खाद्य सूक्ष्मजीव विज्ञान: सूक्ष्मजीव, वृद्धि व मृत्यु बलगतिकी, विकृति, रोगजनक, किण्वित व प्रोबायोटिक खाद्य

यह अध्याय जीवन विज्ञान (XL) पेपर के पाँच वैकल्पिक खंडों में से एक, XL5 खाद्य प्रौद्योगिकी (अभियांत्रिकी विज्ञान (XE) पेपर यही चार शीर्षक अपने नौ में से एक खंड XE6 खाद्य प्रौद्योगिकी के रूप में रखता है, अतः यह अध्याय दोनों पेपरों में से किसी के भी अभ्यर्थी के काम आता है), के खंड XL5.2 (खाद्य सूक्ष्मजीव विज्ञान) का उत्तर देता है: “सूक्ष्मजीवों के लक्षण: जीवाणु, यीस्ट, फफूँद व एक्टिनोमाइसीट्स की आकारिकी, बीजाणु व कायिक कोशिकाएँ, ग्राम अभिरंजन, प्रतिरोधी जीवाणु। सूक्ष्मजीवी वृद्धि: D-मान, z-मान, F-मान, वृद्धि व मृत्यु बलगतिकी, क्रमिक तनुकरण तकनीक। खाद्य विकृति: दूध, मछली, मांस, अंडा, अनाज व उनके उत्पादों सहित विभिन्न खाद्य उत्पादों के विकृतिकारी सूक्ष्मजीव। सूक्ष्मजीवों के विष: Staphylococcus, Salmonella, Shigella, Escherichia, Bacillus, Clostridium व Aspergillus वंशों सहित रोगजनक व अरोगजनक, खाद्य-जनित रोग। किण्वित खाद्य व पेय: दही, योगर्ट, चीज़, अचार, सोया सॉस, सॉरक्राउट, इडली, डोसा, सिरका, ऐल्कोहॉली पेय व सॉसेज। प्रोबायोटिक खाद्य: प्रोबायोटिक सूक्ष्मजीव, उनके लाभ, प्रीबायोटिक, सिनबायोटिक।” संख्यात्मक प्रश्न घातीय वृद्धि, D-, z- व F-मान, 12D नियम के अंतर्गत लघुगणकीय कमी, तथा तनुकरण-शृंखला से पीछे की ओर परिकलित प्लेट-गणना हैं।

1. जीवाणु, यीस्ट, फफूँद व एक्टिनोमाइसीट्स

समूहकोशिका-रूपप्रजनन व बीजाणुखाद्यों में भूमिका
जीवाणुप्रोकैरियोटी, लगभग 0.5–5 µm; गोलाणु (स्टैफ़ाइलोकॉकस में गुच्छे, स्ट्रेप्टोकॉकस में शृंखलाएँ), दंडाणु, वक्र व सर्पिल रूप; पेप्टिडोग्लाइकन भित्तिद्विविभाजन; कुछ वंश अंतःबीजाणु बनाते हैंनम, लगभग उदासीन खाद्यों के सबसे तेज़ विकृतिकारी; अधिकांश खाद्य-जनित रोगजनक
यीस्टएककोशिकीय यूकैरियोटी कवक, अंडाकार, लगभग 5–10 µmमुकुलन (Saccharomyces) या विखंडन (Schizosaccharomyces); लैंगिक ऐस्कोबीजाणुशर्कराओं को एथेनॉल व CO₂ में किण्वित करते हैं; मीठे व अम्लीय खाद्य बिगाड़ते हैं (परासरणरागी Zygosaccharomyces)
फफूँदतंतुमय कवक: कवकतंतु मिलकर कवकजाल बनाते हैं; Aspergillus व Penicillium में पटयुक्त, Mucor व Rhizopus में पटहीन (बहुकेंद्रकी)कोनिडियमधरों पर अलैंगिक कोनिडिया (Aspergillus में फूली पुटिका, Penicillium में ब्रश-जैसा पेनिसिलस) या बीजाणुधानियों में बीजाणुधानी-बीजाणु (Mucor; Rhizopus, जिसमें मूलाभास व स्टोलन भी होते हैं)अधिकांश जीवाणुओं से कम जल सक्रियता व pH सहते हैं; ब्रेड, फल व अनाज बिगाड़ते हैं; कुछ कवकविष बनाते हैं
एक्टिनोमाइसीट्सलगभग 1 µm चौड़े शाखित तंतुओं वाले ग्राम-धनात्मक जीवाणु; उच्च G+C (Streptomyces)कवकतंतु-सिरों पर कोनिडिया की शृंखलाएँजल व मछली में मिट्टी-सी, सीलन-भरी गंध (जियोस्मिन); प्रतिजैविक उत्पादक

खाद्यों के लिए इसके दो परिणाम हैं। जीवाणु सबसे तेज़ बढ़ते हैं, अतः नम, लगभग उदासीन खाद्यों पर हावी रहते हैं, जबकि जहाँ अम्ल, शर्करा, नमक या सूखापन जीवाणुओं को रोकें वहाँ यीस्ट व फफूँद जीतते हैं। फफूँद की पहचान कॉलोनी के किनारे से बनी स्लाइड में दिखने वाली बीजाणु-धारक संरचनाओं से, और यीस्ट की उसके आकार व मुकुलन से होती है।

2. ग्राम अभिरंजन, बीजाणु व प्रतिरोधी जीवाणु

ग्राम अभिरंजन का क्रम है: क्रिस्टल वायलेट (प्राथमिक रंजक), ग्राम आयोडीन (रंगबंधक, जो क्रिस्टल वायलेट–आयोडीन संकुल बनाता है), ऐल्कोहॉल या ऐसीटोन (विरंजक) तथा सैफ़्रानिन (प्रतिरंजक)। ग्राम-धनात्मक कोशिकाओं की टाइकोइक अम्लों सहित मोटी पेप्टिडोग्लाइकन भित्ति को ऐल्कोहॉल निर्जलित कर कस देता है, जिससे संकुल फँसा रहता है और वे बैंगनी रहती हैं। ग्राम-ऋणात्मक कोशिकाओं में लिपोपॉलीसैकेराइड बाह्य झिल्ली के नीचे पतली पेप्टिडोग्लाइकन परत होती है; ऐल्कोहॉल झिल्ली घोल देता है, संकुल धुल जाता है और कोशिकाएँ गुलाबी प्रतिरंजक ले लेती हैं। पुराने ग्राम-धनात्मक संवर्ध परिवर्ती रंग ले सकते हैं। Bacillus, Clostridium, Staphylococcus, Listeria व लैक्टिक अम्ल जीवाणु ग्राम-धनात्मक हैं; Salmonella, Shigella, Escherichia, Pseudomonas, Campylobacter व Vibrio ग्राम-ऋणात्मक हैं।

