चीनी के बिना, पत्ते स्वयं मीठे होते हैं - "स्वीट टी" का रहस्य उजागर

जब मीठी चाय की बात आती है, तो कई लोग चीनी से भरी हुई आइस्ड टी के बारे में सोच सकते हैं।

हालांकि, इस बार अध्ययन का विषय बनी "स्वीट टी" सामान्य चाय नहीं है जिसमें चीनी मिलाई जाती है। यह चीन के कुछ क्षेत्रों में प्राकृतिक रूप से उगने वाले Lithocarpus litseifolius नामक एक पौधे को संदर्भित करता है, जिसे पारंपरिक रूप से मीठी चाय के रूप में उपयोग किया जाता है।

इस पौधे की युवा पत्तियों और कलियों से बनाई गई पेय में चीनी मिलाए बिना भी तीव्र मिठास होती है। इसका कारण है पत्तियों में बड़ी मात्रा में जमा होने वाला "डायहाइड्रोचालकोन" नामक पौध तत्व।

इनमें मुख्य रूप से फ्लोरिडज़िन और ट्रिलोबेटिन होते हैं। ये फ्लेवोनोइड यौगिक हैं जो चीनी के साथ संयोजित होते हैं और पौधों के लिए रक्षा और पर्यावरणीय अनुकूलन में शामिल होते हैं, जबकि मनुष्यों के लिए ये प्राकृतिक मिठास के रूप में ध्यान आकर्षित करते हैं।

हालांकि, स्वीट टी किस प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से इतनी बड़ी मात्रा में मिठास तत्व बनाती है, यह लंबे समय तक स्पष्ट नहीं था।

झेजियांग विश्वविद्यालय के चाय अनुसंधान संस्थान सहित अनुसंधान दल ने इस जटिल "पौधों के भीतर मिठास कारखाने" का जीन और एंजाइम स्तर पर गहराई से अध्ययन किया।

युवा पत्तियों के सूखे वजन का 30% मिठास संबंधित तत्व

स्वीट टी की सबसे बड़ी विशेषता है डायहाइड्रोचालकोन की अत्यधिक मात्रा।

मूल शोध के अनुसार, पत्तियों में फ्लोरिडज़िन और ट्रिलोबेटिन जैसे यौगिकों का अनुपात सूखे वजन का लगभग 21-33% तक हो सकता है। अर्थात, पानी को हटाने के बाद युवा पत्तियों का एक बड़ा हिस्सा मिठास से संबंधित तत्वों से बना होता है।[1][2]

सेब की पत्तियों और छाल में भी फ्लोरिडज़िन होता है, लेकिन स्वीट टी की मात्रा सेब प्रजातियों से अधिक होती है। इस कारण से, यह पौधा न केवल प्राकृतिक मिठास तत्वों के स्रोत के रूप में बल्कि डायहाइड्रोचालकोन के जैवसंश्लेषण के अध्ययन के लिए एक मॉडल पौधा भी उपयुक्त है।

हाल के वर्षों में, खाद्य उद्योग में चीनी की मात्रा को कम करते हुए स्वाद को बनाए रखने की तकनीक की मांग की जा रही है।

हालांकि, चीनी केवल मिठास के लिए नहीं होती। पेय में यह माउथफील और सुगंध की धारणा को प्रभावित करती है, जबकि मिठाई में यह आयतन, रंग, नमी, और बनावट से संबंधित होती है। इसलिए, चीनी को किसी अन्य मिठास से बदलने से अक्सर मूल उत्पाद का समान स्वाद या गुणवत्ता पुनः प्राप्त नहीं होती।

फिर भी, यदि पौध तत्वों को स्थिर रूप से कम मात्रा में पर्याप्त मिठास के साथ बनाया जा सके, तो यह पेय, डेयरी उत्पादों, मिठाई, स्वास्थ्य खाद्य पदार्थों आदि में चीनी को कम करने के लिए एक नया विकल्प बन सकता है।

इस अध्ययन का महत्व इस बात में है कि यह कच्चे माल को बड़े पैमाने पर एकत्र करने के बजाय, पौधों द्वारा मिठास तत्व बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले "डिजाइन ब्लूप्रिंट" को उजागर करता है।

