प्रकृति एक व्यक्ति को इसमें उपलब्ध लाभों का आनंद लेने की अनुमति देती है। साथ ही लोग इन दौलत को बढ़ाने, कुछ नया बनाने और अज्ञात के बारे में जानने की कोशिश करते हैं। बैक्टीरिया प्रकृति के सबसे छोटे जीव हैं, जिन्हें लोगों ने अपने काम के लिए इस्तेमाल करना भी सीख लिया है।
लेकिन इन प्रोकैरियोटिक जीवों द्वारा न केवल रोगजनक प्रक्रियाओं और रोगों से जुड़े नुकसान को वहन किया जाता है। वे एक महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रिया का स्रोत भी हैं जिसका उपयोग लोग प्राचीन काल से करते आ रहे हैं - किण्वन। इस लेख में, हम विचार करेंगे कि यह प्रक्रिया क्या है और पदार्थों का लैक्टिक एसिड किण्वन विशेष रूप से कैसे किया जाता है।
किण्वन की घटना और उपयोग का इतिहास
पहला उल्लेख है कि कुछ उत्पादों को प्राप्त करने के लिए लोगों द्वारा किण्वन प्रक्रिया का उपयोग 5000 ईसा पूर्व के रूप में किया गया था। यह तब था जब बेबीलोन के लोग इस तरह के उत्पादों को प्राप्त करने के लिए इस पद्धति का इस्तेमाल करते थे:
- पनीर;
- शराब;
- दही दूध और अन्यडेयरी उत्पाद।
बाद में मिस्र, चीन, सूडान, मैक्सिको और अन्य प्राचीन राज्यों में भी इसी तरह का भोजन मिलना शुरू हुआ। उन्होंने खमीर की रोटी पकाना शुरू कर दिया, सब्जी की फसलों को किण्वित किया, और डिब्बाबंदी के पहले प्रयास दिखाई दिए।
लैक्टिक एसिड किण्वन की प्रक्रिया का उपयोग लोग हजारों वर्षों से करते आ रहे हैं। पनीर, केफिर, दही हर समय भोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रहा है। सभी डॉक्टर और चिकित्सक इन उत्पादों के लाभों के बारे में जानते थे। हालाँकि, इस प्रकार का परिवर्तन संभव होने के कारण लंबे समय तक अज्ञात रहे।
तथ्य यह है कि किण्वन की स्थिति में सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, लोग कल्पना भी नहीं कर सकते थे। 17 वीं शताब्दी के मध्य में, वैन हेलमोंट ने उन खाना पकाने की प्रक्रियाओं के लिए "किण्वन" शब्द पेश करने का प्रस्ताव रखा जो गैस की रिहाई के साथ हैं। आखिरकार, अनुवाद में, इस शब्द का अर्थ है "उबलना।" हालाँकि, केवल 19वीं शताब्दी में, यानी लगभग दो सौ साल बाद, फ्रांसीसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी, रसायनज्ञ और भौतिक विज्ञानी लुई पाश्चर ने दुनिया के लिए रोगाणुओं, जीवाणुओं के अस्तित्व की खोज की।
तब से यह ज्ञात हो गया है कि विभिन्न प्रकार के किण्वन के लिए विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है जो आंखों के लिए अदृश्य होते हैं। उनके अध्ययन ने समय के साथ, किण्वन को नियंत्रित करना और इसे किसी व्यक्ति के लिए सही दिशा में निर्देशित करना संभव बना दिया।
किण्वन प्रक्रियाओं का सार
अगर हम बात करें कि किण्वन प्रक्रिया क्या है, तो हमें इसकी जैव रासायनिक प्रकृति को इंगित करना चाहिए। आखिरकार, इसके मूल में, यह केवल बैक्टीरिया की गतिविधि है जो विभिन्न उत्पादन करते हुए जीवन के लिए ऊर्जा निकालते हैंउप-उत्पाद।
