A comprehensive investigation on the properties of seaweed (Sargassum tenerrimum) protein isolates: Addressing the knowledge gap on drying methods
यह अध्ययन दर्शाता है कि *Sargassum tenerrimum* समुद्री शैवाल से प्राप्त प्रोटीन आइसोलेट्स, जब फ्रीज, वैक्यूम या स्प्रे सुखाने की प्रक्रिया के माध्यम से संसाधित किए जाते हैं, तो उच्च गुणवत्ता वाले, सुरक्षित और बायोएक्टिव प्रोटीन प्रदान करते हैं जिनके विशिष्ट संरचनात्मक और कार्यात्मक गुण होते हैं, जहाँ स्प्रे सुखाना बेहतर पायसीकारी (इमल्सीफाइंग) और फोम बनाने की क्षमताओं की पेशकश करता है जबकि फ्रीज सुखाना उच्च फेनोलिक सामग्री को संरक्षित करता है।
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एक ऐसी दुनिया में जहाँ मानव जनसंख्या सदी के मध्य तक लगभग दस अरब तक पहुँचने का अनुमान है, उच्च गुणवत्ता वाले भोजन के नए स्रोतों की खोज एक अत्यंत आवश्यक मामला बन गई है। जबकि जानवरों ने लंबे समय से आहार प्रोटीन का मुख्य स्रोत प्रदान किया है, पशुपालन की पर्यावरणीय लागत वैज्ञानिकों को विकल्पों के लिए समुद्र की ओर देखने के लिए प्रेरित कर रही है। समुद्री शैवाल (सीवीड), जो समुद्र के विशाल वन हैं, खनिजों, फाइबर और विटामिन से भरपूर माने जाते हैं, लेकिन प्रोटीन के प्राथमिक स्रोत के रूप में उनकी क्षमता अब तक काफी हद तक अनछुआ रहा है। चुनौती इस तथ्य में निहित है कि समुद्री शैवाल जटिल जीव हैं; उनकी कोशिकाएं कठोर होती हैं और उन यौगिकों से भरी होती हैं जो उनके भीतर के प्रोटीन को निकालने में बाधा डाल सकते हैं। इसके अलावा, एक बार प्रोटीन निकाल लेने के बाद, इसे भंडारण और उपयोग के लिए सुखाना पड़ता है, लेकिन पानी हटाने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि प्रोटीन की संरचना, अन्य सामग्रियों के साथ मिलने की इसकी क्षमता और इसके पोषण मूल्य को मौलिक रूप से बदल सकती है। विभिन्न सुखाने की तकनीकों से इन नाजुक समुद्री प्रोटीनों पर कैसे प्रभाव पड़ता है, इसे समझना भविष्य के लिए समुद्री शैवाल को एक व्यवहार्य, टिकाऊ खाद्य स्रोत में बदलने की कुंजी है।
केरल यूनिवर्सिटी ऑफ फिशरीज एंड ओशन स्टडीज और भारत के सेंट्रल इंस्टीट्यूट ऑफ फिशरीज टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने सारगासम टेनेरिमम (Sargassum tenerrimum) नामक एक सामान्य भूरे समुद्री शैवाल का उपयोग करके इस विशिष्ट पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने दक्षिणी भारत के पाल बे के तटीय जल से समुद्री शैवाल एकत्र करना, उसे साफ करना और उसे महीन पाउडर में पीसना शुरू किया। पानी की अम्लता को बदलकर पौधे के अंशों से प्रोटीन निकालने की एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, उन्होंने शेष समुद्री शैवाल से प्रोटीन को अलग किया। इसके परिणामस्वरूप एक तरल प्रोटीन अर्क प्राप्त हुआ, जिसे उन्होंने तीन बैचों में विभाजित किया। प्रत्येक बैच को एक अलग औद्योगिक विधि का उपयोग करके सुखाया गया था: एक को जमाकर (फ्रीज करके) वैक्यूम के तहत सुखाया गया ताकि बर्फ को सीधे हटाया जा सके, दूसरे को मध्यम तापमान पर वैक्यूम चैंबर में सुखाया गया, और तीसरे को गर्म हवा की धारा में स्प्रे किया गया ताकि वह लगभग तुरंत सूख जाए। लक्ष्य यह देखना था कि इन तीन विधियों में से कौन सी विधि प्रोटीन की मात्रा, सुरक्षा और खाद्य पदार्थों में पाउडर के कार्य करने की क्षमता के मामले में सबसे अच्छा अंतिम उत्पाद प्रदान करती है।
