Research on Extracellular Polysaccharides and Purification of Bioselenium- enriched Nostoc flagelliforme

दुनिया के विशाल, धूप से सराबोर रेगिस्तानों में, एक लचीला जीव जिसे नोस्टोक फ्लैजिलिफॉर्म (Nostoc flagelliforme) के नाम से जाना जाता है, जीवन के लिए संघर्ष करता है। अक्सर "वनस्पति बाल" या "काली काई" कहे जाने वाले इस प्राचीन सायनोबैक्टीरियम (नील हरित शैवाल) ने जीवित रहने में महारत हासिल की है, जो पूरी तरह से सूखने और बारिश आने पर पुनर्जीवित होने में सक्षम है। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, यह अपने परिवेश में एक चिपचिपी, सुरक्षात्मक परत स्रावित करता है। यह परत बाह्यकोशिकीय पॉलीसेकेराइड (extracellular polysaccharides) से बनी होती है, जो अनिवार्य रूप से शर्करा के अणुओं की लंबी, जटिल श्रृंखलाएं हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि ये शर्करा श्रृंखलाएं मूल्यवान हैं; वे शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य कर सकती हैं, जो शरीर में हानिकारक कणों को बेअसर करने में मदद करती हैं, और वे रक्त शर्करा के स्तर को नियंत्रित करने में भी मदद कर सकती हैं।

साथ ही, मनुष्य एक मौन पोषण संबंधी चुनौती का सामना कर रहे हैं। सेलेनियम एक सूक्ष्म खनिज है जिसे मानव शरीर स्वयं नहीं बना सकता; हमें इसे अपने भोजन से प्राप्त करना चाहिए। इसकी पर्याप्त मात्रा के बिना, लोग हृदय रोग से लेकर विशिष्ट प्रकार के कैंसर तक गंभीर स्वास्थ्य समस्याओं का सामना कर सकते हैं। हालांकि कुछ पौधों और जानवरों में प्राकृतिक रूप से सेलेनियम होता है, लेकिन उनकी मात्रा अक्सर बहुत कम या असंगत होती है जिससे उन पर भरोसा किया जा सके। इसने शोधकर्ताओं को प्राकृतिक पदार्थों को सेलेनियम के साथ "समृद्ध" करने के तरीकों की तलाश करने के लिए प्रेरित किया है, ताकि उन्हें अधिक शक्तिशाली पोषण संबंधी उपकरणों में बदला जा सके। लक्ष्य इन लाभकारी शर्करा श्रृंखलाओं के साथ सेलेनियम को जोड़ने का एक तरीका खोजना है, जिससे एक ऐसा यौगिक बन सके जो दोनों दुनियाओं का सर्वश्रेष्ठ प्रदान करे: शर्करा के स्वास्थ्य लाभ और खनिज का आवश्यक पोषण।

चीन में किंगहाई नॉर्मल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस पहेली को सुलझाने के लिए रेगिस्तानी सायनोबैक्टीरियम को अपनी प्रयोगशाला के रूप में उपयोग करते हुए आगे कदम बढ़ाया। वे इन जीवों को उगाने के लिए एक आदर्श विधि खोजना चाहते थे ताकि वे स्वाभाविक रूप से सेलेनियम को अवशोषित करें और इसे अपने शर्करा स्राव में शामिल कर सकें। यह प्रक्रिया केवल पानी में अधिक सेलेनियम मिलाने जितनी सरल नहीं थी। वैज्ञानिकों ने पाया कि सेलेनियम की मात्रा, इसे कितनी बार जोड़ा जाता है, और विकास चक्र के दौरान इसे जोड़ने का सटीक दिन, ये सभी बड़े अंतर पैदा करते हैं। यदि उन्होंने बहुत अधिक सेलेनियम डाला, तो शैवाल तनावग्रस्त हो जाते और बढ़ना बंद कर देते, या मर भी जाते। यदि उन्होंने इसे गलत समय पर डाला, तो शैवाल इसे कुशलतापूर्वक अवशोषित नहीं कर पाते।

विभिन्न प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से, टीम ने सोडियम सेलेनाइट (sodium selenite), जो अनुसंधान में उपयोग किया जाने वाला सेलेनियम का एक सामान्य रूप है, की विभिन्न सांद्रता का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि एक मध्यम मात्रा ही कुंजी थी। जब उन्होंने प्रति लीटर पानी में 30 मिलीग्राम सेलेनियम मिलाया, तो शैवाल फले-फूले, साधारण पानी वाले शैवाल की तुलना में अधिक क्लोरोफिल का उत्पादन किया और बड़े हुए। हालांकि, खुराक को बढ़ाकर 35 मिलीग्राम या उससे अधिक करने से शैवाल को नुकसान होने लगा, जिससे उनकी वृद्धि रुक गई और उनके द्वारा उत्पादित शर्करा की मात्रा कम हो गई। शोधकर्ताओं ने यह भी परीक्षण किया कि क्या सेलेनियम को एक बार में डालने या कई दिनों में छोटी खुराक में देने से कोई अंतर पड़ता है। उन्होंने पाया कि खुराक को विभाजित करने की तुलना में एक बार में एक ही बार में डालना कहीं अधिक बेहतर था। अंत में, उन्होंने समय (timing) पर ध्यान दिया। विकास चक्र के छठे दिन, जब शैलें अपने विस्तार के सबसे सक्रिय चरण में थे, तब सेलेनियम जोड़ने से सर्वोत्तम परिणाम मिले। इस विशिष्ट समय ने शैलें को खनिज को सबसे प्रभावी ढंग से अवशोषित करने की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप 364.66 माइक्रोग्राम प्रति ग्राम की सेलेनियम सामग्री और 62.20 प्रतिशत की उपयोग दक्षता वाला शर्करा उत्पाद प्राप्त हुआ।

