Smart Edible Packaging: Masa Depan Pengemas Pangan Berkelanjutan
Oleh Ignasius Radix A. P. Jati
Program Studi Teknologi Pangan, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya Ketua Perhimpunan Ahli Teknologi Pangan Indonesia (PATPI) Cabang Surabaya
Meningkatnya kesadaran masyarakat akan dampak negatif sampah kemasan telah memicu inovasi dalam pengembangan alternatif pengemasan yang lebih berkelanjutan. Salah satu terobosannya adalah pengembangan edible film, lapisan tipis pengemas pangan yang dapat dikonsumsi. Inovasi lebih lanjut dari konsep ini melahirkan smart edible packaging, yang tidak hanya berfungsi sebagai pengemas ramah lingkungan namun juga memiliki kemampuan aktif dan cerdas untuk memantau dan bahkan meningkatkan kualitas produk pangan yang dikemas.
Salah satu inovasi yang semakin menarik perhatian adalah edible film, yaitu lapisan tipis yang digunakan sebagai pengemas pangan dan dapat dikonsumsi. Bahan baku edible film berasal dari senyawa alami seperti polisakarida, protein, dan lipid, yang memiliki sifat edible dan biodegradable. Polisakarida adalah bahan yang paling banyak digunakan dalam pembuatan edible film karena sifatnya yang edible dan biodegradable.
Sumber polisakarida untuk pembuatan edible film antara lain tumbuhan (pati, pektin, selulosa), organisme laut (alginat, karagenan), dan hasil fermentasi (pullulan, xanthan gum). Sementara itu, protein nabati dan hewani juga dapat dipergunakan sebagai bahan edible film. Kolagen dan gelatin yang berasal dari kulit dan tulang hewan, kasein dan whey dari susu, protein kedelai, gluten dari gandum, dan zein dari jagung merupakan bahan-bahan yang dapat dipergunakan dalam pembuatan edible film. Lemak juga dipergunakan sebagai bahan pembuatan edible film karena memiliki sifat penghalang uap air yang baik. Beberapa jenis lemak di antaranya lilin lebah, carnauba wax, shellac, parafin, serta berbagai jenis minyak seperti minyak kelapa sawit, minyak kelapa, minyak kedelai, dan minyak bunga matahari.
Untuk menjadikan edible film memiliki kekuatan dan kelenturan mendekati plastik, diperlukan bahan tambahan dalam formulasi produksinya. Bahan tersebut dikategorikan sebagai plasticizer yang didefinisikan sebagai bahan yang dapat meningkatkan fleksibilitas dan mengurangi kerapuhan edible film. Plasticizer bekerja dengan mengganggu interaksi polimer dalam jaringan matriks pembentuk struktur edible film. Jenis-jenis plasticizer yang populer antara lain gliserol, sorbitol, dan polietilen glikol. Beberapa penelitian juga menggunakan sukrosa, asam sitrat, dan lesitin untuk mendapatkan sifat kelenturan pada edible film yang dihasilkan.
Sifat fungsional edible film
Sebagai alternatif dari kemasan plastik, edible film harus memiliki sifat fungsional yang serupa. Perbedaan bahan dalam produksi edible film menghasilkan karakteristik yang berbeda pula. Hal ini menjadikan penelitian dalam pengembangan edible film banyak dilaporkan mengarah pada penggabungan berbagai bahan untuk memperoleh sifat yang lebih baik. Sifat edible film sangat dipengaruhi oleh struktur polimer penyusunnya antara lain:
- Pati dan selulosa memiliki sifat mekanis yang baik, kemampuan menahan oksigen dan karbondioksida yang baik, namun tingkat kerapuhannya tinggi. Pektin dan alginat menghasilkan film yang fleksibel dengan tingkat kelarutan tinggi. Sementara pullulan dan karagenan menghasilkan edible film yang glossy dan transparansi yang tinggi
- Lemak dalam edible film meningkatkan daya tahan terhadap uap air, namun perlu penambahan emulsifier agar dapat menghasilkan film yang homogen.
