IIT प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करने के लिए जीवाणु एंजाइमों का उपयोग करता है

Vijay Garg: प्लास्टिक के अलावा, पर्यावरण में कार्सिनोजेनिक प्लास्टिसाइज़र की मात्रा चिंताजनक दर से बढ़ रही है। प्लास्टिसाइज़र लचीलेपन और चमक को बढ़ाने के लिए प्लास्टिक और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों में मिलाए जाने वाले रसायन हैं और आमतौर पर बच्चों के खिलौने, शैंपू, साबुन और खाद्य कंटेनर जैसी वस्तुओं में पाए जाते हैं। प्लास्टिसाइज़र त्वचा के माध्यम से अवशोषित हो सकते हैं, जिससे वे मानव स्वास्थ्य के लिए सीधा खतरा बन जाते हैं। आईआईटी रूड़की के बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर डॉ. प्रवींद्र कुमार के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने डायथाइल हेक्सिल फोथलेट (डीईएचपी) प्लास्टिसाइज़र को तोड़ने के लिए मिट्टी के बैक्टीरिया सल्फोबैसिलस एसिडोफिलस द्वारा उत्पादित एंजाइमेस्टरेज़ एंजाइम का सफलतापूर्वक उपयोग किया है। जबकि एक चीनी टीम ने इस एंजाइम को कम आणविक भार फ़ेथलेट डायस्टर प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करने की विशेषता बताई थी, जिसे कई रिपोर्ट किए गए एस्टरेज़ एंजाइमों द्वारा ख़राब किया जा सकता है, आईआईटी रूड़की टीम ने इसकी वास्तविक क्षमता की पहचान की है और इसका उपयोग उच्च आणविक भार फ़ेथलेट प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करने के लिए किया है। शोध को टीएचडीसी इंडिया लिमिटेड, ऋषिकेश द्वारा वित्त पोषित किया गया था और परिणाम हाल ही में जर्नल स्ट्रक्चर में प्रकाशित हुए थे।

समूह ने यह भी पता लगाया है कि एस्टरेज़ एंजाइम प्लास्टिक में इस्तेमाल होने वाले पॉलीप्रोपाइलीन के समान अणुओं को बांध सकता है, जिससे यह दूषित जल स्रोतों से पॉलीप्रोपाइलीन निकालने का एक संभावित उपकरण बन जाता है। एस्टरेज़ एंजाइम को एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी का उपयोग करके संरचनात्मक रूप से चित्रित किया गया था। आईआईटी रूड़की की शैलजा वर्मा और पेपर की पहली लेखिका कहती हैं, "इससे एंजाइमों की सक्रिय साइटों की पहचान करने और विस्तृत तंत्र को समझने में मदद मिली जिसके द्वारा यह एंजाइम डीईएचपी प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करता है।" प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करने के लिए एंजाइम की दक्षता को समझने के लिए अन्य परिष्कृत जैव रासायनिक और जैव-भौतिकीय दृष्टिकोणों का भी उपयोग किया गया था।

एस्टरेज़ एंजाइम लगभग एक महीने तक सक्रिय रहता है और महत्वपूर्ण दक्षता के साथ DEHP प्लास्टिसाइज़र के क्षरण को उत्प्रेरित करता है। इस एंजाइम के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, शोधकर्ताओं ने EstS1 एस्टरेज़ एंजाइम के जीन को इकोलिबैक्टेरिया में क्लोन किया और एरोबिक संस्कृति के माध्यम से बड़े पैमाने पर एंजाइम का उत्पादन किया गया। एंजाइम DEHP प्लास्टिसाइज़र को तोड़ देता है दो उत्पादों में - मोनो- (2-एथिलहेक्सिल) फ़ेथलेट (एमईएचपी) और 2-एथिल हेक्सानॉल। प्रो. कुमार के अनुसार, यह एस्टरेज़ एंजाइम, उनके समूह द्वारा पहले पहचाने गए अन्य एंजाइमों के साथ उच्च आणविक भार फ़ेथलेट प्लास्टिसाइज़र को पानी और कार्बनडाइऑक्साइड में परिवर्तित कर सकता है। और यहीं पर आईआईटी रूड़की की टीम को बढ़त मिलती दिख रही है। डॉ. कुमार कहते हैं, "हमारे शोध के नतीजे सबसे गंभीर पर्यावरणीय चुनौतियों में से एक को संबोधित करने में एक महत्वपूर्ण प्रगति का संकेत देते हैं जो प्लास्टिक और प्लास्टिसाइज़र मुक्त भविष्य की दिशा में एक आशाजनक मार्ग प्रदान करता है।" इस कार्य में शामिल अन्य शोधकर्ताओं में श्वेता चौधरी, कांबले अमिथ कुमार, जय कृष्ण महतो, इशानी मिश्रा, डॉ. अश्विनी कुमार शर्मा, डॉ. शैली तोमर, डॉ. देबब्रत सरकार और डॉ. जितिन सिंगला शामिल हैं।

