Effect of green extraction techniques on phenolic recovery and bioactivities of onion peel extracts

हर साल, दुनिया लगभग 48 मिलियन टन प्याज उगाती है, जो अरबों लोगों का आहार है। फिर भी, हर उस बल्ब के लिए जो रसोई या बाजार तक पहुँचता है, एक महत्वपूर्ण मात्रा में कचरा उत्पन्न होता है। अकेले यूरोपीय संघ में, सालाना लगभग 450,000 टन प्याज के छिलके फेंक दिए जाते हैं। ये बाहरी परतें, जिन्हें आमतौर पर कचरे के रूप में फेंक दिया जाता है, वास्तव में शक्तिशाली प्राकृतिक रसायनों से भरी होती हैं जिन्हें फेनोलिक यौगिक (phenolic compounds) कहा जाता है। ये पदार्थ शरीर में ऑक्सीकरण से होने वाले नुकसान से लड़ने और हानिकारक बैक्टीरिया को बढ़ने से रोकने की अपनी क्षमता के लिए प्रसिद्ध हैं। जबकि प्याज का खाने योग्य हिस्सा पौष्टिक होता है, इसकी त्वचा में इन सुरक्षात्मक यौगिकों की सांद्रता और भी अधिक होती है, विशेष रूप से क्वेरसेटिन (quercetin) नामक एक प्रकार का फ्लेवोनॉइड। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती यह रही है कि इन मूल्यवान रसायनों को कठोर रसायनों का उपयोग किए बिना या ऊर्जा बर्बाद किए बिना इस सख्त, सूखी त्वचा से निकालने का सबसे अच्छा तरीका कैसे खोजा जाए, ताकि जो कभी कचरा था उसे खाद्य और चिकित्सा के लिए एक उपयोगी संसाधन में बदला जा सके।

क्रोएशिया के शोधकर्ताओं ने दो आधुनिक, पर्यावरण के अनुकूल तरीकों की तुलना करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया, जिनका उपयोग प्याज के छिलकों से इन यौगिकों को निकालने के लिए किया जाता है। उन्होंने प्याज की दो विशिष्ट किस्मों पर ध्यान केंद्रित किया: सामान्य पीला प्याज और एक स्थानीय लाल किस्म। टीम ने दो विशिष्ट तकनीकों का परीक्षण किया: एक जो यौगिकों को पादप सामग्री से अलग करने के लिए उच्च-आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों (sound waves) का उपयोग करता है, और दूसरी जो मिश्रण को तेजी से गर्म करने के लिए माइक्रोवेव ऊर्जा का उपयोग करती है। वे यह देखना चाहते थे कि प्रत्येक प्रकार के प्याज के लिए कौन सी विधि बेहतर काम करती है और क्या तकनीक के चुनाव से अंतिम रासायनिक संरचना बदल जाती है। परिणामों का विश्लेषण करके, वे न केवल यह निर्धारित कर सके कि कितनी मात्रा में 'अच्छी चीज़' प्राप्त हुई, बल्कि यह भी कि परिणामी तरल हानिकारक मुक्त कणों (free radicals) को बेअसर करने और सामान्य खाद्यजनित बैक्टीरिया को मारने में कितना प्रभावी था।

अध्ययन की शुरुआत एक स्थानीय खेत में उगाए गए पीले और लाल प्याज के ताजे छिलकों को एकत्र करने से हुई। छिलकों को सुखाने और उन्हें महीन पाउडर में पीसने के बाद, शोधकर्ताओं ने उन्हें पानी और इथेनॉल के मिश्रण के साथ उपचारित किया, जो खाद्य प्रसंस्करण में आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला एक सुरक्षित अल्कोहल है। उन्होंने नमूनों को दो भागों में विभाजित किया, एक बैच को ध्वनि-तरंग उपचार के अधीन किया और दूसरे को माइक्रोवेव उपचार के अधीन किया। एक बार निष्कर्षण (extraction) पूरा हो जाने के बाद, उन्होंने तरल पदार्थों को सुखाया और विस्तृत रासायनिक विश्लेषण शुरू किया। उन्होंने प्रत्येक नमूने में कुल फेनोलिक यौगिकों की मात्रा को मापा और क्वेरसेटिन, रुटिन और विभिन्न एसिड जैसे विशिष्ट अणुओं के प्रकारों की पहचान की। उन्होंने अपने अर्क (extracts) को यह देखने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला से गुजारा कि वे एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कितनी अच्छी तरह कार्य कर सकते हैं, जो कोशिकाओं को नुकसान से बचाने वाले पदार्थ हैं, और वे लिस्टेरिया (Listeria), साल्मोनेला (Salmonella) और ई. कोलाई (E. coli) जैसे बैक्टीरिया की वृद्धि को रोकने में कितने प्रभावी हैं।

