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Isolation and screening of amylase producing bacteria from sewage water and soil receiving kitchen waste

डेब्रे बरहान विश्वविद्यालय, इथियोपिया में आयोजित इस अध्ययन ने सीवेज के पानी और रसोई के कचरे से दूषित मिट्टी से एमाइलेज-उत्पादक बैक्टीरिया को सफलतापूर्वक अलग और स्क्रीन किया, जिससे यह पता चला कि दस बैक्टीरियल आइसोलेट्स में से 50% एमाइलेज उत्पादक थे, जिनकी उच्च व्यापकता (60%) सीवेज के पानी (40%) की तुलना में मिट्टी के नमूनों में पाई गई।

मूल लेखक: Shumate Kebede Hirpa

प्रकाशित 2026-07-03

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Shumate Kebede Hirpa

मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ⚕️ यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि आप एक खजाना खोजने वाले शिकारी हैं, लेकिन आप सोने की तलाश में नहीं हैं, बल्कि जमीन और पानी के अंदर उन नन्हे, अदृश्य कारखानों की तलाश में हैं जो एक बहुत ही विशिष्ट उपकरण बना सकते हैं: एक एंजाइम जिसे एमाइलेज (amylase) कहा जाता है।

एमाइलेज को सूक्ष्म कैंची के एक जोड़े के रूप में समझें। इसका एकमात्र काम स्टार्च (जैसे ब्रेड, आलू और रसोई के बचे हुए खाने में मौजूद चीज़) को छोटे, उपयोगी टुकड़ों में काटना है। हालांकि ये कैंची पौधों और जानवरों में भी मौजूद होती है, लेकिन यह लेख बताता है कि बैक्टीरिया सबसे अच्छे "कैंची-बनाने वाले" हैं क्योंकि उन्हें उगाना सस्ता है, वे तेज़ी से काम करते हैं, और गर्मी सहने के लिए पर्याप्त मज़बूत होते हैं।

खोज: शिकारियों ने कहाँ तलाश की?

शोधकर्ताओं ने, जिनका नेतृत्व डेब्रे दावा विश्वविद्यालय, इथियोपिया के शुमाते केबेडे हिरपा (Shumate Kebede Hirpa) ने किया था, इन बैक्टीरियल "कैंची-बनाने वालों" को खोजने के लिए दो बहुत ही विशिष्ट, गंदी जगहों को चुना:

रसोई के कचरे से पोषित मिट्टी: एक ऐसे मिट्टी के पैच की कल्पना करें जहाँ लोग अपने सब्जियों के छिलके और भोजन के अवशेष फेंक रहे हों। यह मिट्टी भूख से भरे बैक्टीरिया से भरी हुई है जो उस भोजन को पचाने की कोशिश कर रहे हैं।
सीवेज का पानी: विश्वविद्यालय से बहने वाला अपशिष्ट जल, जिसमें हर तरह का जैविक कचरा होता है।

उन्होंने मार्च और जून 2017 में इन दोनों स्थानों से नमूने एकत्र किए।

विधि: उन्होंने इसे कैसे खोजा?

वैज्ञानिकों ने "सीरियल डाइल्यूशन अगर प्लेट विधि" (Serial Dilution Agar Plate Method) नामक तकनीक का उपयोग किया।

सूप: उन्होंने मिट्टी या पानी का एक चम्मच लिया और उसे एक जार में रखे स्टेरिल (कीटाणुरहित) पानी में मिलाया, फिर उसमें से एक बूंद ली और उसे दूसरे जार में मिलाया, और इसी तरह आगे बढ़ते गए। यह एक बहुत कड़क कॉफी के कप को तब तक पतला करने जैसा है जब तक कि उसमें केवल स्वाद का एक अंश न रह जाए, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एक ही जगह पर बहुत अधिक बैक्टीरिया न हो।
पेट्री डिश: उन्होंने इस पतले किए गए "सूप" को विशेष प्लेटों (अगर) पर डाला जिसमें स्टार्च (जैसे कि ब्रेड का एक बड़ा टुकड़ा) मौजूद था।
प्रतीक्षा: उन्होंने बैक्टीरिया को शरीर के तापमान (37°C) पर 24 घंटे तक बढ़ने दिया।
जादुई परीक्षण: बैक्टीरिया के बढ़ने के बाद, उन्होंने प्लेटों पर एक नीला तरल (आयोडीन) डाला।
- यदि बैक्टीरिया ने कैंची (एमाइलेज) नहीं बनाई, तो नीला तरल पूरी प्लेट को गहरा नीला (जैसे ब्लूबेरी मफिन) कर देगा।
- यदि बैक्टीरिया ने कैंची बनाई, तो उन्होंने अपने आस-पास के स्टार्च को काट दिया होगा। जब नीला तरल उस स्थान पर पहुँचा, तो वहाँ कोई स्टार्च नहीं बचा था जिससे वह नीला हो सके, जिससे बैक्टीरिया के चारों ओर एक साफ़ घेरा (एक "हेलो") बन गया। यह साफ़ घेरा "X marks the spot" (खजाने का निशान) था।

परिणाम: खजाना खोज में कौन जीता?