अंतःबीजाणु वे सुप्त कोशिकाएँ हैं जिन्हें पोषक समाप्त होने पर Bacillus (वायवीय या विकल्पी) व Clostridium (अवायवीय) कायिक कोशिका के भीतर बनाते हैं। कैल्सियम डाइपिकोलिनेट से समृद्ध निर्जलित क्रोड, DNA को ढकने वाले छोटे अम्ल-विलेय प्रोटीन, पेप्टिडोग्लाइकन कॉर्टेक्स व प्रोटीन आवरण उन्हें ताप, विकिरण, शुष्कन व विसंक्रामकों का प्रतिरोधी बनाते हैं। L-ऐलानीन जैसे पोषकों से प्रेरित होकर, प्रायः उप-घातक ताप-आघात के बाद, वे अंकुरित होकर पुनः कायिक कोशिकाएँ बन जाते हैं। कायिक कोशिकाएँ बढ़ने व विष बनाने वाला रूप हैं और पाश्चरीकरण से मरती हैं। कवक-बीजाणु प्रजनन हेतु होते हैं और कहीं कम ताप-प्रतिरोधी हैं, कुछ अपवादों जैसे Byssochlamys के ऐस्कोबीजाणुओं को छोड़कर, जो ताप-प्रसंस्कृत फलों को बिगाड़ते हैं।

  • ताप-प्रतिरोधी बीजाणुजनक: Geobacillus stearothermophilus (कम-अम्ल डिब्बों की फ़्लैट-सॉर विकृति: गैस-रहित अम्ल), Clostridium botulinum, तथा तापरागी अवायवीय जीवाणु जो H₂ व CO₂ से डिब्बे फुला देते हैं।
  • तापसह जीव पाश्चरीकरण में बच जाते हैं पर उसके ताप पर बढ़ते नहीं: Microbacterium, Micrococcus, एंटेरोकॉकस व बीजाणु।
  • शीतसह (psychrotroph) प्रशीतन ताप पर बढ़ते हैं: Pseudomonas, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica व अप्रोटीनअपघटनी C. botulinum।
  • अन्य प्रतिरोध: सिरपों में परासरणरागी यीस्ट, नमकीन मछली को गुलाबी करने वाले लवणरागी, फलों के रस में अम्ल-सह Alicyclobacillus, विकिरण-प्रतिरोधी Deinococcus, तथा पशु-उत्पादन से खाद्य-शृंखला में आने वाले रोगाणुरोधी-प्रतिरोधी उपभेद।

3. वृद्धि व मृत्यु बलगतिकी: D-, z- व F-मान तथा क्रमिक तनुकरण

बंद बैच में समष्टि पश्चता (अनुकूलन, वृद्धि नहीं), स्थिर पीढ़ी-काल पर घातीय वृद्धि, स्थिर प्रावस्था (पोषक समाप्त, अपशिष्ट संचित) तथा मृत्यु से गुज़रती है। घातीय वृद्धि में N = N₀ × 2ⁿ, जहाँ पीढ़ियों की संख्या n = (log N − log N₀) ÷ log 2 = 3.32 (log N − log N₀); पीढ़ी-काल g = t ÷ n और विशिष्ट वृद्धि-दर μ = ln 2 ÷ g। हल किया उदाहरण: 10² cfu g⁻¹, g = 25 min व पश्चता शून्य हो तो 5 h बाद 10² × 2¹² = 4.1 × 10⁵ cfu g⁻¹। कम ताप, जल सक्रियता या pH पश्चता व पीढ़ी-काल बढ़ाते हैं, और परिरक्षण इसी से शेल्फ़-जीवन बढ़ाता है।

ताप-मृत्यु प्रथम कोटि की है: स्थिर ताप पर log N समय के साथ रैखिक रूप से घटता है, अतः log(N₀ ÷ N) = t ÷ D। D-मान किसी निर्दिष्ट ताप पर 90 % (एक-लघुगणक) कमी का समय है। z-मान वह ताप-परिवर्तन है जो D को दस गुना बदल दे: log(D₁ ÷ D₂) = (T₂ − T₁) ÷ z। F-मान किसी प्रक्रम की घातकता है, जो संदर्भ ताप पर मिनटों में व्यक्त होती है: F = D × (log N₀ − log N), और ताप T पर t मिनट Tref पर t × 10^((T − Tref)/z) मिनट के बराबर हैं, जो घातक दर है। कम-अम्ल खाद्यों हेतु F₀ में Tref = 121.1 °C व z = 10 °C लिए जाते हैं।

12D अवधारणा: कम-अम्ल डिब्बाबंद खाद्यों (pH 4.6 से ऊपर, जल सक्रियता 0.85 से ऊपर) को इतना ताप मिलना चाहिए कि Clostridium botulinum के बीजाणु 12 लघुगणक-चक्र घटें। D₁₂₁.₁ = 0.21 min हो तो 12D = 2.52 min, जो न्यूनतम बोटुलिनम-पाक है। हल किया उदाहरण: D = 0.25 min वाले बीजाणुओं पर F₀ = 3.0 min से 3.0 ÷ 0.25 = 12 लघुगणकीय कमी मिलती है, अतः प्रति डिब्बा 100 बीजाणु 10² × 10⁻¹² = 10⁻¹⁰ छोड़ते हैं, यानी 10¹⁰ डिब्बों में एक जीवित बीजाणु। दूध का पाश्चरीकरण दूध के सबसे ताप-प्रतिरोधी अबीजाणुजनक रोगजनक Coxiella burnetii को लक्ष्य करता है: 63 °C पर 30 min (बैच) या 72 °C पर 15 s (HTST)।

क्रमिक तनुकरण व प्लेट-गणना: 90 mL तनुकारक में 10 g खाद्य 10⁻¹ तनुता है, और प्रत्येक 1 mL को 9 mL में डालना एक और दस-गुना चरण जोड़ता है। ज्ञात आयतन की पोर या स्प्रेड प्लेटिंग की जाती है, गणनीय परास (प्रयुक्त मानक के अनुसार लगभग 25 से 250 या 30 से 300 कॉलोनियाँ) वाली प्लेटें गिनी जाती हैं, और cfu g⁻¹ = औसत कॉलोनियाँ ÷ (प्लेट किया आयतन mL में × तनुता)। हल किया उदाहरण: 10⁻⁵ तनुता के 0.1 mL से 45 व 51 कॉलोनियाँ; 48 ÷ (0.1 × 10⁻⁵) = 4.8 × 10⁷ cfu g⁻¹। माना जाता है कि प्रत्येक कॉलोनी एक कोशिका या गुच्छे से बनी, इसीलिए इकाई कॉलोनी-निर्माणी इकाई है।

4. दूध, मांस, मछली, अंडे व अनाज की विकृति

कौन-सा जीव हावी होगा यह आंतरिक कारकों (pH, जल सक्रियता, पोषक, प्राकृतिक रोगाणुरोधी) व बाह्य कारकों (ताप, वातावरण) पर निर्भर है। नम, लगभग उदासीन, प्रोटीन-समृद्ध खाद्य ठंड में ग्राम-ऋणात्मक शीतसहों के हाथ जाते हैं; अम्लीय खाद्य यीस्ट, फफूँद व लैक्टिक अम्ल जीवाणुओं के; सूखे खाद्य फफूँदों के।

