Probiotic-Enriched Bilayer Edible Films from Pumpkin Seed Flour: Effects of Pectin and Glycerol on Barrier Properties and Probiotic Stability

द ग्रेट पैकेजिंग क्लीनअप: हमें खाने योग्य रैपर्स की आवश्यकता क्यों है

कल्पना कीजिए कि आपकी रसोई एक बहुत ही जिद्दी दुश्मन के खिलाफ युद्ध का मैदान है: प्लास्टिक। हर साल, लाखों टन प्लास्टिक रैप और बैग लैंडफिल (कचरे के ढेर) में चले जाते हैं, जहाँ वे सदियों तक पड़े रहते हैं, क्योंकि वे नष्ट होने से इनकार कर देते हैं। वैज्ञानिक हमारे भोजन को लपेटने के लिए एक बेहतर तरीका खोजने के मिशन पर हैं—कुछ ऐसा जो न केवल हमारे स्नैक्स की रक्षा करे बल्कि बे harmless तरीके से धरती में विलीन हो जाए, या इससे भी बेहतर, स्नैक्स के साथ खाया जा सके। यह एडिबल फिल्म्स (खाने योग्य फिल्मों) की दुनिया है। इन्हें प्रोटीन या पौधों के रेशों जैसे प्राकृतिक पदार्थों से बनी पतली, अदृश्य चादरों के रूप में सोचें जिन्हें आप एक सेब या सैंडविच के चारों ओर लपेट सकते हैं। वे बायोडिग्रेडेबल (जैव-अपघटनीय) हैं, जिसका अर्थ है कि प्रकृति उन्हें खा सकती है, और वे आपके पेट के लिए "अच्छे दोस्तों" जैसे प्रोबायोटिक्स को भी ले जा सकते हैं।

प्रोबायोटिक्स छोटे जीवित बैक्टीरिया हैं जो आपके पेट को स्वस्थ रखने में मदद करते हैं, लेकिन वे नाजुक होते हैं। उन्हें गर्मी, शुष्क हवा और कठोर रसायनों से नफरत है। आमतौर पर, उन्हें आपके भोजन में डालने के लिए, वैज्ञानिकों को उन्हें छोटे कैप्सूल के अंदर छिपाना पड़ता है, जो महंगा और जटिल हो सकता है। लेकिन क्या होगा अगर रैपर खुद इन बैक्टीरिया का घर बन जाए? यही वह बड़ा सवाल है जिसे यह शोध हल करता है: क्या हम कचरे से एक ऐसा खाद्य रैपर बना सकते हैं जो प्रोबायोटिक्स को सुरक्षित रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो, और साथ ही खाने में स्वस्थ और स्वादिष्ट भी हो? वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि क्या वे कद्दू के बीजों (जिन्हें आमतौर पर कद्दू की पाई बनाने के बाद फेंक दिया जाता है) को एक 'सुपर-रैपर' में बदल सकते हैं जो इन सहायक बैक्टीरिया को जीवित और सक्रिय रख सके।

कद्दू के कचरे को प्रोबायोटिक किले में बदलना

इस अध्ययन में, तुर्की के एगे यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने कद्दू के बीजों के साथ प्रयोग करने का निर्णय लिया। उन्होंने दो प्रकार के बीज लिए: वे साफ, सफेद बीज जिन्हें आप एक बैग में खरीदते हैं (छिलके निकले हुए/shelled) और पूरे बीज जिनके ऊपर सख्त, गहरे रंग की त्वचा अभी भी मौजूद है (छिलके सहित/unshelled)। उन्होंने इन बीजों को आटे में पीसा, इनके तेल को निकाल दिया (ताकि फिल्म तैलीय न हो), और इन्हें लचीला बनाने के लिए पानी और ग्लिसरॉल नामक एक चिकनी चीज़ के साथ मिलाया। फिर, उन्होंने एक सुपरस्टार सामग्री जोड़ी: लैक्टिप्लैंटिबैसिलस प्लांटारम (Lactiplantibacillus plantarum), एक मित्रवत प्रोबायोटिक बैक्टीरिया।

शोधकर्ताओं ने केवल एक परत पर ही नहीं रोका। उन्होंने बाइलेयर (दोहरी परत) प्रणाली नामक एक चतुर तकनीक का परीक्षण किया। कल्पना कीजिए कि एक सैंडविच बना रहे हैं: नीचे की ब्रेड का स्लाइस कद्दू के बीज का आटा है जिसमें बैक्टीरिया मिला हुआ है, और ऊपर का स्लाइस पेक्टिन (फलों में पाया जाने वाला एक जेली जैसा पदार्थ) से बनी कोटिंग है। वे यह देखना चाहते थे कि क्या यह "डबल-डेकर" संरचना एक एकल परत वाली कद्दू की फिल्म की तुलना में बैक्टीरिया को बेहतर तरीके से सुरक्षित रखती है। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि बैक्टीरिया को खुश रखने के लिए पेक्टिन और ग्लिसरॉल की कितनी मात्रा सही है, ठीक वैसे ही जैसे एक बेकर एक आदर्श केक बनाने के लिए चीनी और आटे की सही मात्रा खोजने की कोशिश करता है।

बड़ी खोज: डबल-लेयर की जीत

परिणाम रोमांचक थे। "डबल-डेकर" फिल्में (बाइलेयर्स) आम तौर पर सिंगल-लेयर फिल्मों की तुलना में बेहतर थीं। यहाँ उनकी खोजें दी गई हैं:

