Optimization of Solid-State Fermentation Conditions Using Lactiplantibacillus plantarum to enhance the Nutritional and Functional Properties of Wheat Bran from Rwanda

गेहूं का चोकर (व्हीट ब्रान) गेहूं के दाने का कठोर, बाहरी आवरण है, जिसे ब्रेड और पेस्ट्री के लिए उपयोग होने वाले सफेद आटे को बनाने के दौरान मिलिंग प्रक्रिया में अलग कर दिया जाता है। दशकों से, इस सामग्री को एक कम मूल्य वाले उपोत्पाद के रूप में माना जाता रहा है, जिसे अक्सर मनुष्यों के बजाय पशुधन को खिलाया जाता है। फिर भी, इसकी खुरदरी बनावट के भीतर पोषक तत्वों का एक सघन संग्रह छिपा है: आहार फाइबर, प्रोटीन, आयरन और जिंक जैसे आवश्यक खनिज, और अन्य यौगिक जो स्वास्थ्य का समर्थन करते हैं। समस्या यह है कि अपने कच्चे रूप में, चोकर के साथ काम करना कठिन होता है; यह पानी को बहुत आक्रामक तरीके से सोख लेता है और इसमें मानव खाद्य पदार्थ के लिए आवश्यक चिकनी बनावट की कमी होती है। इसकी क्षमता को अनलॉक करने के लिए, वैज्ञानिक किण्वन (फरमेंटेशन) की ओर देखते हैं, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जहाँ सूक्ष्मजीव खाद्य संरचनाओं को तोड़ते हैं। विशिष्ट बैक्टीरिया का उपयोग करके चोकर का किण्वन करके, शोधकर्ता इसकी बनावट को नरम बनाने और इसके पोषण मूल्य को बढ़ाने की उम्मीद करते हैं, जिससे एक अपशिष्ट उत्पाद को खाद्य आपूर्ति के लिए एक मूल्यवान सामग्री में बदला जा सके।

रवांडा में, जहाँ गेहूं स्थानीय रूप से उगाया भी जाता है और आयात भी किया जाता है, गेहूं के चोकर का सर्वोत्तम उपयोग कैसे किया जाए, यह प्रश्न विशेष रूप से प्रासंगिक है। INES-रुहेनगेरी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस स्थानीय संसाधन को बदलने के लिए सही रेसिपी खोजने का लक्ष्य रखा। उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया, लैक्टिप्लांटिबैसिलस प्लांटारम (Lactiplantibacillus plantarum) पर ध्यान केंद्रित किया, जो पौधों पर आधारित खाद्य पदार्थों पर पनपने की अपनी क्षमता के लिए जाना जाता है। वैज्ञानिकों ने केवल अनुमान नहीं लगाया कि सबसे अच्छी स्थितियाँ क्या होंगी; इसके बजाय, उन्होंने किण्वन प्रक्रिया को एक जटिल पहेली की तरह माना जिसमें तीन गतिशील भाग थे: चोकर कितने समय तक बैक्टीरिया के साथ रहा, वह तापमान जिस पर कमरे ने उसे रखा, और चोकर में कितना पानी मिलाया गया। उन्होंने इन तीन कारकों के दर्जनों संयोजनों का परीक्षण किया ताकि यह देखा जा सके कि कौन सा संयोजन सबसे अधिक पौष्टिक और कार्यात्मक परिणाम देता है।

शोधकर्ताओं ने रवांडा के विभिन्न बाजारों से गेहूं का चोकर लिया, उसे साफ किया, और विशिष्ट नमी स्तर तक पहुँचने के लिए इसे पानी के साथ मिलाया। फिर उन्होंने बैक्टीरिया मिलाया और मिश्रण को नियंत्रित कंटेनरों में किण्वित होने के लिए छोड़ दिया। कुछ बैचों को एक दिन के लिए छोड़ा गया, कुछ को तीन दिनों के लिए, जबकि तापमान को 30 से 40 डिग्री सेल्सियस के बीच समायोजित किया गया। किण्वन पूरा होने के बाद, उन्होंने नमूनों को सुखाया और यह मापने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला चलाई कि क्या बदला है। उन्होंने प्रोटीन और वसा के स्तर जैसे बुनियादी पोषण संबंधी संरचना को देखा, आयरन, कैल्शियम, मैग्नीशियम और जिंक जैसे प्रमुख खनिजों की मात्रा की जांच की, और यह परीक्षण किया कि वे पानी या तेल को कितनी अच्छी तरह सोख सकते हैं। ये कार्यात्मक गुण महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे निर्धारित करते हैं कि यदि कोई बेकर इसे ब्रेड या सूप के लोफ में उपयोग करने का प्रयास करता है, तो यह सामग्री कैसा व्यवहार करेगी।