खाद्यमुख्य विकृतिकारी जीवलक्षण व रसायन
कच्चा दूध, गर्मलैक्टिक अम्ल जीवाणु (Lactococcus lactis, लैक्टोबैसिलस, एंटेरोकॉकस)लैक्टोज़ के लैक्टिक अम्ल बनने से खट्टापन व फटना
कच्चा दूध, प्रशीतितशीतसह Pseudomonasताप-स्थायी प्रोटिएज़ व लाइपेज़ पाश्चरीकरण व UHT में बचकर बाद में कड़वाहट, जेलन व विकृतगंधिता लाते हैं
पाश्चरीकृत दूधबीजाणुजनक, विशेषकर Bacillus cereus; प्रक्रम-पश्चात संदूषकरेनेट-जैसे प्रोटिएज़ से मीठा फटना; लेसिथिनेज़ से ‘बिटी क्रीम’
ताज़ा मांस, हवा में ठंडाPseudomonas व Brochothrix thermosphactaग्लूकोज़ समाप्त होने व अमीनो अम्लों पर आक्रमण से दुर्गंध; लगभग 10⁷–10⁸ cfu cm⁻² पर चिपचिपाहट
निर्वात-पैक मांसलैक्टिक अम्ल जीवाणु; उच्च-pH मांस में Shewanellaधीमा, हल्का खट्टापन; Shewanella बढ़ने पर H₂S व हरापन
समुद्री मछलीShewanella putrefaciens, Pseudomonas व Photobacterium phosphoreumमृत्यु-पश्चात ऊँचा pH व अधिक अप्रोटीन N; ट्राइमेथिलऐमीन ऑक्साइड का मछली-गंधी ट्राइमेथिलऐमीन में अपचयन; H₂S; कुल वाष्पशील क्षारीय नाइट्रोजन बढ़ता है; टूना व मैकेरल में हिस्टिडीन का हिस्टामीन में डीकार्बॉक्सिलन
अंडेग्राम-ऋणात्मक दंडाणु: Pseudomonas (हरा सड़न), Proteus (काला सड़न); फफूँदकवच, झिल्लियाँ, लाइसोज़ाइम, लौह-बंधक ओवोट्रांसफ़ेरिन, एविडिन व क्षारीय एल्ब्यूमेन (pH लगभग 9) ग्राम-धनात्मकों को रोकते हैं; विकृतिकारी दरारों व गीले कवच से घुसते हैं
अनाज व आटाखेत-कवक (Fusarium, Alternaria) को उच्च जल सक्रियता चाहिए; भंडार-कवक (Aspergillus, Penicillium) कम जल सक्रियता पर बढ़ते हैंसीलन-गंध, गर्मी, कवकविष
ब्रेडRhizopus stolonifer, Penicillium, Aspergillus; Bacillus subtilis व B. licheniformisफफूँद-वृद्धि; ‘रोप’, यानी बेकिंग में बचे बीजाणुओं से फल-गंधी, नरम, चिपचिपा, तार-सा गूदा, जिसे कैल्सियम प्रोपियोनेट व अम्लीकरण रोकते हैं

5. सूक्ष्मजीवी विष व खाद्य-जनित रोग

खाद्य-जनित रोग संक्रमण (कोशिकाएँ आंत्र में बढ़ती हैं: Salmonella, Shigella, Campylobacter, Listeria), विषाक्तन (विष भोजन में पहले से बना: Staphylococcus aureus, वमनकारी Bacillus cereus, Clostridium botulinum, कवकविष) या विष-संक्रमण (खाई गई कोशिकाएँ आंत्र में विष बनाती हैं: Clostridium perfringens, अतिसारी B. cereus) होता है। विषाक्तनों का उद्भवन-काल छोटा होता है और कोशिकाएँ मर जाने के बाद भी वे हो सकते हैं।

जीवलक्षणविष या क्रियाविधिखाद्य व रोग
Staphylococcus aureusगुच्छों में ग्राम-धनात्मक गोलाणु; विकल्पी; लवण-सह; कोएगुलेज़-धनात्मकभोजन में पहले से बने ताप-स्थायी आंत्रविष; उबालने से नष्ट नहींहाथ लगे पके खाद्य, क्रीम, कस्टर्ड, खोया मिठाइयाँ; 1–6 h में वमन
Salmonellaग्राम-ऋणात्मक गतिशील दंडाणु (Enterobacteriaceae)आक्रामक संक्रमणमुर्गी, अंडे, कच्चा दूध: 6–72 h में ज्वर सहित जठरांत्रशोथ; S. Typhi मानव-मल से दूषित भोजन या जल से टाइफ़ॉइड करता है
ShigellaE. coli के निकट ग्राम-ऋणात्मक अगतिशील दंडाणु; मनुष्य ही एकमात्र आशयबृहदांत्र पर आक्रमण; S. dysenteriae प्रकार 1 शिगा विष बनाता हैवाहकों द्वारा छुए सलाद; मात्र 10–100 कोशिकाओं से दंडाणुज पेचिश
Escherichia coliग्राम-ऋणात्मक; अधिकतर हानिरहित आंत्र सहभोजी, मल-सूचक के रूप में प्रयुक्तरोगजनक प्रकार: ETEC (आंत्रविष LT व ST), EPEC, EIEC, तथा O157:H7 जैसे EHEC (शिगा विष)अधपका कीमा, कच्चा दूध, अंकुरित बीज; O157:H7 रक्तयुक्त अतिसार व रक्तलायी यूरीमिक सिंड्रोम करता है
Bacillus cereusग्राम-धनात्मक वायवीय बीजाणुजनक दंडाणुवमनकारी सेरियूलाइड (ताप-स्थायी, पूर्वनिर्मित); अतिसारी आंत्रविष (ताप-अस्थायी, आंत्र में निर्मित)वमनकारी: गर्म रखा पका चावल, 0.5–6 h; अतिसारी: मांस, सब्ज़ियाँ, सॉस, 8–16 h
Clostridium botulinumग्राम-धनात्मक अविकल्पी अवायवीय बीजाणुजनक दंडाणु; pH 4.6 से नीचे वृद्धि नहींताप-अस्थायी तंत्रिकाविष जो ऐसिटिलकोलीन-मोचन रोकता है: शिथिल पक्षाघातअपर्याप्त प्रसंस्कृत कम-अम्ल डिब्बाबंद या निर्वात-पैक खाद्य; शिशु बोटुलिज़्म में शहद
Clostridium perfringensग्राम-धनात्मक अवायवीय बीजाणुजनक दंडाणु; लगभग 45 °C पर पीढ़ी-काल लगभग 10 minआंत्र में कोशिकाओं के बीजाणु बनाते समय मुक्त आंत्रविषधीरे ठंडे हुए मांस व ग्रेवी के बड़े बैच; 8–24 h में अतिसार व मरोड़
Aspergillusपटयुक्त फफूँद: A. flavus, A. parasiticus, A. ochraceusऐफ़्लाटॉक्सिन B1, B2, G1, G2 (UV में नीली व हरी प्रतिदीप्ति), B1 प्रबल यकृत-कैंसरजन जो दूध में M1 बनकर निकलता है; A. ochraceus से ओक्राटॉक्सिन Aनम भंडारित मूँगफली, मक्का, मसाले व बिनौला; विष ताप-स्थायी हैं
ℹ️ नामित वंशों के अरोगजनक
इन्हीं वंशों में उपयोगी अरोगजनक भी हैं: Aspergillus oryzae व A. sojae सोया सॉस हेतु कोजी बनाते हैं और A. niger सिट्रिक अम्ल व एंज़ाइम बनाता है; Bacillus subtilis नाटो किण्वित करता है और B. coagulans प्रोबायोटिक है; Staphylococcus carnosus व S. xylosus किण्वित सॉसेज में नाइट्रेट अपचयित करते हैं; E. coli के अधिकांश उपभेद हानिरहित सहभोजी हैं।

