গ্লুকোজ থেকে ট্যাগাটোজ উৎপাদনে ই. কোলাই ব্যাকটেরিয়ার জৈব-সংশ্লেষণ পদ্ধতির উন্নতি

খাদ্য শিল্পে স্বাস্থ্যকর মিষ্টির বিকল্প হিসেবে বিরল শর্করা ট্যাগাটোজ (tagatose) উৎপাদনের ক্ষেত্রে গবেষকরা একটি উল্লেখযোগ্য জৈব-সংশ্লেষণ পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছেন। টাফটস বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা ইস্টেরেশিয়া কোলাই (Escherichia coli) ব্যাকটেরিয়াকে এমনভাবে প্রকৌশলগতভাবে পরিবর্তন করেছেন, যাতে তারা সাশ্রয়ী মূল্যের গ্লুকোজকে কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করে উচ্চ দক্ষতার সাথে ট্যাগাটোজ তৈরি করতে পারে। এই উদ্ভাবনী কৌশলটি প্রচলিত রাসায়নিক প্রক্রিয়ার তুলনায় অনেক বেশি কার্যকর, যেখানে পূর্বের উৎপাদন ফলন মাত্র ৪০ থেকে ৭৭ শতাংশে সীমাবদ্ধ ছিল। এই নতুন প্রক্রিয়ায়, গ্লুকোজ থেকে ট্যাগাটোজ রূপান্তরের হার প্রায় ৯৫ শতাংশ পর্যন্ত পৌঁছাতে সক্ষম হয়েছে, যা বাণিজ্যিকীকরণের পথে বিদ্যমান ব্যয়বহুল বাধা অতিক্রম করতে সহায়ক হবে।

ট্যাগাটোজের স্বাস্থ্যগত সুবিধা এটিকে খাদ্য ও পানীয় শিল্পের জন্য অত্যন্ত আকর্ষণীয় করে তুলেছে। এটি সাধারণ সুক্রোজের প্রায় ৯২ শতাংশ মিষ্টতা প্রদান করে, কিন্তু এতে ক্যালোরির পরিমাণ প্রায় ৬০ শতাংশ কম থাকে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হলো, এটি রক্তে গ্লুকোজের মাত্রা এবং ইনসুলিনের উপর সামান্য প্রভাব ফেলে, কারণ এটি ক্ষুদ্রান্ত্রে কেবল আংশিকভাবে শোষিত হয় এবং কোলনে অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়া দ্বারা গাঁজন প্রক্রিয়ার শিকার হয়, যা ডায়াবেটিস ব্যবস্থাপনার জন্য এটিকে একটি উপযোগী বিকল্প করে তোলে। উপরন্তু, ট্যাগাটোজ দাঁতের ক্ষয় সৃষ্টিকারী ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধিকে বাধা দিতে পারে এবং উপকারী অন্ত্রের অণুজীবের জন্য প্রিবায়োটিক হিসাবে কাজ করার সম্ভাবনা রাখে।

এই জৈব-সংশ্লেষণ কৌশলের মূল উদ্ভাবনটি নিহিত রয়েছে একটি বিশেষ উৎসেচক, যা স্লিম মোল্ড (slime mold) থেকে প্রাপ্ত গ্যালাকটোজ-১-ফসফেট-সিলেক্টিভ ফসফাটেজ (Gal1Pase) নামে পরিচিত, সেটিকে ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে প্রতিস্থাপিত করার মধ্যে। অধ্যাপক নিক নায়ারের নেতৃত্বে গবেষকরা দেখিয়েছেন যে এই উৎসেচকটি ব্যাকটেরিয়ার স্বাভাবিক বিপাকীয় পথকে বিপরীত দিকে চালিত করতে সক্ষম, যা সাধারণত গ্যালাকটোজকে গ্লুকোজে রূপান্তরিত করে। এই প্রক্রিয়ায়, প্রকৌশলীকৃত ই. কোলাই ব্যাকটেরিয়া ক্ষুদ্র কারখানা হিসেবে কাজ করে, যা গ্লুকোজকে প্রথমে গ্যালাক্টোজে এবং পরবর্তীতে আরাবিনোজ আইসোমারেজ (arabinose isomerase) নামক আরেকটি উৎসেচকের মাধ্যমে ট্যাগাটোজে রূপান্তরিত করে।

ঐতিহাসিকভাবে, খাদ্য শিল্প এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে চিনি বা সুক্রোজের স্বাদকে তার স্বাস্থ্যগত ঝুঁকি—যেমন অতিরিক্ত ক্যালোরি, স্থূলতা, ইনসুলিন প্রতিরোধ এবং ডায়াবেটিসের ঝুঁকি—ব্যতিরেকে প্রতিলিপি করার চেষ্টা করেছে। ট্যাগাটোজ প্রাকৃতিকভাবে আপেল, আনারস এবং কমলার মতো ফলে খুব অল্প পরিমাণে (মোট শর্করার ০.২ শতাংশের কম) পাওয়া যায়, যা সরাসরি নিষ্কাশনকে অদক্ষ ও ব্যয়বহুল করে তুলেছিল। এই নতুন পদ্ধতিটি ট্যাগাটোজকে বাণিজ্যিকভাবে সাশ্রয়ী করে তোলার মাধ্যমে এই দীর্ঘদিনের চ্যালেঞ্জ মোকাবিলা করেছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের খাদ্য ও ঔষধ প্রশাসন (FDA) কর্তৃক ট্যাগাটোজকে 'সাধারণত নিরাপদ হিসাবে স্বীকৃত' (GRAS) হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে, যা খাদ্য শিল্পে এর ব্যাপক ব্যবহারের পথ সুগম করেছে।

ট্যাগাটোজ কেবল মিষ্টির বিকল্প হিসেবেই নয়, এটি রান্নার সময় চিনির মতো ক্যারামেলাইজড হয় এবং বাল্ক বা স্থূলতা প্রদানকারী উপাদান হিসেবেও কাজ করে, যা উচ্চ-তীব্রতার মিষ্টি বিকল্পগুলি সাধারণত পারে না। বাজার বিশ্লেষণে দেখা যায়, ২০২৩ সালে ট্যাগাটোজের বাজার মূল্য ছিল ১৬১.২ মিলিয়ন মার্কিন ডলার এবং ২০২৪ থেকে ২০৩২ সালের মধ্যে এর বার্ষিক সম্মিলিত বৃদ্ধির হার (CAGR) ৪.৭ শতাংশের বেশি হবে বলে অনুমান করা হচ্ছে। এই জৈব-সংশ্লেষণ কৌশলটি কেবল ট্যাগাটোজ নয়, বরং অন্যান্য বিরল শর্করা উৎপাদনের পদ্ধতিতেও পরিবর্তন আনতে পারে, যা ভবিষ্যৎ খাদ্য প্রযুক্তির জন্য নতুন সম্ভাবনার দ্বার উন্মোচন করেছে।