Evaluation of the probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from fermented plant-based beverages
इस अध्ययन ने चुकंदर, जई और मोनैस्टिक क्वास से लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया को अलग और पहचाना, जिससे यह प्रदर्शित हुआ कि परिणामी स्ट्रेन विशिष्ट एंजाइमी गतिविधियों के अभाव के बावजूद—अम्ल और पित्त सहनशीलता, रोगजनकों के विरुद्ध प्रतिरोधी गतिविधि और उच्च ऑटोएग्रीगेशन सहित—उम्मीद जगाने वाले प्रोबायोटिक गुणों को प्रदर्शित करते हैं, जिससे कार्यात्मक खाद्य उत्पादन में उनके संभावित उपयोग का समर्थन मिलता है।
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खाद्य विज्ञान के शांत कोनों में, शोधकर्ता अक्सर भविष्य खोजने के लिए अतीत की ओर देखते हैं। सदियों से, लोग भोजन को संरक्षित करने और नए स्वाद बनाने के लिए किण्वन (fermentation) पर भरोसा करते आए हैं, एक ऐसी प्रक्रिया जो लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया नामक सूक्ष्म, अदृश्य श्रमिकों द्वारा संचालित होती है। ये सूक्ष्मजीव दही, सॉरक्राट और खमीर वाले आटे (sourdough) के पीछे का इंजन हैं, जो साधारण सामग्रियों को जटिल, स्थिर उत्पादों में बदल देते हैं। केवल भोजन का स्वाद बढ़ाने के अलावा, इनमें से कुछ बैक्टीरिया को "प्रोबायोटिक्स" माना जाता है, जिसका अर्थ है कि वे मानव पाचन तंत्र की यात्रा में जीवित रह सकते हैं और गट (आंत) के प्राकृतिक सूक्ष्मजीव समुदाय को संतुलित करने में मदद करके स्वास्थ्य लाभ प्रदान कर सकते हैं। जबकि वैज्ञानिकों ने लंबे समय से दूध और पनीर जैसे डेयरी उत्पादों में इन बैक्टीरिया का अध्ययन किया है, अब इस बात को लेकर बढ़ती जिज्ञासा है कि क्या उन्हें पादप-आधारित (plant-based) पेय पदार्थों में पनपते हुए पाया जा सकता है। ये पादप किण्वित पदार्थ, जो सब्जियों, अनाजों और फलों से बनाए जाते हैं, अद्वितीय बैक्टीरिया के उपभेदों (strains) को धारण कर सकते हैं जो स्वाभाविक रूप से कठोर वातावरण के अनुकूल होते हैं, जो स्वस्थ, कार्यात्मक खाद्य पदार्थ बनाने के लिए संभावित रूप से नए उपकरण प्रदान कर सकते हैं।
यूक्रेन के शोधकर्ताओं की एक टीम ने तीन पारंपरिक किण्वित पेय: बीट क्वास (beet kvass), ओट क्वास (oat kvass), और राई, माल्ट और फलों से बने एक जटिल "मोंस्टिक" (monastic) क्वास की ओर ध्यान आकर्षित करके इस क्षमता को तलाशने का प्रयास किया। उनका लक्ष्य केवल बैक्टीरिया खोजना नहीं था, बल्कि यह देखना भी था कि क्या इन पेय पदार्थों में रहने वाले विशिष्ट स्ट्रेन मानव शरीर की कठिन परिस्थितियों में जीवित रह सकते हैं और हानिकारक कीटाणुओं से लड़ सकते हैं। उन्होंने इन पेय पदार्थों के नमूने एकत्र करना और प्रयोगशाला सेटिंग में बैक्टीरिया को उगाना शुरू किया। बीट क्वास से, उन्होंने तेरह अलग-अलग बैक्टीरियल कॉलोनियों को अलग किया; ओट क्वास ने पंद्रह; और मोंस्टिक क्वास ने आठ प्रदान किए। कुल मिलाकर, उन्होंने अध्ययन के लिए छत्तीस अद्वितीय बैक्टीरियल आइसोलेट्स (isolates) एकत्र किए। सूक्ष्मदर्शी के नीचे, ये बैक्टीरिया छोटे, छड़ के आकार के कोशिकाओं के रूप में दिखाई दिए, कुछ अकेले खड़े थे और कुछ छोटी श्रृंखलाओं में जुड़े हुए थे, जो लैक्टिक एसिड परिवार की एक विशिष्ट आकृति है।