परिणामों से पता चला कि तीनों विधियों ने सफलतापूर्वक प्रोटीन-युक्त पाउडर का उत्पादन किया, लेकिन पानी को हटाने के तरीके के आधार पर गुणवत्ता में महत्वपूर्ण अंतर था। स्प्रे-सुखाए गए (स्प्रे-ड्राइड) पाउडर में प्रोटीन की उच्चतम मात्रा थी, जो लगभग 66 प्रतिशत थी, इसके ठीक बाद फ्रीज-ड्राइड नमूने में लगभग 65 प्रतिशत प्रोटीन था, जबकि वैक्यूम-ड्राइड नमूने में सबसे कम, यानी 50 प्रतिशत से थोड़ा कम प्रोटीन था। महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाउडर की जांच सीसा, पारा और कैडमियम जैसे खतरनाक भारी धातुओं के लिए की, और पाया कि इनमें से कोई भी पता लगाने योग्य मात्रा में मौजूद नहीं था, जिससे पुष्टि हुई कि निष्कर्षण प्रक्रिया ने समुद्री शैवाल को प्रभावी ढंग से शुद्ध किया है। हालांकि, सुखाने की विधि के चुनाव ने पाउडर की रासायनिक संरचना को बदल दिया। फ्रीज-ड्राइड नमूने ने फेनोल नामक प्राकृतिक पादप यौगिकों की उच्चतम मात्रा को बनाए रखा, जो अपने स्वास्थ्य लाभों के लिए जाने जाते हैं, जबकि स्प्रे सुखाने की प्रक्रिया की उच्च गर्मी ने इन यौगिकों को थोड़ा कम कर दिया। इसके बावजूद, स्प्रे-ड्राइड पाउडर ने हानिकारक मुक्त कणों (फ्री रेडिकल्स) को बेअसर करने की मजबूत क्षमता दिखाई, जिससे पता चलता है कि इसमें अभी भी महत्वपूर्ण एंटीऑक्सीडेंट शक्ति मौजूद है।
जब वैज्ञानिकों ने पाउडर की भौतिक प्रकृति का परीक्षण किया, तो अंतर और भी स्पष्ट हो गए। एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे, स्प्रे-ड्राइड कण छोटे, खोखले गोलों के रूप में दिखाई दिए, जो तरल बूंदों के तेजी से सूखने से बनी एक आकृति है। इसके विपरीत, फ्रीज-ड्राइड पाउडर सिकुड़े हुए, हनीकॉम्ब (मधुमक्खी के छत्ते) जैसे फ्लेक्स के रूप में दिखा, और वैक्यूम-ड्राइड नमूना टूटे हुए, बिखरे हुए टुकड़ों से बना था। ये संरचनात्मक अंतर तब बहुत महत्वपूर्ण हो गए जब शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि पाउडर पानी और तेल में कैसे व्यवहार करते हैं। फ्रीज-ड्राइड पाउडर पानी में सबसे अच्छी तरह घुल गया, विशेष रूप से तब जब पानी थोड़ा क्षारीय था, जिससे यह चिकटे मिश्रण बनाने के लिए सबसे बहुमुखी बन गया। इसने सबसे स्थिर इमल्शन (emulsions) भी बनाए, जिसका अर्थ है कि यह तेल और पानी को प्रभावी ढंग से एक साथ रख सकता है, जो ड्रेसिंग या क्रीमी खाद्य पदार्थ बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण गुण है। स्प्रे-ड्राइड पाउडर, हालांकि थोड़ा कम घुलनशील था, फोम बनाने में उत्कृष्ट था, जो फेंटने पर काफी फैलता है, जो हल्के, हवादार खाद्य बनावट के लिए उपयोगी हो सकता है।
अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि जबकि फ्रीज ड्राइंग ने समुद्री शैवाल के सबसे नाजुक संरचनात्मक और कार्यात्मक गुणों को संरक्षित किया, जिससे यह उच्च गुणवत्ता वाले खाद्य अनुप्रयोगों के लिए बेहतर विकल्प बन गया, वहीं स्प्रे ड्राइंग एक आकर्षक विकल्प के रूप में उभरा। स्प्रे-ड्राइड विधि ने उच्च प्रोटीन सामग्री और उत्कृष्ट फोम बनाने की क्षमता वाला पाउडर तैयार किया, और इसे इसके परिचालन गुणों के कारण वाणिज्यिक उत्पादन के लिए एक उपयुक्त विधि माना जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि सुखाने की प्रक्रिया ने प्रोटीन की मूल संरचना या बैक्टीरिया से लड़ने की इसकी क्षमता को नष्ट नहीं किया, क्योंकि पाउडर ने सामान्य खाद्य जनित रोगजनकों के विरुद्ध मजबूत गतिविधि दिखाई। अंततः, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि समुद्री शैकल प्रोटीन एक सुरक्षित और शक्तिशाली संसाधन है, और सुखाने की विधि का चयन खाद्य निर्माताओं को विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए अंतिम उत्पाद को अनुकूलित करने की अनुमति देता है, चाहे वह अधिकतम पोषण प्रतिधारण हो या कुशल, बड़े पैमाने पर उत्पादन।
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