6. किण्वित खाद्य व पेय

उत्पादमुख्य सूक्ष्मजीवमुख्य परिवर्तन
दहीमध्यतापरागी लैक्टिक अम्ल जीवाणु: Lactococcus lactis, Leuconostoc, लैक्टोबैसिलसलैक्टोज़ → लैक्टिक अम्ल; pH 4.6 के पास केसीन का स्कंदन; डाइऐसिटिल सुगंध
योगर्टलगभग 42–45 °C पर Streptococcus thermophilus व Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricusसहोपकारिता से तीव्र अम्लीकरण; ऐसीटैल्डिहाइड सुगंध
चीज़प्रारंभक लैक्टिक अम्ल जीवाणु व रेनेट; Propionibacterium freudenreichii (स्विस चीज़ के छिद्र), Penicillium roqueforti (ब्लू), P. camemberti (सतही फफूँद) जैसे परिपक्वन-जीवअम्लीकरण, स्कंदन, व्हे निकालना; प्रोटीनअपघटन व वसाअपघटन से परिपक्वन
अचार, सॉरक्राउटब्राइन में सब्ज़ियाँ, या लगभग 2–3 % नमक सहित कटी पत्तागोभी; क्रमागत Leuconostoc mesenteroides (विषमकिण्वनी, CO₂) → Levilactobacillus brevis → Lactiplantibacillus plantarum (समकिण्वनी, अम्ल-सह), दोनों पहले Lactobacillus मेंनमक रस खींचता और लैक्टिक अम्ल जीवाणुओं का चयन करता है; अम्ल परिरक्षण करता है
इडली व डोसाभिगोए चावल व उड़द का घोल; प्राकृतिक जीव: Leuconostoc mesenteroides (उठाने वाली CO₂), Enterococcus faecalis, पीडियोकॉकस, यीस्टरातभर अम्लीकरण व खमीर उठना; उड़द का श्लेष्मक गैस रोके रखता है
सोया सॉससोयाबीन व भुने गेहूँ पर Aspergillus oryzae या A. sojae की कोजी; ब्राइन (मोरोमी) चरण में Tetragenococcus halophilus व यीस्ट Zygosaccharomyces rouxiiप्रोटीन → अमीनो अम्ल (ग्लूटामेट), स्टार्च → शर्कराएँ; महीनों का परिपक्वन
सिरकाSaccharomyces cerevisiae, फिर ऐसीटिक अम्ल जीवाणु (Acetobacter, Gluconobacter, Komagataeibacter)C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂, फिर वायवीय रूप से C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O
बीयर, वाइन, आसुत पेयS. cerevisiae (एल, ऊपरी किण्वन) या S. pastorianus (लेगर, निचला किण्वन); वाइन के मैलोलैक्टिक किण्वन हेतु Oenococcus oeniमाल्टिंग एमाइलेज़ बनाती है; हॉप्स कड़वे आइसो-α-अम्ल देते हैं; मैलिक → लैक्टिक अम्ल वाइन को मृदु करता है; आसवन एथेनॉल सांद्र करता है
किण्वित सॉसेजPediococcus व Latilactobacillus sakei (अम्ल); Staphylococcus carnosus या S. xylosus (नाइट्रेट रिडक्टेज़, सुगंध)गिरता pH मांस-प्रोटीन जेल जमाता और रोगजनक दबाता है; शुष्कन जल सक्रियता घटाता है

योगर्ट में दोनों संवर्ध एक-दूसरे की सहायता करते हैं (सहोपकारिता): प्रोटीनअपघटनी लैक्टोबैसिलस पेप्टाइड व अमीनो अम्ल मुक्त करता है जो S. thermophilus को उद्दीप्त करते हैं, और वह बदले में ऑक्सीजन हटाकर फ़ॉर्मिक अम्ल व CO₂ देता है जो लैक्टोबैसिलस को उद्दीप्त करते हैं, अतः मिलकर वे अकेले किसी से भी तेज़ अम्लीकरण करते हैं। इसके विपरीत पनीर व छेना अम्ल–ताप स्कंदन से बनते हैं, किण्वन से नहीं।

7. प्रोबायोटिक, प्रीबायोटिक व सिनबायोटिक

प्रोबायोटिक वे जीवित सूक्ष्मजीव हैं जो पर्याप्त मात्रा में दिए जाने पर पोषी को स्वास्थ्य-लाभ देते हैं। सामान्य उदाहरण हैं लैक्टोबैसिलस (Lactobacillus acidophilus, Lacticaseibacillus rhamnosus, Lactiplantibacillus plantarum), बाइफ़िडोबैक्टीरिया (Bifidobacterium longum, B. animalis subsp. lactis), यीस्ट Saccharomyces boulardii तथा बीजाणुजनक Bacillus coagulans। उपभेद को सुरक्षित होना, जठर-अम्ल व पित्त सहना, आंत्र में टिकना या चिपकना, रोगजनकों का विरोध करना और शेल्फ़-जीवन भर जीवित रहना चाहिए; लाभ उपभेद-विशिष्ट होते हैं। समर्थित लाभों में लैक्टोज़ का सरल पाचन (योगर्ट संवर्धों का β-गैलेक्टोसिडेज़) तथा संक्रामक व प्रतिजैविक-संबद्ध अतिसार की अवधि घटना शामिल हैं, जो प्रतिस्पर्धी अपवर्जन, कार्बनिक अम्लों, बैक्टीरियोसिनों, सुदृढ़ आंत्र-अवरोध व प्रतिरक्षा-नियमन से होते हैं।

प्रीबायोटिक वे सब्सट्रेट हैं जिन्हें पोषी के सूक्ष्मजीव चयनात्मक रूप से उपयोग करते हैं और जो स्वास्थ्य-लाभ देते हैं: इनुलिन व फ्रक्टो-ओलिगोसैकेराइड (β-2,1 फ्रक्टोसिल बंध जिन्हें मानव एंज़ाइम नहीं तोड़ सकते), गैलेक्टो-ओलिगोसैकेराइड (β-गैलेक्टोसिडेज़ की ट्रांसगैलेक्टोसिलन क्रिया से लैक्टोज़ से बने), लैक्टुलोज़ व मानव-दुग्ध ओलिगोसैकेराइड। ये अक्षुण्ण बृहदांत्र तक पहुँचते हैं और मुख्यतः बाइफ़िडोबैक्टीरिया द्वारा लघु-शृंखला वसा-अम्लों (ऐसीटेट, प्रोपियोनेट, ब्यूटिरेट) में किण्वित होते हैं, जो बृहदांत्र का pH घटाते और कोलोनोसाइटों को पोषण देते हैं। सिनबायोटिक प्रोबायोटिक को प्रीबायोटिक सब्सट्रेट से जोड़ते हैं, या तो पूरक रूप में या ऐसे चुने हुए कि सब्सट्रेट साथ दिए उपभेद को ही पोषण दे, जैसे फ्रक्टो-ओलिगोसैकेराइड सहित Bifidobacterium।