सामान्य तौर पर किण्वन को एक शब्द में वर्णित किया जा सकता है - ऑक्सीकरण। कुछ बैक्टीरिया के प्रभाव में किसी पदार्थ का अवायवीय अपघटन, जिससे कई उत्पादों का निर्माण होता है। कौन सा पदार्थ आधार है, साथ ही परिणाम क्या होगा, यह प्रक्रिया के प्रकार से ही निर्धारित होता है। कई किण्वन विकल्प हैं, इसलिए इन परिवर्तनों के लिए एक वर्गीकरण है।
वर्गीकरण
किण्वन के तीन मुख्य प्रकार हैं।
- शराब। इसमें मूल कार्बोहाइड्रेट अणु का एथिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और एक एटीपी अणु (एक ऊर्जा स्रोत) का ऑक्सीकरण होता है। ये परिवर्तन न केवल बैक्टीरिया की कार्रवाई के तहत किए जाते हैं, बल्कि विभिन्न प्रजातियों और प्रजातियों के कवक भी होते हैं। यह इस तरह से है कि प्राचीन काल से बीयर, वाइन, बेकिंग यीस्ट और अल्कोहल जैसे उत्पाद प्राप्त किए गए हैं। कार्बोहाइड्रेट के अपघटन के दौरान जो ऊर्जा निकलती है, उसे सूक्ष्मजीव की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने में खर्च किया जाता है। यह प्रक्रिया का जैविक सार है।
- लैक्टिक एसिड किण्वन कई उप-उत्पादों की रिहाई के साथ लैक्टिक एसिड के लिए कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण है। इसे कैसे किया जाता है और यह किस प्रकार का होता है, हम और अधिक विस्तार से विचार करेंगे।
- ब्यूटिरिक एसिड। इस प्रकार का किण्वन प्राकृतिक पैमाने पर महत्वपूर्ण है। यह ब्यूटिरिक एसिड बैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण किया जाता है जो दलदलों, नदी की गाद, आदि के तल पर अवायवीय स्थितियों में रहते हैं। प्रकृति में उनके काम के लिए धन्यवाद, बड़ी मात्रा में कार्बनिक घटकों को संसाधित किया जाता है। उत्पाद कई पदार्थ हैं, जिनमें से प्रमुख हैंब्यूट्रिक एसिड। इसके अलावा उत्सर्जित: एसीटोन, आइसोप्रोपिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, एसिटिक एसिड, लैक्टिक एसिड, एथिल अल्कोहल और अन्य यौगिक।
प्रत्येक निर्दिष्ट प्रकार प्राकृतिक और औद्योगिक दोनों पैमाने पर महत्वपूर्ण है। इस तरह के परिवर्तनों को अंजाम देने वाले जीवों के प्रकारों का आज अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है, और उनमें से कई को उत्पाद की एक बड़ी उपज प्राप्त करने के लिए कृत्रिम रूप से खेती की जाती है।
लैक्टिक एसिड किण्वन: एक सामान्य अवधारणा
इस प्रकार के किण्वन को प्राचीन काल से जाना जाता है। हमारे युग से पहले भी, प्राचीन मिस्र और अन्य राज्यों के निवासी पनीर बनाना, बीयर और शराब बनाना, रोटी पकाना, सब्जियों और फलों को किण्वित करना जानते थे।
आज, किण्वित दूध उत्पादों के लिए विशेष स्टार्टर कल्चर का उपयोग किया जाता है, आवश्यक सूक्ष्मजीवों के उपभेदों को कृत्रिम रूप से उगाया जाता है। प्रक्रिया का आधुनिकीकरण किया गया है और पूर्ण उपकरणों की सहायता से स्वचालितता में लाया गया है। ऐसे कई निर्माता हैं जो सीधे लैक्टिक एसिड किण्वन का उत्पादन करते हैं।
पूरी प्रक्रिया के सार को कई पैराग्राफों में संक्षेपित किया जा सकता है।
- एक कार्बोहाइड्रेट को मुख्य उत्पाद के रूप में लिया जाता है - सरल (फ्रुक्टोज, ग्लूकोज, पेंटोस) या जटिल (सुक्रोज, स्टार्च, ग्लाइकोजन और अन्य)।
