Sensor Pengontrol Kandungan Gizi Makananistimewa

Para peneliti berhasil mengembangkan sensor berbasis kertas untuk mendeteksi kandungan nutrisi pada makanan. Teknologi sensor ini diklaim murah dan terjangkau serta andal. Alat ini juga mampu bekerja dengan aplikasi ponsel untuk mendeteksi tingkat zat besi dalam produk makanan fortifikasi.

Teknologi tersebut diciptakan untuk merespons banyaknya negara berpenghasilan rendah yang beralih ke program fortifikasi makanan (makanan dengan nutrisi tambahan) massal untuk mengatasi kekurangan gizi dalam populasi mereka.

Tetapi banyak dari program ini justru kekurangan sumber daya yang dibutuhkan untuk menentukan apakah jumlah nutrisi yang ada sudah tepat dan konsisten dalam produk makanan tersebut.

Teknologi baru ini dikembangkan oleh ilmuwan dari University of Illinois. Para ilmuwan menggabungkan teknik kimia, nutrisi, dan ilmu makanan untuk mengembangkan sensor kertas pengubah warna yang dapat mendeteksi zat besi dalam makanan. Ini dilakukan bersama dengan teknologi informasi untuk mengembangkan aplikasi ponsel yang mudah digunakan yang dapat diakses dengan mudah dan murah.

Anna Waller, seorang kandidat doktoral di Departemen Ilmu Pangan dan Nutrisi Manusia, dan Lab IGNITE, memimpin penelitian, yang diterbitkan dalam jurnal Nutrients. "Kami mempelajari program fortifikasi sebagai cara mengurangi defisiensi mikronutrien di negara-negara berpenghasilan rendah," Waller menjelaskan.

Salah satu tujuanya adalah untuk meningkatkan keberhasilan program-program ini dan meningkatkan sistem pemantauan serta evaluasi program-program. Tetapi untuk melakukannya perlu melibatkan begitu banyak infrastruktur laboratorium dan personel yang sering tidak tersedia.

Juan Andrade, seorang profesor nutrisi dan rekan penulis dalam penelitian ini menjelaskan bahwa kepercayaan antara konsumen, perusahaan yang memproses produk makanan, dan pemerintah yang mengatur program fortifikasi adalah kuncinya. Teknologi baru, katanya, memfokuskan hal tersebut.

"Pada akhirnya Anda memiliki alat yang disetujui semua orang, yang valid, sederhana, dan murah, yang memberi Anda hasil pada ponsel. Jika ponsel dapat terhubung ke cloud, dan cloud terhubung ke sebuah kantor pemerintah atau kantor perusahaan, mereka dapat memonitor untuk mendukung klaim mereka. Semuanya dikumpulkan dan disimpan. Tidak ada ruang untuk perselisihan. Itulah sebabnya ini adalah teknologi yang hebat untuk dihasilkan," kata Andrade.

Waller mulai dengan melihat berbagai jenis biosensor. Sensor berbasis kertas sangat menonjol karena tampaknya menjadi yang paling murah dan paling sederhana untuk digunakan, yang sejalan dengan kriteria Organisasi Kesehatan Dunia untuk mengembangkan jenis teknologi ini.
Salah satu kendala utama, kata Waller, adalah memutuskan media apa yang akan digunakan. Dia melihat dalam penelitian sebelumnya pada sensor berbasis kertas, bahwa kertas hidrofilik, yang menyerap air, paling sering digunakan.

"Karena kami mengukur zat besi tambahan dalam matriks makanan kering, kami harus melarutkannya terlebih dahulu menjadi larutan asam. Namun, ketika kami menggunakan kertas hidrofilik, titik warna yang berkembang sangat tidak konsisten dan warnanya tidak mudah diukur. karena sampel tersebar di kertas hidrofilik," kata Waller.