परिणामों से पता चला कि सबसे अच्छा तरीका पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता था कि किस प्रकार के प्याज को संसाधित किया जा रहा है। पीले प्याज के लिए, ध्वनि-तरंग तकनीक श्रेष्ठ सिद्ध हुई। इसने कुल फेनालिक यौगिकों की उच्चतम मात्रा निकाली, जो सूखे अर्क के प्रति ग्राम लगभग 370 मिलीग्राम तक पहुँच गई, और सबसे मजबूत एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि उत्पन्न की। इसके विपरीत, पीले प्याज के लिए माइक्रोवेव विधि कम प्रभावी थी, जिससे लगभग आधे यौगिक ही प्राप्त हुए। हालांकि, लाल प्याज के मामले में कहानी अलग थी। इस किस्म के लिए, दोनों विधियों ने समान प्रदर्शन किया, जिसमें माइक्रोवेव तकनीक ने ध्वनि तरंगों की तुलना में वास्तव में थोड़े अधिक कुल फेनालिक्स निकाले। शोधकर्ताओं ने पाया कि सभी नमूनों में क्वेरसेटिन सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला यौगिक था, जो प्याज के छिलकों में इसके प्राथमिक सक्रिय घटक के रूप में इसकी स्थिति की पुष्टि करता है। फिर भी, अन्य यौगिकों, जैसे कि प्रोटोकेटच्युइक एसिड (protocatechuic acid) और एपिकेटिन (epicatechin) का विशिष्ट मिश्रण, प्याज की किस्म और उपयोग की गई निष्कर्षण विधि दोनों के आधार पर काफी भिन्न था।

जब टीम ने बैक्टीरिया के विरुद्ध अर्क का परीक्षण किया, तो उनके प्रदर्शन में अंतर और भी स्पष्ट हो गया। अर्क ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया (जिनमें एक सख्त बाहरी झिल्ली नहीं होती) को रोकने में ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया (जिनमें एक अतिरिक्त सुरक्षात्मक परत होती है जिसे भेदना कठिन होता है) की तुलना में आम तौर पर अधिक प्रभावी थे। सबसे संवेदनशील लक्ष्य लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेनेसिस (Listeria monocytogenes) था, जो एक खतरनाक खाद्यजनित रोगजनक है। अर्क बहुत कम सांद्रता, मात्र 0.31 मिलीग्राम प्रति मिलीलीटर पर भी इसकी वृद्धि को रोकने में सक्षम थे। दिलचस्प बात यह है कि माइक्रोवेव से निकाले गए पीले प्याज के छिलके इस विशिष्ट बैक्टीरिया के खिलाफ विशेष रूप से शक्तिशाली थे, जबकि ध्वनि-तरंग से निकाले गए लाल प्याज के छिलके अन्य प्रकार के बैक्टीरिया के खिलाफ सबसे अच्छे परिणाम दिखाते थे। अध्ययन ने यह भी दिखाया कि सूक्ष्मजीवविज्ञानी शक्ति (antimicrobial power) केवल फेनोलिक्स की कुल मात्रा के बारे में नहीं थी, बल्कि यौगिकों के विशिष्ट संयोजन के बारे में थी। उदाहरण के लिए, केम्पफेरोल (kaempferol) और रुटिन (rutin) जैसे कुछ फ्लेवोनॉइड्स की उपस्थिति का लिस्टेरिया से लड़ने की क्षमता के साथ गहरा संबंध था, जो यह सुझाव देता है कि यौगिकों की गुणवत्ता, केवल उनकी मात्रा से अधिक मायने रखती है।

अंततः, यह शोध प्रदर्शित करता है कि प्याज के कचरे से मूल्य निकालने का कोई एक "सर्वश्रेष्ठ" तरीका नहीं है। निष्कर्षण की प्रभावशीलता पौधे की आनुवंशिक संरचना और उसके रसायनों को प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक के बीच एक साझेदारी है। पीले प्याज के लिए, ध्वनि-तरंग विधि सर्वाधिक एंटीऑक्सीडेंट क्षमता को उजागर करती है, जो इसे प्राकृतिक परिरक्षकों (preservatives) या स्वास्थ्य पूरक बनाने के लिए आदर्श बनाती है। लाल प्याज के लिए, माइक्रोवेव विधि एक व्यवहार्य विकल्प है जो विशेष रूप से विशिष्ट बैक्टीरिया को लक्षित करने के लिए अच्छी है। ये निष्कर्ष बताते हैं कि विशिष्ट फसल के अनुरूप निष्कर्षण तकनीक का सावधानीपूर्वक मिलान करके, उद्योग कृषि कचरे के एक विशाल मात्रा को प्राकृतिक सामग्रियों के सतत स्रोत में बदल सकते हैं। यह दृष्टिकोण न केवल पर्यावरणीय प्रभाव को कम करता है बल्कि खाद्य सुरक्षा बढ़ाने और प्राकृतिक स्वास्थ्य उत्पादों को विकसित करने का एक नया, पर्यावरण के अनुकूल तरीका भी प्रदान करता है।