Cheese whey wastewater-derived Chlorella biomass promotes growth and β-galactosidase activity of Pediococcus sp. isolated from Gundurk
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि चीज़ व्हे (cheese whey) अपशिष्ट जल में संवर्धित *Chlorella* बायोमास पारंपरिक नेपाली गुन्द्रुक से अलग किए गए *Pediococcus* sp. की वृद्धि और β-galactosidase गतिविधि को प्रभावी रूप से बढ़ाता है, जो डेयरी अपशिष्ट के मूल्यवर्धन और कार्यात्मक खाद्य विकास के लिए एक संधारणीय रणनीति प्रदान करता है।
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खाद्य उत्पादन की दुनिया में, अपशिष्ट अक्सर एक अपरिहार्य उपोत्पाद होता है, लेकिन वैज्ञानिकों के लिए, यह एक छिपा हुआ संसाधन हो सकता है। ऐसा ही एक अपशिष्ट उत्पाद 'चीज़ व्हे' (cheese whey) है, जो दूध से पनीर बनाने के बाद बचा हुआ तरल पदार्थ है। हालांकि यह चीनी और प्रोटीन जैसे पोषक तत्वों से भरपूर है, लेकिन इस तरल पदार्थ को निपटाना कठिन है क्योंकि यदि इसे बिना उपचार के छोड़ा गया, तो यह जलमार्गों में ऑक्सीजन को कम कर सकता है। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ता प्रकृति के नन्हे पुनर्चक्रणकर्ताओं (recyclers) की ओर देखते हैं: माइक्रोएल्गी (microalgae)। ये सूक्ष्म, पौधों जैसे जीव हैं जो बढ़ने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं, लेकिन वे अपशिष्ट धाराओं में पाए जाने वाले कार्बनिक पोषक तत्वों पर भी भोजन कर सकते हैं। जब ये एल्गी बढ़ती हैं, तो वे कचरे को एक ठोस, पोषक तत्वों से भरपूर बायोमास में बदल देती हैं। यह बायोमास केवल अपशिष्ट उपचार नहीं है; यह प्रोटीन और वसा से भरपूर एक संभावित खाद्य सामग्री है। दूसरी ओर लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया हैं, जो दही और सॉरक्राट जैसे किण्वित खाद्य पदार्थों के पीछे के कार्यवाहक हैं। ये बैक्टीरिया मानव स्वास्थ्य और खाद्य संरक्षण के लिए आवश्यक हैं, लेकिन उन्हें फलने-फूलने और लाभकारी एंजाइम बनाने के लिए विशिष्ट स्थितियों की आवश्यकता होती है। इस शोध को चलाने वाला प्रश्न यह था कि क्या कचरे पर उगाई गई एल्गी वास्तव में इन बैक्टीरिया को अपना काम बेहतर ढंग से करने में मदद कर सकती है, जिससे एक ऐसा चक्र बन सके जहाँ कचरा स्वस्थ भोजन बनाने के लिए एक उपकरण बन जाए।
नेपाल के रिसर्च इंस्टीट्यूट फॉर बायोसाइंस एंड बायोटेक्नोलॉजी की एक टीम ने दो विशिष्ट प्रकार के स्थानीय सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने के लिए हाथ बढ़ाया। सबसे पहले, उन्होंने बेपाना में एक ताजे पानी के तालाब से पानी एकत्र किया ताकि Chlorella की एक जंगली स्ट्रेन (wild strain) मिल सके, जो हरे माइक्रोएल्गी का एक सामान्य प्रकार है। उन्होंने Gundruk के नमूने भी एकत्र किए, जो सरसों के पत्तों से बना एक पारंपरिक किण्वित सब्जी व्यंजन है, ताकि Pediococcus नामक लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया की एक विशिष्ट स्ट्रेन को अलग किया जा सके। शोधकर्ताओं ने एल्गी को उगाने के लिए दो अलग-अलग वातावरण बनाए। एक प्रयोगशाला का मानक पोषक घोल था, और दूसरा चीज़ व्हे अपशिष्ट जल और पानी का मिश्रण था। उन्होंने दोनों वातावरणों में एल्गी को आठ दिनों तक बढ़ने दिया। परिणामों ने दिखाया कि एल्गी मानक लैब समाधान की तरह ही चीज़ व्हे में भी उतनी ही अच्छी तरह बढ़ी। वास्तव में, प्रयोग के अंत तक, चीज़ व्हे में उगी एल्गी ने मानक समाधान के 15.9 मिलियन की तुलना में 17.3 मिलियन कोशिकाओं का घनत्व प्राप्त करते हुए, अधिक संख्या में कोशिकाएं बनाईं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि कचरे में उगी एल्गी ने काफी अधिक ठोस सामग्री का उत्पादन किया, जिससे 1.40 ग्राम शुष्क बायोमास प्राप्त हुआ, जबकि मानक समाधान ने केवल 0.30 ग्राम का उत्पादन किया।
शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए कि क्या कचरे ने उनकी संरचना को बदल दिया है, इन एल्गी कोशिकाओं के भीतर की जांच की। एक ऐसी तकनीक का उपयोग करते हुए जो यह मापती है कि अणु प्रकाश से कैसे टकराते हैं, उन्होंने पाया कि चीज़ व्हे में उगी एल्गी का रासायनिक स्वरूप लैब में उगी एल्गी से भिन्न था। विशेष रूप से, कचरे में उगी एल्गी में अधिक लिपिड (lipids), जो वसा और तेल हैं, मौजूद थे, जबकि लैब में उगी एल्गी में एक मजबूत प्रोटीन सिग्नेचर दिखाई दिया। यह सुझाव देता है कि चीज़ व्हे में मौजूद पोषक तत्वों, जैसे लैक्टोज और अन्य कार्बनिक यौगिकों ने एल्गी को वसा के रूप में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए प्रेरित किया। टीम ने फिर इस सूखे एल्गी बायोमास को Pediococcus बैक्टीरिया के खाद्य माध्यम (food medium) में मिलाया। वे यह देखना चाहते थे कि क्या इस एल्गी को खिलाने से बैक्टीरिया को तेजी से बढ़ने या अधिक मेहनत करने में मदद मिलेगी। परिणाम स्पष्ट थे: एल्गी बायोमास को जोड़ने से बैक्टीरिया को उनके सक्रिय विकास चरण के दौरान अधिक तेज़ी से बढ़ने में मदद मिली। एल्गी की उपस्थिति में बैक्टीरिया, एल्गी के बिना की तुलना में काफी बेहतर तरीके से बढ़े, विशेष रूप से 18 से 24 घंटे के विकास के बाद।
बैक्टीरिया को बढ़ने में मदद करने के अलावा, एल्गी ने एक विशिष्ट कार्य को भी बढ़ावा दिया जो मानव स्वास्थ्य के लिए अत्यधिक मूल्यवान है: लैक्टोज को तोड़ने की क्षमता। Pediococcus बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से बीटा-गैलेक्टोसिडेज़ (beta-galactosidase) नामक एक एंजाइम का उत्पादन करते हैं, जो दूध में पाई जाने वाली चीनी को पचाने में मदद करता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि वयस्क आबादी का एक बड़ा हिस्सा लैक्टोज को ठीक से पचा नहीं पाता है। जब शोधकर्ताओं ने इस एंजाइम की गतिविधि को मापा, तो उन्होंने पाया कि एल्गी से खिलाए गए बैक्टीरिया ने मानक आहार वाले बैक्टीरिया की तुलना में बहुत अधिक एंजाइम का उत्पादन किया। एल्गी द्वारा उत्पादित एंजाइम गतिविधि का स्तर 49.33 यूनिट था, जबकि चीज़ व्हे से उगी एल्गी से खाए गए बैक्टीरिया ने 38.82 यूनिट का उत्पादन किया। ये दोनों संख्याएं नियंत्रण समूह (जिसमें कोई एल्गी नहीं थी) द्वारा उत्पादित 18.34 यूनिट से काफी अधिक थीं। यह इंगित करता है कि एल्गी बायोमास बैक्टीरिया के एंजाइमेटिक प्रदर्शन के लिए एक शक्तिशाली बूस्टर के रूप में कार्य करता है, भले ही कचरे में उगी एल्गी ने लैब-उगाई गई एल्गी की तुलना में थोड़ा कम एंजाइम गतिविधि उत्पन्न की हो।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि यह दृष्टिकोण पर्यावरण और खाद्य विज्ञान दोनों के लिए दोहरा लाभ प्रदान करता है। चीज़ व्हे का उपयोग एल्गी उगाने के लिए करके, शोधकर्ताओं ने एक समस्याग्रस्त अपशिष्ट धारा को साफ करने के साथ-साथ एक उच्च-मूल्य वाला बायोमास बनाने का तरीका प्रदर्शित किया। यह बायोमास, बदले में, एक कार्यात्मक खाद्य योज्य (additive) के रूप में कार्य करता है जो लाभकारी बैक्टीरिया के प्रदर्शन को बढ़ाता है। निष्कर्ष बताते हैं कि स्थानीय वातावरण, जैसे ताजे पानी के तालाबों और पारंपरिक किण्वित खाद्य पदार्थों से जंगली सूक्ष्मजीवों को एक एकीकृत प्रणाली में जोड़ा जा सकता है। यह प्रणाली न केवल डेयरी अपशिष्ट से पोषक तत्वों को पुनः प्राप्त करती है बल्कि एक ऐसा उत्पाद भी उत्पन्न करती है जो कि किण्वित खाद्य पदार्थों की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है और संभावित रूप से लैक्टोज असहिष्णु लोगों के लिए डेयरी पाचन में सहायता कर सकता है। हालांकि प्रक्रिया ने दिखाया कि कचरे में उगी एल्गी का एंजाइम उत्पादन पर लैब-उगाई गई एल्गी की तुलना में थोड़ा अलग प्रभाव था, समग्र परिणाम पुष्टि करता है कि अपशिष्ट-व्युत्पन्न बायोमास लाभकारी बैक्टीरिया के विकास और कार्य का समर्थन करने के लिए एक व्यवहार्य और प्रभावी उपकरण है।
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