Ultra-high hydrostatic pressure combined with tea saponin micelles enhances naringin extraction from pomelo peel
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अल्ट्रा-हाई हाइड्रोस्टेटिक दबाव को टी सापोनिं मिसेल्स के साथ संयोजित करना, ऊतक मैट्रिक्स को बाधित करने और फ्लेवोनॉइड को घुलनशील बनाने के माध्यम से, पारंपरिक विधियों की तुलना में बेहतर उपज और ऊर्जा दक्षता प्राप्त करते हुए चकोतरे के छिलके से नैरिंगिन के निष्कर्षण को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
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चकोतरे (पॉमेलो) जैसे खट्टे फलों का रस अक्सर उनके ताज़ा स्वाद के लिए निकाला जाता है, जिससे छिलकों के विशाल ढेर पीछे रह जाते हैं जिन्हें आमतौर पर कचरे के रूप में फेंक दिया जाता है। ये छिलके केवल खाली खोल नहीं हैं; वे नैरिंगिन (naringin) से भरपूर हैं, जो एक प्राकृतिक यौगिक है जो स्वास्थ्य लाभ प्रदान करता है लेकिन इसे सख्त पादप ऊतकों से बाहर निकालना कठिन होता है। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती दोहरी है: पहला, छिलका इतना घना है कि पानी और विलायक (solvents) इसमें फंसे यौगिकों तक पहुँचने के लिए इसमें प्रवेश करने में संघर्ष करते हैं, और दूसरा, एक बार मुक्त होने के बाद, नैरिंगिन पानी में अच्छी तरह से नहीं घुलता है, जिसका अर्थ है कि यह तरल में रहने के बजाय आपस में गुच्छे बनाने लगता है या वापस पादप रेशों से चिपक जाता है। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ता कठोर रसायनों या उच्च ताप का उपयोग किए बिना पौधों की कोशिकाओं को तोड़ने के तरीके तलाश रहे हैं, और साथ ही, मुक्त हुए यौगिकों को एक सुरक्षित, पानी आधारित घोल में घुला हुआ रखने का तरीका भी खोज रहे हैं।
चीन के नॉर्थईस्ट फॉरेस्ट्री यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक ऐसी विधि विकसित की है जो एक प्राकृतिक साबुन जैसे पदार्थ के साथ अत्यधिक दबाव को जोड़कर इन दोनों समस्याओं का एक साथ समाधान करती है। उन्होंने पोंमेलों के छिलकों पर ध्यान केंद्रित किया, जो फल उद्योग का एक सामान्य उप-उत्पाद है, और नैरिंगिन को केवल पानी और चाय के बीजों से प्राप्त एक सर्फेक्टेंट (surfactant), जिसे चाय सापोनिं (tea saponin) कहा जाता है, का उपयोग करके निकालने का प्रयास किया। एक सर्फेक्टेंट एक ऐसा अणु होता है जो तैलीय या पानी से दूर भागने वाले पदार्थों को घेर सकता है, जिससे उन्हें पानी के साथ मिश्रित होने में मदद मिलती है। इस प्रक्रिया में, चाय सापोनिं छोटे समूहों का निर्माण करती है जिन्हें मिसेल्स (micelles) कहा जाता है, जो सूक्ष्म स्पंज की तरह कार्य करते हैं जो नैरिंगिन को थामे रख सकते हैं। सबसे पहले छिलके से नैरिंगिन को बाहर निकालने के लिए, टीम ने अल्ट्रा-हाई हाइड्रोस्टेटिक प्रेशर (अत्यधिक उच्च जलस्थैतिक दबाव) का उपयोग किया, जो एक ऐसी तकनीक है जो सामग्री को अत्यधिक बल के साथ दबाती है ताकि पादप कोशिकाओं को तोड़ दिया जाए, ठीक वैसे ही जैसे गहरे समुद्र के जीव को महासागर के भार से कुचल दिया जाता है, हालांकि यहाँ लक्ष्य उन्हें बिना पकाए उनकी सामग्री को मुक्त करने के लिए कोशिकाओं को धीरे से फोड़ना है।
