डेयरी उद्योग में चांदी के नैनोकणों का उपयोग

 अपर्णा शर्मा

 (दुग्ध विज्ञान एवं खाद्य प्रौद्योगिकी महाविद्यालय, रायपुर, छ.ग.)

नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी में हालहि प्रगति ने मानव जीवन के सभी पहलुओं में विभिन्न बीमारियों के निदान, उपचार और रोकथाम के तरीके को मौलिक रूप से बदल दिया है। सिल्वर नैनोपार्टिकल्स (AgNPs) बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में शामिल कई धातु नैनोकणों में सबसे महत्वपूर्ण और आकर्षक नैनोमैटेरियल्स में से एक हैं। AgNPs नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से नैनोमेडिसिन में। हालांकि कई महान धातुओं का उपयोग विभिन्न प्रयोजनों के लिए किया गया है, AgNPs को कैंसर निदान और उपचार में संभावित अनुप्रयोगों पर केंद्रित किया गया है। इस समीक्षा में, हम भौतिक, रासायनिक और जैविक विधियों का उपयोग करके AgNPs के संश्लेषण पर चर्चा करते हैं। हम AgNPs के गुणों और उनके लक्षण वर्णन के तरीकों पर भी चर्चा करते हैं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि हम AgNPs के बहु-कार्यात्मक जैव-अनुप्रयोगों पर विस्तार से चर्चा करते हैं: उदाहरण के लिए, जीवाणुरोधी, एंटिफंगल, एंटीवायरल, एंटी-इंफ्लेमेटरी, एंटी-एंजियोजेनिक और एंटी-कैंसर एजेंटों के रूप में और AgNPs की कैंसर-रोधी गतिविधि का तंत्र। सिल्वर नैनोपार्टिकल्सका उनके अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण चिकित्सा, भोजन, स्वास्थ्य देखभाल, उपभोक्ता और औद्योगिक उद्देश्यों सहित विभिन्न क्षेत्रों में तेजी से उपयोग किया जा रहा है। संश्लेषण के बाद, सटीक कण लक्षण वर्णन आवश्यक है, क्योंकि एक कण के भौतिक-रासायनिक गुण उनके जैविक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं।

संश्लेषित नैनो सामग्री का मूल्यांकन करने के लिए, कई विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग किया गया है, जिसमें पराबैंगनी दृश्य स्पेक्ट्रोस्कोपी (यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी), एक्स-रे डिफ्रेक्टोमेट्री (एक्सआरडी), फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस), डायनेमिक शामिल हैं। प्रकाश प्रकीर्णन (डीएलएस), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम), ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम)।

दूध एक ऐसा उत्पाद है जिसे तापीय प्रसंस्करण तक ठंडा रखने की आवश्यकता होती है, और दूध दुहने के बीच खेत में इंतजार करने वाले दूध को हर समय ठंडा नहीं रखा जा सकता है। परिवहन से पहले और परिवहन के दौरान बैक्टीरिया बढ़ सकता है, सबसे अच्छा समाधान बैक्टीरिया को पहले स्थान पर बढ़ने से रोकना है। सिल्वर नैनोपार्टिकल्स (AgNP) का उपयोग दूध को तब तक सुरक्षित रखने के लिए वर्तमान प्रक्रियाओं के संयोजन में किया जा सकता है जब तक कि वह थर्मल प्रोसेसिंग चरण तक नहीं पहुंच जाता। कण <500 एनएम को नैनोकण कहा जाता है, और नैनोकणों को नैनोमीटर (1 एनएम = 10−9 मीटर) में मापा जाता है।

भले ही चांदी बैक्टीरिया के खिलाफ इस्तेमाल करने के लिए फायदेमंद है, लेकिन खर्च के कारण इसका उपयोग गंभीर रूप से सीमित हो गया है। हालांकि, मौजूदा नैनो तकनीक के साथ, शुद्ध चांदी की तुलना में AgNP का उपयोग करके बैक्टीरिया को अधिक प्रभावी ढंग से और लागत प्रभावी ढंग से मारा जा सकता है, क्योंकि चांदी महंगी है। बताया गया है कि एजीएनपी के 1 ग्राम का उपयोग 1,000 से 3,000 एम2 सतह को कोट करने के लिए किया जा सकता है।

