PERKEBUNAN INDONESIA – Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) mengembangkan metode deteksi residu pestisida pada teh menggunakan nanopartikel perak dan teknologi Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS).
Peneliti Pusat Riset Fotonika BRIN, Affi Nur Hidayah, menjelaskan, inovasi tersebut memanfaatkan nanopartikel perak sebagai penguat sinyal Raman dari molekul pestisida.
Nanopartikel yang digunakan diproduksi dengan memanfaatkan laser femtosecond dan dapat langsung dicampurkan ke dalam sampel yang akan dianalisis.
Menurut Afifi, pendekatan ini mampu mendeteksi deltamethrin hingga konsentrasi 0,01 bagian per juta (ppm) dalam pengujian skala laboratorium.
“Prinsip sederhananya, kita memanfaatkan nanopartikel perak untuk memperkuat sinyal Raman dari molekul yang ingin dideteksi. Jadi, sinyal yang awalnya sangat lemah dapat dibuat lebih kuat sehingga karakteristik molekulnya lebih mudah terbaca,” Affi dikutip brin.go.id, Kamis (13/8/2026).
Deltamethrin merupakan pestisida golongan piretroid yang digunakan dalam budidaya berbagai tanaman, termasuk teh. Di Indonesia, batas maksimum residu deltamethrin pada teh ditetapkan sebesar 10 ppm.
Afifi mengatakan, keberadaan residu pestisida dalam konsentrasi rendah tidak dapat dikenali melalui warna, aroma, maupun rasa bahan pangan. Karena itu, diperlukan metode analisis yang mampu mengidentifikasi karakteristik molekul pada konsentrasi yang sangat kecil.
Selama ini, lanjut Afifi, residu deltamethrin dapat dianalisis menggunakan sejumlah teknik laboratorium, seperti Gas Chromatography-Electron Capture Detection (GC-ECD), Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), dan High-Performance Liquid Chromatography (HPLC).
Metode tersebut memiliki kemampuan analisis tinggi, tetapi umumnya memerlukan tahapan preparasi sampel, bahan kimia, instrumen khusus, serta waktu analisis.
Menurut Affi, pendekatan SERS yang dikembangkan menawarkan alternatif dengan memanfaatkan penguatan sinyal Raman oleh nanopartikel logam. Dengan penguatan tersebut, karakteristik molekul yang terdapat dalam konsentrasi sangat rendah dapat lebih mudah dikenali.
Salah satu inovasi dalam penelitian ini terletak pada pembuatan nanopartikel perak menggunakan laser femtosecond, yaitu laser yang menghasilkan pulsa cahaya berdurasi sangat singkat hingga skala femtosekon.
Dalam prosesnya, larutan prekursor perak ditempatkan di dalam kuvet dan disinari menggunakan laser femtosecond. Interaksi laser dengan larutan menghasilkan spesies reaktif yang membantu mengubah ion logam menjadi atom logam. Atom-atom tersebut kemudian bergabung membentuk partikel berukuran nanometer.
“Dengan menggunakan laser femtosecond, kita dapat menghasilkan nanopartikel perak melalui interaksi cahaya dengan larutan prekursor. Pendekatan ini memungkinkan penggunaan bahan kimia tambahan, terutama bahan pereduksi yang kuat, diminimalkan,” ungkap Affi.
Proses tersebut menghasilkan nanopartikel perak dengan ukuran rata-rata sekitar 8 nanometer. Pembentukannya secara kasatmata ditandai dengan perubahan warna larutan menjadi kekuningan.
Pada skala nanometer, perak memiliki sifat optik yang berbeda dibandingkan material perak dalam ukuran biasa.
Salah satunya berupa fenomena plasmonik, yakni interaksi kolektif elektron pada permukaan nanopartikel dengan cahaya yang dapat meningkatkan medan elektromagnetik di sekitar permukaan partikel.
Sifat tersebut dimanfaatkan untuk memperkuat sinyal Raman. Ketika molekul deltamethrin berada di dekat permukaan nanopartikel perak dan dikenai cahaya laser, sinyal Raman molekul dapat mengalami penguatan sehingga pola spektrumnya lebih mudah diamati.
“Sederhananya, nanopartikel perak ini seperti pengeras suara bagi sinyal molekul. Sinyal yang sebelumnya terlalu lemah untuk dibaca menjadi lebih kuat sehingga sidik jari molekul pestisida dapat diamati,” kata Affi.
Sidik jari tersebut berupa pola spektrum Raman yang khas. Setiap molekul memiliki karakteristik vibrasi tertentu sehingga menghasilkan pola spektrum yang dapat digunakan untuk membantu proses identifikasi.
Keunggulan lain yang ditawarkan penelitian ini adalah penggunaan SERS berbasis larutan. Berbeda dengan sejumlah pendekatan SERS yang mengintegrasikan nanopartikel logam pada permukaan atau substrat tertentu, nanopartikel dalam penelitian ini dapat langsung dicampurkan dengan sampel.
Pada pengujian skala laboratorium, sampel minuman teh ditambahkan deltamethrin dengan variasi konsentrasi 500 ppm hingga 0,01 ppm. Sampel kemudian dicampurkan dengan larutan nanopartikel perak hingga mencapai volume sekitar tiga mililiter di dalam kuvet kaca dan selanjutnya dianalisis menggunakan spektroskopi Raman.
“Yang menarik dari pendekatan ini adalah nanopartikel dalam bentuk larutan dapat langsung dicampurkan dengan sampel. Jadi, kita tidak perlu terlebih dahulu menempatkan nanopartikel pada suatu substrat tertentu,” terang Affi.
Pendekatan tersebut berpotensi menyederhanakan tahapan preparasi karena tidak memerlukan proses pembuatan substrat SERS. Pada metode berbasis substrat, nanopartikel harus diintegrasikan pada suatu permukaan dengan distribusi yang perlu dikendalikan agar sinyal yang dihasilkan konsisten.
“Konsepnya tidak hanya terbatas untuk deltamethrin. Selama suatu molekul mempunyai karakteristik Raman yang dapat diperkuat, pendekatan ini berpotensi dieksplorasi untuk berbagai analit atau kontaminan lainnya,” papar Afifi.
Meski mampu mendeteksi deltamethrin pada konsentrasi rendah dalam percobaan laboratorium, Affi menegaskan teknologi tersebut masih berada pada tahap pengembangan dan belum ditujukan untuk menggantikan metode analisis standar.
Pengujian lebih lanjut masih diperlukan untuk mengevaluasi selektivitas, reproduksibilitas, dan kestabilan nanopartikel, serta melakukan validasi menggunakan sampel nyata.
“Masih ada tahapan yang perlu dilakukan sebelum metode ini dapat diterapkan secara luas. Kita perlu memastikan bahwa hasil pengukurannya konsisten, selektif, stabil, dan tervalidasi menggunakan sampel nyata,” ujar Afifi.
Pengembangan tersebut menunjukkan potensi integrasi teknologi fotonik dan nanomaterial untuk mendukung metode deteksi kontaminan pangan yang sensitif dengan proses preparasi yang lebih sederhana.
“Dari penelitian ini kita melihat bahwa teknologi laser dan nanomaterial dapat dipadukan untuk mengembangkan metode deteksi yang lebih sederhana dan sensitif. Ke depan, pendekatan seperti ini berpotensi dikembangkan untuk mendukung skrining keamanan pangan,” kata Affi. (gar)