- अवायवीय स्थितियां बनती हैं।
- उत्पाद में एक निश्चित प्रकार के लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया के उपभेद जोड़े जाते हैं।
- सभी आवश्यक बाहरी कारक प्रदान किए जाते हैं जो वांछित उत्पाद के लिए इष्टतम हैं: रोशनी, तापमान, कुछ अतिरिक्त की उपस्थितिघटक, दबाव।
- किण्वन प्रक्रिया पूरी होने के बाद, उत्पाद को संसाधित किया जाता है और सभी पक्ष यौगिकों को अलग कर दिया जाता है।
बेशक, यह जो हो रहा है उसका एक सामान्य विवरण है। वास्तव में, प्रत्येक चरण में कई जटिल जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, क्योंकि लैक्टिक एसिड किण्वन की प्रक्रिया जीवित प्राणियों की महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है।
लैक्टिक एसिड किण्वन प्रक्रिया की मूल बातें
रासायनिक दृष्टिकोण से, ये परिवर्तन क्रमिक चरणों की एक श्रृंखला है।
- सबसे पहले, मूल सब्सट्रेट में परिवर्तन होता है, अर्थात पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट) की कार्बन श्रृंखला बदल जाती है। यह विभिन्न वर्गों से संबंधित पूरी तरह से अलग प्रकृति के मध्यवर्ती यौगिकों की उपस्थिति की ओर जाता है। उदाहरण के लिए, यदि प्रारंभिक सब्सट्रेट ग्लूकोज है, तो इसे ग्लूकोनिक एसिड में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है।
- ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं, गैसों की रिहाई के साथ, उप-उत्पादों का निर्माण। पूरी प्रक्रिया में मुख्य इकाई लैक्टिक एसिड है। यह वह है जो किण्वन के दौरान उत्पन्न और जमा होती है। हालाँकि, यह एकमात्र कनेक्शन नहीं है। तो, एसिटिक एसिड, एथिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, और कभी-कभी अन्य के साथ अणुओं का निर्माण होता है।
- एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) के अणुओं के रूप में प्रक्रिया की ऊर्जा उपज। ग्लूकोज के प्रति अणु में 2 एटीपी अणु होते हैं, लेकिन यदि प्रारंभिक सब्सट्रेट अधिक जटिल संरचना का है, उदाहरण के लिए सेल्यूलोज, तो तीन एटीपी अणु होते हैं। इस ऊर्जा का उपयोग लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया द्वारा आगे के जीवन के लिए किया जाता है।
स्वाभाविक है कियदि कोई जैव रासायनिक परिवर्तनों को विस्तार से समझता है, तो सभी मध्यवर्ती अणुओं और परिसरों को इंगित किया जाना चाहिए। जैसे:
- पाइरुविक एसिड;
- एडेनोसिन डिपोस्फेट;
- हाइड्रोजन और अन्य के वाहक के रूप में निकोटिनमाइन डाइफॉस्फेट के अणु।
हालांकि, यह मुद्दा विशेष ध्यान देने योग्य है और जैव रसायन के दृष्टिकोण से विचार किया जाना चाहिए, इसलिए हम इस लेख में इसे नहीं छूएंगे। आइए इस पर करीब से नज़र डालें कि लैक्टिक एसिड उत्पादों के उत्पादन की तकनीक क्या है और किस प्रकार के किण्वन मौजूद हैं।
होमोफेरमेंटेटिव किण्वन
होमोफेरमेंटेटिव लैक्टिक एसिड किण्वन में रोगजनकों के विशेष रूपों का उपयोग शामिल होता है और परिणामी उत्पादों और उनकी मात्रा में हेटेरोफेरमेंटेटिव से भिन्न होता है। यह सूक्ष्मजीव की कोशिका के अंदर ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के साथ होता है। लब्बोलुआब यह है, सामान्य रूप से किसी भी किण्वन के साथ, कार्बोहाइड्रेट का लैक्टिक एसिड में रूपांतरण। इस प्रक्रिया का मुख्य लाभ यह है कि वांछित उत्पाद की उपज 90% है। और बाकी सब साइड कंपाउंड में जाता है।