- Protein memiliki kemampuan membentuk film yang baik, sifatsifat mekanis seperti kuat tarik dan fleksibilitas yang unggul, serta memiliki kem
Pengembangan smart edible packaging
Seiring dengan perkembangan teknologi, edible film dikembangkan menjadi smart edible packaging, yaitu gabungan antara active packaging dan intelligent packaging (Gambar 1). Smart edible packaging mengandung berbagai senyawa aktif yang dapat berperan sebagai antioksidan, antimikroba, penangkap O2, etilen, dan CO2 emitter. Komponen aktif dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti ekstrak rempah-rempah, bagian-bagian tanaman seperti akar, batang, daun, bunga, serta buah, dan sayur-sayuran (Tabel 1). Selain itu, smart edible packaging juga memiliki fitur cerdas untuk memberikan informasi lebih lanjut mengenai kondisi produk pangan yang dikemas melalui indikator yang berubah sebagai respon dari perubahan yang terjadi pada produk pangan. Dalam pengembangan smart edible film, indikator yang banyak dikembangkan adalah indikator warna yang akan berubah seiring dengan perubahan kondisi produk atau lingkungan di sekitar produk yang dikemas. Antosianin dapat dipergunakan sebagai indikator kerusakan produk melalui perubahan warna akibat pH. Antosianin dapat berasal dari berbagai sumber seperti ekstrak bunga telang, kubis ungu, terong ungu, kulit buah naga, ubi ungu, kulit anggur, kulit manggis, dan wortel ungu. Bahan-bahan tersebut dapat dipilih karena perubahan warna yang dapat diobservasi dengan jelas, sensitifitas terhadap perubahan pH yang tinggi,
Selain antosianin, furcellaran dan Spirulina sp juga dilaporkan dapat menjadi indikator pada smart edible packaging. Prinsip kerja dari smart edible packaging adalah memberikan respon berupa perubahan warna pada kemasan akibat perubahan pH kemasan. pH kemasan berubah karena produk pangan yang dikemas, setelah disimpan akan menalami penurunan mutu atau degradasi. Dalam proses ini, akan terjadi degradasi protein menghasilkan ammonia yang dapat mempengaruhi pH lingkungan. Perubahan ini direspon oleh indikator pada kemasan dengan perubawarna (Gambar 2).
Pembuatan smart edible packaging
Smart edible packaging dapat diproduksi seperti edible film dengan menggunakan dua metode yaitu metode kering dan metode basah. Metode sederhana yang paling banyak dipergunakan adalah metode basah atau solvent casting. Prinsip metode ini adalah membentuk larutan yang berisi campuran biopolimer dan kemudian dikeringkan untuk memperoleh lembaran film yang dapat dipergunakan untuk bahan pengemas. Secara garis besar metode ini terdiri dari empat langkah, yaitu:
- Pelarutan bahan-bahan pembentuk film termasuk bahan aktif yang ingin ditambahkan
- Pemanasan pada suhu tertentu untuk memutus ikatan antar molekul sehingga dapat tercampur dan larut sempurna
- Pencetakan yaitu mengambil larutan dalam volume tertentu dan menghamparkan pada cetakan datar sehingga diperoleh ketebalan film yang diinginkan
Penguapan pelarut yang dilakukan pada suhu ruang ataupun pemanasan bersuhu rendah. Proses evaporasi menjadi krusial untuk mendapatkan lapisan film dengan kualitas yang baik. Metode lain dalam pembuatan smart edible packaging adalah metode kering. Metode kering dapat dikategorikan menjadi proses ekstruksi, proses pencetakan kompresi dan pencetakan injeksi. Di antara ketiga metode, proses ekstruksi merupakan proses yang banyak dilakukan dan potensial untuk dikembangkan dalam skala industri. Dalam proses ekstruksi, bahan-bahan edible packaging perlu dibentuk menjadi pellet dan diekstruksi dengan tambahan plasticizer. Parameter yang perlu diperhatikan adalah kecepatan screw, suhu, kecepatan bahan masuk, dan kadar air. Parameter tersebut sangat mempengaruhi sifat film yang dihasilkan