अब तक अस्पष्ट "डबल बॉन्ड" की प्रक्रिया

जब पौधे डायहाइड्रोचालकोन बनाते हैं, तो कई कच्चे माल और एंजाइम क्रम में प्रतिक्रिया करते हैं।

अंत में फ्लोरिडज़िन या ट्रिलोबेटिन बनाने के लिए, सबसे पहले "फ्लोरेटिन" नामक मूल संरचना का संश्लेषण करना आवश्यक है। इस प्रक्रिया में, प्रारंभिक पदार्थ में मौजूद कार्बन के बीच के डबल बॉन्ड को सिंगल बॉन्ड में बदलने के लिए एक रिडक्शन प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है।

पारंपरिक रूप से, यह समझाया गया था कि सहएंजाइम A के साथ संयोजित p-कुमारोइल CoA नामक पदार्थ पर डबल बॉन्ड रिडक्शन एंजाइम सीधे कार्य करता है।

हालांकि, सेब आदि का उपयोग करते हुए पिछले प्रयोगों में, प्रत्याशित एंजाइम प्रत्याशित रूप से कार्य नहीं कर रहे थे। टेस्ट ट्यूब में प्रतिक्रिया की पुष्टि नहीं हो सकी थी, या जब जीन को अन्य जीवों में पेश किया गया तो वांछित तत्व पर्याप्त मात्रा में नहीं बन सका।

इस अध्ययन दल ने सोचा कि "रिडक्शन प्रतिक्रिया होने का चरण ही अलग हो सकता है"।

जांच के परिणामस्वरूप, यह दिखाया गया कि डबल बॉन्ड का रिडक्शन पारंपरिक रूप से अनुमानित CoA संयोजित पदार्थ पर नहीं, बल्कि बीच में बने एल्डिहाइड प्रकार के पदार्थ पर हो रहा है।

पहले, LlCCR नामक एंजाइम p-कुमारोइल CoA को p-कुमाराल्डिहाइड में बदलता है। फिर LlDBR1 नामक एंजाइम एल्डिहाइड अवस्था में आए अणु के डबल बॉन्ड को रिड्यूस करता है और डायहाइड्रो-p-कुमाराल्डिहाइड बनाता है।

इस खोज से यह समझाया जा सकता है कि पिछले अध्ययनों में कुछ एंजाइम CoA संयोजित पदार्थ पर प्रतिक्रिया नहीं कर रहे थे।

यह कहा जा सकता है कि शोधकर्ता अब तक "गलत चरण में मौजूद कामगार" को काम करने की कोशिश कर रहे थे। वास्तव में, LlDBR1 का काम एल्डिहाइड चरण में था।

24 संभावित जीन की एक-एक करके जांच

अनुसंधान दल ने स्वीट टी के जीन अभिव्यक्ति जानकारी से, मिठास तत्वों के संश्लेषण से संबंधित संभावित 24 जीनों का चयन किया।

इसमें सिनामोइल CoA रिडक्शन एंजाइम, डबल बॉन्ड रिडक्शन एंजाइम, एल्डिहाइड डिहाइड्रोजनेज, 4-कुमारोइल CoA लिगेज, चालकोन सिंथेज, शुगर ट्रांसफरेज आदि शामिल हैं।

अध्ययन में, संभावित जीनों को ई. कोलाई आदि में व्यक्त कर एंजाइम बनाए गए और यह जांचा गया कि वे किस पदार्थ पर प्रतिक्रिया करते हैं। केवल जीन की उपस्थिति की जांच नहीं की गई, बल्कि प्रतिक्रिया की गति और सब्सट्रेट की चयनशीलता भी जांची गई।

इसके अलावा, कुछ जीनों की गतिविधि को अस्थायी रूप से दबाने के लिए एंटीसेन्स ओलिगोडिओक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड पौधों को दिया गया और यह जांचा गया कि पत्तियों में डायहाइड्रोचालकोन की मात्रा कैसे बदलती है।

