ABSTRAK
Artikel ini menyajikan tinjauan mendalam tentang peran senyawa organik volatil (VOC) dalam autentikasi makanan, suatu bidang yang semakin penting karena meningkatnya kompleksitas kasus penipuan makanan. Profil VOC yang inheren dan unik dalam berbagai produk makanan berfungsi sebagai sidik jari kimia, yang memungkinkan pembedaan produk makanan asli dari yang palsu di berbagai kategori makanan seperti susu, buah-buahan, sayuran, daging, makanan laut, minuman, dan biji-bijian. Tinjauan ini dimulai dengan tinjauan umum tentang sifat dan karakteristik kimia VOC, yang menekankan keragaman dan signifikansinya dalam pengalaman sensorik produk makanan. Artikel ini mengeksplorasi aplikasi VOC dalam autentikasi makanan, yang menyediakan informasi berharga tentang asal, varietas, kualitas, tahap pematangan, dan potensi pemalsuan. Kemajuan dalam teknik deteksi dan analisis, seperti kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS), reaksi transfer proton-spektrometri massa (PTR-MS), spektrometri massa tabung aliran ion terpilih (SIFT-MS), hidung elektronik (E-noses) dll., dibahas. Artikel ini juga membahas tantangan dan keterbatasan dalam autentikasi makanan berbasis VOC, termasuk variabilitas dalam profil VOC, keterbatasan teknis, dan pertimbangan regulasi. Sebagai kesimpulan, tinjauan ini menggarisbawahi potensi VOC sebagai indikator integritas pangan, dan memprediksi bahwa kemajuan teknologi berkelanjutan dan kolaborasi interdisipliner akan meningkatkan keamanan, kualitas, dan keterlacakan pangan.

1 Pendahuluan
Autentikasi pangan merupakan praktik penting yang menjamin kualitas, keamanan, dan keterlacakan produk pangan, yang bertujuan untuk mendeteksi kasus penipuan pangan, seperti pemalsuan, substitusi, dan kesalahan pelabelan. Demi mendapatkan lebih banyak keuntungan, pangan dapat diencerkan dengan bahan pengganti yang lebih murah, dicampur dengan bahan yang kualitasnya lebih rendah, atau diberi label dengan informasi palsu. Menutup mata terhadap penipuan pangan dapat menyebabkan situasi di mana praktik tidak jujur ​​mendominasi, yang mengakibatkan memburuknya kesehatan pasar pangan secara keseluruhan. Pentingnya autentikasi pangan tidak dapat dilebih-lebihkan, karena manfaatnya sangat banyak. Autentikasi pangan melindungi kesehatan konsumen dengan memastikan bahwa produk pangan terwakili secara akurat, khususnya untuk deklarasi alergen dan pelabelan nutrisi. Autentikasi pangan juga melindungi konsumen dari penipuan ekonomi dengan mencegah penjualan produk berkualitas rendah yang disalahartikan sebagai barang premium. Selain itu, autentikasi pangan menegakkan integritas rantai pasokan pangan dengan meningkatkan transparansi dan akuntabilitas, yang menguntungkan produsen dan konsumen. Selain itu, autentikasi pangan mendukung perdagangan komoditas pangan yang adil melalui autentikasi asal produk pangan, yang sangat krusial bagi produk dengan indikasi geografis yang dilindungi, guna memastikan bahwa produsen dari wilayah geografis tertentu yang terkenal dengan produk tertentu tidak dirugikan oleh aktivitas penipuan.

Untuk memastikan keaslian dan keakuratan hasil, autentikasi makanan bergantung pada serangkaian metode analisis dan identifikasi, termasuk kromatografi, spektroskopi, analisis isotop stabil, metabolomik, proteomik, metode enzimatik, dan teknik berbasis DNA. Namun, meningkatnya kompleksitas kasus penipuan makanan mengharuskan pengembangan metode yang stabil, efisien, dan dapat diandalkan untuk mengidentifikasi perubahan yang curang.

Senyawa organik volatil (VOC) merupakan sifat bawaan dan mencolok dari produk makanan, yang secara efektif dapat membedakannya dari varietas atau kategori lain. Profil uniknya dalam berbagai makanan dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti spesies, asal geografis, kondisi budidaya, dan metode pengolahan. Berdasarkan hal ini, profil VOC ini berfungsi sebagai sidik jari kimia, yang memungkinkan pembedaan produk makanan asli dari yang palsu. Profil ini telah berhasil digunakan dalam autentikasi berbagai komoditas makanan seperti produk susu, anggur, kopi, madu, minyak zaitun, dll. VOC dapat menentukan asal geografis suatu produk, karena lingkungan tempat makanan tersebut ditanam memengaruhi profil VOC-nya, yang khususnya bermanfaat dalam mengidentifikasi produk dengan indikasi geografis yang dilindungi. VOC juga dapat mendeteksi pemalsuan dengan mengidentifikasi senyawa tak terduga yang seharusnya tidak ada secara alami dalam produk makanan. Selain itu, VOC dapat membantu dalam mendeteksi contoh kesalahan pelabelan, khususnya yang berkaitan dengan bahan dan komposisi sebenarnya dari jus jeruk. Meskipun VOC banyak digunakan dalam praktik autentikasi makanan, hanya ada sedikit artikel komprehensif yang merangkum aplikasi dan perkembangannya. Tinjauan terkini terutama membahas kualitas, keamanan, dan manajemen penyimpanan pangan, dan kurang membahas secara spesifik tentang autentikasi pangan (Lin et al. 2023 ; Tiwari et al. 2020 ). Beberapa pembahasan berfokus pada penerapan metabolomik volatil untuk kualitas dan autentikasi pangan, tetapi kurang ikhtisar komprehensif tentang teknik deteksi dan metode analisis yang relevan (Lytou et al. 2019 ).

Tujuan artikel ini adalah untuk meninjau kemajuan dalam penggunaan VOC sebagai indikator penting untuk autentikasi makanan. Artikel ini mencakup ringkasan peran dan signifikansi VOC dalam produk makanan, eksplorasi kemajuan dalam pemanfaatan VOC sebagai biomarker untuk keaslian makanan, dan tinjauan umum teknik analisis yang digunakan dalam analisis VOC. Tujuan khusus artikel ini adalah untuk memahami relevansi VOC dalam konteks autentikasi makanan, menjelaskan kemajuan terkini dalam penggunaan VOC sebagai biomarker dalam autentikasi makanan, memberikan wawasan tentang teknik analisis tradisional dan yang baru muncul untuk analisis VOC, dan membahas arah masa depan yang potensial dalam autentikasi makanan berbasis VOC. Selain itu, artikel ini menekankan pentingnya kolaborasi interdisipliner, seperti integrasi pembelajaran mesin, dalam meningkatkan praktik autentikasi makanan. Dengan mencapai tujuan ini, artikel ini bertujuan untuk memberikan pemahaman menyeluruh tentang status VOC saat ini dalam autentikasi makanan dan untuk membayangkan potensi masa depan mereka dalam mempromosikan keamanan dan integritas pangan.

2 Tinjauan Umum Senyawa Organik Volatil (VOC)
2.1 Sifat Dasar dan Karakteristik VOC
VOC adalah berbagai bahan kimia berbasis karbon dengan titik didih rendah yang dapat mengandung unsur-unsur seperti hidrogen, oksigen, fluor, klorin, bromin, sulfur, atau nitrogen dalam struktur molekulnya. VOC mencakup berbagai macam kelas kimia, termasuk aldehida, keton, terpena, alkohol, ester, dll., yang sering kali muncul sebagai isomer dengan struktur dan sifat yang berbeda.

VOC mencakup berbagai macam barang sehari-hari, meresap ke berbagai sektor dan menunjukkan fleksibilitas yang luar biasa. Misalnya, VOC memainkan peran penting dalam pertanian, berfungsi sebagai komponen integral dalam komunikasi tanaman-ke-tanaman, menarik penyerbuk, dan bertindak sebagai pencegah herbivora, sebagaimana dijelaskan oleh penelitian (Bouwmeester et al. 2019 ). Di bidang kedokteran, VOC digunakan sebagai biomarker stres oksidatif, peradangan dan karsinogenesis, yang bertujuan untuk memantau terjadinya infeksi dan mendiagnosis penyakit (Oxner et al. 2023 ). Mereka juga mengarah pada pembentukan aerosol organik sekunder, yang memengaruhi iklim dan kesehatan manusia. Secara signifikan, VOC memainkan peran penting dalam pengalaman sensorik produk makanan dengan berkontribusi pada profil rasa dan aromanya. Zat-zat ini berkontribusi pada serangkaian aroma dan rasa yang unik, sehingga memberikan bau dan rasa yang khas pada berbagai makanan (Gambar 1 ). Dari buah-buahan dan sayuran hingga susu, daging, dan makanan olahan, kombinasi berbagai VOC mencirikan kualitas sensoriknya yang unik. Selain itu, jenis, konsentrasi, volatilitas, dan interaksi VOC dengan komponen lain memengaruhi bau dan rasa yang dirasakan. Misalnya, volatilitas dan kelarutan VOC dalam anggur secara signifikan dipengaruhi oleh komposisi matriks, yang mencakup interaksi dengan polifenol (Pittari et al. 2021 ). Dengan demikian, dalam konteks autentikasi makanan, profil VOC unik yang melekat pada berbagai produk makanan berfungsi sebagai sidik jari kimia yang khas. Sidik jari ini dapat dimanfaatkan untuk memverifikasi atribut penting seperti kualitas, keamanan, asal geografis, dan banyak lagi, dengan demikian menjadikan VOC sebagai alat yang sangat berharga dalam upaya memastikan keaslian makanan.