शोधकर्ताओं ने विभिन्न सर्फेक्टेंट्स का परीक्षण करना शुरू किया ताकि यह देखा जा सके कि नैरिंगिन के साथ कौन सा सबसे अच्छा काम करेगा। उन्होंने कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए किया कि विभिन्न अणु इस यौगिक के साथ कैसे परस्पर क्रिया करेंगे और फिर प्रयोगशाला में इन भविष्यवाणियों की पुष्टि की। विभिन्न विकल्पों में से, चाय सापोनिं स्पष्ट विजेता के रूप में उभरी क्योंकि इसने नैरिंगिन के साथ सबसे मजबूत आकर्षण बनाया, जिससे इसे यौगिक को घुला हुआ रखने में सबसे प्रभावी बनाया। एक बार सही सर्फेक्टेंट का चयन हो जाने के बाद, टीम ने निष्कर्षण प्रक्रिया को सूक्ष्म रूप से व्यवस्थित किया। उन्होंने सूखे, पिसे हुए पोंमेल के छिलके को चाय सापोनिं के घोल वाली थैलियों में रखा और उन्हें एक विशेष मशीन में उच्च दबाव के अधीन किया। उन्होंने दबाव के विभिन्न स्तरों, सर्फेक्टेंट की मात्रा, छिलके और तरल के अनुपात, और दबाव उपचार की अवधि के साथ प्रयोग किया। सावधानीपूर्वक परीक्षण के माध्यम से, उन्होंने पाया कि लगभग 4.5 मिनट प्रति चक्र के लिए 293 मेगापास्कल का दबाव लगाने से, जिसे तीन बार दोहराया गया, सर्वोत्तम परिणाम मिले। इन विशिष्ट स्थितियों के तहत, वे छिलके में मौजूद नैरिंगिन का 80 प्रतिशत से अधिक हिस्सा प्राप्त करने में सक्षम थे, जिससे सूखे छिलके के प्रत्येक ग्राम के लिए लगभग 9.6 मिलीग्राम की प्राप्ति हुई।
जब शोधकर्ताओं ने इस नए तरीके की पारंपरिक तरीकों, जैसे कि छिलके को अल्कोहल में भिगोने या ध्वनि तरंगों और माइक्रोवेव का उपयोग करने के साथ तुलना की, तो उनका दबाव-सहायता प्राप्त दृष्टिकोण श्रेष्ठ सिद्ध हुआ। इसने न केवल अधिक नैरिंगिन निकाला बल्कि इसे बहुत कम समय में किया, जिसमें अल्कोहल विधि के दो घंटों की तुलना में केवल 13 मिनट से थोड़ा अधिक समय लगा। इस प्रक्रिया में कम ऊर्जा की आवश्यकता थी और प्रयोगशाला सेटिंग में कार्बन उत्सर्जन भी कम हुआ। यह समझने के लिए कि यह इतना अच्छा क्यों काम कर रहा था, टीम ने एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे छिलके को देखा। चित्रों ने खुलासा किया कि दबाव उपचार ने छिलके की संरचना को महत्वपूर्ण रूप से नुकसान पहुँचाया था, जिससे दरारें और छिद्र बन गए जिससे तरल आसानी से प्रवाहित हो सका। साथ ही, रासायनिक विश्लेषण ने दिखाया कि नैरिंगिन स्वयं बरकरार रहा और प्रक्रिया से क्षतिग्रस्त नहीं हुआ। आगे के कंप्यूटर सिमुलेशन ने सुझाव दिया कि दबाव ने चाय सापोनिं के समूहों को अधिक सघन होने में मदद की, जिसने बदले में नैरिंगिन अणुओं को पकड़ने और दबाव हटने के बाद भी उन्हें सुरक्षित रूप से थामे रखने में मदद की।
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक ऐसी विधि का उपयोग करके जो कुशल और पर्यावरण के अनुकूल दोनों है, एक सामान्य फल अपशिष्ट उत्पाद को स्वास्थ्यवर्धक यौगिकों के एक मूल्यवान स्रोत में बदलना संभव है। उच्च दबाव के भौतिक बल को प्राकृतिक साबुन जैसे अणुओं की रासायनिक क्षमता के साथ जोड़कर, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो पादप ऊतक की प्राकृतिक बाधाओं और यौगिक की घुलनशीलता सीमाओं को पार करती है। हालांकि यह कार्य छोटे पैमाने पर किया गया था और बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए नैरिंगिन को सर्फेक्टेंट से अलग करने के लिए आगे के चरणों की आवश्यकता है, फिर भी ये निष्कर्ष खट्टे छिलकों से उपयोगी सामग्री को पुनः प्राप्त करने के एक स्वच्छ, अधिक प्रभावी तरीके के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं। यह दृष्टिकोण इस बात पर प्रकाश डालता है कि कैसे अणुओं के बीच सूक्ष्म अंतःक्रियाओं और दबाव के स्थूल प्रभावों को समझना टिकाऊ संसाधन उपयोग के लिए व्यावहारिक समाधानों की ओर ले जा सकता है।
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