Aplikasi smart edible packaging pada produk pangan
Karakteristik smart edible film yang mampu menyerupai sifat kemasan plastik juga nampak dari peranannya ketika diaplikasikan sebagai pengemas produk pangan. Produk-produk yang dapat mempergunakan smart edible packaging dalam pengemasannya antara lain:
- Buah
Edible film banyak diaplikasikan pada buah dengan cara coating. Berbagai jenis wax diaplikasikan pada jenis buah yang berbeda seperti apel, strawberry, jambu, mangga, apricot, tomat, dan jeruk. Pengunaan edible film mampu menghambat kematangan, mencegah perubahan warna buah, mengurangi susut berat, menghambat pencoklatan buah potong, dan menghambat pertumbuhan jamur - Sayur
Peranan edible film dalam pengemasan berbagai macam sayur telah banyak diivestigasi. Jenis sayuran tersebut antara lain wortel, kentang, cabai, kubis, dan zukini. Keberadaan edible film dapat mempertahankan kekokohan sayur, warna, dan mengurangi susut berat. - Kacang-kacangan
Edible film telah diaplikasikan dalam pengemasan walnut dan pine nut. Hasilnya, edible film dapat mengurangi tingkat ketengikan, mempertahankan penampilan, dan menjaga keseimbangan rasa kacang-kacangan. - Ikan
Berbagai jenis ikan dapat dikemas dengan smart edible film, antara lain salmon dalam produk segar maupun salmon asap, forel pelangi, ikan sebelah, ikan tai, dan udang. Pengemasan dengan smart edible film mampu mengurangi susut berat ikan, menghambat melanosis, dan memperpanjang umur simpan - Daging Edible film menjadi solusi yang tepat untuk pengemas daging dan produk turunannya seperti daging sapi, kerbau, kambing, unta, dan daging ayam, serta produknya seperti sosis, salami, dan patties. Keberadaan edible film mengurangi susut berat, perubahan warna, dan memperpanjang umur simpan.
- Produk bakery dan keju Produk bakery seperti roti dan biskuit juga dapat dikemas dengan edible film. Selain itu edible film dapat digunakan untuk mengemas keju
Peluang dan tantangan pengembangan smart edible packaging
Perkembangan penelitian smart edible packaging semakin meningkat. Hal ini ditunjang dengan fokus dunia terhadap keberlanjutan dan pengurangan jumlah dan dampak negatif limbah plastik bagi lingkungan. Penelitian smart edible packaging berhasil membuktikan bahwa kemasan edible dapat diproduksi dengan teknologi sederhana maupun skala yang lebih besar. Kemasan edible dapat dibuat menjadi smart packaging dengan penambahan bahan-bahan aktif. Kemasan ini terbukti mampu berperan mempertahankan kualitas produk pangan dan bahkan meningkatkannya.
Terlepas dari potensi menjanjikan yang ditunjukkan oleh berbagai penelitian, adopsi luas smart edible packaging terhambat oleh serangkaian tantangan krusial. Inkonsistensi dalam hasil produksi, ketidakmampuan kemasan untuk menandingi daya tahan plastik konvensional, dan risiko hilangnya sifat edible selama formulasi dan pemrosesan menjadi kendala signifikan. Tantangan juga terjadi pada proses produksi skala industri. Apabila smart edible packaging ingin berkembang dan dapat bertahan untuk bersaing dengan plastik, maka seharusnya mudah diproduksi dalam skala besar dan biaya produksi yang rendah. Tantangan ini membuat penelitian smart edible packaging masih terbuka luas dan tetap akan menjadi fokus untuk mendukung pengembangan keberlanjutan