2.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Profil VOC dalam Makanan
Profil VOC dalam makanan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor mulai dari faktor biologis hingga faktor lingkungan dan pemrosesan (Gambar 2 ). Memahami faktor-faktor ini memungkinkan penggunaan VOC yang lebih tepat dan efektif dalam autentikasi makanan, sehingga memberikan informasi berharga tentang asal, jenis, pemrosesan, dan kondisi penyimpanan suatu produk makanan.

Faktor biologis memainkan peran penting, karena jenis tanaman atau hewan yang berbeda dapat memiliki profil VOC yang sangat khas. Misalnya, profil aroma berbagai varietas apel atau anggur dapat bervariasi secara signifikan karena perbedaan genetik (Rowan et al. 2009 ). Oleh karena itu, anggur yang dibuat dari “Cabernet Sauvignon” dan “le Pinot” memiliki rasa yang sangat berbeda, dan profil VOC mereka juga bervariasi. Faktor lingkungan seperti lokasi geografis, iklim, dan komposisi tanah juga dapat sangat memengaruhi profil VOC produk pertanian. Sementara pohon jeruk menunjukkan kemampuan beradaptasi dengan berbagai tanah dengan drainase yang memadai, pertumbuhan optimal diamati pada tanah yang sebagian besar terdiri dari lempung atau lempung berpasir (Su et al. 2023 ). Dan ini khususnya dicatat dalam produk seperti anggur, di mana konsep “terroir” menyoroti dampak kondisi geografis dan iklim pada VOC yang ada dalam anggur (Pittari et al. 2021 ). Selain itu, tahap pematangan saat panen muncul sebagai penentu penting, yang secara signifikan membentuk VOC yang ada dalam produk makanan. Proses pematangan dapat mengantarkan perubahan substansial pada profil VOC buah-buahan. Dengan mengevaluasi komposisi fraksi volatil Bergamot ( Citrus × bergamia ) pada tahap panen yang berbeda, para peneliti menemukan bahwa profil VOC-nya berubah, terutama kandungan β-ocimene, β-mircene, α-terpinene, trans -α-bergamotene, α-pinene, dan citronellal (Marzocchi et al. 2019 ). Teknik pengolahan makanan, mulai dari pemanasan hingga fermentasi atau pengeringan, memberikan pengaruh yang mendalam pada profil VOC makanan. Contoh yang tepat adalah pemanggangan biji kopi, suatu proses yang menghasilkan pembentukan ratusan VOC baru, yang memberikan kopi aromanya yang khas (Baggenstoss et al. 2008 ). Lebih jauh lagi, kondisi penyimpanan, termasuk wadah penyimpanan, suhu, kelembapan, dan paparan cahaya, muncul sebagai penentu penting yang memengaruhi stabilitas dan penguapan VOC, akibatnya mengubah profil VOC dari waktu ke waktu. Diketahui bahwa aroma anggur sebagian berasal dari rasa tong kayu ek. Selain itu, penelitian terkini menggarisbawahi dampak signifikan penyimpanan atmosfer terkendali pada buah naga, khususnya dalam membentuk kualitas buah dengan penekanan khusus pada profil VOC (Ho et al. 2021 ).

Kesimpulannya, komposisi VOC dalam makanan merupakan puncak dari berbagai faktor yang saling berinteraksi, yang secara kolektif mencerminkan karakteristik unik setiap produk makanan tertentu.

2.3 VOC dalam Autentikasi Makanan
VOC sangat berharga dalam konteks autentikasi makanan karena komposisi uniknya dalam berbagai jenis makanan. Dengan menganalisis keberadaan dan konsentrasinya, informasi penting dapat diperoleh terkait asal, varietas, kualitas, tahap pematangan, dan potensi pemalsuan atau kontaminasi produk makanan, yang pada dasarnya memberikan “sidik jari” yang khas untuk verifikasi. Penggunaan VOC sebagai indikator keaslian telah berhasil diterapkan pada berbagai komoditas makanan seperti anggur, kopi, minyak zaitun, dan madu, antara lain. Misalnya, dalam industri anggur, analisis VOC dapat mengungkapkan asal geografis anggur, varietas anggur, dan bahkan tahun produksi (Gajek et al. 2021 ). Singkatnya, VOC dan analisisnya menawarkan alat yang ampuh untuk autentikasi makanan, berkontribusi pada pemeliharaan standar kualitas, pencegahan penipuan makanan, dan perlindungan konsumen.

Profil VOC suatu produk makanan dapat memberikan ukuran kualitas dan kesegarannya. VOC tertentu mungkin menunjukkan kesegaran suatu produk, sementara yang lain mungkin menunjukkan pembusukan atau timbulnya ketengikan. Misalnya, ikan segar merupakan makanan yang mudah rusak dan rentan terhadap perubahan kimia, khususnya oksidasi dan pembusukan mikrobiologis, yang menyebabkan bau tidak sedap, dan total nitrogen basa volatil berfungsi sebagai penanda umum yang digunakan untuk mengukur kesegaran ikan yang belum diolah (Martin et al. 2023 ).

Selain itu, VOC dapat berfungsi sebagai penanda asal geografis dan varietas. Dalam industri anggur, aroma unik anggur, yang sebagian besar berasal dari profil VOC-nya, dapat mengungkapkan asal varietasnya dan wilayah geografis tempat anggur tersebut ditanam (Ferreira et al. 2000 ; Robinson et al. 2014 ; Zhang et al. 2023 ). Oleh karena itu, VOC tertentu dapat berfungsi sebagai kriteria emas untuk membedakan berbagai anggur yang diproduksi oleh kilang anggur yang berbeda.

Selain itu, VOC dapat digunakan untuk mendeteksi pemalsuan dan penipuan makanan, seperti kesalahan pelabelan asal atau spesies dan pemalsuan dengan bahan pengganti yang lebih murah, yang merupakan masalah penting dan rumit dalam industri makanan. Misalnya, mendeteksi VOC asing dapat menunjukkan adanya bahan pemalsuan, seperti biji kopi premium yang dipalsukan dengan biji kopi yang cacat (Toci dan Farah 2014 ). Demikian pula, VOC tertentu dalam minyak zaitun dapat menunjukkan pemalsuan dengan minyak bermutu rendah.

Secara keseluruhan, analisis VOC memberikan informasi berharga yang dapat berkontribusi untuk menjaga keaslian, keamanan, dan kualitas makanan, dengan demikian melindungi konsumen dan mendukung integritas serta pengembangan industri makanan yang baik.

3 Kemajuan VOC sebagai Indikator dalam Autentikasi Makanan
3.1 Tinjauan Umum Metode Autentikasi Makanan
Metode autentikasi makanan mencakup berbagai teknik yang bertujuan untuk memastikan integritas, kualitas, dan keamanan produk makanan. Teknik spektroskopi, termasuk spektroskopi inframerah (IR), spektroskopi inframerah dekat (NIR), dan spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR), memiliki sejarah panjang dalam menilai kualitas produk pertanian secara efektif, khususnya dalam bidang makanan. Dengan mengukur interaksi cahaya atau medan magnet dengan struktur molekul komponen makanan, metode ini menghasilkan sidik jari spektral untuk identifikasi dan autentikasi. Metode ini dicari untuk memeriksa komponen makanan karena cenderung memerlukan sedikit atau tidak ada persiapan sampel, menawarkan analisis yang cepat, tidak merusak, dan waktu nyata, serta kemampuan untuk melakukan beberapa pengujian pada satu sampel. Metode kromatografi, seperti kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) dan kromatografi gas (GC) yang digabungkan dengan spektrometri massa (MS), adalah alat yang ampuh untuk memisahkan dan mengidentifikasi komponen individual dalam matriks makanan yang kompleks, termasuk VOC. Teknologi ini menunjukkan efisiensi tinggi dalam pemisahan dan analisis zat, sehingga banyak digunakan dalam penelitian ilmiah. Metode berbasis DNA, seperti reaksi berantai polimerase (PCR) dan pengurutan generasi berikutnya (NGS), memungkinkan identifikasi spesies, ras, atau varietas yang ada dalam produk pangan, sehingga memudahkan pendeteksian pemalsuan atau kesalahan pelabelan. Analisis rasio isotop memeriksa rasio isotop stabil dalam produk pangan untuk mengungkap informasi tentang asal geografis dan keasliannya, karena faktor lingkungan memengaruhi rasio isotop. Analisis sensorik melibatkan panel terlatih atau konsumen yang mengevaluasi rasa, aroma, tekstur, dan tampilan suatu produk, menyediakan data subjektif yang dapat dikorelasikan dengan pengukuran objektif untuk memahami preferensi konsumen dan kualitas produk. Meskipun berbagai teknik ini dapat digunakan dalam autentikasi pangan, masing-masing memiliki kekuatan dan kelemahan yang unik dan dapat menghasilkan hasil yang lebih kuat dan andal jika digunakan bersama dengan teknik lain.