LlCCR, LlDBR1, LlALDH1, Ll4CL2 आदि जीनों को दबाने पर, लक्षित मिठास तत्वों की मात्रा में कमी आई। इसके अलावा, ट्रिलोबेटिन बनाने वाले LlP4′GT या फ्लोरिडज़िन बनाने वाले LlP2′GT1 को दबाने पर भी, संबंधित तत्वों की मात्रा में कमी आई।

टेस्ट ट्यूब में एंजाइम प्रयोग और जीवित पौधों में जीन दमन प्रयोग दोनों ने एक ही दिशा दिखाई, जिससे यह संभावना मजबूत हुई कि प्रत्येक एंजाइम वास्तव में पौधों में जैवसंश्लेषण में शामिल होते हैं।

फ्लोरेटिन के लिए एक से अधिक मार्ग

इस बार, अनुसंधान दल ने एक और महत्वपूर्ण खोज दिखाई कि मिठास तत्वों की मूल संरचना फ्लोरेटिन तक पहुंचने का मार्ग एक नहीं था।

साझा मध्यवर्ती डायहाइड्रो-p-कुमाराल्डिहाइड से, कम से कम दो मार्गों से फ्लोरेटिन बनाया जा सकता है।

पहले मार्ग में, LlALDH1 एल्डिहाइड को एसिड में बदलता है और Ll4CL2 फिर से CoA जोड़ता है। इसके बाद, चालकोन सिंथेज LlCHS1 प्रतिक्रिया करता है और फ्लोरेटिन बनाता है।

दूसरे मार्ग में, LlCCR सामान्य दिशा के विपरीत प्रतिक्रिया में शामिल होता है और मध्यवर्ती से फ्लोरेटिन संश्लेषण के लिए आवश्यक पदार्थ प्रदान करता है। वहां LlCHS1 कार्य करता है और फ्लोरेटिन बनता है।

यह एक प्रकार की व्यवस्था है जहां एक गंतव्य तक पहुंचने के लिए दो सड़कें तैयार की गई हैं।

यदि एक मार्ग में कच्चे माल या एंजाइम की कमी होती है, तो दूसरा मार्ग उपयोग किया जा सकता है और उत्पादन जारी रखा जा सकता है। पौधों के लिए, यह उनके विकास की स्थिति और पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुसार चयापचय के प्रवाह को समायोजित करने में सक्षम बनाता है।

खाद्य उद्योग के दृष्टिकोण से, दो मार्गों में से, उच्च उत्पादन क्षमता वाले मार्ग को चुनने की संभावना हो सकती है। यदि खमीर या ई. कोलाई में जीन डाले जाते हैं और किण्वन टैंक में फ्लोरेटिन या ट्रिलोबेटिन का उत्पादन किया जाता है, तो यह होस्ट माइक्रोब के लिए उपयुक्त मार्ग को डिजाइन करने में सक्षम हो सकता है।

लकड़ी को कठोर करने वाला एंजाइम मिठास तत्वों में भी शामिल

विशेष रूप से दिलचस्प है LlCCR की बहु-कार्यात्मकता।

CCR नामक एंजाइम आमतौर पर पौधों की कोशिका दीवार को मजबूत करने वाले लिग्निन के संश्लेषण में शामिल होता है। लिग्निन पौधों के तने और शाखाओं को कठोर बनाता है और जल परिवहन करने वाले ऊतकों को सहारा देता है।

हालांकि, स्वीट टी में, LlCCR लिग्निन संश्लेषण के अलावा मिठास तत्व डायहाइड्रोचालकोन के उत्पादन में भी शामिल था।

पौधों के पास मौजूद कार्बन संसाधन असीमित नहीं होते। उन्हें यह चुनना होता है कि एक ही प्रारंभिक पदार्थ को शरीर को मजबूत करने वाले लिग्निन में भेजा जाए या डायहाइड्रोचालकोन में।

LlCCR को उस बिंदु के पास चयापचय के प्रवाह को समायोजित करने वाले "स्विच" के रूप में देखा जा सकता है।