2017 में, टीम ने एक अन्य मृदा जीवाणु कोमामोनस टेस्टोस्टेरोनी को अलग किया जो DEHP क्षरण द्वारा उत्पादित फ़ेथलेट्स को कार्बनडाइऑक्साइड और पानी में तोड़ देता है। प्रयोगशाला में, शोधकर्ताओं ने अनुक्रम में एंजाइमों का उपयोग किया, पहले एस्टरेज़ एंजाइम का उपयोग करके DEHP को MEHP और 2-एथिल हेक्सानॉल में तोड़ दिया, जिसे बाद में दूसरे एंजाइम का उपयोग करके फ़ेथलेट में अपघटित कर दिया गया। फिर फ़ेथलेट को तीसरे एंजाइम (फ़थलेट डाइऑक्सीजिनेज़) का उपयोग करके मध्यवर्ती यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद मध्यवर्ती यौगिक का उत्पादन हुआस्टेप को एंजाइम फ़ेथलेट डिकार्बोक्सिलेज़ द्वारा प्रोटोकैच्यूएट में परिवर्तित किया जाता है। एक बार जब प्रोटोकैच्यूएट का उत्पादन हो जाता है, तो बैक्टीरिया का ट्राईकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र इसे कार्बनडाइऑक्साइड और पानी में बदल देता है। जबकि DEHP को MEHP और 2-एथिल हेक्सानॉल में तोड़ने के लिए उपयोग किया जाने वाला एस्टरेज़ एंजाइम सल्फोबैसिलस एसिडोफिलस बैक्टीरिया से है, अनुक्रम में उपयोग किए जाने वाले तीन अन्य एंजाइम कोमामोनस टेस्टोस्टेरोनी बैक्टीरिया से हैं। सुश्री वर्मा कहती हैं, "प्रयोगशाला में, हमने डीईएचपी को पानी और कार्बनडाइऑक्साइड में तोड़ने के क्रम में एंजाइमों का उपयोग करने की कोशिश की है।"

"अब हम डीईएचपी प्लास्टिसाइज़र को सीधे पानी और कार्बनडाइऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए सभी पांच एंजाइमों के जीन को बैक्टीरिया में डालने की कोशिश कर रहे हैं।" सभी पांच एंजाइमों को बैक्टीरिया में डालने से क्षरण की प्रक्रिया तेज हो जाएगी, न केवल इसलिए कि एंजाइम क्रमिक रूप से कार्य करेंगे, बल्कि इसलिए भी क्योंकि बैक्टीरिया में एकीकृत होने के बाद एंजाइमों का क्षरण कोई मुद्दा नहीं रह जाता है। एक बार बैक्टीरिया में एकीकृत होने के बाद, एंजाइम लंबे समय तक सक्रिय रहते हैं और बैक्टीरिया का उपयोग प्लास्टिसाइज़र को ख़राब करने के लिए लगातार किया जा सकता है। लेकिन जब एंजाइमों का उपयोग बैक्टीरिया में एकीकृत किए बिना किया जाता है, तो क्षरण प्रक्रिया को जारी रखने के लिए एंजाइमों के एक नए बैच का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है। "हम बैक्टीरिया के अंदर गिरावट की प्रक्रिया को तेज करने के लिए एंजाइम इंजीनियरिंग भी कर रहे हैं।

विजय गर्ग सेवानिवृत्त प्रधानाचार्य, शैक्षिक स्तंभकार स्ट्रीट कौर चंद एमएचआर मलोट