3.2 Studi Kasus yang Mendemonstrasikan Penggunaan VOC untuk Autentikasi Makanan
3.2.1 Produk Susu
Penelitian sebelumnya telah melaporkan bahwa produk susu, khususnya susu, berada dalam peringkat 10 kategori makanan teratas dengan insiden penipuan terbanyak yang dilaporkan. Kategori makanan ini sering menjadi sasaran penipuan, karena biasanya merupakan komoditas bernilai tinggi (Biçer et al. 2021 ; Clarke et al. 2022 ). Dengan demikian, autentikasi dapat menjadi penting dalam menentukan asal geografis produk, mendeteksi pemalsuan, dan memverifikasi metode pemrosesan, untuk meminimalkan penipuan makanan yang bermotif ekonomi. Dan VOC telah digunakan untuk mengautentikasi berbagai produk susu.

Susu merupakan cairan kompleks dengan berbagai fase dan ukuran partikel, yang mengandung berbagai macam komponen kimia yang terutama mencerminkan dampak metabolik dari praktik pemberian pakan, khususnya dipengaruhi oleh jenis dan metode penyimpanan bagian hijauan dalam makanan mereka. Faktor-faktor yang berhubungan dengan pemberian pakan hijauan, seperti komposisi botani, tahap fenologi selama panen, dan metode penyimpanan (misalnya, silase atau hijauan kering), telah diketahui berdampak pada profil VOC dan atribut sensorik produk susu. Oleh karena itu, sistem pemeliharaan susu dapat ditentukan berdasarkan profil VOC, karena makanan yang berbeda menghasilkan kandungan asam lemak yang berbeda dan kadar VOC yang berbeda dalam susu.

Hal yang sama berlaku untuk keju. Profil aroma keju, yang sebagian besar dibentuk oleh VOC, merupakan aspek penting dari karakteristik sensorisnya dan dapat menunjukkan keasliannya. Teknik canggih seperti kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) telah digunakan untuk mengidentifikasi profil VOC unik dari berbagai jenis keju, yang membantu membedakan antara produk asli dan yang dipalsukan. Misalnya, mozzarella dengan kadar air tinggi, keju filata pasta segar yang berasal dari Italia abad ke-17, dapat dibedakan berdasarkan keberadaan 3-metilbutiraldehida, yang menunjukkan apakah keju tersebut diproduksi menggunakan teknik pengasaman tradisional (Natrella et al. 2020 ). Dan teknik autentikasi makanan ini dapat terbukti sangat berharga terkait pelabelan PDO Uni Eropa untuk produk tradisional, yang berfungsi untuk melindunginya dari tiruan palsu. Selain itu, penggunaan berbagai metode memungkinkan autentikasi asal geografis keju, dengan fokus pada konsentrasi senyawa aroma yang berbeda seperti butan-2-on, 3-hydroxybutanone, butan-2-ol, octene, dan lainnya (Cardin et al. 2022 ). Analisis VOC juga dapat memastikan asal pasti milk fan, produk susu fermentasi yang menyerupai keju, yang dihasilkan di Provinsi Yunnan, Tiongkok. Penentuan ini difasilitasi oleh senyawa aroma unik yang dihasilkan oleh beragam komunitas mikroba yang spesifik untuk setiap sumber geografis.

Teknik seperti GC-MS juga telah digunakan dalam autentikasi mentega. VOC tertentu dapat digunakan sebagai penanda untuk membedakan mentega yang dibuat dari sumber yang berbeda (misalnya, sapi, kambing, domba), dan untuk mendeteksi pemalsuan dengan lemak nabati yang lebih murah (Gemechu et al. 2021 ). Dengan melakukan analisis GC-MS, dapat diidentifikasi bahan pemalsuan mentega, termasuk minyak nabati terhidrogenasi, yang dapat mengubah profil asam lemak secara signifikan (Aghili et al. 2023 ).

3.2.2 Buah dan Sayuran
Penggunaan VOC untuk autentikasi buah dan sayur telah terbukti sangat efektif. VOC tidak hanya dapat mengidentifikasi varietas dan spesies, tetapi juga dapat mengautentikasi asal geografis dan menentukan tahap kesegaran dan pematangan (Zhu et al. 2024 ).

Profil VOC yang komprehensif dapat digunakan untuk membedakan antara berbagai varietas buah dan asal geografis. Misalnya, Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry (PTR-MS) telah digunakan untuk membedakan antara varietas apel berdasarkan sidik jari VOC mereka, yang merupakan karakteristik untuk setiap varietas (Ciesa et al. 2015 ). Ditambah, analisis GC x GC-MS memungkinkan untuk membedakan berbagai varietas apel, seperti “Fuji,” “Gala,” “Golden,” “Envy,” “Ambrosia,” dll., karena mereka menunjukkan perbedaan dalam metabolit seperti α-farnesene (Barberis et al. 2021 ). Buah jeruk merupakan komoditas pangan yang sering menjadi sasaran kesalahan pelabelan. Mereka sering menjadi sasaran pemalsuan karena dapat dengan mudah dimanipulasi. Asal geografis buah jeruk juga dapat ditentukan melalui analisis VOC.

Tahap pematangan dan kualitas tomat juga telah dipelajari menggunakan VOC. Sebuah studi PTR-MS menunjukkan bahwa tahap pematangan tomat dapat diidentifikasi berdasarkan emisi VOC-nya, yang bervariasi seiring dengan pematangan tomat (Farneti et al. 2012 ). VOC tertentu telah diidentifikasi sebagai biomarker untuk menentukan tahap pematangan dan kualitas melon, termasuk etil heksadekanoat, etil heksanoat, α-terpineol, dan lainnya (Majithia et al. 2021 ). Selain itu, keaslian dan kesegaran melon dapat diverifikasi melalui profil VOC-nya.

3.2.3 Daging dan Produk Perairan
VOC berperan penting dalam autentikasi daging dan produk akuatik. Biomarker ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi spesies, memverifikasi asal geografis, dan menentukan kesegaran produk makanan ini.

Penelitian menunjukkan bahwa VOC tertentu dapat digunakan untuk membedakan berbagai jenis dan ras daging. Dengan menggunakan analisis kromatografi gas-spektrometri mobilitas ion (HS-GC-IMS) headspace, identifikasi enam jenis daging, yaitu sapi, domba, babi, kelinci, tikus, ayam, dan ikan mas, dapat dilakukan dengan cepat, berthroughput tinggi, sangat sensitif, dan spesifik spesies (Li et al. 2022 ). Hal ini berkontribusi pada kemajuan dalam keamanan pangan, memfasilitasi deteksi masalah seperti penipuan dan pemalsuan daging. Demikian pula, kesegaran ikan dapat ditentukan dengan analisis VOC. Investigasi yang menggunakan DHS-GC-TOFMS mengidentifikasi VOC tertentu, seperti 2,3-butanedione, asam asetat, 2-butanol, etil asetat, dan satu set tambahan 10 senyawa, sebagai indikator potensial pembusukan ikan (Moser et al. 2023 ). Selain itu, GC-MS telah diterapkan untuk membedakan berbagai spesies udang dan memastikan sumber geografis udang dan produk turunannya dengan menganalisis perbedaan dalam profil VOC mereka (Ji et al. 2023 ).

3.2.4 Minuman
Penerapan VOC dalam autentikasi minuman telah muncul sebagai metode penting dalam menjamin kualitas dan mencegah penipuan makanan. Hal ini memungkinkan pembedaan antara jenis, merek, asal geografis, dan bahkan pendeteksian pemalsuan.

VOC telah digunakan secara luas dalam autentikasi makanan minuman beralkohol. Penelitian menunjukkan bahwa VOC dapat digunakan untuk mengidentifikasi varietas, tahun produksi, dan asal geografis anggur. Misalnya, mikroekstraksi fase padat headspace yang digabungkan dengan kromatografi gas dengan deteksi spektrometri massa (HS-SPME/GC-MS) telah diterapkan untuk membedakan anggur dari berbagai daerah dan varietas berdasarkan profil VOC-nya, khususnya terpena, turunan benzena, keton, dan turunan fermentasi (ester dan alkohol) (Zhang et al. 2023 ). Ini dapat membantu untuk membedakan pemalsuan anggur dari berbagai tahun produksi, perkebunan, dan varietas. Analisis VOC juga telah digunakan untuk membedakan berbagai jenis bir. Dalam sebuah penelitian menggunakan PTR-MS, bir dari berbagai metode fermentasi dapat dibedakan berdasarkan sidik jari VOC uniknya (Richter et al. 2018 ).