युवा और कोमल पत्तियों में, अभी तक बड़ी मात्रा में लिग्निन बनाने की आवश्यकता नहीं होती, जबकि कीड़ों और अल्ट्रावायलेट किरणों से बचाव के लिए द्वितीयक चयापचय उत्पादों की आवश्यकता होती है। डायहाइड्रोचालकोन पौधों के भीतर किस प्रकार की रक्षा कार्य करता है यह भविष्य का मुद्दा है, लेकिन युवा पत्तियों में मिठास तत्वों का संकेंद्रण पौधों की विकास रणनीति से संबंधित हो सकता है।

क्यों युवा पत्तियां अधिक मीठी होती हैं

अध्ययन में यह भी जांचा गया कि युवा पत्तियों में डायहाइड्रोचालकोन की बड़ी मात्रा क्यों जमा होती है।

एक कारण यह है कि LlCCR प्रारंभिक पदार्थ को कुशलता से संसाधित कर सकता है। दूसरा यह है कि संश्लेषण मार्ग के नीचे स्थित शुगर ट्रांसफरेज एंजाइम युवा पत्तियों में अधिक सक्रिय होते हैं।

फ्लोरेटिन में शुगर जोड़ने की स्थिति के अनुसार, तैयार तत्व बदल जाता है।

जब LlP4′GT कार्य करता है, तो मुख्य रूप से ट्रिलोबेटिन बनता है, और जब LlP2′GT1 कार्य करता है, तो मुख्य रूप से फ्लोरिडज़िन बनता है। ये शुगर ट्रांसफरेज एंजाइम सक्रिय रूप से कार्य करते हैं, जिससे बने फ्लोरेटिन को लगातार स्थिर ग्लाइकोसाइड में परिवर्तित किया जाता है और पत्तियों में जमा किया जाता है।

शुगर जोड़ने की प्रतिक्रिया पौधों के लिए केवल एक अंतिम कार्य नहीं है। यह जल में घुलनशीलता, कोशिका के भीतर गति, विषाक्तता, भंडारण की सुविधा आदि को बदलने वाली एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है।

अर्थात, स्वीट टी न केवल मीठे अणु बनाने की क्षमता में बल्कि उन्हें स्थिर रूप में संसाधित और संग्रहीत करने की क्षमता में भी उत्कृष्ट है।

क्या चीनी से लगभग 300 गुना अधिक मिठास सच है

हाल ही में प्रकाशित चीन के कार्यात्मक स्वीट टी पर एक समीक्षा में, ट्रिलोबेटिन और फ्लोरिडज़िन जैसे डायहाइड्रोचालकोन तत्वों के बारे में कहा गया है कि वे सुक्रोज से लगभग 300 गुना अधिक मिठास रखते हैं।[3]

हालांकि, "300 गुना मीठा" का मतलब यह नहीं है कि चीनी के 300वें हिस्से को डालने से वही उत्पाद बन जाएगा।

उच्च मिठास वाले मिठास में, मिठास को महसूस करने में लगने वाला समय और मिठास का मुंह में रहने का समय चीनी से भिन्न होता है। फ्लोरिडज़िन और संबंधित तत्वों में मिठास का उदय धीमा होता है और अंत में एक ताजगी भरी अनुभूति होती है।

इसके अलावा, खाद्य पदार्थों में मौजूद कैटेचिन जैसे कड़वे तत्वों के संयोजन से मिठास की धारणा कमजोर हो सकती है। दूसरी ओर, जब थोड़ी मात्रा में चीनी के साथ संयोजित किया जाता है, तो मिठास में वृद्धि हो सकती है।

इसलिए, वास्तविक उत्पाद विकास में, एक प्रकार के मिठास तत्व से सभी चीनी को बदलने के बजाय, थोड़ी मात्रा में चीनी या अन्य मिठास, सुगंध, खट्टापन आदि को संयोजित करना अधिक व्यावहारिक होगा।

महत्वपूर्ण यह है कि केवल मिठास की तीव्रता नहीं, बल्कि मुंह में मिठास का अनुभव, निगलने के बाद की अनुभूति, कड़वाहट और कसैलेपन के साथ संतुलन सहित "मिठास का समय निर्धारण" आवश्यक है।