Postpartum Stage and Lactic Acid Bacteria Strain Determine Fermentation Kinetics and Refrigerated Stability of Local Gorontalo Goat Colostrum

दूध केवल एक सफेद तरल पदार्थ से कहीं अधिक है; यह सूक्ष्म कणों का एक जीवित, सांस लेता हुआ निलंबन (suspension) है जो लगातार एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। जब दूध ताजा होता है, तो प्रोटीन, वसा और खनिज एक नाजुक संतुलन में तैरते हैं, जिन्हें विद्युत आवेशों (electrical charges) द्वारा अलग रखा जाता है जो उन्हें आपस में जुड़ने से रोकते हैं। यही संतुलन दूध को इसकी चिकनी बनावट और स्थिरता प्रदान करता है। हालाँकि, जब दूध को दही या अन्य किण्वित (fermented) खाद्य पदार्थों में बदलने के लिए बैक्टीरिया पेश किए जाते हैं, तो वे शर्करा को खाते हैं और अम्ल (acid) का उत्पादन करते हैं। यह अम्ल प्रोटीन कणों पर विद्युत आवेशों को बदल देता है, जिससे वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करने की क्षमता खो देते हैं और आपस में जुड़कर एक जेल (gel) बना लेते हैं। यह रूपांतरण किण्वन का मूल है, लेकिन यह प्रक्रिया शुरुआती स्थितियों के प्रति अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील है। यदि दूध कुछ पोषक तत्वों में बहुत समृद्ध है या यदि बैक्टीरिया बहुत आक्रामक हैं, तो बनने वाला जेल कमजोर, पतला, या समय के साथ बिखर जाने वाला हो सकता है। इन सूक्ष्म परिवर्तनों को ठीक से समझना उन खाद्य वैज्ञानिकों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है जो बकरी के जन्म के तुरंत बाद उत्पादित कोलोस्ट्रम (colostrum) जैसे अद्वितीय स्रोतों से नए, उच्च-गुणवत्ता वाले डेयरी उत्पाद बनाना चाहते हैं।

कोलोस्ट्रम वह पहला दूध है जो एक माँ उत्पादित करती है, और यह उसके बाद आने वाले दूध से जैविक रूप से भिन्न होता है। यह प्रोटीन और प्रतिरक्षा-सुरक्षात्मक यौगिकों से भरपूर होता है जो नवजात को जीवित रहने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इसकी समृद्ध संरचना के कारण, यह मूल्यवर्धित किण्वित उत्पादों को बनाने के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार है, लेकिन इसे नियमित दूध की तुलना में संसाधित करना बहुत कठिन है। इसकी उच्च प्रोटीन सामग्री और जन्म के पहले कुछ दिनों में बदलती रासायनिक संरचना का अर्थ है कि आज एकत्र किया गया एक बैच कल एकत्र किए गए बैच से बहुत अलग व्यवहार कर सकता है। गोरोंटालो, इंडोनेशिया के शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए कि यह बदलता वातावरण विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है, यह निर्धारित करने के लिए कि क्या स्थानीय बकरी के कोलोस्ट्रम को विश्वसनीय रूप से एक स्थिर, किण्वित खाद्य पदार्थ में बदला जा सकता है, अध्ययन किया। उन्होंने तीन विशिष्ट प्रश्नों पर ध्यान केंद्रित किया: दूधने के समय का किण्वन की गति पर क्या प्रभाव पड़ता है, विभिन्न बैक्टीरिया के स्ट्रेन (strains) दूध की संरचना को कैसे बदलते हैं, और क्या अंतिम उत्पाद कई हफ्तों तक रेफ्रिजरेटर में स्थिर रह सकता है।