निम्नलिखित प्रजातियों के इस प्रकार के जीवाणु किण्वन:
- स्ट्रेप्टोकोकस लैक्टिस।
- लैक्टोबैसिलस केसी।
- लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस और अन्य।
होमोफेरमेंटेटिव किण्वन के परिणामस्वरूप और कौन से पदार्थ बनते हैं? ये कनेक्शन हैं जैसे:
- एथिल अल्कोहल;
- वाष्पशील अम्ल;
- कार्बन डाइऑक्साइड;
- फ्यूमरिक और स्यूसिनिक एसिड।
हालांकि, किण्वित दूध उत्पादों को प्राप्त करने की इस पद्धति का व्यावहारिक रूप से उद्योग में उपयोग नहीं किया जाता है। यह प्रकृति में ग्लाइकोलाइसिस के प्रारंभिक चरण के रूप में संरक्षित है, यह व्यापक शारीरिक परिश्रम के दौरान स्तनधारी मांसपेशियों की कोशिकाओं में भी होता है।
मानव पोषण के लिए आवश्यक उत्पादों के उत्पादन की तकनीक में इस तरह के प्रारंभिक कार्बोहाइड्रेट का उपयोग शामिल है:
- ग्लूकोज;
- सुक्रोज;
- फ्रुक्टोज;
- मानोज;
- स्टार्च और कुछ अन्य।
और होमोफेरमेंटेटिव बैक्टीरिया इनमें से कई यौगिकों का ऑक्सीकरण करने में सक्षम नहीं हैं, इसलिए उत्पादन में स्टार्टर कल्चर के रूप में उनका उपयोग संभव नहीं है।
हेटेरोफेरमेंटेटिव लैक्टिक एसिड किण्वन
यह विधि बिल्कुल औद्योगिक रूप से लागू है, जिसकी बदौलत सभी किण्वित दूध उत्पादों का उत्पादन किया जाता है, सब्जियों को संरक्षित किया जाता है, और पशुओं के लिए साइलेज चारा काटा जाता है।
पहले वर्णित से मुख्य अंतर यह है कि रोगजनक बड़ी संख्या में उप-उत्पादों के निर्माण के साथ लैक्टिक एसिड किण्वन करते हैं। केवल 50% चीनी को बैक्टीरिया द्वारा लैक्टिक एसिड में संसाधित किया जाता है, शेष अणुओं के निर्माण में चला जाता है जैसे:
- एसिटिक एसिड;
- ग्लिसरीन;
- कार्बन डाइऑक्साइड;
- एथिल अल्कोहल और अन्य।
होमोफेरमेंटेटिव विधि से 90% शुद्ध लैक्टिक एसिड बनने की तुलना में यह कैसे बेहतर और अधिक लाभदायक है? बात यह है कि जब मुख्य उत्पाद का उत्पादन होता हैबहुत अधिक, तो कई जीवाणुओं की महत्वपूर्ण गतिविधि पूरी तरह से बाधित हो जाती है। इसके अलावा, उत्पाद कई स्वाद गुणों को खो देते हैं जो वे साइड यौगिकों के कारण प्राप्त करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, डिब्बाबंद सब्जियों की सुखद सुगंध एसिटिक एसिड और आइसोमाइल अल्कोहल द्वारा प्रदान की जाती है। यदि ये यौगिक मौजूद नहीं हैं, तो संरक्षण का परिणाम पूरी तरह से अलग होगा।
50% लैक्टिक एसिड की उपज प्रणाली में सभी बाहरी कवक और सूक्ष्मजीवों के विकास और महत्वपूर्ण गतिविधि को दबाने के लिए पर्याप्त है। क्योंकि 1-2% भी पर्यावरण के बहुत मजबूत अम्लीकरण का कारण बनते हैं जिसमें लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया को छोड़कर कोई अन्य जीव मौजूद नहीं हो सकता है। पूरी प्रक्रिया पेंटोस फॉस्फेट मार्ग के साथ की जाती है।
हेटरोफेरमेंटेटिव विधि के लिए किण्वन की स्थिति इस प्रकार होनी चाहिए:
