ताज़ा पकी ब्रेड पर कुछ ही दिनों में फफूँद लग जाती है, लेकिन शहद का ढक्कन खुला छोड़ देने पर भी वह आसानी से खराब नहीं होता। शहद में भी लगभग 20% पानी होता है, तो फिर उसमें सूक्ष्मजीव क्यों नहीं पनप पाते? इस अंतर को समझने की कुंजी पानी की ‘मात्रा’ में नहीं, बल्कि उसकी ‘अवस्था’ में है, और इसे दर्शाने वाला सूचक ही ‘जल सक्रियता (Water Activity)’ है।
सरल शब्दों में, जल सक्रियता वह मान है जो बताता है कि ‘खाद्य पदार्थ में मौजूद पानी में से कितना मुक्त पानी सूक्ष्मजीवों या रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए वास्तव में उपलब्ध है।’ खाद्य पदार्थों की भंडारण अवधि और सुरक्षा का आकलन करने के इस प्रमुख मानदंड का खाद्य एवं पोषण विज्ञान तथा खाद्य उद्योग में व्यापक उपयोग होता है।
इस सामग्री में जल सक्रियता की अवधारणा और मापन के सिद्धांत से लेकर सूक्ष्मजीवों की वृद्धि की सीमा, जल सक्रियता घटाने वाली पारंपरिक और आधुनिक भंडारण विधियों तथा गुणवत्ता बनाए रखने में इसके उपयोग तक को सरल ढंग से समझाया गया है।
जल सक्रियता के सिद्धांत और खाद्य भंडारण
जल सक्रियता क्या है?
खाद्य पदार्थ में मौजूद सारा पानी एक जैसा नहीं होता। कुछ पानी प्रोटीन या कार्बोहाइड्रेट जैसे घटकों से मज़बूती से बँधा होता है, जबकि कुछ पानी अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से घूमता है। सूक्ष्मजीवों की वृद्धि या रासायनिक अभिक्रियाओं में मुख्य रूप से स्वतंत्र रूप से घूमने वाला पानी काम आता है।
- बद्ध जल (Bound Water): यह खाद्य घटकों से मज़बूती से बँधा पानी है, जिसका उपयोग सूक्ष्मजीवों के लिए कठिन होता है।
- मुक्त जल (Free Water): यह घटकों के बीच स्वतंत्र रूप से घूमने वाला पानी है, जिसका उपयोग सूक्ष्मजीवों और अभिक्रियाओं में हो सकता है।
जल सक्रियता खाद्य पदार्थ से उत्पन्न जलवाष्प दाब को उसी तापमान पर शुद्ध पानी से उत्पन्न जलवाष्प दाब से भाग देने पर मिलने वाला मान है। सूत्र के रूप में यह aw = p / p0 है; शुद्ध पानी का मान 1.0 होता है और पानी बिल्कुल न होने की अवस्था का मान 0 होता है। जितना अधिक नमक या चीनी घुली होती है, उतना ही पानी बँध जाता है और जल सक्रियता घटती है। आजकल नमूने को एक वायुरुद्ध पात्र में रखकर उसके ऊपर की हवा की सापेक्ष आर्द्रता मापी जाती है, जिससे कुछ ही मिनटों में इसका पता चल जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जल सक्रियता को 100 से गुणा करने पर मिलने वाला मान ‘संतुलन सापेक्ष आर्द्रता (Equilibrium Relative Humidity)’ के बराबर होता है।
इस अवधारणा को खाद्य सुरक्षा का मानदंड बनाने का श्रेय ऑस्ट्रेलिया के सूक्ष्मजीवविज्ञानी विलियम जेम्स स्कॉट (William James Scott) को जाता है। उन्होंने 1950 के दशक में यह पता लगाया कि सूक्ष्मजीवों की वृद्धि को नियंत्रित करने वाला कारक नमी की मात्रा नहीं, बल्कि जल सक्रियता है।
सूक्ष्मजीवों की वृद्धि की सीमा
अलग-अलग प्रकार के सूक्ष्मजीवों के जीवित रह सकने के लिए जल सक्रियता की न्यूनतम सीमा अलग होती है। जल सक्रियता को इस सीमा से नीचे कर देने पर सूक्ष्मजीव मौजूद होने के बावजूद अपनी संख्या नहीं बढ़ा पाते।
(1) जीवाणु: लगभग 0.91 या अधिक
अधिकांश जीवाणु 0.91 से कम जल सक्रियता पर अच्छी तरह नहीं बढ़ पाते। हालाँकि, खाद्य विषाक्तता पैदा करने वाला स्टैफिलोकोकस ऑरियस एक अपवाद है, जो ऑक्सीजन की मौजूदगी में लगभग 0.86 तक भी टिक सकता है।
(2) यीस्ट: लगभग 0.88 या अधिक
कई यीस्ट लगभग 0.88 तक बढ़ सकते हैं। अत्यधिक शर्करा वाले वातावरण के अनुकूल बने कुछ यीस्ट इससे कहीं कम जल सक्रियता पर भी जीवित रहते हैं।
(3) फफूँद: लगभग 0.80 या अधिक
फफूँद जीवाणुओं की तुलना में शुष्क वातावरण को बेहतर सहन करती हैं, और कई फफूँद लगभग 0.80 तक बढ़ती हैं। शुष्कता के प्रति विशेष रूप से सहनशील कुछ फफूँद लगभग 0.61 पर भी बढ़ सकती हैं।