मुख्य बिंदु

  • ग्राम-धनात्मक भित्तियाँ (मोटा पेप्टिडोग्लाइकन) क्रिस्टल वायलेट–आयोडीन संकुल रोके रखती हैं; ग्राम-ऋणात्मक (पतली परत व बाह्य झिल्ली) उसे खो देती हैं। Bacillus व Clostridium के अंतःबीजाणुओं का प्रतिरोध शुष्क, डाइपिकोलिनेट-समृद्ध क्रोड व DNA-रक्षी प्रोटीनों से है।
  • वृद्धि: N = N₀ × 2ⁿ, जहाँ n = t ÷ g। मृत्यु: log(N₀ ÷ N) = t ÷ D; z वह ताप-वृद्धि है जो D को दस गुना घटाए; F = D × लघुगणकीय कमी, घातक दर 10^((T − Tref)/z)। कम-अम्ल खाद्यों को कम से कम 12D बोटुलिनम-पाक (F₀ लगभग 2.5 min) मिलता है।
  • प्लेट-गणना: cfu g⁻¹ = औसत कॉलोनियाँ ÷ (प्लेट किया आयतन × तनुता), केवल गणनीय परास वाली प्लेटें गिनते हुए।
  • विकृति खाद्य के अनुसार चलती है: दूध में लैक्टिक खट्टापन व Pseudomonas एंज़ाइम, ठंडे मांस पर Pseudomonas की चिपचिपाहट, मछली में ट्राइमेथिलऐमीन, अंडों में ग्राम-ऋणात्मक सड़न, अनाज व ब्रेड में फफूँद व Bacillus रोप।
  • पूर्वनिर्मित ताप-स्थायी विष (S. aureus आंत्रविष, B. cereus सेरियूलाइड, ऐफ़्लाटॉक्सिन) पुनः तापन में बचे रहते हैं; बोटुलिनम विष ताप-अस्थायी है पर C. botulinum के बीजाणु नहीं, और यह जीव pH 4.6 से नीचे नहीं बढ़ता।
  • किण्वित खाद्य विशिष्ट क्रमों में लैक्टिक अम्ल जीवाणुओं, यीस्ट, ऐसीटिक अम्ल जीवाणुओं व फफूँदों पर टिके हैं; प्रोबायोटिक सिद्ध लाभ वाले जीवित उपभेद हैं, प्रीबायोटिक चयनात्मक रूप से किण्वित सब्सट्रेट, और सिनबायोटिक दोनों का संयोजन।

अभ्यास प्रश्न (18)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. ग्राम अभिरंजन में ग्राम-ऋणात्मक जीवाणु विरंजन के दौरान क्रिस्टल वायलेट–आयोडीन संकुल क्यों खो देते हैं?

    1. ऐल्कोहॉल उनकी लिपिड-समृद्ध बाह्य झिल्ली घोल देता है, और पतली पेप्टिडोग्लाइकन परत संकुल को रोक नहीं पाती
    2. उनमें पेप्टिडोग्लाइकन होता ही नहीं, अतः क्रिस्टल वायलेट उनकी भित्ति से कभी जुड़ता ही नहीं
    3. आयोडीन उनकी बाह्य झिल्ली पार नहीं कर पाता, अतः इन कोशिकाओं में किसी चरण पर अघुलनशील संकुल नहीं बनता
    4. सैफ़्रानिन उनकी भित्ति से क्रिस्टल वायलेट को हटा देता है क्योंकि वह लिपोपॉलीसैकेराइड से अधिक दृढ़ता से जुड़ता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ऐल्कोहॉल उनकी लिपिड-समृद्ध बाह्य झिल्ली घोल देता है, और पतली पेप्टिडोग्लाइकन परत संकुल को रोक नहीं पाती

    ग्राम-ऋणात्मक भित्तियों में बाह्य झिल्ली के नीचे पतली पेप्टिडोग्लाइकन परत होती है; ऐल्कोहॉल झिल्ली के लिपिड निकाल लेता है और संकुल पतली, सरंध्र परत से धुल जाता है, अतः कोशिकाएँ गुलाबी सैफ़्रानिन ले लेती हैं। उनमें पेप्टिडोग्लाइकन होता है, संकुल उनमें बनता है, और प्रतिरंजक केवल पहले से विरंजित कोशिकाओं को रंगता है।

  2. खराब ब्रेड से पृथक की गई फफूँद में चौड़े पटहीन कवकतंतु, जड़-जैसे मूलाभास व धावक-जैसे स्टोलन हैं, और मूलाभासों के ऊपर पर्वसंधियों से अशाखित बीजाणुधानीधर निकलते हैं, प्रत्येक एक काली बीजाणुधानी में समाप्त। यह कौन-सा वंश है?

    1. Aspergillus, जो प्रत्येक कोनिडियमधर के सिरे की फूली पुटिका पर शृंखलाओं में कोनिडिया धारण करता है
    2. Penicillium, जो पटयुक्त कवकतंतुओं के शाखित, ब्रश-जैसे पेनिसिलस पर कोनिडिया की शृंखलाएँ धारण करता है
    3. Mucor, जो बीजाणुधानीधरों पर बीजाणुधानियाँ धारण करता है पर जिसमें न मूलाभास होते हैं न स्टोलन
    4. Rhizopus, जो मूलाभास-गुच्छों के ऊपर स्टोलनों से निकले बीजाणुधानीधरों पर बीजाणुधानियाँ धारण करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: D — Rhizopus, जो मूलाभास-गुच्छों के ऊपर स्टोलनों से निकले बीजाणुधानीधरों पर बीजाणुधानियाँ धारण करता है

    बीजाणुधानियों सहित पटहीन कवकतंतु फफूँद को म्यूकरेलीज़ में रखते हैं; पर्वसंधियों पर बीजाणुधानीधरों सहित मूलाभास व स्टोलन Rhizopus की पहचान हैं (R. stolonifer सामान्य ब्रेड-फफूँद है)। Mucor निकट विकल्प है पर उसमें मूलाभास व स्टोलन नहीं होते। Aspergillus व Penicillium में पटयुक्त कवकतंतु होते हैं और वे बीजाणुधानियाँ नहीं, कोनिडिया धारण करते हैं।

  3. जीवाणुओं के अंतःबीजाणुओं व कवक-बीजाणुओं के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. कैल्सियम डाइपिकोलिनेट व निर्जलित क्रोड अंतःबीजाणुओं के ताप-प्रतिरोध में योगदान देते हैं
    2. फफूँद के कोनिडिया सामान्यतः जीवाणु अंतःबीजाणुओं से अधिक ताप-प्रतिरोधी होते हैं
    3. छोटे अम्ल-विलेय बीजाणु-प्रोटीन अंतःबीजाणुओं के DNA से जुड़कर उसकी रक्षा करते हैं
    4. पोषक समाप्त होने पर Staphylococcus व Salmonella अंतःबीजाणु बनाते हैं
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — कैल्सियम डाइपिकोलिनेट व निर्जलित क्रोड अंतःबीजाणुओं के ताप-प्रतिरोध में योगदान देते हैं; C — छोटे अम्ल-विलेय बीजाणु-प्रोटीन अंतःबीजाणुओं के DNA से जुड़कर उसकी रक्षा करते हैं

    कैल्सियम डाइपिकोलिनेट से स्थिर क्रोड की कम जल-मात्रा, तथा DNA को ढकने वाले छोटे अम्ल-विलेय प्रोटीन, अंतःबीजाणुओं के ताप व विकिरण-प्रतिरोध का आधार हैं। कुछ ताप-प्रतिरोधी ऐस्कोबीजाणुओं को छोड़कर कवक-कोनिडिया हल्के ताप से मर जाते हैं, जो अंतःबीजाणुओं हेतु आवश्यक ताप से बहुत कम है। खाद्य जीवाणुओं में अंतःबीजाणु Bacillus, Clostridium व उनके संबंधी बनाते हैं, Staphylococcus या Salmonella नहीं।

  4. पके चावल के एक व्यंजन में एक जीवाणु के 500 cfu g⁻¹ हैं, जिसका रखे जाने वाले ताप पर पीढ़ी-काल 20 min है। पश्चता शून्य व घातीय वृद्धि मानकर 3 h बाद गणना क्या होगी?