यह समझने के लिए कि ये बैक्टीरिया कौन थे, शोधकर्ताओं ने विभिन्न स्थितियों के तहत उनके व्यवहार का परीक्षण किया। उन्होंने जांचा कि क्या बैक्टीरिया नमकीन पानी में, उच्च तापमान पर, या अम्लीय वातावरण में बढ़ सकते हैं। उन्होंने यह भी देखा कि क्या बैक्टीरिया चीनी को गैस में बदल सकते हैं या विशिष्ट प्रोटीन को तोड़ सकते हैं। इन व्यवहार संबंधी सुरागों का उपयोग करके, उन्होंने स्ट्रेन की पहचान की। बीट क्वास से प्राप्त बैक्टीरिया, जिसे उन्होंने स्ट्रेन BK नाम दिया, Lactiplantibacillus plantarum के एक समूह से संबंधित था। ओट और मोंस्टिक क्वास से प्राप्त बैक्टीरिया, स्ट्रेन OK और MK, को Limosilactobacillus fermentum के रूप में पहचाना गया। यह अंतर महत्वपूर्ण था क्योंकि विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया की अलग-अलग ताकत होती है। उदाहरण के लिए, चुकंदर से प्राप्त स्ट्रेन बहुत उच्च तापमान पर बढ़ने में असमर्थ था और इसने चीनी से गैस का उत्पादन नहीं किया, जबकि अनाज आधारित पेय से प्राप्त स्ट्रेन दोनों कार्य कर सकते थे।
अगला कदम यह देखना था कि क्या ये बैक्टीरिया मानव पेट और आंतों की यात्रा के दौरान जीवित रह सकते हैं, जो किसी भी संभावित प्रोबायोटिक के लिए पहला परीक्षण है। शोधकर्ताओं ने अत्यधिक अम्लीय तरल के संपर्क में बैक्टीरिया को रखकर पेट के कठोर वातावरण का अनुकरण किया, जिसका pH 2.0 था, जो शक्तिशाली गैस्ट्रिक जूस के समान है। उन्होंने पाया कि सभी बैक्टीरिया संघर्ष कर रहे थे, लेकिन बीट क्वास वाला स्ट्रेन सबसे कठिन उत्तरजीवी था। इस अम्लीय स्नान में तीन घंटे के बाद भी, इसमें जीवित कोशिकाओं की एक स्वस्थ आबादी थी, जबकि ओट और मोंस्टिक क्वास के स्ट्रेन की संख्या में काफी गिरावट आई। शोधकर्ताओं ने पित्त लवणों (bile salts) की उपस्थिति में उनके जीवित रहने की क्षमता का भी परीक्षण किया, जो एक ऐसा पाचन तरल है जो वसा को तोड़ता है और कई बैक्टीरिया के लिए विषाक्त हो सकता है। फिर से, बीट-व्युत्पन्न स्ट्रेन ने उच्चतम लचीलापन दिखाया, हालांकि तीनों प्रकार के बैक्टीरिया जीवित रहने में सफल रहे। उन्होंने इथेनॉल, जो कि किण्वित पेय में पाया जाने वाला अल्कोहल है, के प्रति बैक्टीरिया के व्यवहार का भी परीक्षण किया। उच्च सांद्रता वाले अल्कोहल ने सभी बैक्टीरिया की वृद्धि को धीमा कर दिया, लेकिन बीट स्ट्रेन अन्य की तुलना में बेहतर बना रहा, जो बताता है कि यह किण्वित पेय पदार्थों के वातावरण के अनुकूल है।
उत्तरजीविता से परे, शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या ये बैक्टीरिया हानिकारक हमलावरों से लड़कर शरीर की सक्रिय रूप से रक्षा कर सकते हैं। उन्होंने लाभकारी बैक्टीरिया को कई ज्ञात रोगजनकों (pathogens) के पास रखा, जिसमें Staphylococcus aureus, जो त्वचा और घाव के संक्रमण का एक सामान्य कारण है, और Pseudomonas aeruginosa, जो अस्पताल के वातावरण में पाया जाने वाला एक बैक्टीरिया है, शामिल हैं। परिणामों ने दिखाया कि बैक्टीरिया वास्तव में रक्षा करने में सक्षम थे। बीट क्वास वाला स्ट्रेन विशेष रूप से प्रभावी था, जिसने अपने चारों ओर एक