टीम ने गोरोंटालो की स्थानीय बकरियों से जन्म के पहले, दूसरे और तीसरे दिन कोलोस्ट्रम एकत्र किया। उन्होंने अवांछित बैक्टीरिया को हटाने के लिए दूध को पाश्चुरीकृत किया और फिर अलग-अलग बैचों को तीन सामान्य स्टार्टर कल्चरों में से एक के साथ मिलाया: लैक्टोबैसिलस डेलब्रुकी सबस्पेस बुल्गारिकस (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस (Lactobacillus acidophilus), या लैक्टोकोकस लैटिस सबस्पेस क्रीमोरिस (Lactococcus lactis subsp. cremoris)। इन बैक्टीरिया को नियंत्रित तापमान पर पूरे एक दिन के लिए कोलोस्ट्रम को किण्वित होने दिया गया। किण्वन के बाद, शोधकर्ताओं ने यहीं पर हाथ नहीं धोए; उन्होंने उत्पादों को 4 डिग्री सेल्सियस पर रेफ्रिजरेटर में संग्रहित किया और 28 दिनों तक उनकी निगरानी की। इस दौरान, उन्होंने अम्लता में परिवर्तन, प्रोटीन कणों के आकार में बदलाव, कणों के विद्युत आवेश के विकास और बनावट के स्थायित्व को मापा। उन्होंने जीवित बैक्टीरिया की संख्या को भी ट्रैक किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि उत्पाद सुरक्षित और सक्रिय बना रहे, और उन्होंने अणुओं के भीतर क्या हो रहा है, यह देखने के लिए उन्नत इमेजिंग और लाइट-स्पेक्ट्रम विश्लेषण का उपयोग किया।

परिणामों से पता चला कि कोलोस्ट्रम एकत्र करने का दिन और उपयोग किए गए बैक्टीरिया का विशिष्ट प्रकार, दोनों ही अंतिम उत्पाद को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण कारक थे। तीनों बैक्टीरियल स्ट्रेन ने कोलोस्ट्रम की अम्लता को सफलतापूर्वक कम किया, जिससे यह लगभग 6.4 के तटस्थ pH से बदलकर 4.6 और 5.0 के बीच के खट्टे pH में बदल गया। हालाँकि, अम्लीकरण की गति और अंतिम सीमा काफी हद तक स्ट्रेन पर निर्भर थी। लैक्टोकोकस लैटिस सबस्पेस क्रीमोरिस स्ट्रेन सबसे आक्रामक था, जिसने अम्लता को न्यूनतम स्तर तक पहुँचा दिया, जबकि अन्य दो स्ट्रेन थोड़े उच्च स्तर पर रुक गए। संग्रह का दिन भी मायने रखता था; जन्म के दूसरे दिन का कोलोस्ट्रम पहले या तीसरे दिन के नमूनों की तुलना में कम अंतिम अम्लता तक पहुँचने की प्रवृत्ति रखता था। यह सुझाव देता है कि जन्म के पहले कुछ दिनों में बकरी के थन में बदलता रासायनिक वातावरण एक अनूठा सबस्ट्रेट (substrate) बनाता है जो बैक्टीरिया के काम करने के तरीके को प्रभावित करता है।

जैसे-जैसे उत्पाद रेफ्रिजरेटर में रखे गए, शोधकर्ताओं ने दूध की भौतिक संरचना में एक धीमी लेकिन निरंतर परिवर्तन देखा। प्रोटीन कणों पर विद्युत आवेश, जो उन्हें अलग रखने में मदद करता है, चार सप्ताह में लगभग 15 प्रतिशत कम हो गया। इसी समय, कण बड़े हो गए, जिनका आकार 8 से 20 प्रतिशत के बीच बढ़ गया। यह संकेत देता कि प्रोटीन धीरे-धीरे बड़े समूहों में जुड़ रहे थे, जिसे एकत्रीकरण (aggregation) कहा जाता है। इस संरचनात्मक पुनर्गठन के बावजूद, दूध में प्रोटीन और वसा की वास्तविक मात्रा उल्लेखनीय रूप से स्थिर रही। प्रोटीन की मात्रा में केवल मामूली गिरावट आई, और वसा की मात्रा में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ। यह निष्कर्ष महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सिद्ध करता है कि बनावट में परिवर्तन पोषक तत्वों को खाने या वसा के टूटने के कारण नहीं हुए थे। इसके बजाय, दूध केवल अपने मौजूदा घटकों को एक नई, थोड़ी ढीली संरचना में पुनर्व्यवस्थित कर रहा था।