• बैक्टीरिया जीवित रहे: प्रोबायोटिक बैक्टीरिया बहुत मजबूत थे। फिल्म में मिलने और सूखने के बाद भी, वे जीवित रहे। वास्तव में, लगभग हर रेसिपी में, जीवित बैक्टीरिया की संख्या 6 log CFU/g से ऊपर रही। यह वैज्ञानिक रूप से कहने का एक तरीका है कि बैक्टीरिया आपके पेट में अपना काम करने के लिए पर्याप्त थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि कद्दू के बीज का आटा एक आरामदायक कंबल की तरह काम करता है, जो बैक्टीरिया को सूखने के तनाव से बचाता है।
• सबसे अच्छी रेसिपी: टीम ने पाया कि फिल्म के लिए "स्वीट स्पॉट" (सही संतुलन) 1.5% पेक्टिन और 6% ग्लिसरॉल का उपयोग करना था। इस विशिष्ट मिश्रण ने एक ऐसी फिल्म बनाई जो मजबूत थी, जिससे बहुत अधिक नमी बाहर नहीं निकल पाती थी, और इसने बैक्टीरिया को खुश रखा।
• छिलके निकले बनाम छिलके सहित: साफ, छिलके निकले हुए कद्दू के बीजों (shelled) से बनी फिल्में चैंपियन साबित हुईं। उनमें प्रोटीन की मात्रा अधिक थी और वे पानी की वाष्प को रोकने में (चीजों को सूखा रखने में) छिलके वाले बीजों की तुलना में बेहतर थीं। छिलके वाले बीजों (unshelled) वाली फिल्मों में घुलनशीलता थोड़ी अधिक थी और उनके रंग के गुण थोड़े अलग थे, लेकिन छिलके निकले हुए बीजों वाली फिल्में बैक्टीरिया को सुरक्षित रखने और फिल्म को मजबूत बनाए रखने में अधिक प्रभावी थीं।
• एंटीऑक्सीडेंट शक्ति: ये फिल्में केवल रैपर नहीं थीं; वे एंटीऑक्सीडेंट (ऐसे यौगिक जो शरीर में होने वाले नुकसान से लड़ते हैं) से भी भरपूर थीं। बाइलेयर फिल्मों, विशेष रूप से छिलके निकले हुए बीजों से बनी फिल्मों में, सिंगल-लेयर फिल्मों की तुलना में बहुत अधिक एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि थी। ऐसा लगता है कि पेक्टिन कोटिंग ने एक ढाल की तरह काम किया, जो इन स्वस्थ यौगिकों को सुखाने की प्रक्रिया के दौरान हवा या गर्मी से नष्ट होने से बचाता है।

क्या काम नहीं आया (और उन्होंने क्या खारिज कर दिया)

शोधकर्ताओं ने यह भी सीखा कि क्या नहीं करना चाहिए। उन्होंने पाया कि यदि आप बहुत अधिक ग्लिसरॉल (जैसे 10%) का उपयोग करते हैं, तो फिल्म बहुत नरम और चिपचिपी हो जाती है। यह किनारों से मुड़ने लगती है और बहुत अधिक जल वाष्प को गुजरने देती है, जो भोजन को ताजा रखने के लिए अच्छा नहीं है। इसके अलावा, यदि आप उच्च ग्लिसरॉल के साथ बहुत अधिक पेक्टिन (जैसे 2%) का उपयोग करते हैं, तो बैक्टीरिया की मृत्यु दर बढ़ जाती है, और फिल्म बहुत मोटी और अपारदर्शी हो जाती है। इसलिए, यह विचार कि "अधिक प्लास्टिसाइज़र हमेशा बेहतर होता है," खारिज कर दिया गया; संतुलन ही कुंजी है।

वे कितने आश्वस्त हैं?

वैज्ञानिक अपने इन परिणामों के बारे में काफी आश्वस्त हैं क्योंकि उन्होंने सब कुछ कई बार परखा और अंतर को साबित करने के लिए सख्त गणित का उपयोग किया। उन्होंने सटीक उपकरणों के साथ बैक्टीरिया की गिनती, पानी रोकने की क्षमता और एंटीऑक्सीडेंट स्तर को मापा। उन्होंने केवल अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने दिखाया कि बाइलेयर फिल्में लगातार सिंगल लेयर्स की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करती हैं। हालाँकि, वे यह कहने में सावधान हैं कि यह एक लैब अध्ययन है। उन्होंने अभी तक इन फिल्मों का वास्तविक भोजन पर परीक्षण नहीं किया है जो सुपरमार्केट की शेल्फ पर महीनों तक रखा रहता है, इसलिए भले ही फिल्में लैब में बेहतरीन दिखती हैं, अगला कदम यह देखना है कि वे वास्तविक दुनिया में कैसा प्रदर्शन करती हैं।

निष्कर्ष

यह पेपर दिखाता है कि हम कद्दू के बीजों—जिन्हें अक्सर कचरा माना जाता है—को एक हाई-टेक, खाने योग्य पैकेजिंग सामग्री में बदल सकते हैं जो दोहरा काम करती है: यह भोजन को लपेटती है और स्वस्थ प्रोबायोटिक्स प्रदान करती है। सही मात्रा में पेक्टिन और ग्लिसरॉल के साथ डबल-लेयर डिज़ाइन का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी फिल्म बनाई जो मजबूत है, बैक्टीरिया को जीवित रखती है, और एंटीऑक्सीडेंट से भरपूर है। यह इस बात का एक स्वादिष्ट उदाहरण है कि कैसे विज्ञान कचरे को खजाने में बदल सकता है, जो एक ऐसे भविष्य का विकल्प देता है जहाँ हमारा खाद्य पैकेजिंग हमारे भोजन की तरह ही स्वस्थ हो।