Melalui analisis VOC, hal ini dapat membantu untuk membedakan minuman nonalkohol juga. Kualitas dan asal geografis biji kopi dapat ditentukan. Hidung elektronik digunakan untuk membedakan biji kopi dari asal yang berbeda dengan menganalisis VOC karakteristiknya, termasuk senyawa seperti 1-(4-nitrofenil)-3-fenilamino-propenon dan asam karboksilat, di samping atribut positif, serta senyawa seperti 2-metil-furan dan 2,5-dimetil-piridina, yang menunjukkan kualitas negatif (Barea-Ramos et al. 2022 ). Selain itu, VOC telah digunakan untuk mengautentikasi jenis dan asal teh. Penelitian yang melibatkan GC-MS menemukan bahwa VOC tertentu dapat digunakan sebagai indikator untuk membedakan berbagai jenis teh. Selain itu, insiden penipuan makanan sering terjadi pada jus, termasuk pemalsuan buah dari varietas dan area produksi yang berbeda. Melalui analisis HS-SPME-GC-MS, memungkinkan diskriminasi sampel jus dari berbagai varietas apel, termasuk “Starkrimson,” “Gala,” “Jonagold” dan “Fuji,” menurut GC dan set data sensorik (Guo et al. 2020 ). Jus Lemon adalah kategori tempat Skandal Pelabelan Makanan sering terjadi, termasuk konten yang tidak mencukupi, varietas yang tidak konsisten, penambahan ekstra, dll. Penelitian telah menunjukkan bahwa hidung elektronik yang menggunakan sensor semikonduktor oksida logam dan teknik kemometrik sangat efisien untuk kategorisasi jus lemon asli dan palsu yang cepat dan non-invasif, mencapai lebih dari 95% akurasi dalam mengidentifikasi sampel yang dipalsukan (Mohammadian et al. 2023 ) .

3.2.5 Biji-bijian dan Serealia
Profil VOC telah menunjukkan aplikasi yang menjanjikan dalam autentikasi biji-bijian dan sereal, dalam hal diferensiasi spesies, penentuan asal geografis, dan penilaian kualitas.

VOC dalam beras telah digunakan untuk identifikasi varietas. Selain itu, VOC dapat digunakan untuk membedakan kondisi penyimpanan dan durasi beras. Hal ini karena, seiring berjalannya waktu, terjadi penurunan konsentrasi 2-asetil-1-pirolina, sementara kandungan n-heksanal dan 2-pentilfuran meningkat (Wongpornchai 2004 ). VOC juga telah digunakan untuk menilai kualitas gandum, khususnya dalam mendeteksi infestasi. Hidung elektronik telah digunakan untuk mengidentifikasi profil VOC yang terkait dengan infestasi jamur pada gandum yang disimpan (Mota et al. 2021 ). Selain itu, penelitian yang menggunakan spektrometri massa waktu terbang ion kuadrupol reaksi transfer proton (PTR-QiTOF-MS) dan HS-SPME-GC-MS, bersama dengan analisis multivariat, menunjukkan potensi untuk memastikan sumber geografis jagung dengan memeriksa profil VOC-nya (Ekpa et al. 2021 ). Proses perkecambahan dan kualitas malt pada jelai malt juga dapat dipantau menggunakan VOC. VOC tertentu telah dikaitkan dengan waktu perkecambahan dan malt, sehingga memungkinkan optimalisasi proses malt (Calvi et al. 2022 ).

3.2.6 Minyak Goreng
Minyak goreng dikonsumsi dan digunakan secara luas di seluruh dunia, karena keunggulan nutrisinya, rasanya yang nikmat, dan atribut praktisnya. Namun, pemalsuan minyak goreng menjadi perhatian penting dalam bidang penipuan makanan (Dou et al. 2024 ). Minyak dengan kualitas rendah atau dari sumber alternatif dapat dicampur menjadi minyak premium, yang kemudian dijual dengan harga yang sama atau lebih rendah dari produk asli, terutama dalam minyak zaitun. Pelanggaran yang paling umum melibatkan promosi minyak zaitun murni sebagai minyak zaitun extra virgin atau pemasaran campuran yang mengandung minyak nabati lainnya (seperti bunga matahari, jagung, kelapa sawit, rapeseed, dll.) sebagai minyak zaitun (Casadei et al. 2021 ). Selain itu, kesalahan pelabelan atau kekhawatiran minyak rusak juga umum terjadi di pasaran. Sementara profil asam lemak secara tradisional digunakan untuk mengautentikasi minyak zaitun, VOC berfungsi sebagai indikator yang baru dan dapat diandalkan. Hidrokarbon seskuiterpena (SH) telah diidentifikasi sebagai penanda geografis yang efektif untuk minyak zaitun murni. Sidik jari SH, bersama dengan kemometrika, memungkinkan diskriminasi antara minyak UE dan non-UE, memastikan tingkat akurasi yang tinggi dalam memverifikasi negara asal. Faktanya, serangkaian produk oksidasi asam lemak, termasuk heksanal, oktanal, nonanal, dekanal, ( E , E ) -2,4-dekadienal dan lain-lain, juga dapat berfungsi sebagai indikator VOC yang andal untuk autentikasi makanan minyak zaitun (Cecchi et al. 2021 ). Selain minyak zaitun, di bidang minyak sayur, masalah penipuan makanan juga cukup umum. Misalnya, minyak wijen, dengan sifat sensorik yang mahal dan sifat nutrisi yang tinggi, sering kali dipalsukan melalui penyertaan minyak yang lebih murah, termasuk minyak biji seperti minyak bunga matahari, kedelai, jagung, dan kanola. Dengan menggunakan hidung elektronik dan analisis GC-MS, minyak wijen murni dapat dengan mudah dibedakan dari minyak bunga matahari, kanola, kedelai, dan jagung, serta campuran dengan berbagai rasio minyak ini (Aghili et al. 2023 ). Data GC-MS memberikan bukti kimia konklusif, yang menyingkapkan perbedaan emisi volatil antara sampel minyak wijen asli dan yang dipalsukan; sementara hidung elektronik menawarkan metode yang sederhana, cepat, akurat, dan efektif untuk mendeteksi pemalsuan.

3.2.7 Madu
Menurut Badan Pengawasan Makanan Kanada dalam laporan tahunannya pada tahun 2023, penipuan makanan di seluruh dunia sedang meningkat dan paling sering ditemukan pada minyak goreng mahal dan madu. Sebagai zat alami dengan banyak manfaat kesehatan, terutama madu monofloral, harganya mahal, sehingga rentan terhadap penipuan makanan. Secara khusus, madu sering kali rentan terhadap pemalsuan dan kesalahan pelabelan mengenai sumbernya (Martinez-Castillo et al. 2020 ). Masalah utama yang berkaitan dengan keaslian madu berpusat di sekitar asal geografis dan botani. Melalui pemanfaatan HS-GC-MS, menjadi mungkin untuk mengidentifikasi secara akurat asal botani madu, yang meliputi rosemary, bunga jeruk, albaida, bunga seribu, dan lainnya, yang secara efektif dapat membantu mencegah penipuan madu (Castell et al. 2023 ). Memang, evaluasi indikator kimia, termasuk VOC, dapat dipengaruhi oleh teknik pemeliharaan lebah, kondisi lingkungan, dan perubahan iklim, yang dapat mengakibatkan penentuan asal bunga atau geografisnya yang tidak dapat diandalkan (Madesis et al. 2014 ). Selain itu, pencantuman zat yang tidak diizinkan selama produksi dan pemrosesan, seperti sirup atau gula, juga menjadi perhatian penting. Namun, ada lebih sedikit metode dan kasus yang menggunakan VOC sebagai indikator dalam hal ini.

3.2.8 Rempah dan Herbal
Selain kategori di atas, masalah penipuan makanan juga umum terjadi di sektor seperti rempah-rempah dan herba. Rempah-rempah dan herba sangat penting untuk makanan enak, menyediakan rasa khas dan manfaat kesehatan potensial. Karena nilainya yang tinggi, ketersediaan terbatas, dan kerumitan yang terlibat dalam produksi dan sumbernya, rempah-rempah dan herba rentan terhadap penipuan makanan. Kasus penipuan makanan sering kali melibatkan pencampuran rempah-rempah mahal dengan bahan tanaman nonaromatik, menggunakan pewarna untuk memberikan warna tertentu pada rempah-rempah, dan memasukkan bahan pengisi atau zat lain ke dalam rempah-rempah. Misalnya, Saffron ( Crocus sativus ), rempah-rempah yang sangat bernilai dan penting secara ekonomi, dapat dipalsukan dengan berbagai pengganti, termasuk Carthamus tinctorius , Chrysanthemum morifolium , Zea mays , Nelumbo nucifera , safflower, gardenia, serat daging dan sebagainya (Negi et al. 2021 ). Namun, dengan bantuan VOC, menjadi mungkin untuk membedakan yang lebih rendah dari rempah-rempah dan herba. Misalnya, berdasarkan warna dan aroma, karakteristik organoleptik paling penting dari saffron, para peneliti mengembangkan sistem terpadu yang menggabungkan visi komputer dan hidung elektronik, yang dapat membantu membedakan sampel saffron asli dan yang dipalsukan dengan akurasi tinggi (Kiani et al. 2017 ). Mereka juga menemukan bahwa variabel karakteristik aroma lebih efektif daripada variabel warna, yang menunjukkan keuntungan menggunakan VOC sebagai indikator untuk autentikasi makanan. Demikian pula, Zacometti et al. membangun metode cepat dan tidak bertarget untuk autentikasi lada hitam dengan HS-GC-IMS, yang mampu mengklasifikasikan sampel dengan asal yang kompleks sebagai asli, dipalsukan secara eksogen, atau dipalsukan secara endogen dengan akurasi keseluruhan 90% dan 96% (Zacometti et al. 2024 ). Dapat dicatat bahwa integrasi metode deteksi dan analisis VOC dengan pembelajaran mesin merupakan tren dalam autentikasi makanan rempah-rempah dan herba.

