नये किस्म से शर्करा का उत्पादन नये आयाम खोलेगा

रासायनिक तौर पर संश्लेषित चीनी नये बॉयोमैन्युफैक्चरिंग की तकनीक

• बैक्टेरिया ने इसका उत्पादन किया

• प्रदूषण की रोकथाम में मददगार

• औद्योगिक उत्पादन में कारगर

राष्ट्रीय खबर

रांचीः अब चीनी बनाने की नई तकनीक पूरी अवधारणा को भी बदल सकती है। दरअसल रासायनिक रूप से संश्लेषित शर्करा का उपयोग करके बायोमैन्युफैक्चरिंग भोजन के साथ प्रतिस्पर्धा किए बिना चीनी की स्थायी आपूर्ति को सक्षम बनाता है। कृषि से प्राप्त मकई जैसे बायोमास शर्करा का उपयोग करके बायोमैन्युफैक्चरिंग पर्यावरण के अनुकूल तकनीक के रूप में ध्यान आकर्षित कर रही है।

हालाँकि, ऐसे पारंपरिक बायोमास शर्करा की आपूर्ति ईंधन और रासायनिक उत्पादों के उत्पादन की भारी मांग के संबंध में सीमित है, जिससे औद्योगिक उपयोग के विस्तार के कारण भोजन के साथ प्रतिस्पर्धा के बारे में चिंताएं पैदा होती हैं।

अब, हाल ही में केमबायोकेम में प्रकाशित एक अध्ययन में, ओसाका विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं और सहयोगी भागीदारों ने उपर्युक्त समस्या को हल करने के लिए कच्चे माल के रूप में रासायनिक रूप से संश्लेषित गैर-प्राकृतिक शर्करा का उपयोग करके एक अभिनव जैव-विनिर्माण तकनीक विकसित की है।

बैक्टीरिया (कोरिनेबैक्टीरियम ग्लूटामिकम, सी. ग्लूटामिकम) का उपयोग करके, वे एकमात्र सब्सट्रेट के रूप में संश्लेषित चीनी समाधान का उपयोग करके लैक्टेट के किण्वन उत्पादन में सफल हुए। यह दुनिया का पहला मामला है जिसमें कच्चे माल के रूप में संश्लेषित चीनी का उपयोग करके बायोमैन्युफैक्चरिंग की गई। यह उपलब्धि स्थायी कच्ची चीनी की खरीद को सक्षम बनाएगी जो भोजन के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करती है और इससे जैव विनिर्माण का और विस्तार होने की उम्मीद है।

औद्योगिक क्रांति के बाद से, जीवाश्म ईंधन के अत्यधिक उपयोग और परिणामी ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन के कारण होने वाला जलवायु परिवर्तन 21वीं सदी की एक वैश्विक चुनौती है। बायोमैन्युफैक्चरिंग को इन मुद्दों को हल करने के एक प्रभावी साधन के रूप में देखा जाता है, और इसके कार्यान्वयन को सक्रिय रूप से बढ़ावा दिया जा रहा है।

वर्तमान बायोमैन्युफैक्चरिंग में मुख्य कच्चे माल (पहली पीढ़ी का बायोमास) का उत्पादन मकई की खेती जैसी कृषि प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है। हालाँकि, चिंता है कि पहली पीढ़ी के बायोमास की आपूर्ति भोजन के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है, क्योंकि यह ईंधन और रासायनिक उत्पादों के उत्पादन की भारी मांग को पूरा नहीं कर सकती है। इसके अलावा, बड़े पैमाने पर कृषि के माध्यम से चीनी के उत्पादन में भूमि उपयोग, ताजे पानी, नाइट्रोजन और फास्फोरस जैसे घटते संसाधनों की बड़े पैमाने पर खपत, यूट्रोफिकेशन के कारण जल प्रदूषण और जैव विविधता की हानि जैसे नकारात्मक पहलू हैं।

अनुसंधान समूह रासायनिक रूप से संश्लेषित चीनी पर शोध कर रहा है जो कृषि और जैव प्रक्रियाओं में प्राप्त चीनी के अनुप्रयोग पर निर्भर नहीं है। रासायनिक चीनी संश्लेषण के कई फायदे हैं जैसे (1) संश्लेषण की अत्यधिक उच्च दर (कृषि प्रक्रियाओं की तुलना में कम से कम कई सौ गुना तेज), (2) पानी का कम उपयोग (कृषि प्रक्रियाओं का लगभग 1/1300), (3) कम भूमि का उपयोग (कृषि प्रक्रियाओं का लगभग 1/600), और (4) फॉस्फोरस और नाइट्रोजन जैसे पोषक तत्वों की कोई आवश्यकता नहीं। हालाँकि, रासायनिक रूप से संश्लेषित शर्करा ऐसे मिश्रण होते हैं जिनमें संरचना वाले कई यौगिक होते हैं जो प्रकृति में मौजूद नहीं होते हैं। इसलिए, बायोप्रोसेस के लिए संश्लेषित गैर-प्राकृतिक चीनी समाधानों का उपयोग करने में चुनौतियां रही हैं, जैसे कि बैक्टीरिया के विकास को रोकने वाले कारकों की उपस्थिति।

इस अध्ययन में, अनुसंधान समूह ने एक सब्सट्रेट के रूप में रासायनिक रूप से संश्लेषित चीनी का उपयोग करके, एक मॉडल जीवाणु के रूप में सी. ग्लूटामिकम का उपयोग करके एक स्थिर खेती विधि स्थापित की। उन्होंने संश्लेषित चीनी समाधान में विकास अवरोधक कारकों की भी पहचान की और दिखाया कि उन्हें माध्यमिक उत्प्रेरक उपचार द्वारा हटाया जा सकता है। प्रकृति में इसकी अनुपस्थिति के बावजूद एकमात्र सब्सट्रेट के रूप में संश्लेषित चीनी समाधान का उपयोग करके लैक्टेट के किण्वन उत्पादन में सफल रहे। यह दुनिया का पहला मामला है जहां सब्सट्रेट के रूप में कृषि-स्वतंत्र संश्लेषित चीनी का उपयोग करके जैव-उत्पादन किया गया था। लैक्टेट का उत्पादन पाइरूवेट के माध्यम से होता है, जो ग्लाइकोलाइसिस नामक चयापचय मार्ग के अंत में स्थित होता है। इसका मतलब यह है कि इस विधि को व्यापक रूप से और आम तौर पर ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से बायोमैन्युफैक्चरिंग में लागू किया जा सकता है।

इस शोध के परिणामों से पता चला है कि रासायनिक रूप से संश्लेषित चीनी का उपयोग बायोमैन्युफैक्चरिंग के लिए एक नए कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है। रासायनिक रूप से संश्लेषित चीनी का उपयोग, जिसे उच्च दर पर और साइट पर उत्पादित किया जा सकता है, से बायोमैन्युफैक्चरिंग में कच्चे माल की आपूर्ति की समस्याओं को हल करने की उम्मीद है, जैसे कि भोजन के साथ प्रतिस्पर्धा, क्षेत्रीय निर्भरता और घटते संसाधनों का बड़े पैमाने पर उपयोग। और इस क्षेत्र में गेम चेंजर होने की उम्मीद है।