গাঁজন বা ফার্মেন্টেশন

গাঁজন হল একটি এনজাইম অনুঘটক, বিপাকীয় প্রক্রিয়া যেখানে জীবগুলি স্টার্চ বা সুগার/শর্করাকে অ্যালকোহলে রূপান্তরিত করে বা অ্যাসিড অ্যানারোবিকভাবে শক্তি মুক্ত করে। গাঁজন বিজ্ঞানকে "জাইমোলজি" বলা হয়।

গাঁজন হল এক ধরনের রেডক্স বিপাক যা অক্সিজেনের অভাবে সম্পাদিত হয়। গাঁজন করার সময়, জৈব অণুগুলি (যেমন, গ্লুকোজ) ক্যাটাবোলাইজড হয় এবং অন্যান্য জৈব অণুগুলিতে ইলেকট্রন দান করে। এই প্রক্রিয়ায়, এটিপি এবং জৈব শেষ পণ্য (যেমন, ল্যাকটেট) গঠিত হয়। যেহেতু অক্সিজেনের প্রয়োজন হয় না, এটি বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের বিকল্প। ২৫% এরও বেশি ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়া গাঁজন করে। তারা অন্ত্র, পলি, খাদ্য এবং অন্যান্য পরিবেশে বাস করে। মানুষ এবং অন্যান্য প্রাণী সহ ইউক্যারিওটগুলিও গাঁজন করে।

গাঁজন একটি সহজ সংজ্ঞা কি?

গাঁজন হল একটি অ্যানেরোবিক প্রক্রিয়া যেখানে অক্সিজেন না পাওয়া গেলেও গ্লুকোজ থেকে শক্তি নির্গত হতে পারে। খামির কোষ এবং ব্যাকটেরিয়া এবং প্রাণীদের পেশীতেও গাঁজন ঘটে। এটি একটি অ্যানেরোবিক পথ যেখানে গ্লুকোজ ভেঙে যায়।

সবচেয়ে আধুনিক সংজ্ঞা হল ক্যাটাবোলিজম, যেখানে জৈব যৌগ ইলেক্ট্রন দাতা এবং গ্রহণকারী উভয়ই। একটি সাধারণ ইলেক্ট্রন দাতা হল গ্লুকোজ এবং পাইরুভেট হল একটি সাধারণ ইলেক্ট্রন গ্রহণকারী। এই সংজ্ঞাটি বায়বীয় শ্বসন থেকে গাঁজনকে আলাদা করে, যেখানে অক্সিজেন গ্রহণকারী এবং অ্যানেরোবিক শ্বাস-প্রশ্বাসের ধরন, যেখানে একটি অজৈব প্রজাতি গ্রহণকারী।

মানব সমাজের বিভিন্ন ক্ষেত্রে গাঁজন গুরুত্বপূর্ণ। মানুষ ১৩,০০০ বছর ধরে খাদ্য উৎপাদনে গাঁজন ব্যবহার করেছে। মানুষ এবং তাদের গবাদি পশুর অন্ত্রে জীবাণু থাকে যা গাঁজন করে, শক্তির জন্য হোস্ট দ্বারা ব্যবহৃত পণ্যগুলিকে ছেড়ে দেয়। ইথানল এবং ল্যাকটেটের মতো পণ্য রাসায়নিক উত্পাদন করতে শিল্প স্তরে গাঁজন ব্যবহার করা হয়। মোট, গাঁজন ৫০ টিরও বেশি বিপাকীয় শেষ পণ্য তৈরি করে এই প্রক্রিয়াটি মাইক্রোবায়াল কার্যকলাপের শক্তিকে হাইলাইট করে।

গাঁজন প্রক্রিয়া

গাঁজন একটি অ্যানেরোবিক জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়া। গাঁজনে, প্রথম প্রক্রিয়াটি সেলুলার শ্বাস-প্রশ্বাসের মতোই, যা গ্লাইকোলাইসিস দ্বারা পাইরুভিক অ্যাসিডের গঠন যেখানে নেট 2 ATP অণু সংশ্লেষিত হয়। পরবর্তী ধাপে, পাইরুভেটকে ল্যাকটিক অ্যাসিড, ইথানল বা অন্যান্য পণ্যগুলিতে হ্রাস করা হয়। এখানে NAD+ গঠিত হয় যা গ্লাইকোলাইসিস প্রক্রিয়ায় পুনরায় ব্যবহার করা হয়।

ফার্মেন্টেশনের প্রকারভেদ

• হোমো ফার্মেন্টেশন: শুধুমাত্র এক ধরনের পণ্য গঠন
• Hetero fermentation: একাধিক পণ্য গঠিত

গঠিত শেষ পণ্যের ভিত্তিতে, গাঁজনকে নিম্নরূপ শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:

• ১. ল্যাকটিক অ্যাসিড গাঁজন: গ্লাইকোলাইসিসে উৎপন্ন পাইরুভেট থেকে ল্যাকটিক অ্যাসিড তৈরি হয়। NAD+ NADH থেকে তৈরি হয়। এনজাইম ল্যাকটেট ডিহাইড্রোজেনেস এই প্রতিক্রিয়াকে অনুঘটক করে। ল্যাকটোব্যাসিলাস ব্যাকটেরিয়া এই ধরনের গাঁজন মাধ্যমে দুধ থেকে দই তৈরি করে। তীব্র ব্যায়ামের সময় যখন অক্সিজেন সরবরাহ অপর্যাপ্ত হয়, পেশীগুলি ল্যাকটিক অ্যাসিড তৈরি করে শক্তি আহরণ করে, যা কোষে জমা হয়ে ক্লান্তি সৃষ্টি করে।