एक बार जब उन्होंने इस इष्टतम रेसिपी की पहचान कर ली, तो शोधकर्ताओं ने सेलेनियम युक्त शर्करा को एकत्र किया और उसे शुद्ध करना शुरू किया। उन्होंने कॉफी छानने जैसी एक प्रक्रिया का उपयोग किया, जिसमें मिश्रण को कॉलमों के माध्यम से गुजारा गया जो शर्करा के अणुओं को उनके आकार और विद्युत आवेश के आधार पर अलग करते थे। इस प्रक्रिया ने अशुद्धियों को हटा दिया और उनके पास एक एकल, शुद्ध घटक बचा जिसे उन्होंने B-Se-EPS-1 नाम दिया। जब उन्होंने इस शुद्ध किए गए पदार्थ का परीक्षण किया, तो उन्होंने पाया कि यह दिलचस्प तरीकों से बदल गया है। एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे, मूल शर्करा चिकनी और सपाट दिखाई देती थी, लेकिन सेलेनियम से समृद्ध संस्करण एक मुड़े हुए कागज की तरह खुरदरा और झुर्रीदार दिखाई दिया। इस बनावट में बदलाव ने सुझाव दिया कि सेलेनियम सफलतापूर्वक आणविक संरचना में एकीकृत हो गया है, जिससे अणुओं के एक साथ जुड़ने के तरीके में परिवर्तन आया है।

रासायनिक विश्लेषण ने पुष्टि की कि सेलेनियम अब अणु का हिस्सा था। शोधकर्ताओं ने रासायनिक बंधों में विशिष्ट कंपन का पता लगाया जो केवल तभी दिखाई देते हैं जब सेलेनियम ऑक्सीजन और कार्बन से जुड़ा होता है, जिससे यह सिद्ध होता है कि खनिज को सफलतापूर्वक शर्करा श्रृंखला में बुना गया था। उन्होंने अणुओं के आकार को भी मापा और पाया कि सेलेनियम से समृद्ध संस्करण मूल संस्करण की तुलना में छोटा और पानी में अधिक स्थिर था। यह स्थिरता महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि यह पदार्थ आपस में जुड़ने (clump) की संभावना कम रखता है और घुलित अवस्था में रहने की अधिक संभावना रखता है, जो इसके शरीर द्वारा अवशोषण के लिए महत्वपूर्ण है।

सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष तब आए जब टीम ने परीक्षण किया कि यह नया पदार्थ वास्तव में क्या कर सकता है। उन्होंने मूल, बिना संशोधित शर्करा के मुकाबले इस नए सेलेनियम-समृद्ध शर्करा की तुलना की ताकि यह देखा जा सके कि खनिज के जुड़ने से यह अधिक शक्तिशाली हुआ है या नहीं। परिणाम स्पष्ट और सुसंगत थे। सेलेनियम-समृद्ध संस्करण मुक्त कणों (free radicals) के खिलाफ एक बहुत अधिक शक्तिशाली योद्धा था, जो वे अस्थिर कण हैं जो कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाते हैं और उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को तेज करते हैं। एक विशिष्ट सांद्रता पर, इसने हाइड्रोक्सिल रेडिकल्स को 52.04 प्रतिशत की दर से बेअसर कर दिया, जो बिना संशोधित शर्करा के प्रदर्शन से काफी बेहतर था। यह सुपरऑक्साइड रेडिकल्स के विरुद्ध भी अत्यधिक प्रभावी था, उन्हें 70.96 प्रतिशत की दर से साफ करने में सफल रहा। इसके अलावा, समृद्ध शर्करा ने उन एंजाइमों को रोकने की उल्लेखनीय क्षमता दिखाई जो कार्बोहाइड्रेट को शर्करा में तोड़ते हैं, जो रक्त शर्करा के स्तर को प्रबंधित करने के लिए एक प्रमुख तंत्र है। इसने एक प्रकार के एंजाइमों को लगभग 80 प्रतिशत की दर से और दूसरे को 83 प्रतिशत से अधिक की दर से बाधित किया, जो मूल शर्करा के प्रदर्शन से कहीं अधिक था।

यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि इन रेगिस्तानी शैलें के बढ़ने के वातावरण को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, वैज्ञानिक एक प्राकृतिक पदार्थ को आवश्यक पोषक तत्वों के लिए एक अत्यधिक कुशल वाहक में बदल सकते हैं। शोधकर्ताओं ने न केवल एक सेलेनियम सप्लीमेंट बनाया; उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार का जैविक सेलेनियम बनाया जो एक शर्करा श्रृंखला से जुड़ा हुआ है और जो अपने प्राकृतिक समकक्ष की तुलना में अधिक स्थिर, अधिक घुलनशील और जैविक रूप से अधिक सक्रिय है। हालांकि यह कार्य अभी प्रयोगशाला चरण में है, यह उच्च-मूल्य वाली, सेलेनियम-समृद्ध सामग्री का उत्पादन करने के लिए एक स्पष्ट और पुनरुत्पादक विधि प्रदान करता है। यह कार्यात्मक खाद्य पदार्थों या आहार पूरक विकसित करने के लिए एक मार्ग सुझाता है जो सेलेनियम की कमी को संबोधित करने में मदद कर सके, जो कि प्राकृतिक और अत्यधिक प्रभावी दोनों हो। अध्ययन पुष्टि करता है कि सही परिस्थितियों के साथ, प्रकृति की अपनी सूक्ष्म फैक्ट्रियां उन्नत स्वास्थ्य लाभों वाले यौगिकों का उत्पादन करने के लिए निर्देशित की जा सकती हैं, जो सरल शैल और जटिल पोषण विज्ञान के बीच की खाई को पाटती हैं।