Green Disinfestation Strategies for Different Stored Grains: Microwave, Infrared and Ultrasound Inactivation of the Red Flour Beetle (Tribolium castaneum Herbst)

हर साल, एक खामोश चोर दुनिया की खाद्य आपूर्ति से चोरी करता है। गेहूं या मसूर का एक दाना रसोई तक पहुँचने से बहुत पहले ही, उन कीटों के प्रति संवेदनशील हो जाता है जो संग्रहीत फसलों के भीतर रहते और प्रजनन करते हैं। इन कीटों में सबसे जिद्दी कीटों में से एक रेड फ्लोर बीटल (लाल आटे का भृंग) है, जो एक छोटा कीट है जो गोदामों और साइलो में पनपता है, अनाज खाता है और पीछे कचरा छोड़ देता है जो भोजन के स्वाद, गंध और सुरक्षा को खराब कर देता है। दशकों से, इन कीटों के खिलाफ मानक बचाव रासायनिक धूमन (फ्यूमिगेशन) रहा है, एक ऐसी प्रक्रिया जो कीटों को मारने के लिए भंडारण क्षेत्रों को जहरीली गैसों से भर देती है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण कम व्यवहार्य होता जा रहा है। कई कीट आबादी ने इन रसायनों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता विकसित कर ली है, और पीछे छूटे अवशेष मानव स्वास्थ्य और अंतर्राष्ट्रीय व्यापार के लिए जोखिम पैदा करते हैं। जैसे-जैसे दुनिया भोजन को सुरक्षित और स्वच्छ बनाने के तरीके खोज रही है, वैज्ञानिक जहर के बिना इस काम को करने के लिए भौतिक शक्तियों—गर्मी और ध्वनि—की ओर मुड़ रहे हैं।

एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पांच अलग-अलग प्रकार के संग्रहीत अनाजों: गेहूं, बुल्गुर, कुट्टू (buckwheat), मसूर और चना के विरुद्ध रेड फ्लोर बीटल के खिलाफ तीन विशिष्ट भौतिक विधियों का परीक्षण करने के लिए प्रयास किया। गाजीआन्टेप विश्वविद्यालय के इस दल ने यह देखना चाहा कि क्या वे अनाज को खाने के लिए सुरक्षित रखते हुए माइक्रोवेव, इन्फ्रारेड लाइट और अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके भृंडों को मार सकते हैं। उन्होंने केवल यह नहीं देखा कि कीट मर गए या नहीं; उन्होंने सावधानीपूर्वक यह भी मापा कि इन उपचारों ने अनाज की नमी, रंग और तापमान को कैसे बदला। लक्ष्य यह था कि एक ऐसा संतुलन पाया जाए जहाँ कीट समाप्त हो जाएं, लेकिन भोजन की गुणवत्ता उच्च बनी रहे।

पहला परीक्षण किया गया तरीका माइक्रोवेव था। यह तकनीक अनाज और कीट के अंदर के जल अणुओं को तेजी से कंपन कराकर, अंदर से बाहर की ओर गर्मी उत्पन्न करके काम करती है। शोधकर्ताओं ने अनाज के नमूनों को, जिनमें बीटल मौजूद थे, 10 से 40 सेकंड के बीच 360 से 900 वाट तक के विभिन्न पावर स्तरों पर माइक्रोवेव ऊर्जा के संपर्क में लाया। परिणाम आश्चर्यजनक रूप से तेज़ थे। उच्चतम पावर सेटिंग्स पर, 30 से 40 सेकंड के भीतर बीटल पूरी तरह से मर गए। उत्पन्न गर्मी तीव्र थी, जिसने कुछ मामलों में अनाज के तापमान को 90 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया। जबकि यह तीव्र ऊष्मीकरण कीटों को मारने में अत्यधिक प्रभावी था, इसने अनाज की कुछ नमी भी कम कर दी। शोधकर्ताओं ने पाया कि अनाज जितनी अधिक देर तक और जितनी उच्च शक्ति के संपर्क में रहा, अनाज उतना ही अधिक सूख गया। इस सुखाने वाले प्रभाव के बावजूद, अनाज का दृश्य स्वरूप बहुत कम बदला, जिससे पता चलता है कि भोजन उपभोक्ताओं के लिए अभी भी स्वीकार्य दिखेगा।

दूसरा दृष्टिकोण इन्फ्रारेड विकिरण (इन्फ्रारेड रेडिएशन) से संबंधित था, जो सतह को ठीक वैसे ही गर्म करता है जैसे सूरज त्वचा को गर्म करता है। इस अध्ययन के इस भाग में, अनाज के नमूनों को इन्फ्रारेड हीटर के नीचे रखा गया और तीन से पांच मिनट की अवधि के लिए 50, 70 और 90 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रखा गया। माइक्रोवेव के विपरीत, जो अनाज के अंदर को जल्दी गर्म करता है, इन्फ्रारेड विधि ने सतह को अधिक धीरे-धीरे गर्म किया। बीटल्स के मरने की दर काफी हद तक तापमान और उनके संपर्क में रहने की अवधि पर निर्भर थी। 90 डिग्री सेल्सियस पर, लगभग चार मिनट के बाद कीट पूरी तरह से समाप्त हो गए। इस विधि ने अनाज को सुखा भी दिया, लेकिन शोधकर्ताओं ने देखा कि भोजन का रंग उल्लेखनीय रूप से स्थिर रहा। अनाज भूरा नहीं हुआ और न ही जला हुआ दिखा, भले ही बीटल मर चुके थे। यह सुझाव देता है कि इन्फ्रारेड हीटिंग उन अनाजों के विसंक्रमण के लिए एक सौम्य तरीका हो सकता है जो दिखावट में बदलाव के प्रति संवेदनशील होते हैं।