दूध खराब होना एक बड़ी समस्या बनी हुई है। दूध की पैकेजिंग में चांदी का समावेश इस समस्या को हल कर सकता है। हमने दूध में चांदी के रोगाणुरोधी और रासायनिक प्रभावों का मूल्यांकन किया। 43, 33 और 23 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर स्ट्रेप्टोकोकस थर्मोफिलस द्वारा दूध के अम्लीकरण और 10, 50, 100 और 200 मिलीग्राम / एल पर चांदी के नैनोकणों की सांद्रता को मापकर रोगाणुरोधी प्रयोग किए गए। पोटेंशियोमेट्रिक मापों का उपयोग करके रासायनिक अंतःक्रियाओं की जांच की गई। Ag+ ने दुग्ध घटकों के साथ अंतःक्रिया की। नैनोसिल्वर सभी तापमानों और 100 mg/L पर रोगाणुरोधी रूप से प्रभावी था। AgNO3 का उपयोग करने के लिए कम से कम 5 mg/L की आवश्यकता होती है। आवश्यक उच्च चांदी सांद्रता के कारण, डेयरी अनुप्रयोगों के लिए चांदी का व्यावहारिक उपयोग अपेक्षित नहीं है। बैक्टीरिया AgNP द्वारा मुख्य रूप से मारे जाते हैं क्योंकि सिल्वर में सल्फर के लिए उच्च आत्मीयता होती है और कण बैक्टीरिया के डाइसल्फ़ाइड बांड (-S-S-) को अलग करते हैं।

इस अध्ययन का उद्देश्य गाय के दूध में छोटे व्यास (6–8 एनएम) एएनजीएनपी के रोगाणुरोधी प्रभावों की जांच करना था, कुल एरोबिक गिनती (टीएसी) पर वोल्टेज, समय और तापमान में वृद्धि के प्रभावों का अध्ययन करके और कण प्रभावों की खोज करके। यीस्ट और मोल्ड्स, कोलीफॉर्म बैक्टीरिया, एस्चेरिचिया कोलाई और स्टैफिलोकोकस ऑरियस की गिनती। नैनो सिल्वर तकनीक का उपयोग वर्तमान तकनीकों के संयोजन में किया जा सकता है और यह छोटे किसानों, छोटे और मध्यम व्यवसायों और बड़ी डेयरी कंपनियों के लिए उपयोगी हो सकती है।

भौतिक और रासायनिक विधियों का उपयोग करके AgNPs का संश्लेषण

भौतिक, रासायनिक और जैविक तरीकों सहित तीन अलग-अलग तरीकों का उपयोग करके नैनोकणों का संश्लेषण किया गया है। भौतिक विधियों में, वायुमंडलीय दबाव पर एक ट्यूब भट्टी का उपयोग करके वाष्पीकरण-संक्षेपण द्वारा नैनोकणों को तैयार किया जाता है। AgNPs के संश्लेषण के लिए स्पार्क डिस्चार्जिंग और पायरोलिसिस सहित पारंपरिक भौतिक विधियों का उपयोग किया गया था। भौतिक विधियों के लाभ हैं गति, रेडिएशन का उपयोग कम करने वाले एजेंटों के रूप में किया जाता है, और इसमें कोई खतरनाक रसायन शामिल नहीं है, लेकिन डाउनसाइड्स कम उपज और उच्च ऊर्जा खपत, सॉल्वेंट संदूषण हैं।

चांदी के नैनोकणों को तैयार करने के लिए रासायनिक विधियों में पानी या कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया आमतौर पर तीन मुख्य घटकों को नियोजित करती है, जैसे कि धातु के अग्रदूत, कम करने वाले एजेंट और स्थिर / कैपिंग एजेंट।

सिल्वर साल्ट के अपचयन में दो चरण शामिल हैं (1) न्यूक्लिएशन; और (2) बाद की वृद्धि। सामान्य तौर पर, सिल्वर नैनोमैटेरियल्स को दो तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, जिन्हें "टॉप-डाउन" और "बॉटम-अप" के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। "टॉप-डाउन" विधि कोलाइडल सुरक्षा एजेंटों का उपयोग करके बाद में स्थिरीकरण के साथ थोक धातुओं का यांत्रिक पीस है। "बॉटम-अप" विधियों में रासायनिक कमी, विद्युत रासायनिक विधियाँ और सोनो-अपघटन शामिल हैं।