4 Kemajuan dalam Teknik Analisis untuk Analisis VOC
4.1 Tinjauan Umum Teknik Analisis Tradisional untuk Analisis VOC
Dalam bidang wewangian, para ahli parfum memegang posisi tertinggi, diberkahi dengan bakat penciuman unik yang memungkinkan mereka untuk membedakan aroma dari hampir seribu parfum tanpa bantuan alat. Lebih jauh lagi, mereka memiliki kemampuan untuk mengidentifikasi secara akurat lebih dari lima puluh senyawa yang ada dalam wewangian ini. Keahlian para ahli parfum terkait dengan reorganisasi daerah otak yang penting yang berhubungan dengan penciuman dan memori, yang menjelaskan kapasitas luar biasa mereka untuk membayangkan aroma dan membuat wewangian. Para ahli parfum tidak hanya memiliki kemampuan untuk mengidentifikasi komponen wewangian tetapi juga untuk menilai tekstur, kedalaman, dan keawetannya. Mereka dapat mengenali berbagai fitur wewangian, seperti asal penyulingan, tahun pembuatan, dan sumber geografis, yang memberikan pemahaman mendalam tentang formulasi parfum. Di era tanpa dukungan alat, keterampilan penciuman para ahli parfum menjadi satu-satunya alat untuk menguraikan kompleksitas wewangian, yang menawarkan kontribusi profesional yang tak ternilai bagi produksi dan penerapan wewangian kuno.

Namun, sistem penciuman manusia memerlukan waktu yang lama untuk pelatihan dan sulit untuk secara tepat mengkualifikasi dan mengukur zat-zat yang mudah menguap. Oleh karena itu, berbagai instrumen deteksi telah dikembangkan untuk mengatasi masalah ini. Penentuan dan analisis VOC dalam sampel makanan memerlukan teknik analisis yang sensitif dan andal. Selama bertahun-tahun, berbagai metode analisis tradisional telah digunakan secara luas karena efisiensi dan keandalannya yang terbukti.

GC-MS adalah salah satu teknik yang paling sering digunakan untuk analisis VOC. Ini memungkinkan pemisahan, identifikasi, dan kuantifikasi VOC, menyediakan informasi terperinci tentang komposisi sampel (Alves dan Franco 2003 ). SPME bukanlah teknik analisis per se; SPME adalah teknik persiapan sampel yang umumnya digunakan bersama dengan GC-MS untuk analisis VOC. Ini menawarkan keuntungan dari kesederhanaan, sensitivitas, dan kemampuan untuk memusatkan tingkat jejak VOC (Pawliszyn 1997 ). Munculnya GC-MS telah memberikan dampak yang mendalam pada studi VOC, memberikan kemampuan analitis yang sangat tepat untuk pemisahan dan identifikasi sampel VOC yang efisien. Selain itu, GC-MS menunjukkan sensitivitas yang luar biasa, memungkinkan deteksi jumlah jejak VOC dalam sampel. Akibatnya, teknologi ini memfasilitasi identifikasi spektrum VOC yang lebih luas dalam sampel, memungkinkan eksplorasi zat yang berada di bawah ambang batas persepsi penciuman manusia. Munculnya GC-MS merupakan kemajuan penting yang menyediakan alat canggih bagi para peneliti untuk mempelajari lebih jauh bidang penelitian VOC yang rumit.

Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) menyediakan analisis kualitatif dan kuantitatif VOC berdasarkan karakteristik penyerapan inframerahnya. Dalam analisis FTIR, sampel terkena radiasi inframerah, dan getaran molekuler menginduksi penyerapan cahaya inframerah. Setiap molekul menunjukkan frekuensi getaran yang unik, memungkinkan identifikasi senyawa dalam spektrum FTIR melalui analisis puncak penyerapan. Ini adalah metode non-destruktif dan sangat cocok untuk analisis gugus fungsi dan studi struktur molekuler (Othman 2022 ). FTIR telah diteliti dan diterapkan secara ekstensif di bidang otentikasi makanan. Misalnya, dapat digunakan untuk membedakan pemalsuan sampel minyak atsiri jeruk dengan minyak atsiri kelapa, memfasilitasi sertifikasi halal untuk produk ham, dan mengidentifikasi potensi pemalsuan jus delima dengan jus anggur (Riswanto et al. 2023 ; Vardin et al. 2008 ; Xu et al. 2012 ). Keserbagunaan FTIR dalam mendeteksi variasi komposisi yang halus menggarisbawahi signifikansinya dalam memastikan keaslian dan pengendalian kualitas produk makanan. Aplikasi ini menunjukkan kemanjuran FTIR sebagai alat tradisional yang berharga dalam bidang autentikasi makanan.

Meskipun kromatografi cair-spektrometri massa (LC-MS) tidak umum digunakan untuk VOC karena volatilitasnya, namun kadang-kadang digunakan untuk aplikasi tertentu, terutama ketika menangani senyawa volatil yang lebih polar yang mungkin tidak cocok untuk GC-MS (Fiehn 2016 ).

Metode deteksi tradisional yang tercantum di atas memiliki kelebihan dan keterbatasannya, tetapi metode tersebut, khususnya GC-MS, menyediakan dasar yang kuat untuk analisis VOC dalam sampel makanan, dan metode deteksi baru pun bermunculan (Gambar 3 ). Kami telah menyusun pilihan metode deteksi dan bahan makanan terkait yang dilaporkan dalam penelitian yang ada, dengan tujuan memberikan perbandingan yang lebih jelas dari berbagai metode (Tabel 1 ).

 

Tabel 1. Teknik umum dalam otentikasi makanan.

4.2 Kemajuan Terbaru dalam Teknik Analisis VOC
4.2.1 Kromatografi Gas-Spektrometri Massa (GC-MS)
GC-MS telah menjadi yang terdepan dalam analisis VOC selama beberapa dekade dan terus menjadi andalan dalam autentikasi makanan karena ketahanannya, sensitivitasnya, dan penerapannya yang luas. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan dalam teknologi dan metode GC-MS telah semakin meningkatkan potensinya di bidang autentikasi makanan.

Pengenalan GC-MS resolusi tinggi telah secara dramatis meningkatkan pemisahan dan identifikasi VOC, terutama untuk campuran kompleks di mana beberapa senyawa mungkin ikut keluar pada kolom GC tradisional. Teknik resolusi tinggi ini memungkinkan diskriminasi VOC berdasarkan perbedaan kecil dalam spektrum massanya (Rubiolo et al. 2010 ). GC-MS dua dimensi (GC x GC-MS) menawarkan tingkat pemisahan tambahan dibandingkan dengan GC-MS konvensional dengan menggunakan dua kolom GC ortogonal, yang secara signifikan meningkatkan kapasitas puncak dan daya pemisahan. Ini telah berhasil diterapkan dalam autentikasi makanan, terutama dalam kasus di mana profil VOC sangat kompleks, seperti dalam kopi atau anggur. Pengambilan sampel headspace, dikombinasikan dengan GC-MS, adalah alat yang ampuh untuk analisis VOC karena memungkinkan pengambilan sampel langsung dari fraksi volatil tanpa perlu ekstraksi sampel. Hal ini menghasilkan pengurangan waktu persiapan sampel dan menghilangkan potensi bias ekstraksi.