स्पष्ट क्षेत्र बनाया जहाँ हानिकारक Staphylococcus विकसित नहीं हो सका, जिसका व्यास दस मिलीमीटर से थोड़ा अधिक था। अन्य स्ट्रेन ने भी हानिकारक बैक्टीरिया को रोकने की कुछ क्षमता दिखाई, हालांकि उनके प्रभाव कम स्पष्ट थे। दिलचस्प बात यह है कि किसी भी बैक्टीरिया ने प्रोटीन या स्टार्च को तोड़ने की कोई क्षमता नहीं दिखाई, न ही उनमें पित्त लवणों को तोड़ने की क्षमता थी, जो कि कोलेस्ट्रॉल को कम करने के लिए कभी-कभी उपयोग किया जाने वाला एक गुण है। इन कुछ एंजाइमेटिक गतिविधियों की कमी यह सुझाव देती है कि वे अन्य भूमिकाओं के लिए विशिष्ट हैं।
अंत में, टीम ने सामान्य एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति इन बैक्टीरिया की प्रतिक्रिया का परीक्षण करके उनकी सुरक्षा की जांच की। एक सुरक्षित प्रोबायोटिक में उन एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध नहीं होना चाहिए जिनका उपयोग डॉक्टर गंभीर संक्रमणों के इलाज के लिए करते हैं, क्योंकि यह प्रतिरोध हानिकारक बैक्टीरिया में स्थानांतरित होने की संभावना रख सकता है। अध्ययन में पाया गया कि बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से कुछ विशिष्ट प्रकार के एंटीबायोटिक दवाओं, जैसे कि पेनिसिलिन और वैंकोमाइसिन के प्रति प्रतिरोधी थे, जो कि उनकी कोशिका संरचना के कारण इस परिवार के बैक्टीरिया की एक सामान्य विशेषता है। हालांकि, वे अन्य अधिकांश एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति संवेदनशील रहे, जिनमें संक्रमणों की एक विस्तृत श्रृंखला के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली दवाएं शामिल हैं। यह प्रोफाइल बताता है कि वे भोजन के उपयोग के लिए सुरक्षित हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि जब बैक्टीरिया को तरल में छोड़ दिया जाता है, तो वे कैसे व्यवहार करते हैं; वे आपस में गुच्छे बना लेते हैं, जिसे ऑटोएग्रीगेशन (autoaggregation) कहा जाता है। खुद से चिपकने की यह क्षमता अक्सर इस बात का संकेत होती है कि वे मानव आंत की दीवारों से भी चिपक सकते हैं, जो आंत में एक स्वस्थ उपस्थिति स्थापित करने के लिए एक प्रमुख कदम है। मोंस्टिक क्वास वाले स्ट्रेन ने आपस में गुच्छे बनाने की सबसे मजबूत प्रवृत्ति दिखाई।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि ये पारंपरिक पादप-आधारित पेय कठिन, लाभकारी बैक्टीरिया का एक समृद्ध स्रोत हैं। जबकि बीट क्वास वाला स्ट्रेन एसिड और अल्कोहल के खिलाफ सबसे मजबूत उत्तरजीवी के रूप में उभरा, सभी स्ट्रेन कार्यात्मक खाद्य पदार्थों के लिए भविष्य के उपयोग की आशा दिखाते हैं। वे पाचन तंत्र में जीवित रह सकते हैं, हानिकारक कीटाणुओं से लड़ सकते हैं और प्रभावी ढंग से आपस में जुड़ सकते हैं। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि ये स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले बैक्टीरिया, जो समय के साथ अपने विशिष्ट पादप वातावरण के अनुकूल हुए हैं, कार्यात्मक खाद्य पदार्थ विकसित करने के लिए मूल्यवान उपकरण हो सकते हैं, जो प्राचीन किण्वन परंपराओं और आधुनिक पोषण विज्ञान के बीच के अंतर को पाटते हैं।
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