रासायनिक विधियों का प्रमुख लाभ उच्च उपज है, भौतिक विधियों के विपरीत, जिनमें कम उपज होती है। ऊपर बताए गए तरीके बेहद महंगे हैं। इसके अतिरिक्त, AgNPs संश्लेषण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री, जैसे साइट्रेट, बोरोहाइड्राइड, थियो-ग्लिसरॉल और 2-मर्कैप्टोएथेनॉल विषाक्त और खतरनाक हैं। इन नुकसानों के अलावा, निर्मित कण अपेक्षित शुद्धता के नहीं होते हैं, क्योंकि उनकी सतहों को रसायनों के साथ अवसादित पाया गया था।

रासायनिक विधियों में क्रायोकेमिकल सिंथेसिस, लेजर एब्लेशन, लिथोग्राफी, इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन, लेजर इरेडिएशन, सोनो-डिकंपोज़िशन, थर्मल अपघटन और केमिकल रिडक्शन जैसी तकनीकों का उपयोग किया जाता है। नैनोकणों के रासायनिक संश्लेषण का लाभ उत्पादन में आसानी, कम लागत और उच्च उपज है; हालाँकि, रासायनिक कम करने वाले एजेंटों का उपयोग जीवित जीवों के लिए हानिकारक है।

निस्र्पण

नैनोकणों के भौतिक-रासायनिक गुण उनके व्यवहार, जैव-वितरण, सुरक्षा और प्रभावकारिता के लिए महत्वपूर्ण हैं। यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक्स-रे डिफ्रेक्टोमेट्री (एक्सआरडी), फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस), डायनेमिक लाइट स्कैटरिंग (डीएलएस), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सहित विभिन्न विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग करके लक्षण वर्णन किया जाता है। माइक्रोस्कोपी (एसईएम), ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम)।

विभिन्न विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग करके बैसिलस प्रजातियों से तैयार सिल्वर नैनोपार्टिकल्सकी विशेषता-

1. यूवी-विज़िबल स्पेक्ट्रोस्कोपी

यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी संश्लेषित नैनोकणों के प्राथमिक लक्षण वर्णन के लिए एक बहुत ही उपयोगी और विश्वसनीय तकनीक है जिसका उपयोग AgNPs के संश्लेषण और स्थिरता की निगरानी के लिए भी किया जाता है। AgNPs में अद्वितीय ऑप्टिकल गुण होते हैं जो उन्हें प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं। इसके अलावा, यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी तेज, आसान, सरल, संवेदनशील, विभिन्न प्रकार के एनपी के लिए चयनात्मक है, माप के लिए केवल थोड़े समय की आवश्यकता होती है, और अंत में कोलाइडल निलंबन के कण लक्षण वर्णन के लिए अंशांकन की आवश्यकता नहीं होती है।

2. एक्स-रे विवर्तन (XRD)

एक्स-रे विवर्तन (XRD) एक लोकप्रिय विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग आणविक और क्रिस्टल संरचनाओं दोनों के विश्लेषण के लिए किया गया है। विभिन्न यौगिकों की गुणात्मक पहचान, रासायनिक प्रजातियों का मात्रात्मक संकल्प, क्रिस्टलीयता की डिग्री, आइसोमोर्फस प्रतिस्थापन, कण आकार आदि को मापना। जब एक्स-रे प्रकाश किसी क्रिस्टल पर प्रतिबिंबित होता है, तो यह कई विवर्तन पैटर्न के गठन की ओर जाता है, और पैटर्न प्रतिबिंबित होते हैं क्रिस्टल संरचनाओं की भौतिक-रासायनिक विशेषताएं। XRD परमाणु पैमाने पर क्रिस्टलीय प्रकृति की पहचान के लिए एक प्राथमिक तकनीक है।

3. डायनेमिक लाइट स्कैटरिंग

विकिरण प्रकीर्णन तकनीकों का उपयोग करके जैविक गतिविधियों के विश्लेषण के लिए तैयार नैनो सामग्री का भौतिक-रासायनिक लक्षण वर्णन एक महत्वपूर्ण कारक है। डीएलएस समाधान या निलंबन में सबमाइक्रोन से लेकर एक नैनोमीटर तक के छोटे कणों के आकार वितरण की जांच कर सकता है। डायनेमिक लाइट स्कैटरिंग एक ऐसी विधि है जो कणों के साथ प्रकाश की परस्पर क्रिया पर निर्भर करती है। इस पद्धति का उपयोग संकीर्ण कण आकार के वितरण के मापन के लिए किया जा सकता है, विशेष रूप से 2-500 एनएम की सीमा में।

4. फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड (FTIR) स्पेक्ट्रोस्कोपी