तीसरी विधि अल्ट्रासाउंड थी, जो उच्च-आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है ताकि यांत्रिक तनाव और छोटे बुलबुले बनाए जा सकें जो जीवित कोशिकाओं को नुकसान पहुँचा सकते हैं। शोधकर्ताओं ने अनाज और बीटल्स को ज़िपलॉक बैग में रखा, जिन्हें फिर 50, 70 और 90 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले अल्ट्रासोनिक बाथ में डुबोया गया। इस प्रक्रिया में अन्य दो विधियों की तुलना में बहुत अधिक समय लगा, जिसमें 10 से 30 मिनट का एक्सपोजर समय आवश्यक था। 50 डिग्री के निचले तापमान पर, अल्ट्रासाउंड अकेले बीटल्स को मारने के लिए पर्याप्त नहीं था, भले ही लंबे समय तक रखा गया हो। हालाँकि, जब तापमान बढ़ाकर 70 या 90 डिग्री कर दिया गया, तो ध्वनि और गर्मी के संयोजन ने घातक प्रभाव डाला, जिससे 20 से 30 मिनट के भीतर सभी कीट मर गए। इस विधि का लाभ यह था कि इसने अनाज में सबसे कम परिवर्तन किया। उपचारित अनाजों की नमी की मात्रा और रंग अपने मूल अवस्था के बहुत करीब रहे, जो इसे भोजन की गुणवत्ता बनाए रखने के लिए एक आशाजनक विकल्प बनाता है, बशर्ते इस प्रक्रिया को बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए पर्याप्त तेज़ बनाया जा सके।

अध्ययन का एक प्रमुख निष्कर्ष यह था कि सभी अनाज इन उपचारों के प्रति एक जैसा व्यवहार नहीं करते हैं। अनाज की भौतिक संरचना मायने रखती है। कुट्टू और मसूर जैसे छोटे, हल्के अनाज माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड हीटर से ऊर्जा को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं, जिससे तेजी से ऊष्मीकरण और त्वरित कीट मृत्यु होती है। इसके विपरीत, गेहूं और चने जैसे घने अनाज को समान घातक तापमान तक पहुँचने के लिए लंबे एक्सपोजर समय की आवश्यकता होती है। यह अंतर इस बात को रेखांकित करता है कि एक एकल सेटिंग हर प्रकार के भोजन के लिए काम नहीं कर सकती; उपचार को संरक्षित किए जा रहे विशिष्ट अनाज के अनुसार तैयार किया जाना चाहिए।

शोधकर्ताओं ने उपचार की स्थितियों और परिणाम के बीच संबंध का भी विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड हीट दोनों के लिए, बीटल्स को मारने में तापमान तक पहुँचना और एक्सपोजर की अवधि सबसे महत्वपूर्ण कारक थे। अनाज कितना गर्म हुआ और कितने कीट मरे, इसके बीच एक स्पष्ट संबंध था। अध्ययन ने यह भी पुष्टि की कि हालांकि ये भौतिक विधियाँ प्रभावी हैं, लेकिन वे अनाज को थोड़ा बदल देती हैं। माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड हीट दोनों ने नमी की मात्रा को कम कर दिया, जो बाद में अनाज के भंडारण या प्रसंस्करण को प्रभावित कर सकता है। हालाँकि, सभी विधियों में रंग में परिवर्तन न्यूनतम था, जिसका अर्थ है कि भोजन खराब या अरुचिकर नहीं दिखेगा।

अंततः, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि रासायनिक जहरों का उपयोग किए बिना रेड फ्लोर बीटल को समाप्त करना संभव है। परीक्षण की गई तीनों विधियाँ अलग-अलग समझौतों (trade-offs) का एक सेट पेश करती हैं। माइक्रोवेव सबसे तेज़ हैं, जो सेकंडों में कीटों को मार देते हैं लेकिन तेजी से सूखने का जोखिम उठाते हैं। इन्फ्रारेड हीट एक समान गर्माहट प्रदान करती है जो अनाज के लुक को सुरक्षित रखती है लेकिन इसके लिए कुछ मिनटों के एक्सपोजर की आवश्यकता होती है। अल्ट्रासाउंड अनाज की गुणवत्ता के लिए सबसे सौम्य है लेकिन इसमें सबसे अधिक समय लगता है और प्रभावी होने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि ये प्रौद्योगिकियां रासायनिक धूमन के व्यवहार्य विकल्प हैं, लेकिन उनकी सफलता प्रत्येक विशिष्ट अनाज के लिए सेटिंग्स को सावधानीपूर्वक समायोजित करने पर निर्भर करती है। सही भौतिक बल को सही भोजन के साथ मिलाकर, कीटों के खिलाफ दुनिया की अनाज आपूर्ति को सुरक्षित करने के साथ-साथ भोजन को सुरक्षित, स्वच्छ और रासायनिक अवशेषों से मुक्त रखा जा सकता है।