परिणामों ने दिखाया कि किण्वन ने काम किया। इस प्रक्रिया ने सफलतापूर्वक चोकर को इस तरह से बदल दिया जिससे यह अधिक उपयोगी हो गया। सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन तब दिखाई दिए जब चोकर को लंबे समय तक किंचित किया गया। प्रोटीन की मात्रा बढ़ गई, जबकि वसा की मात्रा थोड़ी कम हो गई। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि चोकर की तेल को थामे रखने की क्षमता नाटकीय रूप से सुधर गई, जो बिना किंचित किए गए संस्करण की तुलना में आधे से अधिक बढ़ गई। खनिजों में भी उछाल आया; आयरन की मात्रा लगभग 30 प्रतिशत बढ़ गई, और जिंक लगभग 25 प्रतिशत बढ़ गया। चोकर पानी को सोखने और फूलने में भी बेहतर हो गया, जो यह सुझाव देता है कि यह खाद्य उत्पादों में अधिक आसानी से मिल जाएगा। हालाँकि, अध्ययन ने उल्लेख किया कि जबकि मापे गए कुल खनिजों की मात्रा बढ़ गई, इसका मतलब यह नहीं है कि मानव शरीर उन्हें बेहतर तरीके से अवशोषित कर सकता है, क्योंकि यह उन अन्य कारकों पर निर्भर करता है जिनका इस विशिष्ट प्रयोग में परीक्षण नहीं किया गया था।

सभी डेटा का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करते हुए, शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट सेट की पहचान की जो सबसे अच्छा काम करता था। उन्होंने पाया कि रवांडा के गेहूं के चोकर को लगभग 38 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, लगभग 56 प्रतिशत नमी की मात्रा के साथ 72 घंटों के लिए किंचित करने से समग्र सुधार सबसे अधिक हुआ। जब उन्होंने एक अलग प्रयोग में इस सटीक संयोजन का परीक्षण किया, तो परिणाम उनकी भविष्यवाणियों से लगभग पूरी तरह मेल खा गए, अपेक्षित और मापे गए मानों के बीच केवल मामूली अंतर था। यह सुझाव देता है कि यह विधि विश्वसनीय और पुनरुत्पादनीय है। अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि समय सबसे शक्तिशाली कारक था; किण्वन को 72 घंटों तक बढ़ाने से तापमान या नमी के स्तरों में बदलाव करने की तुलना में बड़ा अंतर आया।

यद्यपि निष्कर्ष उत्साहजनक हैं, शोधकर्ता इस अध्ययन को पूरे खाद्य उद्योग के लिए एक अंतिम समाधान के बजाय एक सफल शुरुआती बिंदु के रूप में प्रस्तुत करने में सावधान हैं। 72 घंटों का इष्टतम समय उनके द्वारा परीक्षण किए गए दायरे के बिल्कुल किनारे पर था, जिसका अर्थ है कि और भी बेहतर परिणाम संभव हो सकते हैं, हालांकि यह देखना बाकी है। इसके अलावा, अध्ययन ने मौजूद पोषक तत्वों की कुल मात्रा पर ध्यान केंद्रित किया, न कि इस पर कि एक व्यक्ति का शरीर वास्तव में उनका उपयोग कितनी अच्छी तरह कर सकता है। इससे पहले कि इस किंचित चोकर को व्यावसायिक खाद्य उत्पादों में व्यापक रूप से अपनाया जा सके, यह जांचने के लिए और अधिक काम की आवश्यकता है कि इसका स्वाद कैसा है, यह कितने समय तक ताजा रहता है, और क्या यह वास्तव में लोगों को पोषण संबंधी लाभ प्रदान करता है। फिर भी, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि सही बैक्टीरियल पार्टनर और सही स्थितियों के साथ, एक सामान्य कृषि उपोत्पाद को पोषक तत्वों से भरपूर सामग्री में बदला जा सकता है जिसमें स्थानीय खाद्य प्रणाली के लिए वास्तविक क्षमता है।