FTIR स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अक्सर यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि क्या जैव अणु नैनोकणों के संश्लेषण में शामिल हैं, जो अकादमिक और औद्योगिक अनुसंधान में अधिक स्पष्ट है।

5. एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)

एक्सपीएस एक मात्रात्मक स्पेक्ट्रोस्कोपिक सतह रासायनिक विश्लेषण तकनीक है जिसका उपयोग अनुभवजन्य सूत्रों का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। XPS को रासायनिक विश्लेषण के लिए इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में भी जाना जाता है।

6. स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

हाल ही में, नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र ने विभिन्न उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी तकनीकों के विकास में एक प्रेरणा शक्ति प्रदान की है ताकि बहुत ही सूक्ष्म पैमाने पर वस्तुओं की जांच करने के लिए अत्यधिक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों के बीम का उपयोग करके नैनोमटेरियल्स के बारे में अधिक जानने के लिए।

7. ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

टीईएम एक मूल्यवान, अक्सर उपयोग की जाने वाली और महत्वपूर्ण तकनीक है जो नैनोमैटिरियल्स के लक्षण वर्णन के लिए होती है, जिसका उपयोग कण और/या अनाज के आकार, आकार वितरण और आकृति विज्ञान के मात्रात्मक उपायों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

8. परमाणु बल माइक्रोस्कोपी

आम तौर पर, AFM का उपयोग उनके आकार, आकार, सोखना और संरचना के अलावा, नैनोमैटेरियल्स के फैलाव और एकत्रीकरण की जांच के लिए किया जाता है।

9. स्थानीयकृत सतह प्लैसमोन अनुनाद (LSPR)

एलएसपीआर धातु के नैनोकणों में चालन इलेक्ट्रॉनों का एक सुसंगत, सामूहिक स्थानिक दोलन है, जो निकट-दृश्यमान प्रकाश द्वारा सीधे उत्तेजित हो सकता है। स्थानीयकृत सतह समतल प्रतिध्वनि (LSPR) स्थिति को कई कारकों द्वारा परिभाषित किया जाता है, जिसमें नैनोपार्टिकल के इलेक्ट्रॉनिक गुण, कण का आकार और आकार, तापमान।

AgNPs के जैविक अनुप्रयोग

घरेलू बर्तनों, स्वास्थ्य देखभाल उद्योग और खाद्य भंडारण, पर्यावरण और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में एजीएनपी का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। AgNPs के अनुप्रयोग के विभिन्न क्षेत्रों में कई समीक्षाएँ और पुस्तक अध्याय समर्पित किए गए हैं। यहां, हम विभिन्न जैविक और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों जैसे जीवाणुरोधी, एंटीफंगल, एंटीवायरल, एंटी-इंफ्लेमेटरी, एंटी-कैंसर और एंटी-एंजियोजेनिक में AgNPs के अनुप्रयोगों पर जोर देने में रुचि रखते हैं।

निष्कर्ष

सिल्वर नैनोकणों ने बैक्टीरिया के विकास को नियंत्रित किया चाहे उपचार की अवधि 1 एस, 1 एच, या 10 एच थी। कणों ने 10 घंटे के बाद अपने निरोधात्मक गुणों को खोना शुरू कर दिया, जो इंगित करता है कि कण-उपचारित तरल दूध का उपयोग सुसंस्कृत डेयरी उत्पादों जैसे दही के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। 22 डिग्री सेल्सियस पर AgNP-लेपित तारों के साथ उपचार सबसे प्रभावी था। माइक्रोबियल लोड को नियंत्रित करने के लिए AgNP100 उपचार सबसे प्रभावी था। सभी सूक्ष्मजीवों (टीएसी, कोलीफॉर्म, यीस्ट और मोल्ड्स, ई. कोलाई, और स्टैफ. ऑरियस) के लिए, नियंत्रण नमूनों में उच्चतम संख्या पाई गई, इसके बाद प्रारंभिक लोड, AgNP100 और पास्चुरीकृत नमूने थे, जो दर्शाता है कि AgNP सूक्ष्मजीव विकास को रोकता है और है शीतलन श्रृंखला और तापीय प्रक्रियाओं के पूरक में उपयोगी। परिणाम द्रव दूध के संवेदी गुणों के साथ-साथ कण-उपचारित दूध से बने पनीर और दही के गुणों और इन उत्पादों की दीर्घकालिक सुरक्षा को संबोधित करने के लिए और शोध की गारंटी देते हैं।