- शुरुआती चरण में अच्छा और ताज़ा स्टार्टर जोड़ा गया;
- इष्टतम बाहरी स्थितियां जो प्रत्येक उत्पाद के लिए अलग-अलग चुनी जाती हैं;
- उच्च गुणवत्ता और अच्छी तरह से काम करने वाले उपकरण;
- प्रक्रिया के लिए आवश्यक सभी तकनीकी उपकरण।
बाहरी परिस्थितियों में, प्रक्रिया तापमान का विशेष महत्व है। यह बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, लेकिन ठंड तेजी से किण्वन के पूरे पाठ्यक्रम को धीमा कर देगी।
आज एक विशेष किण्वन टैंक है जो सूक्ष्मजीवों के उचित और आरामदायक कामकाज के लिए सभी आवश्यक परिस्थितियों को स्वचालित रूप से बनाता है।
उपकरण आवश्यक
जैसा कि हमने ऊपर बताया, सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं मेंकिण्वन के लिए क्षमता नोट की जानी चाहिए। अगर हम घरेलू प्रक्रिया की बात करें तो आपको संरक्षण के दौरान इस्तेमाल होने वाले व्यंजनों, दही के निर्माण और अन्य उत्पादों की सफाई पर ध्यान देना चाहिए। सूक्ष्मजीवों की बाहरी आबादी की संख्या को कम करने का एक तरीका कंटेनरों का उपयोग करने से पहले उन्हें जीवाणुरहित करना है।
हेटरोफेरमेंटेटिव किण्वन के लिए कौन से व्यंजन उपयुक्त हैं? यह एक कांच या उच्च गुणवत्ता वाला प्लास्टिक (पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलीइथाइलीन) कंटेनर हो सकता है जिसे ढक्कन के साथ कसकर बंद किया जा सकता है।
उद्योग किण्वन प्रक्रिया शुरू होने से पहले कंटेनरों की कीटाणुशोधन और सफाई के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग करता है।
प्रक्रिया में प्रयुक्त बैक्टीरिया
अगर हम डिब्बाबंद और किण्वित दूध उत्पादों को बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले जीवाणु संस्कृतियों के बारे में बात करते हैं, तो हम कई सबसे सामान्य प्रकार के जीवों की पहचान कर सकते हैं।
- एसिडोफिलिक बल्गेरियाई छड़ी।
- लैक्टोबैसिलस प्रजाति स्पोरोलैक्टोबैसिलस इनुलिनस।
- बिफीडोबैक्टीरिया।
- ल्यूकोस्टॉक्स।
- लैक्टिक एसिड कोक्सी।
- लैक्टोबैसिलस प्रजाति एल केसी।
- जीनस स्ट्रेप्टोकोकस और अन्य के जीवाणु।
संकेतित जीवों के संयोजन और शुद्ध संस्कृतियों के आधार पर, किण्वित दूध उत्पादों के लिए स्टार्टर कल्चर बनाए जाते हैं। वे सार्वजनिक डोमेन में हैं, कोई भी उन्हें खरीद सकता है। परिणाम से लाभ उठाने के लिए किण्वन प्रक्रिया की शर्तों का पालन करना सबसे महत्वपूर्ण बात हैउत्पाद।
इस किण्वन से कौन से उत्पाद प्राप्त होते हैं?
अगर हम बात करें कि लैक्टोबैसिली की मदद से कौन से किण्वन उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं, तो हम कई मुख्य श्रेणियों के नाम बता सकते हैं।
- किण्वित दूध उत्पाद (किण्वित पके हुए दूध, दही, वैरनेट, केफिर, पनीर, खट्टा क्रीम, मक्खन, एसिडोफिलस उत्पाद और अन्य)।
- खेत के जानवरों के लिए साइलो-टाइप फ़ीड।
- लैक्टिक एसिड, जिसका उपयोग शीतल पेय, फर की खाल और अन्य के निर्माण में किया जाता है।
- बेकिंग, पनीर उत्पादन।
- डिब्बाबंद फल और सब्जियां।
यह सब लोगों के जीवन, उनकी औद्योगिक गतिविधियों में कुछ खास प्रकार के जीवाणुओं के महत्व को साबित करता है।