    1. 4.5 × 10³ cfu g⁻¹
    2. 2.56 × 10⁵ cfu g⁻¹
    3. 5.0 × 10⁵ cfu g⁻¹
    4. 1.28 × 10⁵ cfu g⁻¹
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    उत्तर: B — 2.56 × 10⁵ cfu g⁻¹

    3 h = 180 min = 9 पीढ़ियाँ, अतः N = 500 × 2⁹ = 500 × 512 = 2.56 × 10⁵ cfu g⁻¹। 500 को 9 से गुणा करना वृद्धि को रैखिक मान लेना है (4.5 × 10³), और एक पीढ़ी पहले रुकने पर 1.28 × 10⁵ आता है। इसीलिए पके चावल को गर्म नहीं रखना चाहिए।

  5. 115 °C पर गर्म किए एक मध्यतापरागी Clostridium के बीजाणु प्रथम कोटि बलगतिकी का पालन करते हुए 9.2 min में 3.0 × 10⁶ से 3.0 × 10² प्रति mL तक घटते हैं। 115 °C पर D-मान, मिनटों में एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 2.3

    लघुगणकीय कमी = log(3.0 × 10⁶ ÷ 3.0 × 10²) = log 10⁴ = 4। D = t ÷ (log N₀ − log N) = 9.2 ÷ 4 = 2.3 min, जो प्रत्येक 90 % कमी का समय है। अनुपात (10⁴) के लघुगणक के बजाय स्वयं अनुपात से भाग देना सामान्य भूल है।

  6. एक बीजाणु-निलंबन का D-मान 110 °C पर 18.0 min और 118 °C पर 2.0 min है। z-मान, °C में एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 8.4

    z = (T₂ − T₁) ÷ log(D₁ ÷ D₂) = (118 − 110) ÷ log(18.0 ÷ 2.0) = 8 ÷ log 9 = 8 ÷ 0.954 = 8.38, यानी 8.4 °C, वह ताप-वृद्धि जो D को दस गुना घटाती है। प्राकृतिक लघुगणक लेने पर 3.6 °C आता है, जो सामान्य भूल है।

  7. एक डिब्बे को 20 min तक 115.0 °C पर रखा जाता है; तापन व शीतलन की पश्चता की उपेक्षा कीजिए। Tref = 121.1 °C व z = 10 °C लेकर दिया गया F₀ मान, मिनटों में दो दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 4.91

    घातक दर L = 10^((T − Tref)/z) = 10^((115.0 − 121.1)/10) = 10^(−0.61) = 0.2455। F₀ = 20 × 0.2455 = 4.91 min: 115 °C पर 20 min, 121.1 °C पर लगभग 4.9 min के बराबर हैं, जो 2.52 min के बोटुलिनम-पाक से अधिक है। ताप-अंतर उलटा रखने पर 81.5 min आता है।

  8. एक कम-अम्ल डिब्बाबंद खाद्य में प्रसंस्करण से पहले प्रति डिब्बा Clostridium botulinum के 100 बीजाणु हैं। बीजाणुओं का D₁₂₁.₁ = 0.20 min है, और प्रक्रम F₀ = 3.0 min देता है। यदि प्रसंस्कृत डिब्बे में जीवित बीजाणु होने की प्रायिकता 10⁻ˣ है, तो x क्या है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 13

    लघुगणकीय कमी = F₀ ÷ D = 3.0 ÷ 0.20 = 15। प्रति डिब्बा जीवित = 10² × 10⁻¹⁵ = 10⁻¹³, अतः 10¹³ डिब्बों में से एक में बीजाणु अपेक्षित है और x = 13। प्रारंभिक भार 10² भूल जाने पर 15 आता है। केवल 12D प्रक्रम F₀ = 12 × 0.20 = 2.4 min होता, अतः यह प्रक्रम उससे अधिक है।

  9. दस ग्राम कीमा 90 mL तनुकारक के साथ मिलाया गया, और 1 mL को 9 mL में डालकर आगे दस-गुना तनुताएँ बनाई गईं। 10⁻⁴ तनुता के 0.1 mL वाली दो स्प्रेड प्लेटों पर 148 व 164 कॉलोनियाँ आती हैं। मांस में गणना, 10⁶ cfu प्रति g की इकाई में, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 15.6

    औसत = (148 + 164) ÷ 2 = 156 कॉलोनियाँ, 10⁻⁴ तनुता के 0.1 mL से। cfu g⁻¹ = 156 ÷ (0.1 × 10⁻⁴) = 1.56 × 10⁷ = 15.6 × 10⁶। 90 mL में 10 g वाला चरण ही पहली 10⁻¹ तनुता है; यह भूल जाना कि केवल 0.1 mL प्लेट किया गया, 1.56 × 10⁶ देता है।

  10. व्यावसायिक रूप से निर्जीवीकृत व असंक्रमित ढंग से पैक UHT दूध कमरे के ताप पर चार महीने बाद कड़वा होकर जेल बना लेता है। प्रसंस्करण से पहले कच्चा दूध कई दिन ठंडा रखा गया था। सबसे संभावित कारण क्या है?

    1. UHT में बचे Bacillus cereus के बीजाणु पैक में अंकुरित हुए और रेनेट-जैसा प्रोटिएज़ बनाया
    2. ठंडे कच्चे दूध में शीतसह Pseudomonas द्वारा स्रावित ताप-स्थायी प्रोटिएज़ UHT में बचे और भंडारण में क्रियाशील रहे
    3. Pseudomonas कोशिकाएँ UHT उपचार में बचीं और बंद पैक में कमरे के ताप पर धीरे-धीरे बढ़ती रहीं
    4. दोषपूर्ण सील से घुसे लैक्टिक अम्ल जीवाणुओं ने दूध खट्टा किया, और अम्ल ने केसीन को स्कंदित किया
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — ठंडे कच्चे दूध में शीतसह Pseudomonas द्वारा स्रावित ताप-स्थायी प्रोटिएज़ UHT में बचे और भंडारण में क्रियाशील रहे

    शीतसह Pseudomonas ठंडे भंडारण में कच्चे दूध में बढ़ते हैं और ऐसे प्रोटिएज़ (व लाइपेज़) स्रावित करते हैं जो कोशिकाओं के मरने पर भी UHT सह लेते हैं; ये एंज़ाइम पैक में धीरे-धीरे केसीन का जलअपघटन कर कड़वाहट व आयु-जेलन लाते हैं। दूध व्यावसायिक रूप से निर्जीवीकृत है, अतः जीवित या बढ़ती कोशिकाएँ असंभव हैं (सही UHT प्रक्रम में B. cereus के बीजाणु नहीं बचते), और दोषपूर्ण सील से खट्टापन जल्दी अम्लीय दही देता, धीमा कड़वा जेल नहीं।

  11. ठंडी रखी खराब होती समुद्री मछली की विशिष्ट मछली-गंध मुख्यतः किससे आती है?