Saat ini, HS-SPME-GC-MS adalah metode yang paling umum digunakan dan praktis. HS adalah metode injeksi sampel, yaitu, sampel sering ditempatkan di botol headspace. Kesetimbangan termodinamika dari dua fase gas-cair (gas-padat) dicapai dengan pemanasan, dan kemudian gas atas diekstraksi (Soria et al. 2015 ). SPME adalah teknik di mana serat kuarsa lebur yang dilapisi dengan fase tetap digunakan untuk adsorpsi dan pengayaan, dan kemudian desorpsi dan injeksi saat mengekstraksi sampel gas. Teknik ini dapat membuat hasil deteksi zat volatil dengan kandungan rendah dan volatilitas rendah lebih akurat. GC adalah teknik pemisahan yang digunakan untuk memisahkan komponen kimia dalam campuran sampel dan untuk mendeteksi keberadaan dan kandungannya. MS adalah teknik analisis untuk mengukur rasio massa-muatan partikel bermuatan. Ini dapat digunakan untuk menentukan berat molekul dan komposisi unsur, dan untuk mengklarifikasi struktur kimia molekul (Zoccali et al. 2019 ). Kombinasi kromatografi gas dan spektrometri massa menghasilkan penyajian data tiga dimensi, yaitu identifikasi material, tinggi puncak kromatografi, dan waktu retensi puncak kromatografi. Di bidang autentikasi pangan, GC-MS telah digunakan di berbagai kategori pangan seperti sayur-sayuran, buah-buahan, daging, produk perairan, biji-bijian, sereal, minuman, produk susu, minyak nabati, rempah-rempah, dan herba, dan lain-lain. Metode ini telah berhasil mengidentifikasi beberapa senyawa volatil khas yang spesifik untuk setiap kategori. GC-MS telah muncul sebagai metode pilihan bagi para peneliti yang mencari biomarker khas. Biomarker khas ini terutama digunakan untuk mendeteksi pemalsuan komoditas dan autentikasi ketertelusuran asal-usulnya, seperti mengidentifikasi pemalsuan sari buah murah dalam sari buah delima (Nuncio-Jáuregui et al. 2014 ). Selain itu, metode ini digunakan untuk membedakan anggur dari berbagai kebun anggur guna memastikan keaslian anggur (Riswanto et al. 2023 ). Dalam beberapa tahun terakhir, ada tren yang berkembang untuk mengintegrasikan hasil analisis GC-MS dengan pembelajaran mesin. Integrasi ini bertujuan untuk mencapai kinerja prediktif yang unggul, yang berpotensi mewakili pendekatan arus utama masa depan dalam penelitian (Kessler et al. 2015 ).

Untuk meningkatkan presisi deteksi dan memperluas penerapan, para peneliti terus menyempurnakan metode GC-MS tradisional. Kemajuan ini memperkuat posisi GC-MS dalam identifikasi VOC di bidang analisis makanan, menghasilkan data berkualitas lebih tinggi untuk memperkuat kemampuan autentikasi makanan.

4.2.2 Hidung Elektronik (E-Noses) dan Lidah Elektronik (E-Tongues)
E-noses dan e-tongues merupakan kemajuan signifikan dalam bidang autentikasi makanan. Keduanya meniru sistem penciuman dan pengecap manusia, mendeteksi dan membedakan rasa dan bau.

Kemajuan terkini dalam teknologi sensor telah mengarah pada pengembangan e-nose yang mampu mendeteksi VOC tertentu. E-nose menggunakan berbagai jenis sensor seperti semikonduktor oksida logam, polimer konduktif, dan mikroneraca kristal kuarsa. Instrumen ini dapat menghasilkan “jejak bau” atau profil untuk berbagai jenis makanan dan sangat berharga untuk mendeteksi pemalsuan atau pembusukan makanan. Inti dari perangkat lunak electronic nose adalah analisis klaster, yaitu melalui analisis komponen utama PCA, analisis korelasi linier LDA, dan metode analisis lainnya untuk mengetahui kesamaan data dalam kelompok dan perbedaan antarkelompok, sehingga kelompok dapat dibedakan dengan baik untuk menilai apakah ada perbedaan antarsampel (Peris dan Escuder-Gilabert 2009 ). Sementara e-nose tidak dapat secara tepat mengukur zat volatil, ketika dikombinasikan dengan kemometrika, mereka dapat membedakan anggur dan madu yang bersumber dari berbagai asal geografis. Lebih jauh, electronic nose dapat diterapkan dalam autentikasi halal untuk mendeteksi pemalsuan daging babi pada daging sapi dan daging kambing (Huang dan Gu 2022 ). Dalam hal perbandingan kualitatif, e-noses merupakan metode eksperimen yang cepat dan mudah. ​​Di masa mendatang, inovasi dan pengembangan berkelanjutan dalam teknologi seperti nanoteknologi dan proses sistem mikro-elektro-mekanik (MEMS) akan semakin meningkatkan kemampuan pengenalan dan akurasi electronic nose. Selain itu, e-noses akan terintegrasi dengan teknologi lain, membentuk sistem deteksi dan analisis yang lebih canggih. Misalnya, menggabungkan e-noses dengan spektroskopi dan spektrometri massa dapat mencapai analisis komposisi gas dan deteksi zat yang lebih tepat (Romano et al. 2016 ).

E-tongues bekerja dengan prinsip yang sama seperti e-noses tetapi difokuskan pada sampel cair. Mereka dapat menganalisis berbagai parameter seperti kepahitan, kemanisan, dan asam, yang relevan untuk autentikasi minuman. Khususnya, kemajuan terkini mencakup pengembangan e-tongues berbasis biosensor yang dapat memberikan deteksi profil rasa yang sangat spesifik dan sensitif (Escuder-Gilabert dan Peris 2010 ). Teknik berbasis sensor ini menawarkan beberapa keuntungan, termasuk analisis cepat, tidak merusak, dan potensi pemantauan waktu nyata. Sementara e-tongues tidak menekankan komponen aromatik, peneliti sering menggabungkannya dengan e-noses selama deteksi sampel untuk mendapatkan data eksperimen multidimensi, sehingga meningkatkan keandalan hasil identifikasi.

4.2.3 Reaksi Transfer Proton-Spektrometri Massa (PTR-MS)
PTR-MS telah muncul sebagai alat analisis yang kuat di bidang ilmu pangan, khususnya dalam pendeteksian VOC. Teknik ini menawarkan beberapa manfaat, termasuk sensitivitas tinggi, analisis waktu nyata, dan kemampuan untuk mengukur VOC tanpa perlu persiapan sampel. Prinsip kerja PTR-MS adalah melalui reaksi transfer proton antara ion reaksi H 3 O + dan zat yang diukur VOC, VOC diubah menjadi (VOC) H + , sehingga mewujudkan ionisasi VOC dan deteksi spektrometri massa berikutnya (Yuan et al. 2017 ).

PTR-MS bersifat real-time, dan memungkinkan pemantauan VOC secara terus-menerus dan real-time, menyediakan data langsung untuk analisis. Hal ini menjadikannya alat yang sangat berharga untuk aplikasi yang memerlukan pengambilan keputusan cepat, seperti pemantauan proses dan kontrol kualitas dalam produksi pangan. PTR-MS memiliki sensitivitas tinggi. Alat ini dapat mendeteksi VOC pada konsentrasi yang sangat rendah, sering kali pada tingkat bagian per miliar (ppb), sehingga cocok untuk mendeteksi perubahan halus pada sampel makanan yang dapat mengindikasikan masalah keaslian. Tidak seperti beberapa teknik analisis lainnya, PTR-MS tidak memerlukan persiapan sampel apa pun, sehingga memungkinkan analisis non-destruktif. Hal ini sangat menguntungkan dalam menjaga integritas sampel, terutama berharga dalam otentikasi pangan di mana ketertelusuran adalah kuncinya.

Penelitian terkini telah berhasil menggunakan PTR-MS untuk autentikasi pangan. Misalnya, telah diterapkan untuk membedakan asal geografis dan varietas minyak zaitun (Ruiz-Samblás et al. 2012 ), membedakan metode pemeliharaan babi pada daging babi (Oliveira et al. 2015 ), dan menggambarkan asal geografis biji-bijian kering hasil penyulingan dengan biji-bijian yang larut (Tres et al. 2014 ).

Meskipun investasi awal dan biaya operasionalnya tinggi, keunggulan PTR-MS dalam menyediakan analisis VOC secara real-time, sensitif, dan tidak merusak semakin diakui di bidang autentikasi makanan.

4.2.4 Spektrometri Massa Tabung Aliran Ion Terpilih (SIFT-MS)
Spektrometri massa tabung aliran ion terpilih (SIFT-MS) telah muncul sebagai teknik yang menjanjikan untuk mendeteksi dan mengukur VOC dalam autentikasi makanan. Teknik ini menawarkan keuntungan seperti analisis waktu nyata, sensitivitas tinggi, dan kemampuan untuk mengidentifikasi dan mengukur beberapa VOC secara bersamaan tanpa perlu kalibrasi. SIFT-MS memanfaatkan karakteristik yang berbeda dari jumlah muatan, bentuk, dan massa ion dalam fase gas, lalu memisahkan dan mendeteksi ion fase gas melalui tabung aliran ion (Smith et al. 2023 ).

SIFT-MS memungkinkan analisis kuantitatif. Salah satu keuntungan utama SIFT-MS adalah kemampuannya untuk memberikan kuantifikasi VOC secara langsung dan absolut tanpa memerlukan standar kalibrasi. Hal ini dapat mempercepat waktu analisis dan mengurangi biaya yang terkait dengan standar gas kalibrasi. SIFT-MS disinkronkan dan memungkinkan analisis simultan beberapa VOC, yang sangat penting dalam autentikasi makanan di mana banyak penanda mungkin perlu dinilai untuk mengonfirmasi keaslian suatu produk (Kim et al. 2013 ). SIFT-MS memiliki sensitivitas dan selektivitas yang tinggi. SIFT-MS dapat mendeteksi dan mengukur VOC pada konsentrasi yang sangat rendah, sering kali dalam kisaran bagian per miliar atau bahkan bagian per triliun. Ia juga sangat selektif, yang dapat menjadi penting dalam identifikasi penanda spesifik untuk autentikasi makanan. Selain itu, baik SIFT-MS maupun PTR-MS memiliki metode pengambilan sampel yang nyaman. Keduanya tidak memerlukan praperlakuan sampel, dan sampel gas dapat disuntikkan secara langsung tanpa kerusakan. Metode deteksi ini merupakan pilihan yang baik untuk beberapa barang dengan nilai tinggi.

