बर्तन में अंडा डालकर कुछ मिनट उबालने पर उसकी पारदर्शी सफेदी सफेद और सख्त होकर जम जाती है। कच्ची मछली के टुकड़ों पर नींबू का रस छिड़ककर छोड़ दें तो उसका मांस दूधिया हो जाता है, और अंडे की सफेदी को देर तक फेंटें तो उसका झाग फूलकर सफेद मेरिंग बन जाता है। इनमें कभी आँच का इस्तेमाल होता है और कभी नहीं, लेकिन इन तीनों दृश्यों के पीछे एक ही प्रक्रिया छिपी है। भोजन में मौजूद प्रोटीन का आकार बिगड़ने की यही घटना ‘प्रोटीन विकृतीकरण (Protein Denaturation)’ कहलाती है।
सरल शब्दों में, प्रोटीन विकृतीकरण का अर्थ है ‘अमीनो अम्लों की शृंखला के सुव्यवस्थित ढंग से मुड़ने से बनी त्रिविमीय संरचना का ऊष्मा, अम्ल या भौतिक बल जैसे प्रभावों से खुलना या अस्तव्यस्त होना’। शृंखला बनाने वाले अमीनो अम्लों का क्रम जस का तस रहता है, लेकिन आकार बदलने से प्रोटीन के गुण और उपयोग में बड़ा बदलाव आता है।
इस लेख में हम क्रम से देखेंगे कि प्रोटीन किस तरह मुड़ा होता है, कौन-कौन से बल उसका विकृतीकरण करते हैं, अलग-अलग तापमान पर एक अंडे में क्या बदलाव होते हैं और विकृतीकरण पोषण को कैसे प्रभावित करता है।
रसोई में हर दिन होने वाला प्रोटीन विकृतीकरण
जब मुड़ी हुई शृंखलाएँ खुलती हैं
प्रोटीन दसियों से लेकर सैकड़ों अमीनो अम्लों के एक के बाद एक जुड़ने से बनी लंबी शृंखला है। यह शृंखला बेतरतीब ढंग से फैली नहीं रहती, बल्कि एक निश्चित आकार में सघन रूप से मुड़ी होती है। इसकी संरचना को आम तौर पर चार स्तरों में बाँटकर समझाया जाता है।
(1) संरचना का स्तर 1
इसका अर्थ है कि अमीनो अम्ल किस क्रम में जुड़े हुए हैं। अमीनो अम्ल आपस में पेप्टाइड बंध नामक मजबूत बंध से जुड़े होते हैं।
(2) संरचना का स्तर 2
इसमें शृंखला के कुछ हिस्से कुंडली या तहदार परदे जैसे आकार में मुड़े होते हैं। शृंखलाओं के बीच के हाइड्रोजन बंध इस आकार को बनाए रखते हैं।
(3) संरचना के स्तर 3 और 4
इसमें पूरी मुड़ी हुई शृंखला गेंद की तरह सिमटकर त्रिविमीय आकार लेती है, और कई शृंखलाएँ मिलकर एक समूह भी बना सकती हैं।
विकृतीकरण में मुख्य रूप से संरचना के स्तर 2 और उससे ऊपर की संरचनाएँ टूटती हैं। पेप्टाइड बंध नहीं टूटते, इसलिए संरचना का स्तर 1 जस का तस रहता है। इसीलिए विकृत प्रोटीन में भी वही अमीनो अम्ल मौजूद रहते हैं, लेकिन पानी में घुलने वाले प्रोटीन का आपस में चिपक जाना या एंजाइम का अपना कार्य खो देना जैसे बदलाव उसके गुणों को इस तरह बदल देते हैं, मानो वह बिल्कुल अलग पदार्थ हो।
विकृतीकरण करने वाले विभिन्न बल
प्रोटीन के मुड़े हुए आकार को अपेक्षाकृत कमजोर बंध बनाए रखते हैं, इसलिए यह कई तरह के प्रभावों से हमारी अपेक्षा से अधिक आसानी से बिगड़ जाता है। रसोई में अक्सर दिखने वाले उदाहरण इस प्रकार हैं।
- ऊष्मा (Heat): तापमान बढ़ने पर अणु अधिक तीव्रता से हिलते हैं और कमजोर बंध टूट जाते हैं। मांस भूनना और अंडे उबालना, दोनों इसी श्रेणी में आते हैं।
- अम्ल (Acid): अम्ल प्रोटीन का विद्युत आवेश बदलकर उसकी संरचना बिगाड़ देता है। लाइम के रस में मछली को भिगोकर पकाई जाने वाली सेविचे और लैक्टिक अम्ल से दूध के प्रोटीन जमाकर बनाया जाने वाला दही इसके प्रमुख उदाहरण हैं।
- यांत्रिक बल (Mechanical Force): सफेदी को जोर से फेंटने पर हवा के संपर्क में आने वाले प्रोटीन खुलकर पतली झिल्ली बनाते हैं। यह झिल्ली हवा के बुलबुलों को घेर लेती है और मेरिंग बनता है।
- लवण और स्कंदक (Salt and Coagulant): गर्म सोया दूध में निगारी मिलाने पर सोया प्रोटीन जमकर टोफू बन जाता है।