    1. ट्राइमेथिलऐमीन, जो Shewanella putrefaciens जैसे जीवाणुओं द्वारा ट्राइमेथिलऐमीन ऑक्साइड के अपचयन से बनता है
    2. हिस्टामीन, जो Morganella जैसे जीवाणुओं द्वारा मछली-पेशी के मुक्त हिस्टिडीन के डीकार्बॉक्सिलन से बनता है
    3. हेक्सेनैल व अन्य ऐल्डिहाइड, जो मछली के बहु-असंतृप्त लिपिडों के स्वऑक्सीकरण से बनते हैं
    4. अमोनिया, जो मछली-पेशी के एंज़ाइमों द्वारा ऊतक में संचित यूरिया के विघटन से निकलती है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ट्राइमेथिलऐमीन, जो Shewanella putrefaciens जैसे जीवाणुओं द्वारा ट्राइमेथिलऐमीन ऑक्साइड के अपचयन से बनता है

    समुद्री मछलियों में परासरण-नियामक के रूप में ट्राइमेथिलऐमीन ऑक्साइड होता है; Shewanella putrefaciens जैसे विकृतिकारी जीवाणु इसे इलेक्ट्रॉन-ग्राही के रूप में लेकर ट्राइमेथिलऐमीन में अपचयित करते हैं, जो मछली-गंध है, इसीलिए TMA व कुल वाष्पशील क्षारीय नाइट्रोजन ताज़गी के सूचक हैं। हिस्टामीन स्कॉम्ब्रॉइड विषाक्तता करता है पर उसमें मछली-गंध नहीं होती, अतः मछली ठीक महकते हुए भी विषैली हो सकती है। लिपिड ऑक्सीकरण विकृतगंध देता है, और यूरिया के बड़े भंडार शार्क व रे मछलियों में होते हैं, सामान्य समुद्री मछलियों में नहीं।

  12. खाद्यों की विकृति के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. अंडे के एल्ब्यूमेन का लाइसोज़ाइम पेप्टिडोग्लाइकन पर आक्रमण करता है, अतः ग्राम-धनात्मक जीवाणु साबुत अंडों को कम ही बिगाड़ते हैं
    2. Fusarium जैसे खेत-कवक भंडारित अनाज में Aspergillus जैसे भंडार-कवकों से कम जल सक्रियता पर बढ़ते हैं
    3. ब्रेड में रोप उन Bacillus बीजाणुओं से होता है जो बेकिंग में बचकर बाद में गूदे को चिपचिपा व तार-सा बना देते हैं
    4. निर्वात-पैक ठंडे मांस की विकृति में अविकल्पी वायवीय Pseudomonas प्रधान होता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अंडे के एल्ब्यूमेन का लाइसोज़ाइम पेप्टिडोग्लाइकन पर आक्रमण करता है, अतः ग्राम-धनात्मक जीवाणु साबुत अंडों को कम ही बिगाड़ते हैं; C — ब्रेड में रोप उन Bacillus बीजाणुओं से होता है जो बेकिंग में बचकर बाद में गूदे को चिपचिपा व तार-सा बना देते हैं

    ओवोट्रांसफ़ेरिन, एविडिन व एल्ब्यूमेन के ऊँचे pH के साथ लाइसोज़ाइम ग्राम-धनात्मकों को दबाता है, अतः अंडे मुख्यतः कवच से घुसे ग्राम-ऋणात्मक दंडाणुओं से बिगड़ते हैं। रोप B. subtilis व B. licheniformis से होता है, जिनके बीजाणु बेकिंग में बच जाते हैं। खेत-कवकों को उच्च जल सक्रियता चाहिए और वे कटाई से पहले अनाज पर आक्रमण करते हैं, जबकि Aspergillus व Penicillium जैसे भंडार-कवक कम जल सक्रियता पर बढ़ते हैं। निर्वात-पैकिंग O₂ हटा देती है, अतः वायवीय Pseudomonas नहीं, लैक्टिक अम्ल जीवाणु प्रधान होते हैं।

  13. हाथ से बनाई, घंटों कमरे के ताप पर छोड़ी और परोसने से पहले भली-भाँति गर्म की गई क्रीम-भरी पेस्ट्री खाने के 2 से 4 घंटे बाद कई मेहमानों को वमन हुआ। कौन-सा जीव व क्रियाविधि प्रकोप को सबसे अच्छी तरह समझाते हैं?

    1. Salmonella, जिसकी कोशिकाओं ने पुनः तापन में बचकर आंत्र-भित्ति पर आक्रमण किया
    2. Clostridium perfringens, जिसके बीजाणुओं ने आंत्र में अंकुरित होकर बीजाणुजनन पर आंत्रविष छोड़ा
    3. Clostridium botulinum, जिसका तंत्रिकाविष क्रीम में बना और ऐसिटिलकोलीन-मोचन रोका
    4. Staphylococcus aureus, जिसका ताप-स्थायी आंत्रविष पुनः तापन से पहले पेस्ट्री में बना
    उत्तर देखें

    उत्तर: D — Staphylococcus aureus, जिसका ताप-स्थायी आंत्रविष पुनः तापन से पहले पेस्ट्री में बना

    वमन सहित छोटा उद्भवन-काल पूर्वनिर्मित विष की ओर संकेत करता है। बनाने वाले के हाथों से आया S. aureus गर्म रखी क्रीम में बढ़ता है और ऐसे आंत्रविष बनाता है जो पुनः तापन में बचे रहते हैं, अतः कोशिकाएँ मारने से लाभ नहीं होता। Salmonella संक्रमण में 6 से 72 h लगते हैं और ज्वर व अतिसार होता है; C. perfringens 8 से 24 h बाद अतिसार करता है; बोटुलिज़्म 12 से 36 h बाद अवरोही पक्षाघात करता है, और उसका विष भली-भाँति गर्म करने से नष्ट हो जाता है।

  14. pH 4.6 अम्लीय व कम-अम्ल डिब्बाबंद खाद्यों के बीच की विभाजक रेखा क्यों है?

    1. pH 4.6 से नीचे Clostridium botulinum के बीजाणु भंडारण में केवल अम्ल से मर जाते हैं
    2. pH 4.6 से नीचे पहले से बना कोई भी बोटुलिनम विष अम्ल-जलअपघटन से टूट जाता है
    3. pH 4.6 से नीचे Clostridium botulinum के बीजाणु अंकुरित होकर बढ़ने व विष बनाने में असमर्थ हैं
    4. pH 4.6 से नीचे ताप-प्रतिरोधी फ़्लैट-सॉर जीवाणु जीवित नहीं रहते, अतः ताप-प्रक्रम की आवश्यकता नहीं
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — pH 4.6 से नीचे Clostridium botulinum के बीजाणु अंकुरित होकर बढ़ने व विष बनाने में असमर्थ हैं

    C. botulinum pH 4.6 से नीचे न बढ़ता है न विष बनाता है, अतः अम्लीय खाद्यों को केवल ऐसा प्रक्रम चाहिए जो कायिक कोशिकाओं, यीस्ट, फफूँदों व अम्ल-सह विकृतिकारियों को मारे, जबकि कम-अम्ल खाद्यों को पूर्ण बोटुलिनम-पाक चाहिए। अम्ल बीजाणुओं को नहीं मारता न पूर्वनिर्मित विष नष्ट करता है, और अम्लीय खाद्यों को भी ताप-प्रक्रम चाहिए।