• ২. অ্যালকোহল গাঁজন: এটি ওয়াইন, বিয়ার, জৈব জ্বালানী ইত্যাদির শিল্প উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। শেষ পণ্য হল অ্যালকোহল এবং CO2। পাইরুভিক অ্যাসিড ভেঙ্গে অ্যাসিটালডিহাইডে পরিণত হয় এবং CO2 নির্গত হয়। পরবর্তী ধাপে, এসিটালডিহাইড থেকে ইথানল তৈরি হয়। NAD+ এছাড়াও NADH থেকে গঠিত হয়, গ্লাইকোলাইসিসে ব্যবহৃত হয়। খামির এবং কিছু ব্যাকটেরিয়া এই ধরনের গাঁজন চালায়। এনজাইম পাইরুভিক অ্যাসিড ডিকারবক্সিলেস এবং অ্যালকোহল ডিহাইড্রোজেনেস এই প্রতিক্রিয়াগুলিকে অনুঘটক করে।


• ৩. অ্যাসিটিক অ্যাসিড গাঁজন: এই প্রক্রিয়ায় ভিনেগার তৈরি হয়। এটি একটি দ্বি-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া। প্রথম ধাপ হল খামির ব্যবহার করে অ্যানারোবিকভাবে চিনি থেকে ইথাইল অ্যালকোহল তৈরি করা। দ্বিতীয় ধাপে, ইথাইল অ্যালকোহলকে আরও জারিত করে অ্যাসিটোব্যাক্টর ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে অ্যাসিটিক অ্যাসিড তৈরি করা হয়। অ্যালকোহল থেকে অ্যাসিডের মাইক্রোবিয়াল অক্সিডেশন একটি বায়বীয় প্রক্রিয়া।


• ৪. Butyric অ্যাসিড গাঁজন: এই ধরনের গাঁজন ক্লোস্ট্রিডিয়াম গণের বাধ্যতামূলক অ্যানেরোবিক ব্যাকটেরিয়াগুলির বৈশিষ্ট্য। পাটের আঁশ, র‍্যান্সিড মাখন, তামাক প্রক্রিয়াজাতকরণ এবং চামড়ার ট্যানিংয়ের ক্ষেত্রে এটি ঘটে। খাদ্যতালিকাগত ফাইবার গাঁজন পণ্য হিসাবে মানুষের কোলনে বুট্রিক অ্যাসিড উত্পাদিত হয়। এটি কোলোরেক্টাল এপিথেলিয়ামের জন্য শক্তির একটি গুরুত্বপূর্ণ উত্স। শর্করা প্রথমে গ্লাইকোলাইসিস প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পাইরুভেটে অক্সিডাইজ করা হয় এবং তারপর পাইরুভেটকে আরও জারিত করা হয় যাতে H2 এবং CO2 উৎপাদনের সাথে অক্সিডোরেডাক্টেজ এনজাইম সিস্টেম দ্বারা এসিটাইল-কোএ গঠন করা হয়। Acetyl-CoA আরও কমিয়ে বিউটারিক অ্যাসিড গঠন করে। এই ধরনের গাঁজন শক্তির তুলনামূলকভাবে উচ্চ ফলনের দিকে পরিচালিত করে। ATP এর 3 টি অণু গঠিত হয়।

ফার্মেন্টেশনের সুবিধা:

গাঁজন সব ধরণের পরিবেশের জন্য উপযুক্ত। এটি প্রাচীনতম বিপাকীয় প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি যা প্রোক্যারিওটস এবং ইউক্যারিওটে সাধারণ। ফার্মেন্টেশন বিভিন্ন শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

উপযুক্ত অণুজীব এবং নির্দিষ্ট অবস্থা ব্যবহার করে বিভিন্ন ধরণের গাঁজন পণ্য তৈরি হয় যথা:-

• মদ
• বিয়ার
• জৈব জ্বালানি
• দই
• আচার
• রুটি
• ল্যাকটিক অ্যাসিডযুক্ত টক খাবার
• কিছু অ্যান্টিবায়োটিক এবং ভিটামিন

গাঁজন খাদ্যকে পুষ্টিকর, হজমযোগ্য এবং স্বাদযুক্ত করে তুলতে পারে। গাঁজানো খাবার খাওয়ার অনেক উপকারিতা রয়েছে।

• এটি হজমের উন্নতি করে এবং অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়া বজায় রাখতে সাহায্য করে
• এটি একটি ক্যান্সার বিরোধী প্রভাব আছে।
• ইমিউন সিস্টেম উন্নত করে
• ল্যাকটোজ অসহিষ্ণুতা হ্রাস করে

খাদ্য শিল্প ব্যতীত, অন্যান্য অনেক ক্ষেত্র রয়েছে যেখানে গাঁজন প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। মিথেন নিকাশী শোধনাগার এবং মিঠা পানির পলিতে গাঁজন দ্বারা উত্পাদিত হয়।

জৈবিক ভূমিকা এবং ব্যাপকতা

বিপাকের জন্য এটিপি শক্তি উৎপন্ন করতে জীব দ্বারা গাঁজন ব্যবহার করা হয়। একটি সুবিধা হল যে এটির জন্য কোন অক্সিজেন বা অন্যান্য বাহ্যিক ইলেকট্রন গ্রহণকারীর প্রয়োজন হয় না এবং এইভাবে এটি করা যেতে পারে যখন সেই ইলেক্ট্রন গ্রহণকারীরা অনুপস্থিত থাকে। একটি অসুবিধা হল এটি তুলনামূলকভাবে সামান্য ATP উৎপন্ন করে, যা বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য 32 এর তুলনায় প্রতি গ্লুকোজ মাত্র 2 থেকে 4.5 এর মধ্যে দেয়।

