi juga mampu memberikan informasi mengenai kondisi makanan di dalamnya.
Salah satu inovasi menarik muncul dari penelitian yang diterbitkan pada tahun 2026 dalam jurnal RSC Advances. Penelitian tersebut mengembangkan kemasan pintar berbentuk film tipis yang mampu berubah warna ketika makanan mulai kehilangan kesegarannya. Menariknya, kemasan ini memanfaatkan dua bahan yang berasal dari limbah pertanian, yaitu serat selulosa dari batang semu tanaman jahe dan pigmen antosianin dari kulit buah markisa ungu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi kedua bahan tersebut menghasilkan kemasan yang lebih kuat sekaligus mampu memberikan indikator visual mengenai perubahan kualitas makanan selama penyimpanan.
Penelitian ini tidak bertujuan menciptakan kemasan yang dapat membunuh bakteri atau memperpanjang umur simpan makanan secara langsung. Tujuan utamanya adalah membuat indikator kesegaran yang mudah dipahami oleh konsumen. Dengan adanya perubahan warna pada kemasan, masyarakat dapat memperoleh informasi tambahan mengenai kondisi makanan tanpa harus membuka kemasan. Pendekatan seperti ini menjadi semakin penting karena tanggal kedaluwarsa hanya memberikan perkiraan umur simpan berdasarkan kondisi penyimpanan tertentu. Dalam kenyataannya, suhu penyimpanan, kelembapan, dan proses distribusi dapat membuat makanan rusak lebih cepat ataupun bertahan lebih lama dibandingkan perkiraan.
Baca juga artikel tentang: Merkurius: Planet Di Tata Surya yang Seharusnya Tidak Ada
Para peneliti memanfaatkan limbah kulit markisa ungu sebagai sumber antosianin. Antosianin merupakan pigmen alami yang memberikan warna merah, ungu, atau biru pada berbagai buah dan bunga. Salah satu sifat paling menarik dari antosianin adalah kemampuannya berubah warna ketika tingkat keasaman lingkungan berubah. Sifat inilah yang dimanfaatkan sebagai indikator kesegaran makanan. Ketika makanan mulai mengalami pembusukan, mikroorganisme menghasilkan berbagai senyawa yang mengubah tingkat keasaman di sekitar makanan. Antosianin kemudian merespons perubahan tersebut melalui perubahan warna yang dapat diamati secara langsung.
Selain menggunakan kulit markisa ungu, penelitian ini juga memanfaatkan batang semu tanaman jahe. Bagian tanaman ini biasanya dibuang setelah panen karena tidak memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Padahal, batang semu jahe mengandung selulosa yang dapat diolah menjadi serat berkualitas tinggi. Pemanfaatan limbah pertanian seperti ini mendukung konsep ekonomi sirkular karena bahan yang sebelumnya menjadi limbah dapat dimanfaatkan kembali menjadi produk bernilai tambah. Pendekatan tersebut juga membantu mengurangi limbah pertanian sekaligus meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya alam.
Para peneliti mengekstraksi antosianin dari kulit markisa menggunakan bantuan gelombang ultrasonik agar memperoleh kandungan pigmen yang tinggi. Pada saat yang sama, mereka memurnikan serat selulosa dari batang semu jahe melalui beberapa tahap perlakuan kimia untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa. Hasil proses tersebut menghasilkan serat dengan tingkat kemurnian yang tinggi serta struktur kristal yang baik. Setelah kedua bahan siap digunakan, para peneliti mencampurkannya ke dalam polivinil alkohol untuk membentuk lembaran film tipis yang berfungsi sebagai kemasan pintar.
Selanjutnya para peneliti membuat beberapa variasi komposisi film untuk mengetahui formulasi yang memberikan hasil terbaik. Mereka mengevaluasi berbagai sifat material seperti kekuatan tarik, kemampuan meregang sebelum putus, kekakuan material, kemampuan menahan perpindahan uap air, stabilitas termal, struktur permukaan, serta kemampuan berubah warna ketika terjadi perubahan tingkat keasaman. Pengujian tersebut penting karena kemasan pangan harus memiliki kekuatan mekanik yang memadai agar tidak mudah robek selama proses penyimpanan maupun distribusi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat selulosa dari batang semu jahe berhasil meningkatkan kualitas mekanik film secara nyata. Penambahan serat sebanyak satu persen menghasilkan peningkatan kekuatan tarik, kemampuan meregang, dan kekakuan material dibandingkan film yang hanya mengandung antosianin. Serat selulosa juga membantu mengurangi laju perpindahan uap air melalui kemasan. Sifat tersebut sangat penting karena masuknya uap air ke dalam kemasan dapat mempercepat penurunan kualitas berbagai jenis makanan. Dengan kata lain, serat dari limbah batang jahe tidak hanya memperkuat struktur kemasan, tetapi juga membantu meningkatkan kemampuan kemasan dalam melindungi produk pangan.