SIFT-MS telah berhasil diterapkan untuk sertifikasi pemalsuan minyak zaitun dan telah mengidentifikasi beberapa penanda dengan jelas (Ozcan-Sinir 2020 ). Selain itu, SIFT-MS juga digunakan untuk membedakan berbagai varietas bawang putih dengan membandingkan kandungan berbagai senyawa volatil yang mengandung sulfur (Özcan-Sinir dan Barringer 2020 ). Meskipun penelitian tentang SIFT-MS dalam bidang autentikasi pangan masih terbatas, SIFT-MS memiliki penerapan yang signifikan dalam pengujian non-destruktif bahan pangan premium dan deteksi cepat dalam logistik pergudangan.

4.2.5 Teknik Baru Lainnya
Selain teknik konvensional dan mapan untuk analisis VOC, beberapa metodologi baru menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam bidang autentikasi makanan. Beberapa di antaranya termasuk GC-IMS, kromatografi gas olfaktometri (GC-O).

GC-IMS adalah singkatan dari instrumen yang digabungkan dengan kromatografi gas dan spektrometri transfer ion. Ini adalah teknik analisis gas yang umum digunakan, yang dapat digunakan untuk menganalisis VOC dalam sampel dengan cepat dan sensitif. Prinsip analisis GC-IMS didasarkan pada pemisahan VOC dalam kolom kromatografi gas dan ionisasi dan pergerakan VOC dalam spektrum transfer ion (Yang et al. 2023 ). Gambar hasil spektrometri massa GC-IMS relatif khusus. Koordinat horizontal dan vertikal masing-masing mewakili VOC dan sampel, dan titik tengah mewakili kandungan zat. Jenis gambar ini dapat secara langsung mencerminkan perbedaan VOC dalam sampel yang berbeda (Wang et al. 2020 ). GC-IMS dapat digunakan untuk mengidentifikasi pemalsuan gandum dan beras dalam tepung quinoa (Yang et al. 2022 ). Selain itu, ini berfungsi sebagai metode untuk menentukan sertifikasi organik minyak zaitun (Jurado-Campos et al. 2021 ).

GC-O sering digunakan bersama dengan MS, yaitu GC-O-MS. Ini adalah teknik analisis yang menggabungkan bau dengan deteksi instrumental. Deteksi sampel merupakan satu langkah lebih banyak daripada GC-MS, yaitu, sniffer berada di outlet pengukur bau, merekam bau dalam efluen gas, secara kualitatif menggambarkan informasi aroma dan intensitas aroma, dan memperoleh komposisi kimia dan informasi karakteristik bau dari sampel. Metode deteksi GC-O yang umum digunakan adalah metode intensitas waktu, metode intensitas, metode pengenceran, dan metode frekuensi deteksi. Karena hidung manusia biasanya lebih sensitif daripada detektor fisik apa pun, GC-O memiliki kemampuan deteksi yang kuat dalam analisis bau, menjadikannya potensi besar untuk sertifikasi pangan (Song dan Liu 2018 ). GC-O, sebagai instrumen analisis yang relatif baru, saat ini tidak memiliki contoh langsung yang secara khusus diterapkan dalam autentikasi pangan. Namun, dengan menggabungkan penciuman manusia dengan instrumentasi, ia memiliki kemampuan untuk secara kualitatif menggambarkan setiap senyawa volatil yang dipisahkan. Integrasi ini berpotensi untuk berfungsi sebagai alat pelengkap untuk otentikasi pangan. Selain itu, pengoperasian GC-O-MS memerlukan personel terampil dengan pelatihan khusus, yang berpotensi menciptakan kategori baru peluang kerja bagi masyarakat.

Teknologi yang baru muncul ini saat ini memiliki aplikasi terbatas dalam autentikasi makanan. Dengan upaya berkelanjutan dari para peneliti, kecocokan potensial dengan jenis makanan tertentu dapat diidentifikasi. Seiring dengan kemajuan penelitian pembelajaran mesin, ada kemungkinan menemukan titik masuk yang lebih baik untuk data deteksi VOC dalam autentikasi makanan, sehingga meningkatkan kecepatan, keakuratan, dan efektivitas biaya identifikasi makanan. Lebih jauh, ada banyak metode autentikasi makanan yang tidak berasal dari perspektif VOC, yang tidak akan diuraikan di sini.

4.3 Keuntungan dan Kerugian Berbagai Teknologi
Beberapa teknik telah digunakan untuk mendeteksi dan mengukur VOC dalam autentikasi makanan, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Berikut ini, kami berikan perbandingan beberapa metode utama tersebut (Gambar 4 ).

GC-MS merupakan salah satu teknik yang paling umum digunakan untuk analisis VOC. Teknik ini memberikan informasi terperinci tentang struktur molekul senyawa, yang memungkinkan identifikasi dan kuantifikasi yang tepat (Wang et al. 2018 ). Namun, teknik ini memerlukan ekstraksi dan konsentrasi VOC, dan prosedurnya dapat memakan waktu dan dapat menimbulkan kesalahan analisis.

E-noses adalah sistem berbasis sensor yang meniru sistem penciuman manusia. Sistem ini lebih murah dan lebih mudah digunakan daripada teknik analisis tradisional. Meskipun tidak dapat memberikan informasi struktural terperinci tentang senyawa, sistem ini mampu membedakan campuran kompleks dengan cepat berdasarkan “ciri khas” aroma keseluruhannya (Gardner dan Bartlett 1999 ). Hal ini membuatnya berguna untuk pengujian cepat di tempat, tetapi kurang cocok untuk analisis terperinci.

PTR-MS dan SIFT-MS merupakan alat yang ampuh untuk mengukur VOC secara langsung dan absolut tanpa memerlukan standar kalibrasi. Alat ini menawarkan analisis waktu nyata dan dapat mengidentifikasi serta mengukur beberapa VOC secara bersamaan. Namun, teknik ini memerlukan peralatan dan keahlian khusus, yang dapat memakan biaya mahal.

GC-IMS dan GC-O memungkinkan data akhir disajikan dalam tiga dimensi, yang memungkinkan penguji untuk secara lebih intuitif membandingkan perbedaan jenis dan kandungan VOC antara sampel, atau untuk mendeskripsikan VOC dengan lebih baik (Gou et al. 2023 ).

Masing-masing teknik ini memiliki tempatnya sendiri dalam bidang autentikasi makanan, dan pilihan metode sangat bergantung pada persyaratan khusus analisis, termasuk faktor-faktor seperti kompleksitas sampel, tingkat detail yang diperlukan, sumber daya yang tersedia, dan kebutuhan analisis di tempat versus analisis laboratorium.

5 Tantangan, Peluang, dan Arah Masa Depan
5.1 Tantangan dan Keterbatasan dalam Autentikasi Makanan Berbasis VOC
Meskipun penggunaan VOC sebagai biomarker untuk autentikasi makanan telah menunjukkan potensi yang signifikan, beberapa tantangan dan keterbatasan masih perlu diatasi.

Yang pertama adalah variabilitas distribusi VOC. Profil VOC dapat dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk perbedaan genetik, asal geografis, praktik pertanian, dan metode penanganan dan pemrosesan pascapanen. Variabilitas ini dapat menyebabkan perbedaan dan ketidakakuratan dalam identifikasi dan kuantifikasi VOC, yang memengaruhi keandalan hasil autentikasi (Cordero et al. 2015 ). Yang kedua adalah pengumpulan dan penyimpanan sampel. Metode yang digunakan untuk mengumpulkan dan menyimpan sampel dapat memengaruhi profil VOC secara signifikan. Kurangnya prosedur pengumpulan, penyimpanan, dan penanganan yang terstandarisasi dapat menimbulkan kesalahan dan ketidakkonsistenan dalam analisis VOC, yang mengurangi keakuratan dan keandalan hasil (Lancioni et al. 2022 ). Yang ketiga adalah keterbatasan teknis. Beberapa teknik analisis yang digunakan untuk analisis VOC, seperti GC-MS dan PTR-MS, memerlukan peralatan yang rumit dan mahal serta keahlian khusus. Lebih jauh lagi, teknik-teknik ini mungkin tidak dapat mendeteksi semua VOC, khususnya yang terdapat dalam konsentrasi rendah. Yang keempat adalah analisis dan interpretasi data. Analisis dan interpretasi data dari analisis VOC dapat menjadi tantangan karena kompleksitas dan keragaman profil VOC. Metode statistik dan pembelajaran mesin tingkat lanjut dapat membantu mengatasi masalah ini, tetapi metode tersebut memerlukan sumber daya komputasi dan keahlian yang canggih (Goodacre et al. 2004 ). Yang kelima adalah pertimbangan peraturan dan hukum. Ada juga tantangan peraturan dan hukum yang terkait dengan penggunaan VOC untuk autentikasi makanan. Peraturan saat ini mungkin tidak mencakup semua aspek analisis VOC, dan mungkin ada implikasi hukum yang terkait dengan keakuratan dan keandalan metode autentikasi berbasis VOC (Ismail dan Nielsen 2017 ).