২৫% এরও বেশি ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়া গাঁজন করে। এই ধরনের বিপাক ফাইলাম ব্যাসিলোটাতে সবচেয়ে বেশি দেখা যায় এবং অ্যাক্টিনোমাইসেটোটাতে এটি সবচেয়ে কম দেখা যায়। তাদের সবচেয়ে সাধারণ বাসস্থান হল হোস্ট-সম্পর্কিত, যেমন অন্ত্র।

মানুষ সহ প্রাণীরাও গাঁজন করে। মানুষের মধ্যে গাঁজন করার পণ্য হল ল্যাকটেট, এবং এটি অ্যানেরোবিক ব্যায়ামের সময় বা ক্যান্সার কোষে গঠিত হয়। কোনো প্রাণী একা গাঁজনে বেঁচে থাকতে পারে বলে জানা যায় না, এমনকি একটি পরজীবী প্রাণী (হেনেগুয়া জস্কোক্কেই) অক্সিজেন ছাড়াই বেঁচে থাকে বলে জানা যায়।

সাবস্ট্রেট এবং গাঁজন পণ্য

গাঁজন সাবস্ট্রেটের একটি পরিসীমা ব্যবহার করে এবং বিভিন্ন ধরণের বিপাকীয় শেষ পণ্য তৈরি করে। গঠিত ৫৫ শেষ পণ্যের মধ্যে, সবচেয়ে সাধারণ হল অ্যাসিটেট এবং ল্যাকটেট। ৪৬টি রাসায়নিকভাবে সংজ্ঞায়িত সাবস্ট্রেটের মধ্যে যা রিপোর্ট করা হয়েছে, সবচেয়ে সাধারণ হল গ্লুকোজ এবং অন্যান্য শর্করা।

জৈবরাসায়নিক দৃষ্টিতে

যখন একটি জৈব যৌগ গাঁজন করা হয়, তখন এটি একটি সরল অণুতে ভেঙে যায় এবং ইলেকট্রন প্রকাশ করে। ইলেক্ট্রনগুলি একটি রেডক্স কোফ্যাক্টরে স্থানান্তরিত হয়, যা তাদের একটি জৈব যৌগে স্থানান্তরিত করে। ATP প্রক্রিয়ায় উত্পন্ন হয়, এবং এটি সাবস্ট্রেট-স্তরের ফসফোরিলেশন বা এটিপি সিন্থেস দ্বারা গঠিত হতে পারে।

যখন গ্লুকোজ গাঁজন করা হয়, তখন এটি গ্লাইকোলাইসিস বা এন্টনার-ডউডোরফ পাথওয়েতে প্রবেশ করে এবং পাইরুভেটে রূপান্তরিত হয়। পাইরুভেট থেকে, পথগুলি অনেকগুলি শেষ পণ্য (যেমন ল্যাকটেট) তৈরি করতে শাখা তৈরি করে। বেশ কয়েকটি পয়েন্টে, ইলেক্ট্রনগুলি মুক্তি পায় এবং রেডক্স কোফ্যাক্টর (NAD এবং ফেরেডক্সিন) দ্বারা গৃহীত হয়। পরবর্তী সময়ে, এই কোফ্যাক্টরগুলি তাদের চূড়ান্ত গ্রহণকারীকে ইলেকট্রন দান করে এবং অক্সিডাইজড হয়ে যায়। পথের বেশ কয়েকটি পয়েন্টে এটিপিও গঠিত হয়।

অভ্যন্তরীণ গাঁজন

গাঁজন হল এনজাইম দ্বারা জৈব যৌগের অ্যালকোহল এবং অ্যাসিডে ভাঙ্গন। মানুষের বিপাক এবং পুষ্টির পরিপ্রেক্ষিতে, এই এনজাইমেটিক কার্যকলাপটি সাধারণত ব্যাকটেরিয়া এবং ইস্ট থেকে উদ্ভূত হয়। অভ্যন্তরীণ, বা অন্ত্রে, গাঁজন হজমের সময় পুষ্টির জৈব উপলভ্যতা বাড়ায়।

হজম হল যান্ত্রিকভাবে এবং এনজাইম্যাটিকভাবে জৈব খাদ্য পদার্থকে ম্যাক্রোনিউট্রিয়েন্টে বিভক্ত করার প্রক্রিয়া যা অন্ত্রের বাধার মাধ্যমে এবং রক্ত প্রবাহে শোষণের জন্য যথেষ্ট ছোট।

আঁশযুক্ত, স্টার্চি উদ্ভিজ্জ পদার্থের হজমের জন্য একটি বিশেষ পরিপাকতন্ত্রের প্রয়োজন যা অভ্যন্তরীণ গাঁজন সমর্থন করে। ruminants প্রাণীদের মধ্যে, এটি অতিরিক্ত পেট এর মাধ্যমে অর্জন করা হয়; এই প্রজাতিগুলি foregut fermenters নামে পরিচিত। হিন্ডগাট ফার্মেন্টার (মানুষ, অন্যান্য প্রাইমেট এবং নন-রুমিন্যান্ট স্তন্যপায়ী) অভ্যন্তরীণ গাঁজন এবং শোষণের জন্য একটি বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকা হিসাবে একটি বৃহৎ কোলন এবং/অথবা বৃহৎ সেকাম বিবর্তিত হয়েছিল।

মানুষের মধ্যে, বৃহৎ এবং ছোট উভয় অন্ত্রে সক্রিয়, সিম্বিওটিক ব্যাকটেরিয়া থাকে। যাইহোক, ছোট অন্ত্রে প্রতি এমএল আনুমানিক এক মিলিয়ন ব্যাকটেরিয়া থাকে যখন কোলনে প্রতি এমএল পর্যন্ত এক ট্রিলিয়ন ব্যাকটেরিয়া থাকে।

ছোট অন্ত্রের (প্রায় 1-4 h বনাম 18-39 h) অপেক্ষা দীর্ঘ ট্রানজিট সময়ের সাথে মিলিত, এর অর্থ হল কোলনের মধ্যে ক্রিয়াটি ব্যাকটেরিয়া-চালিত গাঁজনে ফোকাস করা হয়।

