Uji Ketulenan Madu Menggunakan Sensor Gentian Optik Bercirikan Plasmonik

Penulis: Dr. Wan Maisarah Mukhtar
Pensyarah Kanan, Program Fizik Gunaan
Fakulti Sains & Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia (USIM)

Madu telah digunakan sejak zaman-berzaman sebagai salah satu penawar penyakit dan juga pemanis semulajadi makanan. Ia terdiri daripada rembesan lebah dan ekstrak nektar tumbuhan. Komposisi madu dipengaruhi oleh suhu dan lokasi penyimpanan. Kebanyakan madu mempunyai ramuan yang serupa seperti asid fenolik, flavonoid, kaempferol dan antioksidan. Antioksidan telah terbukti dapat mengurangkan risiko kanser.

Jenis Madu

Di Malaysia, madu merupakan makanan tambahan harian yang popular. Madu Tualang, Madu Kelulut dan Madu Australia Capilano adalah antara jenis-jenis madu komersial yang mudah didapati di pasaran di negara kita. Madu boleh dikelaskan berdasarkan warna, spesies lebah dan tempat asalnya. Kebiasaannya, warna madu bergantung kepada jenis nektar yang dominan. Madu Tualang ialah madu hutan dengan sarang berbentuk cakera yang dihasilkan oleh lebah gergasi Asia, iaitu Apis Dorsata dan boleh didapati di hutan hujan tropika Semenanjung Malaysia, Thailand, Sumatera dan Borneo. Ia mempunyai kandungan fenolik yang tinggi dan dapat dikenalpasti dengan jelas berdasarkan warnanya yang perang.

Madu Kelulut pula dihasilkan oleh lebah tanpa sengat (stingless bee). Secara amnya, komposisi Madu Kelulut dan Madu Tualang adalah serupa. Di antara ciri-ciri untuk membezakan madu-madu ini adalah kandungan lembapan, keasidan, kelikatan, dan komposisi sukrosa dan mineral. Madu Australia Capilano yang dikeluarkan oleh Capilano Honey Ltd ialah sejenis madu Leptospermum Australia. Kebanyakan spesies Leptospermum ditemui di kawasan selatan Australia.

Sifat dan Ketulenan Madu

Madu bersifat hidroskopik, di mana ia berupaya untuk menarik air dari udara sekeliling. Jika kandungan lembapan madu mencapai lebih daripada 18%, ketumpatan molekulnya akan berkurang sehingga mencapai fasa dimana penapaian boleh berlaku. Mutakhir ini, isu penipuan madu (honey scam) semakin berleluasa. Ia bukanlah isu setempat, malahan ia merupakan masalah global di mana turut berlaku di peringkat antarabangsa. Kesilapan pengambilan madu tiruan boleh mendatangkan pelbagai penyakit termasuklah diabetes, obesiti dan penyakit jantung.

Teknologi Sensor Pengesan Ketulenan Madu

Terdapat pelbagai alatan saintifik didapati mampu mengenalpasti ketulenan madu seperti Spektroskopi Resonans Magnet Nuklear (NMR spectroscopy), spektroskopi Raman (Raman Spectroscopy), Pembelauan Sinar-X (X-Ray Diffraction) dan Kromatografi Cecair Berprestasi Tinggi (High Performance Liquid Chromatography, HPLC). Meskipun alatan-alatan tersebut terbukti mampu menganalisis sifat-sifat madu secara tepat dan terperinci, namun penggunaannya terhad kepada mereka yang berkepakaran dalam penggunaan peralatan tersebut di samping kos alatan yang tinggi dan prosedur pengoperasian yang agak rumit.

Menyedari permasalahan ini, sekumpulan penyelidik dari Makmal Penyelidikan Fotonik dari Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia (USIM) diketuai oleh Dr. Wan Maisarah Mukhtar telah membangunkan sejenis sensor untuk mengesan ketulenan madu yang dikenali sebagai “Plasmonic FBG-based Honey Quality Tester”. Sensor ini terdiri daripada gentian optik parutan Bragg (Fiber Bragg Grating, FBG) yang bercirikan kesan plasmonik.

Kesan plasmonik atau secara tepatnya resonan plasmon permukaan tempatan (localized surface plasmon resonance, LSPR) dihasilkan dengan menyalut FBG dengan zarah nano emas. Sebelum ini, FBG telah digunakan secara meluas di dalam bidang komunikasi optik sebagai penapis untuk pemilihan panjang gelombang. Fungsinya adalah berdasarkan perubahan berkala indeks biasan dalam teras gentian optik. Kini, penggunaan FBG tidak terhad untuk tujuan telekomunikasi sahaja, tetapi kian berkembang kepada pelbagai variasi aplikasi penderiaan seperti pengesanan suhu, tekanan dan getaran.

Gandingan kesan plasmonik dan perambatan gelombang evanescence dari gentian optik FBG bersalut emas nano terbukti mampu meningkatkan keupayaan sensitiviti dan selektiviti sensor dalam mengesan kepelbagaian indeks biasan terhadap sampel madu yang diuji. Ringkasnya, sensor gentian optik ini menawarkan pakej yang menarik di mana ia bersifat mudah alih, ringan, mesra pengguna, murah dan berupaya membezakan kepelbagaian jenis madu dan juga ketulenannya. Akhir sekali, penguji ketulenan madu menggunakan gentian optik yang diperkenalkan ini berpotensi cerah sebagai alternatif untuk membantu para pengguna madu sama ada pembeli, penjual mahupun pembekal agar mereka tidak tertipu dengan madu tiruan.

Rujukan:

1. Moniruzzaman, M., Amrah Sulaiman, S., & Gan, S. H. (2017). Phenolic acid and flavonoid composition of malaysian honeys. Journal of Food Biochemistry, 41(2), e12282.
2. Habryka, C., Socha, R., & Juszczak, L. (2020). The Effect of Enriching Honey with Propolis on the Antioxidant Activity, Sensory Characteristics, and Quality Parameters. Molecules, 25(5), 1176.
3. Cokcetin, N. N., Pappalardo, M., Campbell, L. T., Brooks, P., Carter, D. A., Blair, S. E., & Harry, E. J. (2016). The antibacterial activity of Australian Leptospermum honey correlates with methylglyoxal levels. PloS one, 11(12), e0167780.
4. Go, B., Sa, B., To, L., & Co, O. (2018). Quality Assessment of Nigerian Multiflora Honey Marketed in Ogbomoso Region. Carpathian Journal of Food Science & Technology, 10(3).
5. Singh, I., & Singh, S. (2018). Honey moisture reduction and its quality. Journal of food science and technology, 55(10), 3861-3871.
6. https://www.astroawani.com/berita-malaysia/perusahaan-madu-kelulut-di-kapit-jana-pendapatan-lumayan-335491 

Biodata Penulis

Wan Maisarah Mukhtar merupakan pensyarah kanan dari Program Fizik Gunaan, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia (USIM). Beliau juga adalah salah seorang penyelidik dari Makmal Penyelidikan Fotonik, USIM.