कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन की किण्वन प्रक्रिया पर उपयोगी नोट्स | Useful Notes On The Fermentation Process Of Carbohydrate And Protein

Useful Notes on the Fermentation Process of Carbohydrate and Protein | कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन की किण्वन प्रक्रिया पर उपयोगी नोट्स

माइक्रोबियल पोषण के कुछ चरणों का मूल्यांकन, जिसमें पोषण आवश्यक, पोषक तत्वों के स्रोत, और विभिन्न सूक्ष्मजीवों के लिए आवश्यकताओं में भिन्नता, और जीवित कोशिका में प्रमुख तत्वों की सापेक्ष मात्रा शामिल है, पिछले अध्याय में प्रस्तुत किया गया है।

कार्बन की आवश्यकताएं, जो सभी जीवित और ऊर्जा की रूपरेखा बनाती हैं, जो सभी जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक हैं, संक्षेप में प्रस्तुत की गईं। सभी पोषक तत्वों का उद्देश्य जीवों को जीवन के लिए आवश्यक वस्तुओं की आपूर्ति करना है।

एंजाइमों के बिना पोषक तत्व बेकार होते हैं, जो उन्हें कोशिकाओं के बाहर या अंदर तोड़ सकते हैं, और अंततः उन्हें कोशिका पदार्थों में शामिल कर सकते हैं और इस प्रक्रिया में शामिल कोशिकाओं के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं।

कोशिका पदार्थों में पोषक तत्वों का समावेश और प्रक्रिया में शामिल सभी आवश्यक अंतर रूपांतरण चयापचय के एक चरण का गठन करते हैं।

चयापचय के तीन चरणों पर विचार किया जा सकता है, हालांकि उन्हें स्पष्ट रूप से चित्रित नहीं किया जा सकता है, और उनमें से किसी एक का मूल्यांकन करते समय समग्र तस्वीर को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

चयापचय का पहला चरण सकल यौगिकों और सूक्ष्मजीवों की क्षमताओं से संबंधित है ताकि उन्हें उपयोगिता इकाइयों में परिवर्तित किया जा सके। यह अध्याय उन प्रक्रियाओं की रूपरेखा तैयार करेगा जिससे कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स छोटी और उपयोगिता इकाइयों में परिवर्तित हो जाते हैं।

निम्नलिखित अध्याय मुख्य रूप से उन तरीकों से निपटेगा जिनके द्वारा सूक्ष्मजीवों ने ऊर्जा प्राप्त की। ये विधियां दूसरे चरण का गठन करती हैं। जैसा कि स्पष्ट हो जाएगा, हालांकि, दो अवधारणाओं को अलग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि ऊर्जा सभी चयापचय परिवर्तनों में शामिल है।

चयापचय का तीसरा चरण सूक्ष्मजीवों द्वारा मैक्रोमोलेक्यूल्स के पुनर्निर्माण से संबंधित है। मैक्रोमोलेक्यूल्स के जैवसंश्लेषण के निर्माण के लिए हमेशा सूक्ष्म अणुओं और ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और चयापचय का तीसरा चरण पहले दो चरणों से निकटता से संबंधित होगा। अंत में, जीवित कोशिकाओं द्वारा छोड़े गए अपशिष्ट उत्पादों पर विचार करना चाहिए।

यदि पोषक तत्व मौजूद हैं और अपशिष्ट उत्पादों को खत्म करने का कोई साधन नहीं है, तो विकास का वातावरण जल्द ही विषाक्त हो जाता है। समग्र पारिस्थितिक दृष्टिकोण में यह विचार अत्यंत महत्वपूर्ण हो जाता है।

चयापचय के इस चरण के लिए एक अलग अध्याय समर्पित नहीं किया जाएगा, लेकिन चयापचय प्रकार के विचार में अंतिम उत्पादों पर चर्चा की जाएगी। इस अध्याय में कई किण्वक उत्पादों और श्वसन द्वारा उत्पादित कुछ का वर्णन किया जाएगा; निम्नलिखित अध्यायों के कुछ हिस्सों, जिनमें पैथोलॉजी से संबंधित शामिल हैं, सूक्ष्मजीवों के अंतिम चयापचय उत्पादों का वर्णन करेंगे।

माइक्रोबियल पोषण में अकार्बनिक (खनिज) पदार्थों की आवश्यकता कहीं प्रस्तुत की गई थी, और कोएंजाइम के रूप में विटामिन की भूमिका को भी रेखांकित किया गया था।