যদিও পূর্বে মনে করা হয়েছিল যে মানুষের কোলন জল শোষণের চেয়ে সামান্য বেশি কাজ করে, মানব স্বাস্থ্যের জন্য কোলনের তাত্পর্যের উপর একটি নতুন ফোকাস রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে ইমিউন রেসপন্সিভিটি পুষ্টি শোষণ এবং শক্তি নিয়ন্ত্রণ।

অভ্যন্তরীণ গাঁজন গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্টের স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপের বাইরে ম্যাক্রোনিউট্রিয়েন্টগুলি শোষণ করার জন্য শরীরের ক্ষমতা বাড়ায়। গাঁজানো দ্রবণীয় ফাইবার গড়ে 2 ক্যালরি/জি প্রদান করে, অতিরিক্ত 50% থেকে 4 ক্যালরি/জি হজমযোগ্য স্টার্চ এবং শর্করা থেকে পাওয়া যায়।

এই শক্তি শুধুমাত্র অন্ত্রের জীবাণু দ্বারা অভ্যন্তরীণ গাঁজন দ্বারা অন্যথায় অপাচ্য ফাইবার উদ্ধারের মাধ্যমে পাওয়া যায়। ফাইবারগুলি হল পলিস্যাকারাইড কাঠামো যা প্রাথমিকভাবে উদ্ভিদের কোষ প্রাচীর থেকে উদ্ভূত হয়; মানব পাচক এনজাইম দ্বারা হাইড্রোলাইজেশন প্রতিরোধী, তারা ছোট অন্ত্রের অবারিত দিয়ে যায়।

একবার কোলনে, এই ফাইবারগুলি অন্ত্রের উদ্ভিদ থেকে এনজাইম দ্বারা গাঁজন করা হয় এবং সেকেন্ডারি অণুজীবের দ্বারা SCFAs তে আরও অবনমিত হয়। SCFA-তে কার্বোহাইড্রেটের অভ্যন্তরীণ গাঁজন মানুষের মধ্যে মোট খাদ্যতালিকা শক্তির ২-১০% অবদান রাখে বলে অনুমান করা হয় কিন্তু অন্যান্য স্তন্যপায়ী প্রাণীদের রক্ষণাবেক্ষণ শক্তির ১৬% থেকে ৮০% অবদান রাখে।

ভিটামিন এবং খনিজ শোষণের জন্য অভ্যন্তরীণ গাঁজন গুরুত্বপূর্ণ। এটি ঘটতে পারে এমন একটি উপায় হল ব্যাকটেরিয়া দ্বারা ভিটামিনের সরাসরি সংশ্লেষণের মাধ্যমে। কোলনে, ভিটামিন কে এবং বি-কমপ্লেক্স ভিটামিনগুলি ব্যাকটেরিয়া এর একাধিক জেনার দ্বারা সংশ্লেষিত হয়।

সবশেষে, অভ্যন্তরীণ গাঁজন অ্যান্টি-নিউট্রিশনাল ফ্যাক্টর (ANFs), খাদ্যশস্য, শস্য, বীজ, লেগুম এবং কন্দের মধ্যে পাওয়া যৌগগুলির ভাঙ্গনের মাধ্যমে মাইক্রোনিউট্রিয়েন্ট জৈব উপলভ্যতা বৃদ্ধি করে যা প্রয়োজনীয় পুষ্টিকে আবদ্ধ করে, তাদের শোষণ রোধ করে। ফাইটেট এবং অক্সালেটগুলি এএনএফগুলিকে চিলেট করছে যা ধাতব ক্যাটেশনগুলির সাথে কমপ্লেক্স তৈরি করে, এই খনিজগুলির শোষণকে বাধা দেয়৷ আয়রন, জিঙ্ক, ম্যাগনেসিয়াম এবং ক্যালসিয়াম বিশেষ করে কাঁচা উদ্ভিদের পদার্থে পাওয়া ANF দ্বারা প্রভাবিত হয়, তথাপি এগুলোর পর্যাপ্ত শোষণ জীবনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

ANFs পাতা, বীজ এবং অন্যান্য উদ্ভিদ সামগ্রীতে উপস্থিত থাকে যা হোমিনয়েড সহ অনেক প্রাইমেট প্রজাতির খাদ্যের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ তৈরি করে। প্রাইমেটদের চরানোর কৌশলগুলি উচ্চ অভ্যন্তরীণ ANF সামগ্রী সহ উদ্ভিদ প্রজাতির ইচ্ছাকৃত পরিহারের পরামর্শ দেয়, সেইসাথে ANF বোঝা কমাতে এবং হজম ক্ষমতা বাড়াতে কচি পাতার অগ্রাধিকার দেয়। যে সমস্ত প্রাইমেটদের ফলিভরি-ভারী খাবার আছে তারা অভ্যন্তরীণ গাঁজন করার জন্য অন্ত্রের বিশেষীকরণ বিকশিত করেছে—হয় একটি জটিল ফরেস্টোমাচের বিবর্তনের মাধ্যমে, যেমন কোলোবাইন বানর বা হিন্ডগাট (সেকাম এবং কোলন) এর প্রসারণের মাধ্যমে। অনুমান করা যায়, হিন্ডগাট ফার্মেন্টারদের সিকাম/কোলন ভলিউম থাকে যা তাদের মোট খাদ্য তৈরি করে এমন পাতার অনুপাতের সাথে ইতিবাচকভাবে সম্পর্কযুক্ত। আমরা প্রস্তাব করি যে বাহ্যিক গাঁজন একটি সমান্তরাল, বিকল্প অভিযোজন প্রতিনিধিত্ব করতে পারে।