शोधकर्ताओं को कुल 10 अलग-अलग बैक्टीरियल कॉलोनियां मिलीं।

5 रसोई के कचरे वाली मिट्टी से आईं।
5 सीवेज के पानी से आईं।

जब उन्होंने नीले तरल के साथ इनका परीक्षण किया:

कुल बैक्टीरिया का 50% (10 में से 5) सफल "कैंची-बनाने वाले" थे।
मिट्टी के विजेता: रसोई के कचरे वाली मिट्टी में पाए गए बैक्टीरिया में से 60% एमाइलेज बना सकते थे। (5 में से 3)।
पानी के विजेता: सीवेज के पानी में पाए गए बैक्टीरिया में से 40% एमाइलेज बना सकते थे। (5 में से 2)।

निष्कर्ष

लेख यह निष्कर्ष निकालता है कि रसोई के कचरे को खाती मिट्टी और सीवेज का पानी, दोनों ही एमाइलेज का उत्पादन करने वाले बैक्टीरिया खोजने के लिए बेहतरीन जगहें हैं। वास्तव में, उन्हें मिले आधे बैक्टीरिया इस काम के योग्य थे।

लेखक सुझाव देते हैं कि इन विशिष्ट बैक्टीरिया का उपयोग औद्योगिक एमाइलेज बनाने के स्रोत के रूप में किया जा सकता है। हालाँकि, वे अभी यह नहीं बताते कि इनका उपयोग कैसे करना है। वे केवल यही अनुशंसा करते हैं कि अगला कदम यह पहचानना है कि ये वास्तव में किस प्रकार के बैक्टीरिया हैं (उनके आकार, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और उनके जीने के तरीके को देखकर), इससे पहले कि उनका पूरी तरह से उपयोग किया जा सके।

संक्षेप में: शोधकर्ताओं ने यह सिद्ध किया कि यदि आप उस मिट्टी में देखते हैं जहाँ भोजन का कचरा सड़ रहा है या विश्वविद्यालय के गंदे पानी में देखते हैं, तो आपको बैक्टीरिया खोजने की 50/50 संभावना मिलती है जो स्वाभाविक रूप से स्टार्च को काटने के लिए सुसज्जित हैं, जिससे वे औद्योगिक उपयोग के लिए संभावित उम्मीदवार बन जाते हैं।

तकनीकी सारांश: सीवेज जल और किचन वेस्ट प्राप्त करने वाली मिट्टी से एमाइलेज-उत्पादक बैक्टीरिया का अलगाव और स्क्रीनिंग

समस्या विवरण और संदर्भ
औद्योगिक एंजाइम, विशेष रूप से हाइड्रोलिटिक एंजाइम, वैश्विक औद्योगिक एंजाइम उत्पादन का लगभग 75% हिस्सा बनाते हैं, जिसमें एमाइलेज इस मात्रा का लगभग 30% है। हालांकि एमाइलेज जानवरों, पौधों, बैक्टीरिया और कवक में सर्वव्यापी हैं, लेकिन औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बैक्टीरिया और कवक स्रोतों को उनके कम उत्पादन समय, लागत-प्रभावशीलता, निरंतरता और ऊष्मीय-स्थिरता (thermo-stability) के कारण प्राथमिकता दी जाती है। विशेष रूप से, अन्य जीवों की तुलना में प्रक्रिया अनुकूलन की सुगमता और उच्च उत्पादन दर के कारण बैक्टीरियल एमाइलेज को पसंद किया जाता है।

जबकि औद्योगिक एंजाइमों के वैश्विक बाजार का मूल्य 2020 में $68 बिलियन था और इसकी अनुमानित विकास दर 3.3% है, इथियोपिया अपने औद्योगिक जरूरतों, जैसे कि ब्रूइंग (brewing), के लिए आयात पर बहुत अधिक निर्भर है जो सालाना बड़ी मात्रा में माल्ट का उपभोग करता है। यह अध्ययन एमाइलेज-उत्पादक बैक्टीरिया के स्थानीय स्रोतों की पहचान करके आयातित एंजाइमों पर निर्भरता को कम करने की आवश्यकता को संबोधित करता है। अनुसंधान इन सूक्ष्मजीवों के लिए संभावित भंडार के रूप में कचरे से समृद्ध वातावरण—विशेष रूप से किचन वेस्ट प्राप्त करने वाली मिट्टी और सीवेज जल—का उपयोग करने पर केंद्रित है।

कार्यप्रणाली (Methodology)
एक प्रयोगात्मक अध्ययन मार्च और जून 2017 के बीच डेब्रे बरहान विश्वविद्यालय, इथियोपिया में आयोजित किया गया था। शोध में दो विशिष्ट नमूना प्रकारों से बैक्टीरिया को अलग करने और स्क्रीनिंग करने के लिए 'सीरियल डाइल्यूशन अगर प्लेट विधि' का उपयोग किया गया:

मिट्टी के नमूने: किचन वेस्ट प्राप्त करने वाली मिट्टी से 5 सेमी की गहराई से उद्देश्यपूर्ण रूप से एकत्र किए गए।
सीवेज जल के नमूने: विश्वविद्यालय में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र के पास सीवेज जल से एकत्र किए गए।