छात्रों को मुख्य तत्वों और विटामिन की भूमिकाओं को ध्यान में रखना चाहिए क्योंकि वह चयापचय में शामिल प्रक्रियाओं की कल्पना करना चाहता है।

कुछ तत्व मुख्य रूप से चयापचय में एंजाइमों के उत्प्रेरक के रूप में काम करते पाए गए हैं। विटामिनों का अध्ययन किया जाएगा क्योंकि वे आणविक संरचनाएं हैं जिनके चारों ओर उपापचयी सहएंजाइम निर्मित होते हैं।

कार्बोहाइड्रेट किण्वन में कई चरण शामिल होते हैं, और यह प्रक्रिया सूक्ष्मजीवों में मौजूद एंजाइमों पर निर्भर करती है।

एंजाइम क्रिया द्वारा नियंत्रित कई चरण, किसी भी जीव द्वारा किसी भी परिस्थिति में कार्बोहाइड्रेट चयापचय में शामिल होते हैं। जैसे-जैसे स्थितियां बदलती हैं प्रक्रिया अधिक परिवर्तनशील हो जाती है और जहां विभिन्न जीव शामिल होते हैं वहां जटिलताएं तेजी से बढ़ जाती हैं।

कई विस्तृत अंतरों के बावजूद, हालांकि, कुछ समग्र पैटर्न और सिद्धांत हैं जिनके व्यापक अनुप्रयोग हैं। चयापचय के स्थापित पैटर्न किसी भी प्रजाति या सूक्ष्मजीवों के समूह की जांच के परिणामस्वरूप नहीं हुए हैं, लेकिन विभिन्न रूपों से जुड़े प्रयोगों से प्राप्त आंकड़ों के तार्किक अनुमानों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

जानकारी के टुकड़ों को धीरे-धीरे इकट्ठा किया गया और वर्तमान समय तक एक पैटर्न में फिट किया गया; ज्ञान की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है। चयापचय से संबंधित अधिक जानकारी लगातार उपलब्ध हो रही है, और छात्र को यह ध्यान रखना चाहिए कि, हालांकि कई कदम और सामान्य पैटर्न ज्ञात हैं, कई प्रक्रियाओं का विवरण अस्पष्ट है।

कार्बोहाइड्रेट पर सूक्ष्मजीवों की क्रियाओं को तीन अलग-अलग शीर्षकों से कम माना जा सकता है, जो संलग्न अणु के प्रकार पर निर्भर करता है, हालांकि कई समानताएं और ओवरलैप हैं। इसलिए, कोई भी भेदभाव मनमाना और कृत्रिम है।

विभाजन ज्यादातर विषय वस्तु के उपचार में सुविधा के लिए होता है, और ओवरलैप होते हैं। छात्र को जानकारी के असंबंधित अंशों को याद रखने के बजाय समग्र चयापचय प्रक्रिया का एक दृश्य प्राप्त करने का प्रयास करना चाहिए।

पहली प्रक्रिया सरल शर्करा का किण्वन है, जिसे कुछ सूक्ष्म जीवविज्ञानी बैक्टीरिया और अन्य कवक द्वारा किए गए किण्वन के प्रकार के अनुसार मानते हैं। प्रमुख प्रकारों में अल्कोहलिक, लैक्टिक, प्रोपियोनिक, फॉर्मिक, ब्यूटाइल-ब्यूट्रिक और ऑक्सीडेटिव शामिल हैं, लेकिन कम स्पष्ट प्रक्रिया भी होती है।

ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया को छोड़कर सभी में किण्वन के प्रकार का नाम अंतिम उत्पाद के गठन के लिए रखा गया है। ऑक्सीडेटिव प्रकार, अपने नाम और अर्थ से, वास्तव में कोई किण्वन नहीं है, लेकिन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें साधारण शर्करा, या उनके किण्वक उत्पाद सक्रिय एसिड और अन्य अंतिम उत्पादों में टूट जाते हैं।

कार्बोहाइड्रेट के टूटने में सूक्ष्मजीवों की अन्य क्रियाओं में डिसैकराइड और ट्राइसेकेराइड का साधारण शर्करा में हाइड्रोलिसिस और पॉलीसेकेराइड का टूटना शामिल है। टूटने के अलावा, सूक्ष्मजीव मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के जैवसंश्लेषण को भी अंजाम देते हैं।

शर्करा के टूटने के लिए अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है। परिभाषा के अनुसार, प्रक्रिया किण्वनात्मक है क्योंकि प्रत्येक मामले में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता एक कार्बनिक यौगिक है।