বাহ্যিক গাঁজন

অন্ত্রের মধ্যে থাকা অণুজীবের উপর নির্ভর না করে, বাহ্যিক গাঁজন পরিবেশে বা জৈব উপাদানের পৃষ্ঠে জীব দ্বারা সঞ্চালিত হয়। অভ্যন্তরীণ গাঁজনের মতো, বাহ্যিক গাঁজন গৃহীত পুষ্টির জৈব উপলভ্যতা বৃদ্ধি করে, বিশেষত, ম্যাক্রোনিউট্রিয়েন্ট এবং মাইক্রোনিউট্রিয়েন্টের শোষণ। এছাড়াও, বাহ্যিক গাঁজন হোস্টের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োমের স্বাস্থ্য এবং কার্যকারিতাতে অবদান রাখে, ফলস্বরূপ, পুষ্টি শোষণকে সহজতর করে।

বাহ্যিক গাঁজন কার্বোহাইড্রেট এবং প্রোটিনের হজম ক্ষমতা বাড়ায়। লেগুমের গাঁজন ম্যাক্রোমলিকিউলগুলিকে আরও সহজে হজমযোগ্য পৃথক অ্যামিনো অ্যাসিড এবং শর্করাতে হাইড্রোলাইজ করে। এই সুবিধাগুলি জনস্বাস্থ্য পণ্ডিতদেরকে খাদ্য নিরাপত্তাহীনতা এবং উচ্চ শিশু মৃত্যুর সম্মুখীন দেশগুলিতে গাঁজনযুক্ত খাবারের ব্যবহার বাড়ানোর সুপারিশ করতে পরিচালিত করেছে।

বাহ্যিক গাঁজন বিভিন্ন উপায়ে মাইক্রোনিউট্রিয়েন্টের জৈব উপলভ্যতাকেও উন্নত করে। কার্বোহাইড্রেটের বাহ্যিক গাঁজন থেকে উৎপন্ন বি-জটিল ভিটামিন বি ভিটামিনের পরিমাণ (থায়ামিন, রিবোফ্লাভিন এবং নিয়াসিন) 10-গুণ পর্যন্ত বাড়াতে পারে। বাহ্যিক গাঁজনও এএনএফগুলিকে ভেঙে দিতে পারে।

ফাইটেট, একটি চেলেটিং এএনএফ, ফাইটেজ দ্বারা ভেঙে ফেলা যেতে পারে, একটি এনজাইম যা কিছু স্তন্যপায়ী-কিন্তু মানুষ নয়-এন্ডোজেনাসভাবে উত্পাদন করার ক্ষমতা বিকশিত করেছে। বাহ্যিক ল্যাকটোব্যাসিলাস-চালিত গাঁজন হল ফাইটেজের একটি বিকল্প: pH কমিয়ে, এটি ব্যাকটেরিয়া এবং অভ্যন্তরীণ ফাইটেজ উভয়ের জন্যই আবদ্ধ ফাইটেটকে হাইড্রোলাইজ করতে এবং খনিজ নির্গত করার জন্য একটি অনুকূল পরিবেশ প্রদান করে।

অক্সালেট, আরেকটি চেলেটিং এএনএফ, এবং ট্যানিন, এএনএফ যা প্রোটিনের জৈব উপলভ্যতার সাথে আবদ্ধ এবং কম করে, বাহ্যিক ল্যাকটোব্যাসিলাস ফার্মেন্টেশনের মাধ্যমেও অবনমিত হতে পারে। লক্ষণীয়, ফাইটেট রান্নার চেয়ে বাহ্যিক গাঁজন দ্বারা আরও কার্যকরভাবে হ্রাস পায়, কারণ ফাইটেসের জৈব সক্রিয়তা 80 °C এর উপরে হ্রাস পায়।

বাহ্যিক গাঁজন কেবলমাত্র পুষ্টির জৈব উপলভ্যতা বাড়ানোর চেয়ে আরও এগিয়ে যেতে পারে। এটি বিষাক্ত খাবারকে ভোজ্যও করতে পারে। একটি উদাহরণ হল তিক্ত কাসাভাতে সায়ানোজেনিক গ্লাইকোসাইডের ডিটক্সিফিকেশন (এটি ইউকা বা ম্যানিওক নামেও পরিচিত), গ্রীষ্মমন্ডলীয় বেল্ট এর মধ্যে বসবাসকারী লক্ষ লক্ষ মানুষের জন্য একটি সাধারণ প্রধান উপাদান। যদি খামিরহীনভাবে খাওয়া হয়, কাসাভার সায়ানোজেনিক গ্লাইকোসাইডগুলি কোলনিক অণুজীবের দ্বারা হাইড্রোলাইজ করা হয় এবং সায়ানাইড হিসাবে শোষিত হয়, যার ফলে খিঁচুনি, হাইপোটেনশন, শ্বাসযন্ত্রের ব্যর্থতা, হৃদস্পন্দন হ্রাস এবং মৃত্যু ঘটে।

যখন সঠিকভাবে প্রক্রিয়া করা হয়, তখন কাসাভা কন্দের কোষ প্রাচীরগুলি ল্যাকটোব্যাসিলাস ব্যাকটেরিয়া দ্বারা ভেঙ্গে যায়, যা সাধারণত সায়ানোজেনিক গ্লাইকোসাইড থেকে বিচ্ছিন্ন হওয়া অভ্যন্তরীণ এনজাইমগুলিকে টক্সিনকে হাইড্রোলাইজ করার অনুমতি দেয়। গাঁজন করার সময় ল্যাকটিক অ্যাসিডের উত্পাদন পরিবেশকেও অম্লীয় করে তোলে এবং অন্যান্য অণুজীবের জন্য একটি অনুকূল পরিবেশ প্রদান করে যাতে সেবনের পূর্বে ৯৫% টক্সিনের হাইড্রোলাইসিসে অবদান রাখে।