अलगाव और शुद्धिकरण (Isolation and Purification):

मिट्टी: 10 ग्राम मिट्टी को 90 मिलीलीटर स्टेरिल डिस्टिल्ड वाटर में घोला गया और $10^{-1}$ से $10^{-6}$ तक सीरियल डाइल्यूशन किया गया। एक 'पोर प्लेट विधि' का उपयोग किया गया, जहाँ 0.1 मिलीलीटर डाइल्यूशन को न्यूट्रिएंट अगर प्लेटों पर फैलाया गया और 37°C पर 24 घंटे के लिए इनक्यूबेट किया गया। $10^{-4}$ डाइल्यूशन से प्राप्त पांच अच्छी तरह से विकसित कॉलोनियों को सब-कल्चरिंग के माध्यम से शुद्ध किया गया।
सीवेज जल: 1 मिलीलीटर पानी को $10^{-1}$ से $10^{-7}$ तक सीरियल डाइल्यूशन किया गया। $10^{-5}$ से $10^{-7}$ के नमूनों को न्यूट्रिएंट अगर प्लेटों पर फैलाया गया और 37°C पर 24 घंटे के लिए इनक्यूबेट किया गया। $10^{-6}$ डाइल्यूशन से प्राप्त पांच कॉलोनियों को शुद्ध किया गया।

एमाइलेज गतिविधि के लिए स्क्रीनिंग:
सभी शुद्ध किए गए आइसोलेट्स की स्टार्च हाइड्रोलिसिस टेस्ट का उपयोग करके स्क्रीनिंग की गई। आइसोलेट्स को 1% स्टार्च युक्त न्यूट्रिएंट अगर प्लेटों पर स्ट्रिक किया गया और 37°C पर 24 घंटे के लिए इनक्यूबेट किया गया। इनक्यूबेशन के बाद, प्लेटों को आयोडीन घोल से भरा गया। बैक्टीरियल ग्रोथ के चारों ओर एक स्पष्ट क्षेत्र (जो नीले स्टार्च-आयोडीन कॉम्प्लेक्स की अनुपस्थिति को दर्शाता है) ने एमाइलेज उत्पादन की पुष्टि की, जबकि स्पष्ट क्षेत्र की अनुपस्थिति ने गैर-उत्पादकों को दर्शाया।

मुख्य परिणाम
कुल 10 बैक्टीरियल आइसोलेट्स (5 मिट्टी से और 5 सीवेज जल से) में से, 50% (5 आइसोलेट्स) की पहचान एमाइलेज उत्पादक के रूप में की गई। उत्पादकों का वितरण इस प्रकार था:

किचन वेस्ट प्राप्त करने वाली मिट्टी: 5 में से 3 आइसोलेट्स (60%) एमाइलेज उत्पादक थे।
सीवेज जल: 5 में से 2 आइसोलेट्स (40%) एमाइलेज उत्पादक थे।

पहचाने गए विशिष्ट आइसोलेट्स मिट्टी के नमूनों से s3, s4, s5 और सीवेज जल से w3, w5 थे। ये निष्कर्ष पिछले कुछ अध्ययनों (जैसे, परमार और पांड्या, 2012) के साथ संरेखित हैं जबकि दूसरों (जैसे, टोले एट अल., 2016) से भिन्न उपज दिखाते हैं, जो स्रोत और कार्यप्रणाली के आधार पर अलगाव सफलता में परिवर्तनशीलता का सुझाव देते हैं।

महत्व और दावे
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि सीवेज जल और किचन वेस्ट प्राप्त करने वाली मिट्टी एमाइलेज-उत्पादक बैक्टीरिया को अलग करने के लिए व्यवहार्य स्रोत हैं। लेखक दावा करते हैं कि ये अपशिष्ट-व्युत्पन्न वातावरण एमाइलेज एंजाइमों के उत्पादन के लिए प्रभावी भंडार के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो संभावित रूप से स्थानीय एंजाइम उत्पादन में योगदान दे सकते हैं और आयात निर्भरता को कम कर सकते हैं।

यह शोध पत्र अपने निष्कर्षों के संबंध में एक सीमित दायरे को बनाए रखता है। यह दावा नहीं करता है कि इसने विशिष्ट बैक्टीरियल प्रजातियों का पूर्ण लक्षण वर्णन किया है या उत्पादन स्थितियों को अनुकूलित किया है। इसके बजाय, यह स्पष्ट रूप से आगे के लक्षण वर्णन अध्ययनों की सिफारिश करता है, जिसमें औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए इन आइसोलेट्स को पूरी तरह से पहचानने और मान्य करने के लिए रूपात्मक (morphological), जैव रासायनिक (biochemical) और शारीरिक (physiological) परीक्षण शामिल हैं।

खोज: शिकारियों ने कहाँ तलाश की?

विधि: उन्होंने इसे कैसे खोजा?

परिणाम: खजाना खोज में कौन जीता?

निष्कर्ष

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