5.2 Potensi Arah dan Peluang Masa Depan dalam Autentikasi Makanan Berbasis VOC
Bidang analisis VOC untuk otentikasi makanan memiliki potensi pertumbuhan dan pengembangan yang signifikan, didorong oleh kemajuan teknologi, perkembangan permintaan konsumen, dan upaya para peneliti.

Pembentukan prosedur standar sangat penting untuk memajukan penelitian di lapangan. Secara khusus, pengembangan protokol untuk pengumpulan, penyimpanan, dan penanganan sampel sangat penting untuk meminimalkan variabilitas dan meningkatkan reproduktifitas profil VOC. Sangat penting bahwa prosedur standar ini secara komprehensif mengatasi faktor-faktor berpengaruh yang memengaruhi profil VOC, termasuk tetapi tidak terbatas pada suhu, jenis sampel, dan durasi penyimpanan (Cassotta et al. 2024 ; Steffen dan Pawliszyn 1996 ). Penerapan metodologi standar tersebut akan berkontribusi pada keandalan dan keterbandingan data di seluruh studi. Lebih jauh lagi, setelah standarisasi ditetapkan, para peneliti akan dapat dengan cepat memilih metode pra-pemrosesan berdasarkan jenis sampel, secara signifikan memperpendek siklus eksperimen. Ini juga mendorong peningkatan sistem pengetahuan ilmiah dalam bidang analisis VOC.

Evolusi teknik analisis yang berkelanjutan kemungkinan akan semakin meningkatkan sensitivitas, selektivitas, dan kecepatan analisis VOC. Perkembangan teknologi sensor, seperti penggunaan nanomaterial, dapat memungkinkan analisis VOC secara langsung di tempat (Röck et al. 2008 ). Selain itu, integrasi analisis VOC dengan teknik analisis lain, seperti metabolomik dan proteomik, dapat memberikan penilaian keaslian makanan yang lebih komprehensif dan akurat (Cevallos-Cevallos et al. 2009 ).

Integrasi kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin (ML) ke dalam analisis VOC merupakan pergeseran paradigma yang potensial di lapangan. Teknik-teknik canggih ini memiliki kemampuan untuk merevolusi analisis VOC dengan menangani kumpulan data yang rumit secara efektif, membedakan pola-pola halus, dan mencapai prediksi keaslian makanan yang sangat akurat (Borràs et al. 2015 ). Menggunakan metode statistik canggih dan algoritma pembelajaran mesin lebih meningkatkan analisis dan interpretasi data VOC yang kompleks. Melalui identifikasi pola dan hubungan yang rumit dalam data, metode-metode ini berkontribusi secara signifikan untuk menambah akurasi prediktif model yang dirancang untuk otentikasi berbasis VOC. Penggabungan teknologi mutakhir dan metodologi analitis ini sangat menjanjikan untuk memajukan presisi dan keandalan analisis VOC, sehingga membentuk lanskap penelitian dalam otentikasi produk makanan (Goodacre et al. 2004 ).

Pembuatan basis data kolaboratif yang mencakup profil VOC di berbagai produk makanan dan asal geografis menjadi fasilitator utama bagi upaya autentikasi makanan berskala global. Repositori bersama tersebut dapat secara signifikan menyederhanakan proses autentikasi dengan menyediakan kumpulan data komprehensif untuk analisis komparatif. Keberhasilan upaya ini bergantung pada kolaborasi aktif antara peneliti, profesional industri, dan badan regulasi. Menetapkan platform terpadu tempat para ahli dapat berkontribusi dan mengakses profil VOC tidak hanya akan meningkatkan efisiensi dan keakuratan autentikasi makanan, tetapi juga mendorong lingkungan kolaboratif yang mendorong pertukaran pengetahuan dan metodologi. Pendekatan kolektif ini sangat penting untuk mengatasi kompleksitas analisis VOC dan memastikan ketahanan dan keandalan inisiatif autentikasi makanan berskala global.

Pergeseran persyaratan regulasi dan meningkatnya permintaan konsumen akan ketertelusuran pangan berpotensi mendorong penerapan metode berbasis VOC untuk autentikasi pangan (Tan et al. 2024 ). Konvergensi faktor-faktor ini menggarisbawahi perlunya badan regulasi untuk menawarkan panduan dan dukungan eksplisit dalam memajukan pengembangan prosedur standar dan langkah-langkah jaminan mutu. Dengan memberikan pedoman yang komprehensif, badan regulasi berkontribusi pada pembentukan landasan yang kuat untuk penerapan metode ini, sehingga mengatasi lanskap keamanan dan ketertelusuran pangan yang terus berkembang sebagai respons terhadap perubahan regulasi dan preferensi konsumen.

6 Kesimpulan
Tinjauan ini secara komprehensif mengkaji langkah luar biasa yang dibuat dalam memanfaatkan VOC sebagai biomarker penting dalam autentikasi makanan. VOC, yang melekat dalam berbagai jenis makanan, berfungsi sebagai indikator penting keaslian, memiliki profil khas yang dipengaruhi oleh jenis makanan, asal geografis, dan pemrosesan, sehingga memudahkan identifikasi makanan palsu atau yang dipalsukan. Kemajuan substansial di berbagai kategori makanan, termasuk susu, buah-buahan, sayuran, daging, makanan laut, minuman, dan biji-bijian, menggarisbawahi fleksibilitas dan efektivitas VOC dalam autentikasi makanan.

Lebih jauh, penting untuk menyoroti meluasnya penerapan VOC dalam autentikasi makanan, mulai dari memverifikasi keaslian asal dan kualitas berbagai produk makanan hingga mendeteksi potensi pemalsuan. Spektrum penerapan yang luas ini menggarisbawahi potensi VOC untuk merevolusi bidang ini.

Tinjauan ini menyoroti teknik analisis tradisional dan yang sedang berkembang seperti GC-MS, PTR-MS, SIFT-MS, e-noses, e-tongues, GC-IMS, dan GC-O, yang meningkatkan akurasi, sensitivitas, dan kecepatan autentikasi berbasis VOC. Meskipun ada kemajuan ini, tantangan tetap ada terkait variabilitas profil VOC, penanganan sampel, standardisasi metode, interpretasi data, dan aspek regulasi, yang mendorong eksplorasi aktif berbagai strategi untuk mengatasi masalah ini.

Penting untuk dicatat bahwa penelitian dan inovasi yang sedang berlangsung di bidang ini, ditambah dengan kolaborasi interdisipliner, sangat penting untuk mengatasi keterbatasan saat ini dan menjelajahi cakrawala baru. Integrasi teknik analisis canggih dengan kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin berpotensi merevolusi autentikasi makanan, menjadikannya lebih andal, efisien, dan mudah diakses. Kolaborasi interdisipliner dan panduan regulasi memainkan peran penting dalam memajukan autentikasi makanan berbasis VOC, dengan pengembangannya yang sedang berlangsung menjanjikan kontribusi signifikan terhadap keamanan, kualitas, dan keaslian pangan. Kemajuan ini pasti akan menghasilkan alat penting untuk menjaga integritas pasokan pangan, memastikan perlindungan konsumen, dan memerangi penipuan pangan.

Bidang autentikasi makanan berada di ambang transformasi, dengan VOC muncul sebagai biomarker ampuh untuk memastikan integritas makanan. Pendekatan ini telah menunjukkan harapan dalam berbagai aplikasi, mulai dari autentikasi asal dan kualitas berbagai produk makanan hingga mendeteksi potensi pemalsuan. Seiring dengan penyempurnaan teknologi dan metodologi yang terkait dengan analisis VOC, kita dapat mengharapkan dampak yang lebih besar pada keamanan, kualitas, dan keterlacakan makanan.

Namun, kemajuan teknologi ini harus berjalan seiring dengan pengembangan standar dan kerangka regulasi yang kuat. Sangat penting bagi badan regulasi, bersama dengan ilmuwan dan pemangku kepentingan industri pangan, untuk bekerja menuju standar yang jelas dan dapat ditegakkan yang memandu penerapan analisis VOC dalam situasi praktis. Upaya kolaboratif ini sangat penting untuk mencapai potensi penuh VOC sebagai biomarker untuk autentikasi pangan.

Selain itu, mengingat sifat global rantai pasokan pangan, sangat penting untuk mendorong kerja sama internasional dalam menstandardisasi metode autentikasi pangan berbasis VOC. Hal ini tidak hanya meningkatkan efektivitas teknik ini tetapi juga menumbuhkan rasa saling percaya antara negara, konsumen, dan industri pangan.

Sebagai kesimpulan, prospek VOC sebagai biomarker untuk autentikasi pangan memang menjanjikan. Bidang ini dinamis dan berkembang pesat, yang memiliki potensi signifikan untuk memastikan keamanan dan integritas sistem pangan global. Saat kita melihat ke masa depan, kita dapat mengantisipasi bahwa kemajuan di bidang ini akan terus memainkan peran penting dalam memerangi penipuan pangan dan menjaga kepercayaan konsumen.