তৃতীয় প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে বাহ্যিক গাঁজন হজমকে সমর্থন করে তা হল অন্ত্রের মাইক্রোফ্লোরাকে সমর্থন করে এবং অবদান রাখে, যা ফলস্বরূপ চলমান উন্নত পুষ্টি শোষণে অবদান রাখে। গাঁজানো খাদ্য থেকে গৃহীত মাইক্রোফ্লোরা তাদের নতুন পরিবেশে উপনিবেশ করে, হোস্ট মাইক্রোফ্লোরাতে বৈচিত্র্যের অবদান রাখে এবং শক্তি এবং পুষ্টিতে আরও পলিস্যাকারাইডকে গাঁজন করার জন্য অন্ত্রের ক্ষমতাকে বাড়িয়ে তোলে যদিও অন্ত্রে মাইক্রোফ্লোরা অন্তর্ভুক্ত হওয়ার পরিমাণ একাধিক কারণের উপর নির্ভরশীল।

ইনজেস্টেড প্রোবায়োটিক ব্যাকটেরিয়া ব্যাকটিরিওসিন, টক্সিন তৈরি করে অভ্যন্তরীণ মাইক্রোফ্লোরার স্বাস্থ্যকে সমর্থন করে যা প্রতিযোগিতামূলকভাবে রোগজীবাণুকে বাধা দেয়। এমনকি নির্দিষ্ট প্রজাতির অণুজীবের সাথে ক্ষণস্থায়ী যোগাযোগ ব্যাকটেরিয়ার বিদ্যমান উপনিবেশগুলিকে উপকারীভাবে পরিবর্তন করতে বা অ্যান্টি-প্যাথোজেনিক বিপাক তৈরি করতে যথেষ্ট।

এটি কার্যকরভাবে অভ্যন্তরীণ গাঁজন জন্য প্রয়োজনীয় ব্যাকটেরিয়ার বাহ্যিক জলাধার হিসাবে কাজ করতে পারে। অনেক প্রাইমেট প্রজাতির মধ্যে, এই জলাধার ফাংশন অভ্যন্তরীণভাবে cecum দ্বারা সরবরাহ করা হয়। পুরাতন এবং নতুন বিশ্বের বানর এবং প্রসিমিয়ানদের মধ্যে সিকালের আকার অ্যানথ্রোপয়েডের তুলনায় বড়, সেরকোপিথেকয়েড বানরগুলিতে ছোট এবং হোমিনোয়েডগুলিতে আরও হ্রাস পায়; বৃহৎ বানরের মধ্যে, মানুষের মধ্যে সবচেয়ে কম সিকাম।

অভ্যন্তরীণ গাঁজনের জন্য দায়ী অন্ত্রের উদ্ভিদকে সমর্থন করে, বাহ্যিক গাঁজন হোস্টকে সংক্রমণ এবং রোগ থেকে রক্ষা করতেও সাহায্য করতে পারে। একবার কলোনিক এপিথেলিয়াল কোষের সাথে আবদ্ধ হলে, প্রোবায়োটিক ব্যাকটেরিয়া প্যাথোজেনিক ব্যাকটেরিয়াকে অন্ত্রের প্রাচীর উপনিবেশ করতে বাধা দেয়, তাদের রক্তপ্রবাহে প্রবেশ করার ক্ষমতা হ্রাস করে।

একটি স্বাস্থ্যকর কোলন মাইক্রোবায়োম যা অপাচ্য কার্বোহাইড্রেটের গাঁজনের মাধ্যমে প্রচুর পরিমাণে SCFA তৈরি করে তা অন্ত্রে প্রদাহ হ্রাস এবং গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ব্যাধি হ্রাসের সাথে ভালভাবে যুক্ত। যেহেতু কোলনিক এপিথেলিয়াল কোষগুলি এসসিএফএ থেকে তাদের বেশিরভাগ শক্তি আহরণ করে, তাই উদ্ভিদের ফাইবার কম থাকা খাদ্যগুলি কোলনিক অণুজীবকে খাদ্যের চর্বি এবং প্রোটিনের উপর নির্ভর করতে বাধ্য করে, যার ফলে SCFA উত্পাদন হ্রাস পায়। পর্যাপ্ত ফাইবারের অনুপস্থিতিতে, জীবাণুগুলি এপিথেলিয়াল শ্লেষ্মা স্তরকে ক্ষয় করতে পারে যা সেপসিস হতে পারে।

সংক্ষেপে বলতে গেলে, বাহ্যিকভাবে গাঁজন করা খাবারের গ্রহণ হজম এবং শোষণের জন্য চারটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান সরবরাহ করে। প্রথমত, এটি খাবারের হজম ক্ষমতা বাড়ায়; দ্বিতীয়ত, এটি মাইক্রোনিউট্রিয়েন্টের জৈব উপলভ্যতা বাড়ায়; তৃতীয়ত, এটি হোস্ট মাইক্রোফ্লোরাল বৈচিত্র্যে অবদান রেখে অন্ত্রের গাঁজন সমর্থন করে; এবং সবশেষে, এটি অন্ত্রের মাইক্রোবায়োমের ব্যাঘাতে প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং প্রতিরোধকে সমর্থন করে। এই সুবিধাগুলি আমাদের প্রাথমিক পূর্বপুরুষদের জন্য অভিযোজিত সুবিধা হত এবং মানব মস্তিষ্কের বিবর্তনে মূল ভূমিকা পালন করতে পারত, যেমনটি আমরা নীচে বর্ণনা করছি।