मांस भूनते समय भी यही होता है। ऊष्मा मिलने पर मांसपेशियों के प्रोटीन विकृत होकर सिकुड़ते हैं और रेशों के बीच जमा पानी को निचोड़कर बाहर निकाल देते हैं। यही कारण है कि बहुत देर तक पकाया गया मांस सूखा और सख्त हो जाता है। इसलिए मांस के मोटे टुकड़ों को अक्सर पहले बाहर से भूना जाता है और फिर अंदर के हिस्से को कम तापमान पर धीरे-धीरे पकाया जाता है, ताकि प्रोटीन के बहुत अधिक सिकुड़ने से पहले आँच बंद की जा सके।
एक ही प्रोटीन पर अलग-अलग तरह के प्रभाव पड़ने से नम जेल, मुलायम झाग या सख्त ढेले जैसी बिल्कुल अलग बनावटें बन सकती हैं।
एक अंडे में दिखता तापमान का जादू
प्रोटीन विकृतीकरण देखने के लिए अंडा सबसे अच्छी सामग्री है। इसकी सफेदी में दसियों प्रकार के प्रोटीन होते हैं और हर प्रकार का विकृतीकरण तापमान थोड़ा अलग होता है।
तापमान के साथ बदलती सफेदी और जर्दी
सफेदी के प्रोटीनों में ओवोट्रांसफेरिन लगभग 61 डिग्री पर सबसे पहले विकृत होता है, और लगभग 65 डिग्री पर सफेदी नरम और धुंधली होकर जमने लगती है। जर्दी लगभग 65 डिग्री से गाढ़ी होने लगती है और लगभग 70 डिग्री पर जम जाती है। सफेदी में आधे से अधिक हिस्सा बनाने वाला ओवल्ब्यूमिन तापमान 80 डिग्री से ऊपर जाने पर ही जमना शुरू करता है। इसलिए अंडे को लगभग 65 डिग्री के पानी में लंबे समय तक रखने से नरम सफेदी और नम जर्दी वाला गरम पानी के सोते में पका अंडा तैयार होता है।
इसके विपरीत, उबलते पानी में बहुत देर तक उबालने पर लगभग सभी प्रोटीन जमकर पानी को बाहर धकेल देते हैं और सफेदी रबड़ जैसी सख्त हो जाती है। यानी एक ही अंडे में कुछ डिग्री और कुछ मिनट का अंतर उसकी बनावट पूरी तरह बदल देता है। सू-वीड जैसी तापमान को सटीक रखने वाली पाक विधियाँ लोकप्रिय होने का कारण भी यही है। भाप में पकाए जाने वाले अंडे के मिश्रण को तेज आँच पर पकाने से उसमें बहुत से छेद बन जाते हैं, जबकि धीमी आँच पर वह चिकना बनता है; यह भी आँच की तीव्रता से प्रोटीन के जमने की गति नियंत्रित करने का परिणाम है।
क्या विकृतीकरण पोषण नष्ट करता है?
प्रोटीन के विकृत होने की बात सुनकर यह गलतफहमी होना आसान है कि पोषण नष्ट हो जाता है, लेकिन अधिकतर इसका उलटा होता है। अमीनो अम्ल जस के तस रहते हैं और कसकर मुड़ी संरचना के खुलने से पाचक एंजाइम शृंखला तक अधिक आसानी से पहुँच पाते हैं। वास्तव में, शोध के परिणाम बताते हैं कि पके अंडे का प्रोटीन कच्चे अंडे की तुलना में कहीं बेहतर अवशोषित होता है। कच्ची सफेदी में मौजूद एविडिन नामक प्रोटीन बायोटिन से मजबूती से जुड़कर उसके अवशोषण में बाधा डालता है, लेकिन पकाने पर वह विकृत हो जाता है और उसका यह प्रभाव भी कमजोर पड़ जाता है।
विकृतीकरण हमेशा अपरिवर्तनीय नहीं होता। लगभग 1961 में क्रिश्चियन एनफिन्सन (Christian Anfinsen) ने राइबोन्यूक्लिएस एंजाइम को यूरिया के घोल में खोलने के बाद उस पदार्थ को हटाकर दिखाया कि प्रोटीन अपने आप फिर से मूल आकार में मुड़ जाता है। इस शोध के लिए उन्हें 1972 में रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार मिला। इससे पता चला कि मुड़ने के तरीके की जानकारी अमीनो अम्लों के क्रम में पहले से ही मौजूद होती है। हालाँकि, उबले अंडे की तरह जब खुली शृंखलाएँ आपस में उलझकर चिपक जाती हैं, तो वह वापस कच्चा अंडा नहीं बन सकता।
प्रोटीन का आकार कब बदलता है, यह समझकर आँच और समय को नियंत्रित करना ही स्वादिष्ट भोजन बनाने के विज्ञान की पहली सीढ़ी है।