(4) 0.60 से कम: सूक्ष्मजीवों का रेगिस्तान
जल सक्रियता 0.60 से कम होने पर व्यावहारिक रूप से कोई भी सूक्ष्मजीव अपनी संख्या नहीं बढ़ा सकता। यही कारण है कि अच्छी तरह सीलबंद बिस्कुट जैसे सूखे नाश्ते या दूध का पाउडर लंबे समय तक रखे जा सकते हैं।
संदर्भ के लिए, ताज़े मांस, सब्ज़ियों और फलों की जल सक्रियता आम तौर पर 0.95 या अधिक होती है, इसलिए वे आसानी से खराब होते हैं। जैम की जल सक्रियता लगभग 0.80 होती है, जबकि शहद की जल सक्रियता 0.5 से 0.6 के बीच बहुत कम होती है।
जल सक्रियता घटाने की भंडारण संबंधी सूझबूझ
जल सक्रियता का नाम जानने से बहुत पहले से ही मानव इस सिद्धांत का उपयोग भोजन को सुरक्षित रखने में करता आया है।
- सुखाना (Drying): धूप और हवा में सुखाकर पानी की मात्रा ही घटा दी जाती है। सूखे तेंदू फल, सूखी पोलक मछली और सूखी खाने योग्य साग-सब्ज़ियाँ इसके प्रमुख उदाहरण हैं।
- नमक लगाकर संरक्षण (Salting): नमक से पानी को बाँधकर मुक्त जल घटाया जाता है। नमक में किण्वित समुद्री खाद्य पदार्थ जॉटगल और नमक लगाकर सुखाई गई क्रोकर मछली गुल्बी इसी सिद्धांत से लंबे समय तक सुरक्षित रहती हैं।
- चीनी डालकर संरक्षण (Sugaring): अधिक मात्रा में चीनी डालकर यही प्रभाव पैदा किया जाता है। जैम, चीनी में संरक्षित फलों का गाढ़ा शरबत और मीठी बीन जेली यांगगैंग इसके उदाहरण हैं।
- जमाना (Freezing): पानी के बर्फ बन जाने पर सूक्ष्मजीवों के लिए उपलब्ध पानी बहुत कम हो जाता है।
आधुनिक खाद्य उद्योग इससे एक कदम आगे बढ़ चुका है। जर्मन खाद्य वैज्ञानिक लोथार लाइस्टनर (Lothar Leistner) द्वारा व्यवस्थित की गई ‘बाधा प्रौद्योगिकी (Hurdle Technology)’ में जल सक्रियता, अम्लता, तापमान और परिरक्षकों जैसी कई बाधाओं को थोड़ी-थोड़ी मात्रा में साथ लागू करके सूक्ष्मजीवों को रोका जाता है। चूँकि किसी एक परिस्थिति को अत्यधिक बदलने की ज़रूरत नहीं पड़ती, इसलिए स्वाद और बनावट को बेहतर बनाए रखा जा सकता है।
जल सक्रियता से खाद्य गुणवत्ता की रक्षा
जल सक्रियता केवल सूक्ष्मजीवों पर ही नहीं, बल्कि खाद्य पदार्थ के स्वाद और बनावट पर भी बड़ा प्रभाव डालती है।
(1) कुरकुरापन और सीलापन
बिस्कुट जैसे सूखे नाश्ते या खाने योग्य समुद्री शैवाल की चादरें कम जल सक्रियता पर कुरकुरी रहती हैं, लेकिन हवा से नमी सोखने पर जल सक्रियता बढ़ते ही वे जल्दी सील जाती हैं। इसी कारण खुले हुए नाश्ते के पैकेट को अच्छी तरह बंद करके रखा जाता है।
(2) रासायनिक अभिक्रियाओं की गति
खाद्य पदार्थ को भूरा बनाने वाली भूरापन अभिक्रिया और वसा को बासी करने वाली अभिक्रिया की गति भी जल सक्रियता के अनुसार बदलती है। अमेरिकी खाद्य वैज्ञानिक थियोडोर लाबूज़ा (Theodore Labuza) ने 1970 के दशक की शुरुआत में इन संबंधों को एक ग्राफ में व्यवस्थित किया था, जिसे ‘खाद्य स्थिरता मानचित्र (Food Stability Map)’ कहा जाता है। इस मानचित्र के अनुसार, भूरापन अभिक्रिया मध्यम जल सक्रियता पर सबसे तेज़ होती है, जबकि अत्यधिक शुष्कता में वसा का ऑक्सीकरण उलटे और तेज़ भी हो सकता है। इसलिए खाद्य कंपनियाँ प्रत्येक उत्पाद के लिए उपयुक्त जल सक्रियता निर्धारित करके गुणवत्ता का प्रबंधन करती हैं।
(3) मिलाते समय ध्यान देने योग्य बातें
अलग-अलग जल सक्रियता वाले खाद्य पदार्थों को एक पात्र में रखने पर पानी अधिक जल सक्रियता वाले पदार्थ से कम जल सक्रियता वाले पदार्थ की ओर जाता है। सीरियल में सूखे फल मिलाने पर फलों का सख्त हो जाना और सीरियल का सील जाना इसका उदाहरण है।
जल सक्रियता हमें बताती है कि ‘पानी कितना है’ से अधिक महत्त्वपूर्ण यह है कि ‘पानी कितना मुक्त है।’ शहद, जॉटगल और सूखे तेंदू फलों में समाई भंडारण की पुरानी सूझबूझ को भी अंततः इसी एक सिद्धांत से समझाया जा सकता है।
खाद्य पदार्थ में मौजूद पानी की प्रकृति को समझना और उसे उचित ढंग से नियंत्रित करना सुरक्षित और स्वादिष्ट भोजन की ओर पहला कदम है।