বাহ্যিক গাঁজন প্রাথমিক হোমিনিন মস্তিষ্কের প্রসারণের চালক হিসাবে

বাহ্যিক গাঁজন প্রযুক্তির বিকাশ একটি যুক্তিসঙ্গত বিপাকীয় প্রক্রিয়ার প্রতিনিধিত্ব করে যার ফলে মস্তিষ্কের প্রসারণ শুরু হয় অস্ট্রালোপিথ থেকে আমাদের পূর্বপুরুষদের বিচ্যুতি থেকে। ব্যয়বহুল টিস্যু হাইপোথিসিস দাবি করে যে মানব বংশে অন্ত্রের টিস্যুর হ্রাস মস্তিষ্কের টিস্যুর দিকে বিপাকীয় সংস্থানগুলির পুনঃবণ্টনের অনুমতি দেয়, যা বিপাকীয়ভাবে ব্যয়বহুল।

এখানে সুস্পষ্ট বিরোধিতা হল যে অন্ত্রের টিস্যু, যদিও বিপাকীয়ভাবে ব্যয়বহুল, জীবের জন্য ক্যালোরি গ্রহণের স্থান। এইভাবে, হ্রাসকৃত অন্ত্রের আকার শুধুমাত্র তখনই বিকশিত হতে পারে যদি আমাদের পূর্বপুরুষরা আরও পুষ্টিকর-ঘন এবং সহজে হজমযোগ্য খাদ্য উত্সকে কাজে লাগাতে সক্ষম হন। Aiello এবং Wheeler মস্তিষ্কের বাইরে সবচেয়ে বিপাকীয়ভাবে ব্যয়বহুল টিস্যুর আপেক্ষিক অনুপাত পরীক্ষা করেছেন: হৃদয়, লিভার, কিডনি এবং গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্ট, এবং গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্ট আমাদের আকারের প্রাইমেটের জন্য পূর্বাভাসের চেয়ে 60% ছোট ছিল।

গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্টের উপর ঘনিষ্ঠভাবে নজর রাখলে, আমরা লক্ষ্য করি যে আকারের হ্রাস অঙ্গগুলি জুড়ে সমান নয়। অ-মানব গ্রেট এপসের কোলন আয়তন ছোট অন্ত্রের দ্বিগুণ (গরিলাতে, আয়তনের পাঁচ গুণের কাছাকাছি); যেখানে মানুষের মধ্যে, অনুপাত বিপরীত হয়, কোলন ছোট অন্ত্রের আয়তনের প্রায় এক-তৃতীয়াংশ থাকে।

মানুষ এবং বনমানুষের ছোট অন্ত্র এবং কোলনের অনুপাতের মধ্যে পার্থক্যের উপর Milton থেকে অনুমান ব্যবহার করে, আমরা Milton দ্বারা প্রদত্ত মধ্যবিন্দুর মানগুলি গ্রহণ করে এবং Aiello থেকে মোট গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ট্র্যাক্টের মানগুলিতে প্রয়োগ করে এই সাবকম্পোনেন্টগুলির আনুমানিক ভর গণনা করেছি। এবং হুইলার এই গণনাগুলি দেখায়; অনুমানিক 65 কেজি মানুষের অঙ্গের আকারের সাথে বানরের মতো অঙ্গের আকার (প্রত্যাশিত) এবং আধুনিক পশ্চিমা মানুষের (প্রকৃত) প্রকৃত অনুপাতের মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। যদিও মোট অন্ত্রের হ্রাস চিত্তাকর্ষক (41% এর বেশি হ্রাস), হ্রাসটি উপ-উপাদানগুলিতে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। ছোট অন্ত্রের অনুপাত প্রকৃতপক্ষে বৃদ্ধি পায়, প্রায় থেকে। 4 কেজি থেকে আধুনিক মানুষের মধ্যে 62 kg, 58% বৃদ্ধি। হ্রাসের সবচেয়ে বড় অংশের জন্য যে সাবকম্পোনেন্টটি রয়েছে তা হল কোলন। 0.85 kg এর ভবিষ্যদ্বাণীকৃত বানর-সদৃশ মান, এর পরিবর্তে একজন সাধারণ মানুষের আনুমানিক ভর রয়েছে। 22 kg, 74%-এর হ্রাস—যেকোনো অন্ত্রের উপ-উপাদান এবং অন্যান্য প্রধান অঙ্গগুলির মধ্যে সবচেয়ে বড় হ্রাস।

মানুষের বৃহৎ অন্ত্রে গাঁজন প্রক্রিয়া

মানুষের বৃহৎ অন্ত্রে গাঁজন একটি প্রক্রিয়া যা শর্ট-চেইন ফ্যাটি অ্যাসিড (SCFAs) এবং গ্যাস তৈরি করে। এই বিপাকগুলি হোস্টের স্বাস্থ্যের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

এই অভ্যন্তরীণ গাঁজন পণ্যগুলির গুরুত্বপূর্ণ জৈবিক কাজ রয়েছে। ৮০% এরও বেশি SCFA গুলি বুটিরেট, প্রোপ্রোনেট বা অ্যাসিটেট আকারে নেয়। কোলন প্রাচীর তৈরিকারী কোষগুলির জন্য বুটিরেট হল পছন্দের শক্তির উৎস; proprionate গ্লুকোজ এবং প্রোটিন হেপাটিক সংশ্লেষণের জন্য একটি অগ্রদূত প্রদান করে; এবং অ্যাসিটেট ব্যবহার করা হয় কোলেস্টেরল এবং অন্যান্য লং চেইন ফ্যাটি অ্যাসিড সংশ্লেষিত করতে, এবং হৃৎপিণ্ড, কিডনি, পেশী এবং চর্বি শক্তি সরবরাহ করে।

গাঁজন করার সময় কী ঘটে?