प्रारंभिक श्रमिकों ने सोचा कि किण्वन एक जैविक प्रक्रिया के बजाय एक रासायनिक प्रक्रिया थी:

कई वर्षों तक किण्वन को एक रासायनिक प्रक्रिया माना जाता था। हालांकि, जीवित जीवों की उपस्थिति के परिणामस्वरूप होने वाले रासायनिक परिवर्तनों की प्रकृति, प्रारंभिक पर्यवेक्षकों द्वारा ज्ञात नहीं थी।

किण्वन की प्रकृति पर पाश्चर के प्रवचन के लगभग चालीस साल बाद, बुचनर द्वारा आकस्मिक खोज ने एंजाइमों द्वारा कोशिका-मुक्त किण्वन की घटना का प्रदर्शन किया।

अन्य श्रमिकों ने माना था कि किण्वक जो प्रोटीन से मिलते-जुलते थे, और जो जीवित जीवों में मौजूद थे, किण्वन में भूमिका निभाते थे, लेकिन विशिष्ट डेटा की कमी थी।

खमीर और रेत को पीसकर उत्पादित चिकित्सीय खमीर के रस को संरक्षित करने के प्रयास में, बुचनर ने मिश्रण में चीनी मिलाया। कार्बन डाइऑक्साइड के विकास और एथिल अल्कोहल के उत्पादन के साथ चीनी को किण्वित किया गया था।

बुचनर की खोज के बाद, खमीर के रस की कई किण्वक तैयारियों को किण्वन के क्षेत्र में प्रयोगों द्वारा मॉडल के रूप में उपयोग किया गया था।

चीनी को किण्वित करने के लिए बड़ी संख्या में तैयारियां पाई गईं, लेकिन जीवित खमीर द्वारा उत्पादित प्रतिक्रिया दर केवल 2% से 10% तेज थी। खमीर रस या खमीर कोशिकाओं की तैयारी ग्लूकोज, फ्रक्टोज, मैनोस, माल्टोस और सुक्रोज को जोड़ती है।

किण्वन के साथ प्रारंभिक प्रयोगों से पता चला कि चीनी किण्वन की प्रक्रिया के दौरान, खमीर में उच्च अपचायक गतिविधि थी। मेथिलीन ब्लू, पाउडर सल्फर, या थायोसल्फेट पर क्रियाओं द्वारा कमी का प्रदर्शन किया जा सकता है। पाइरूवेट का एसीटैल्डिहाइड और कार्बन डाइऑक्साइड में अपघटन भी निम्नानुसार प्रदर्शित किया गया था:

न्यूबर्ग ने तब माना कि खमीर किण्वन पाइरूवेट के माध्यम से आगे बढ़ता है। बाद में उन्होंने पाया कि किण्वित खमीर मिश्रण में सोडियम बाइसल्फ़ाइट मिलाने से एसिटालडिहाइड अवक्षेपित हो जाता है और एथिल अल्कोहल के अंतिम उत्पादन को धीमा कर देता है।

इस प्रतिक्रिया के साथ ग्लिसरॉल की मात्रा में एक समान वृद्धि हुई। एसीटैल्डिहाइड के प्रत्येक मोल के लिए अवक्षेपित, ग्लिसरॉल का एक मोल निकला। हाइड्रोजन जो एसीटैल्डिहाइड को एथिल अल्कोहल में कम कर देता था, अब ग्लिसरॉल उत्पादन में उपयोग किया जा रहा था।

ग्लिसरॉल के व्यावसायिक उत्पादन में किण्वन मिश्रण में अभी भी सोडियम सल्फाइट मिलाया जाता है। अम्ल या क्षार, या उनके लवण, साथ ही कुछ अन्य यौगिकों का उपयोग उसी परिणाम की प्राप्ति के लिए किया गया है।

ग्लूकोज का अल्कोहल में रूपांतरण मूल रूप से बुचनर द्वारा सोचा गया था, जिसके परिणामस्वरूप एकल एंजाइम ज़ाइमेज़ की क्रिया होती है, लेकिन बाद में अन्य चरणों की खोज की गई।

किण्वन रूपांतरण में कदम, और प्रक्रिया में फॉस्फेट की भूमिका तब तक समझ में नहीं आई जब तक कि हेक्सोज और ट्रायोज़ दोनों में फॉस्फेट एस्टर के गठन का प्रदर्शन नहीं किया गया।


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