  15. खाद्य-जनित रोगजनकों व उनके विषों के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. Bacillus cereus का वमनकारी विष, सेरियूलाइड, ताप-स्थायी है, अतः तले चावल को दोबारा गर्म करना उसे सुरक्षित नहीं बनाता
    2. Shigella को पेचिश करने हेतु लाखों कोशिकाएँ चाहिए, अतः खाद्य-संभालने वाले इसे कम ही फैलाते हैं
    3. Escherichia coli O157:H7 शिगा विष बनाता है और रक्तलायी यूरीमिक सिंड्रोम कर सकता है
    4. दूध में ऐफ़्लाटॉक्सिन M1 स्वयं दूध में बढ़ने वाले Aspergillus द्वारा बनता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — Bacillus cereus का वमनकारी विष, सेरियूलाइड, ताप-स्थायी है, अतः तले चावल को दोबारा गर्म करना उसे सुरक्षित नहीं बनाता; C — Escherichia coli O157:H7 शिगा विष बनाता है और रक्तलायी यूरीमिक सिंड्रोम कर सकता है

    सेरियूलाइड गर्म रखे पके चावल में बनता है और पुनः तापन में बचा रहता है; O157:H7 शिगा विष बनाने वाला E. coli है जिसके विष गुर्दे की रक्तवाहिकाओं को क्षति पहुँचाते हैं। Shigella की संक्रामक मात्रा अति अल्प (लगभग 10 से 100 कोशिकाएँ) है और यह वाहकों से आसानी से फैलता है। ऐफ़्लाटॉक्सिन M1 ऐफ़्लाटॉक्सिन B1 का हाइड्रॉक्सिलित उपापचयज है, जिसे दूषित चारा खाने के बाद गायें दूध में उत्सर्जित करती हैं।

  16. Streptococcus thermophilus व Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus के योगर्ट संवर्ध में अम्ल किसी भी अकेले जीव की तुलना में तेज़ी से बनता है। उनकी अन्योन्यक्रिया का कौन-सा वर्णन सही है?

    1. लैक्टोबैसिलस पेप्टाइड व अमीनो अम्ल मुक्त करता है जो स्ट्रेप्टोकॉकस को उद्दीप्त करते हैं, और स्ट्रेप्टोकॉकस फ़ॉर्मिक अम्ल व CO₂ देता है जो लैक्टोबैसिलस को उद्दीप्त करते हैं
    2. स्ट्रेप्टोकॉकस पेप्टाइड व अमीनो अम्ल मुक्त करता है जो लैक्टोबैसिलस को उद्दीप्त करते हैं, और लैक्टोबैसिलस फ़ॉर्मिक अम्ल व CO₂ देता है जो स्ट्रेप्टोकॉकस को उद्दीप्त करते हैं
    3. लैक्टोबैसिलस प्रतिस्पर्धियों को दबाने वाला निसिन बनाता है, जबकि स्ट्रेप्टोकॉकस लैक्टेज़ बनाकर दोनों जीवों हेतु ग्लूकोज़ मुक्त करता है
    4. प्रत्येक जीव लैक्टोज़ का अलग आधा भाग किण्वित करता है, स्ट्रेप्टोकॉकस ग्लूकोज़ और लैक्टोबैसिलस केवल गैलेक्टोज़
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — लैक्टोबैसिलस पेप्टाइड व अमीनो अम्ल मुक्त करता है जो स्ट्रेप्टोकॉकस को उद्दीप्त करते हैं, और स्ट्रेप्टोकॉकस फ़ॉर्मिक अम्ल व CO₂ देता है जो लैक्टोबैसिलस को उद्दीप्त करते हैं

    यह सहोपकारिता दोनों दिशाओं में चलती है: प्रोटीनअपघटनी L. bulgaricus अल्प-प्रोटीनअपघटनी S. thermophilus को पेप्टाइड व अमीनो अम्ल देता है, जो बदले में फ़ॉर्मिक अम्ल व CO₂ बनाता (और O₂ हटाता) है जो लैक्टोबैसिलस को उद्दीप्त करते हैं। उलटी भूमिकाएँ भ्रामक विकल्प हैं। निसिन Lactococcus lactis बनाता है, योगर्ट का कोई जीव नहीं, और योगर्ट के दोनों जीव लैक्टोज़ का ग्लूकोज़ किण्वित करते हुए अधिकांश गैलेक्टोज़ बाहर छोड़ देते हैं।

  17. रातभर के प्राकृतिक किण्वन में इडली के घोल को उठाने के लिए मुख्यतः कौन-सा जीव उत्तरदायी है?

    1. Acetobacter aceti, जो घोल के एथेनॉल को ऐसीटिक अम्ल व गैस में ऑक्सीकृत करता है
    2. Leuconostoc mesenteroides, एक विषमकिण्वनी लैक्टिक अम्ल जीवाणु जो CO₂ बनाता है
    3. Propionibacterium freudenreichii, जो घोल के लैक्टेट को प्रोपियोनेट व CO₂ में बदलता है
    4. Aspergillus oryzae, जो चावल व उड़द पर ठोस-अवस्था कोजी के रूप में बढ़ता है
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    उत्तर: B — Leuconostoc mesenteroides, एक विषमकिण्वनी लैक्टिक अम्ल जीवाणु जो CO₂ बनाता है

    कच्चे अवयवों से आया Leuconostoc mesenteroides शर्कराओं को विषमकिण्वनी रूप से लैक्टिक अम्ल, एथेनॉल व CO₂ में किण्वित करता है; उड़द के श्लेष्मक में फँसी गैस घोल को उठाती है, जबकि Enterococcus faecalis व पीडियोकॉकस के साथ अम्ल बनता है। Acetobacter को एथेनॉल व भरपूर वायु चाहिए, Propionibacterium स्विस चीज़ के छिद्र बनाता है, और Aspergillus oryzae सोया सॉस की कोजी-फफूँद है।

  18. प्रोबायोटिक, प्रीबायोटिक व सिनबायोटिक के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. इनुलिन व फ्रक्टो-ओलिगोसैकेराइड मानव पाचक एंज़ाइमों का प्रतिरोध करते हैं और बृहदांत्र के बाइफ़िडोबैक्टीरिया द्वारा किण्वित होते हैं
    2. पनीर एक प्रोबायोटिक खाद्य है क्योंकि उसका दही लैक्टिक अम्ल जीवाणुओं से बनता है
    3. सिनबायोटिक एक प्रोबायोटिक को प्रीबायोटिक सब्सट्रेट के साथ जोड़ता है
    4. Saccharomyces boulardii प्रोबायोटिक के रूप में प्रयुक्त एक यीस्ट है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — इनुलिन व फ्रक्टो-ओलिगोसैकेराइड मानव पाचक एंज़ाइमों का प्रतिरोध करते हैं और बृहदांत्र के बाइफ़िडोबैक्टीरिया द्वारा किण्वित होते हैं; C — सिनबायोटिक एक प्रोबायोटिक को प्रीबायोटिक सब्सट्रेट के साथ जोड़ता है; D — Saccharomyces boulardii प्रोबायोटिक के रूप में प्रयुक्त एक यीस्ट है

    इनुलिन व FOS के β-2,1 बंध मानव एंज़ाइम नहीं तोड़ते, अतः ये फ्रक्टन बृहदांत्र तक पहुँचकर चयनात्मक रूप से बाइफ़िडोबैक्टीरिया को पोषण देते हैं; सिनबायोटिक ऐसे सब्सट्रेट को जीवित प्रोबायोटिक जीवों से जोड़ता है; और S. boulardii भली-भाँति अध्ययन किया गया प्रोबायोटिक यीस्ट है। पनीर गर्म दूध के अम्ल–ताप स्कंदन से बिना किण्वन के बनता है, और गर्म किए जाने से उसमें कोई जीवित संवर्ध नहीं होता।