• বৃহৎ অন্ত্রের অণুজীবগুলি এসসিএফএ এবং গ্যাস তৈরি করতে খাদ্যতালিকাগত ফাইবার এবং কার্বোহাইড্রেটের মতো স্তরগুলি ভেঙে দেয়
• উত্পাদিত SCFA গুলির মধ্যে রয়েছে অ্যাসিটেট, প্রোপিওনেট এবং বুটাইরেট
• উত্পাদিত গ্যাসগুলির মধ্যে রয়েছে হাইড্রোজেন, মিথেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড

গাঁজন প্রভাব কি?

শরীরের বিভিন্ন টিস্যুতে SCFA এর বিভিন্ন প্রভাব রয়েছে

• SCFAs শরীরকে পানি এবং ইলেক্ট্রোলাইট শোষণ করতে সাহায্য করে
• SCFAs কোলোরেক্টাল ক্যান্সার প্রতিরোধ করতে সাহায্য করতে পারে
• গাঁজন করার সময় উত্পাদিত গ্যাসগুলি শ্বাস ছাড়তে পারে বা ফ্ল্যাটাস হিসাবে পালাতে পারে

কি উপাদান গাঁজন প্রভাবিত করে?

• গাঁজন করার জন্য উপলব্ধ স্তরের প্রকার এবং পরিমাণ
• বড় অন্ত্রের ট্রানজিট সময়
• নাইট্রেট এবং সালফেটের মতো অজৈব টার্মিনাল ইলেক্ট্রন গ্রহণকারীর প্রাপ্যতা
• অন্ত্রের pH

ব্যাহত গাঁজন এর পরিণতি কি?

• অসমাপ্ত গাঁজন ডায়রিয়া হতে পারে
• SCFA-তে বাধাপ্রাপ্ত অ্যাক্সেস "ক্ষুধার্ত কোলাইটিস" হতে পারে

বৃহত্তর অর্থে গাঁজন

খাদ্য ও শিল্পের প্রেক্ষাপটে, নিয়ন্ত্রিত পাত্রে কোনো জীবের দ্বারা সঞ্চালিত যেকোনো রাসায়নিক পরিবর্তনকে "গাঁজন" বলা যেতে পারে। নিম্নলিখিতগুলি জৈব রাসায়নিক অর্থে পড়ে না, তবে বৃহত্তর অর্থে গাঁজন বলা হয়:

বিকল্প প্রোটিন

বিকল্প প্রোটিন উৎস তৈরি করতে গাঁজন ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি সাধারণত বিদ্যমান প্রোটিন খাবারগুলিকে পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে উদ্ভিদ-ভিত্তিক যেমন সয়া, টেম্পেহ এবং গাঁজনযুক্ত টফুর মতো আরও সুস্বাদু আকারে তৈরি করা হয়।

আরও আধুনিক "গাঁজন" মাংসের অ্যানালগ, দুধের বিকল্প, পনির অ্যানালগ এবং ডিমের বিকল্প তৈরি করতে সাহায্য করার জন্য রিকম্বিন্যান্ট প্রোটিন তৈরি করে। কিছু উদাহরণ হল:

• ভুল মাংসের জন্য রিকম্বিন্যান্ট মায়োগ্লোবিন (মোটিফ ফুডওয়ার্কস)
• ভুল মাংসের জন্য রিকম্বিনেন্ট লেহেমোগ্লোবিন (অসম্ভব খাবার)
• দুগ্ধ প্রতিস্থাপনের জন্য রিকম্বিন্যান্ট হুই প্রোটিন (পারফেক্ট ডে)
• দুগ্ধ প্রতিস্থাপনের জন্য রিকম্বিন্যান্ট কেসিন প্রোটিন (সেই ভেগান কাউবয়গুলি)
• রিকম্বিন্যান্ট ডিমের সাদা (প্রতিটি)

হিম প্রোটিন যেমন মায়োগ্লোবিন এবং হিমোগ্লোবিন মাংসকে তার বৈশিষ্ট্যপূর্ণ গঠন, গন্ধ, রঙ এবং সুগন্ধ দেয়। মায়োগ্লোবিন এবং লেহেমোগ্লোবিন উপাদানগুলি মাংসের পরিবর্তে ভ্যাট থেকে আসা সত্ত্বেও এই বৈশিষ্ট্যটি প্রতিলিপি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

এনজাইম

শিল্প গাঁজন এনজাইম উত্পাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, যেখানে অনুঘটক কার্যকলাপ সহ প্রোটিনগুলি অণুজীব দ্বারা উত্পাদিত এবং নিঃসৃত হয়। গাঁজন প্রক্রিয়া, মাইক্রোবিয়াল স্ট্রেন ইঞ্জিনিয়ারিং এবং রিকম্বিন্যান্ট জিন প্রযুক্তির বিকাশ বিস্তৃত এনজাইমের বাণিজ্যিকীকরণকে সক্ষম করেছে। এনজাইমগুলি সমস্ত ধরণের শিল্প বিভাগে ব্যবহৃত হয়, যেমন খাদ্য (ল্যাকটোজ অপসারণ, পনিরের স্বাদ), পানীয় (রস চিকিত্সা), বেকিং (রুটি কোমলতা, ময়দার কন্ডিশনার), পশু খাদ্য, ডিটারজেন্ট (প্রোটিন, স্টার্চ এবং লিপিড দাগ অপসারণ), টেক্সটাইল, ব্যক্তিগত যত্ন এবং সজ্জা এবং কাগজ শিল্প।

"স্বাস্থ্যের কথা " বাংলা ভাষায় অনলাইন স্বাস্থ্য ম্যাগাজিন অলাভজনক প্রতিষ্ঠান। বিশেষজ্ঞ মানবিক চিকিৎসকদের নিয়ে গঠিত। নিম্নোক্ত নম্বরে বিকাশ এর মাধ্যমে দান করে সহায়তা করুন; +৮৮০১৮১৩৬৮০৮৮৬, আপনার দান দরিদ্রদের চিকিৎসায় ব্যবহৃত হচ্ছে।