जीवित बैक्टीरिया भी उपयोग किए गए स्ट्रेन के आधार पर अलग-अलग व्यवहार करते थे। लैक्टोबैसिलस डेलब्रुकी सबस्पेस बुल्गारिकस स्ट्रेन वास्तव में चार सप्ताह के भंडारण के दौरान संख्या में बढ़ा, जो लगभग आधा लॉग यूनिट (log unit) बढ़ा, जो जनसंख्या में एक महत्वपूर्ण वृद्धि को दर्शाता है। इसके विपरीत, लैक्टोकोकस लैटिस सबस्पेस क्रीमोरिस और लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस स्ट्रेन की संख्या में धीरे-धीरे गिरावट देखी गई, हालांकि वे एक स्वस्थ, सक्रिय उत्पाद के लिए आवश्यक स्तर से काफी ऊपर रहे। 28 दिनों के बाद भी, सभी नमूनों में प्रति मिलीलीटर लाखों जीवित बैक्टीरिया मौजूद थे, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि किण्वित कोलोस्ट्रम एक व्यवहार्य प्रोबायोटिक खाद्य पदार्थ बना रहा।

जब शोधकर्ताओं ने इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके आणविक स्तर पर देखा, तो उन्होंने पाया कि दूध के बुनियादी रासायनिक घटक नष्ट नहीं हुए थे। प्रोटीन, वसा और शर्करा अभी भी वहीं थे, लेकिन उनकी आंतरिक व्यवस्था बदल गई थी। जिस तरह से अणु पानी को पकड़ते थे और एक-दूसरे से जुड़ते थे, वह बदल गया था, जिससे पुष्टि हुई कि किण्वन और भंडारण प्रक्रिया ने भोजन को तोड़े बिना उसके आणविक वातावरण को बदल दिया था। इस आणविक पुनर्गठन का प्रतिबिंब उत्पाद की बनावट में भी दिखा। किण्वित कोलोस्ट्रम एक सख्त, लचीले जेल के रूप में शुरू हुआ, लेकिन चार सप्ताह के दौरान, यह थोड़ा नरम और तरल हो गया। जेल का कड़ापन कम हो गया, और उत्पाद थोड़ा बहने योग्य हो गया, हालांकि यह कभी तरल में नहीं बदला। यह कमजोरी कुछ विशेष बैक्टीरिया के साथ विशिष्ट दिनों पर बनाए गए नमूनों में सबसे अधिक स्पष्ट थी, जो यह दर्शाती कि प्रारंभिक स्थितियों ने यह तय किया कि अंतिम उत्पाद समय के साथ अपनी आकृति कितनी अच्छी तरह बनाए रख सकता है।

सूक्ष्मदर्शी छवियों (microscopic images) ने इन परिवर्तनों की दृश्य पुष्टि प्रदान की। नमूनों में छोटे प्रोटीन क्लस्टर और बड़े वसा बूंदों का मिश्रण दिखाई दिया। कुछ बैचों में, बैक्टीरिया ने एक सघन, समान नेटवर्क बनाया था, जबकि अन्य में, संरचना अधिक असमान थी, जिसमें बड़े गुच्छे बन रहे थे। ये दृश्य अंतर कणों के आकार और बनावट के माप के साथ पूरी तरह मेल खाते थे, जो यह सिद्ध करता कि दूध की सूक्ष्म दुनिया सीधे तौर पर खाद्य पदार्थ के स्थूल (macroscopic) गुणों के लिए जिम्मेदार थी। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि किण्वित बकरी के कोलोस्ट्रम उत्पादों को बनाने की सफलता, दूध एकत्र करने के दिन और किण्वन के लिए चुने गए विशिष्ट बैक्टीरिया के बीच एक सटीक मिलान पर निर्भर करती है। इन अंतःक्रियाओं को समझकर, निर्माता इस अद्वितीय स्थानीय संसाधन से एक स्थिर, पौष्टिक और उच्च-गुणवत्ता वाला किण्वित डेयरी उत्पाद बनाने के लिए सही कच्चे माल और स्टार्टर कल्चर का चयन कर सकते हैं।