Dia terus menguji kertas yang akan mendukung pengembangan titik warna yang mereka ukur, dan menetap di kertas hidrofobik, yang tertanam dengan silikon. Ini mengurangi heterogenitas titik warna pada kertas, dan memberikan hasil yang lebih akurat dan dapat diandalkan.

Menggunakan latar belakangnya di bidang kimia, ia kemudian meneliti berbagai reaksi dengan zat besi yang dapat menghasilkan perubahan warna yang terlihat di atas kertas, pada reaksi ferrozine, yang bekerja dalam kisaran suhu terluas. Dia mengurangi jumlah cairan dalam larutan menjadi sejumlah mikroliter kecil, menaruhnya di atas kertas, dan mengeringkannya.

Andrade menjelaskan, metode ini memiliki lebih sedikit gangguan (dengan nutrisi lain) Ini memiliki warna magenta yang cerah. Jadi ketika Anda melihat noda di kertas, semuanya terkonsentrasi. Itulah sebabnya warnanya begitu cerah, dan mengering dengan cepat. warnanya sangat stabil dan tetap sama saat kering.

"Butuh beberapa saat untuk mengetahui metode apa, karena jika warnanya hilang, kita sudah selesai," tambahnya. "Ini reaksi yang sangat stabil, dan warnanya tetap stabil selama dua tahun."

Proses ini menghasilkan pengujian berbasis kertas yang mampu berubah warna sebagai respons terhadap zat besi dalam makanan fortifikasi. Para peneliti manggunakan tepung terigu Tanzania dan susu formula bayi untuk menguji sensor mereka.

Mereka kemudian menggunakan tepung jagung dalam penelitian dengan zat besi ke tingkat yang direkomendasikan oleh Organisasi Kesehatan Dunia.
Tim juga menerima hibah dari ADM Institute for Postharvest Loss untuk mengembangkan aplikasi smartphone, bekerja sama dengan U of I Technology Services, untuk mengukur perubahan warna ini menggunakan aplikasi smartphone. Dengan ponsel, mereka yang akan mengevaluasi tingkat nutrisi dalam makanan fortifikasi, setelah warna muncul, aplikasi akan menganalisis tingkat zat besi.

Menurut Andrade, Secara tradisional, metode standar untuk mengukur zat besi dalam sampel makanan adalah penggunaan serapan atom atau spektroskopi emisi. Namun, jenis analisis ini mahal, membutuhkan tenaga yang terlatih, dan biasanya hanya ditemukan di laboratorium di universitas atau industri swasta.

Tapi Andrade menjelaskan bahwa smartphone dapat diakses pada kondisi sumber daya rendah. "Studi menunjukkan ada penetrasi telepon seluler di negara-negara berpenghasilan rendah. Kami telah berada di sana, dan kami memahami konteksnya, jadi kami membawanya ke desain teknologi berbasis kertas ini," kata Andrade.

Waller melakukan perjalanan ke Meksiko menggunakan Fulbright Fellowship untuk memvalidasi akurasi dan konsistensi sensor dalam mendeteksi zat besi pada makanan dari program fortifikasi yang sebenarnya.

Selain mengembangkan kit sampel yang murah yang memberikan pengukuran yang valid, akurat, dan andal, salah satu eksperimen yang ia lakukan di Meksiko adalah membandingkan bagaimana hasil aplikasi smartphone dibandingkan dengan hasil pada komputer desktop menggunakan perangkat lunak.

"Salah satu aspek yang diterbitkan dalam makalah ini adalah transisi yang mulus dari desktop ke analisis berbasis smartphone tanpa membahayakan kinerja dan validitas sensor," kata Andrade.

"Dalam studi awal, kami mengambil foto dengan ponsel atau kamera, mendigitalkannya dan menganalisanya menggunakan perangkat lunak komputer. Tetapi bagaimana jika telepon itu sendiri yang melakukan analisis alih-alih membawanya ke komputer desktop? Apakah nilai yang diperoleh akan ini sama? Itulah yang harus kami uji, dan jawabannya adalah, ya," katanya.

nik/berbagai sumber/E-6