Selain memperbaiki sifat mekanik, serat selulosa juga meningkatkan stabilitas struktur film. Pengamatan menggunakan berbagai teknik karakterisasi menunjukkan bahwa serat tersebar dengan baik di dalam matriks polimer sehingga membentuk struktur yang lebih rapat. Struktur yang lebih rapat membuat film menjadi lebih stabil terhadap perubahan suhu dan tekanan mekanik selama penggunaan. Temuan ini menunjukkan bahwa limbah batang semu jahe memiliki potensi besar sebagai bahan penguat pada berbagai material ramah lingkungan.
Keunggulan utama penelitian ini terletak pada kemampuan film dalam memberikan indikator kesegaran makanan. Ketika makanan masih segar, film mempertahankan warna kecokelatan dengan sedikit nuansa merah muda. Seiring bertambahnya waktu penyimpanan, aktivitas mikroorganisme menghasilkan senyawa yang mengubah kondisi kimia di sekitar makanan. Antosianin kemudian merespons perubahan tersebut dengan mengubah warna film secara bertahap hingga menjadi hijau. Perubahan warna yang cukup jelas memungkinkan konsumen mengetahui bahwa kualitas makanan mulai menurun tanpa harus membuka kemasan atau mencium aroma makanan secara langsung.
Untuk membuktikan kemampuan tersebut, para peneliti menggunakan udang yang disimpan pada suhu dingin sebagai contoh bahan pangan yang mudah mengalami pembusukan. Selama proses penyimpanan, kualitas udang terus menurun akibat aktivitas mikroorganisme. Pada saat yang sama, warna film indikator juga berubah secara bertahap mengikuti perubahan kondisi kimia yang terjadi di dalam kemasan. Hasil tersebut menunjukkan bahwa film mampu memberikan informasi visual mengenai tingkat kesegaran makanan secara waktu nyata. Kemampuan seperti ini berpotensi diterapkan pada berbagai produk pangan yang mudah rusak seperti ikan, daging, makanan laut, dan produk segar lainnya.
Walaupun hasil penelitian tampak sangat menjanjikan, masyarakat perlu memahami beberapa keterbatasannya. Penelitian masih berada pada tahap pengembangan material di laboratorium sehingga belum digunakan secara luas pada industri pangan. Pengujian hanya dilakukan menggunakan udang sehingga belum dapat dipastikan apakah kinerja film akan sama pada seluruh jenis makanan. Penelitian juga belum mengevaluasi biaya produksi dalam skala industri, ketahanan kemasan selama penyimpanan jangka panjang, maupun kesiapan proses manufaktur untuk menghasilkan produk dalam jumlah besar. Selain itu, film ini hanya berfungsi sebagai indikator kesegaran. Kemasan tersebut tidak membunuh bakteri, tidak menghentikan proses pembusukan, dan tidak dapat memperpanjang umur simpan makanan secara langsung.
Penelitian ini juga tidak membuktikan bahwa semua perubahan warna selalu menunjukkan tingkat keamanan pangan yang sama pada setiap jenis makanan. Setiap produk memiliki karakteristik kimia dan mikrobiologi yang berbeda sehingga penelitian lanjutan masih diperlukan untuk menyesuaikan indikator dengan berbagai komoditas pangan. Para peneliti juga perlu memastikan bahwa perubahan warna tetap akurat pada berbagai kondisi penyimpanan dan distribusi yang berbeda.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa limbah batang semu jahe dapat diolah menjadi serat selulosa berkualitas tinggi yang mampu memperkuat kemasan pintar berbasis antosianin dari kulit markisa ungu. Kemasan tersebut berhasil menunjukkan perubahan warna ketika makanan mulai kehilangan kesegarannya sehingga memberikan informasi tambahan yang mudah dipahami oleh konsumen. Inovasi ini tidak hanya memanfaatkan limbah pertanian menjadi produk bernilai tinggi, tetapi juga membuka peluang lahirnya generasi baru kemasan pangan yang lebih cerdas, lebih ramah lingkungan, dan mampu membantu masyarakat mengurangi pemborosan makanan sekaligus meningkatkan keamanan pangan. Namun sebelum teknologi ini hadir secara luas di pasaran, para ilmuwan masih perlu melakukan berbagai penelitian lanjutan untuk memastikan kinerjanya pada beragam jenis makanan serta menilai kelayakan produksinya dalam skala industri.
Baca juga artikel tentang: AI yang Terlihat Pintar Tapi Bisa Keliru, Ini Penjelasan Ilmiahnya
REFERENSI:
Thanh, Nguyen Chi dkk. 2026. Anthocyanin-based intelligent food packaging films reinforced with ginger pseudostem cellulose fibers: a sustainable approach for real-time freshness monitoring of perishable foods. RSC advances 16 (33), 30563-30581.
