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Free BPVC-102 Solved Assignment | July 2024, January 2025 | BSCFFSQM | English & Hindi Medium | IGNOU

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Question:-1

Explain the roles and responsibilities of food chemists in your own words.

Answer:

🧪 The Roles and Responsibilities of Food Chemists

Food chemistry is a specialized branch of applied science that sits at the intersection of chemistry, biology, and nutrition. A food chemist is a professional scientist who applies chemical and analytical principles to study the composition, properties, and transformations of food materials. Their work is fundamental to ensuring that the food supply is not only abundant and palatable but also safe, nutritious, and high-quality. They are the hidden architects behind the taste, texture, and stability of the foods we consume daily.

🔬 Core Roles and Functions

The work of a food chemist is diverse, spanning research and development (R&D), quality control, and regulatory compliance. Their primary objective is to understand the biochemical processes within food to improve it from farm to fork.
One of their most visible roles is in Product Development and Innovation. This involves creating new food products or improving existing ones. A food chemist might be tasked with developing a plant-based meat alternative that mimics the texture and flavor of beef. This requires a deep understanding of plant proteins, how they denature and bind, and which compounds can create a "meaty" aroma during cooking. They experiment with ingredients, processing methods, and formulations to achieve the desired sensory attributes—taste, aroma, mouthfeel, and appearance—while maintaining nutritional value.
A second critical function is Quality Assurance and Control. Food chemists are guardians of product consistency and safety. They establish stringent quality standards and perform rigorous testing to ensure every batch of a product meets those specifications. This includes analyzing products for:
  • Nutritional content: Verifying levels of vitamins, minerals, fats, proteins, and carbohydrates to ensure accurate labeling.
  • Contaminants: Testing for the presence of harmful pesticides, heavy metals, or toxins produced by molds (mycotoxins).
  • Spoilage indicators: Monitoring for microbial growth or chemical changes that would make a product unsafe or unappealing.
  • Shelf-life stability: Conducting tests to determine how long a product retains its desired qualities under various storage conditions.

⚖️ Key Responsibilities

The daily responsibilities of a food chemist translate these broad roles into concrete actions. They are responsible for conducting complex chemical and sensory analyses using sophisticated instrumentation like High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) to separate and identify compounds, or Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) to analyze flavors and aromas.
A significant responsibility is troubleshooting and problem-solving. For instance, if a salad dressing begins to separate on store shelves, the food chemist must investigate. They might discover that an emulsifier is breaking down under certain pH conditions and must then reformulate the product to create a stable mixture. Similarly, if a bakery product stales too quickly, the chemist will study the retrogradation of starch molecules to find a solution.
Furthermore, food chemists have a vital responsibility to ensure regulatory compliance. They must ensure that all products and processes adhere to the laws and guidelines set by government agencies like the Food and Drug Administration (FDA). This includes guaranteeing that ingredient lists are accurate, nutritional labels are correct, and all food additives are used within their approved limits.
Finally, many food chemists are involved in fundamental research. They explore how different cooking methods affect the nutritional profile of foods or investigate the chemical pathways that lead to the formation of desirable flavors in fermented products like cheese and yogurt. This foundational work drives long-term innovation in the food industry.
In essence, the food chemist is a multifaceted scientist whose work directly impacts public health, consumer satisfaction, and the economic vitality of the food industry. They blend scientific expertise with practical problem-solving to deliver safe, delicious, and nutritious food to a global population.

Question:-2

Describe the structure of proteins (4 hierarchical levels) with the help of diagrams.

Answer:

🧬 The Hierarchical Architecture of Proteins

Proteins are fundamental macromolecules essential for virtually every biological process, acting as enzymes, structural components, transporters, and signaling molecules. Their incredible functional diversity stems from a vast array of three-dimensional structures. This complexity is organized into four distinct, sequential levels of structural organization: primary, secondary, tertiary, and quaternary. Each level builds upon the previous one, ultimately determining the protein's unique shape and biological activity. Understanding this hierarchy is key to comprehending how a linear chain of amino acids folds into a functional, dynamic machine.

1️⃣ Primary Structure: The Linear Sequence

The primary structure is the most fundamental level of protein organization. It refers to the unique, linear sequence of amino acids held together by strong covalent bonds known as peptide bonds. Each amino acid is composed of a central carbon atom bonded to an amino group (-NH₂), a carboxyl group (-COOH), a hydrogen atom, and a distinctive side chain (R group). It is the chemical nature of these variable R groups—which can be nonpolar, polar, acidic, or basic—that dictates the protein's final form and function. The primary sequence is encoded by DNA and is absolutely deterministic; any alteration, through mutation or error, can dramatically change the protein's properties, potentially leading to loss of function or disease, as seen in sickle cell anemia.

2️⃣ Secondary Structure: Local Folding Patterns

The secondary structure describes local, repetitive folding patterns within a polypeptide chain, stabilized primarily by hydrogen bonds that form between the carbonyl oxygen (C=O) of one amino acid and the amino hydrogen (N-H) of another. The two most common and stable types of secondary structure are the alpha-helix (α-helix) and the beta-pleated sheet (β-sheet). An α-helix is a tight, coiled rod-like structure, resembling a spring, where hydrogen bonds form parallel to the helical axis. The β-sheet consists of beta-strands connected laterally by hydrogen bonds, forming a pleated, sheet-like array that can be parallel or antiparallel. These structures provide local stability and are the first step in transforming a linear chain into a more compact form.

3️⃣ Tertiary Structure: The Three-Dimensional Fold

The tertiary structure defines the overall, unique three-dimensional conformation of a single polypeptide chain. It is the result of long-range interactions between the amino acid side chains (R groups), which fold the secondary structural elements into a specific globular or fibrous shape. The stability of this complex structure is maintained by various forces: hydrophobic interactions (which cluster nonpolar R groups away from water), hydrogen bonding, ionic bonds between charged R groups, and strong covalent disulfide bridges between cysteine amino acids. This level of structure is crucial for creating active sites in enzymes and binding pockets for other molecules, making the protein functionally active.

4️⃣ Quaternary Structure: Multi-Subunit Assembly

Not all proteins possess quaternary structure; it is present only in proteins composed of two or more separate polypeptide chains, called subunits. This level describes the arrangement of these individual subunits into a larger, functional protein complex. The same non-covalent forces that stabilize the tertiary structure (hydrophobic interactions, hydrogen bonds, ionic bonds) hold the subunits together. A classic example is hemoglobin, the oxygen-carrying protein in red blood cells, which is composed of four distinct polypeptide subunits (two alpha and two beta chains). The quaternary structure is often essential for the protein's function, enabling cooperativity, where a change in one subunit influences the activity of the others.
In summary, the journey from a simple linear chain of amino acids to a complex, functional three-dimensional structure is a precise and hierarchical process. Each level—primary, secondary, tertiary, and quaternary—builds upon the last, with the sequence of amino acids ultimately dictating the final shape. This structure-function relationship is the central dogma of molecular biology, explaining the exquisite specificity of proteins in carrying out the tasks of life.

Question:-3

Summarize the food applications of vitamins and enzymes.

Answer:

🌿 Food Applications of Vitamins and Enzymes

Vitamins and enzymes are fundamental biological compounds that play critical roles far beyond human nutrition. Within the food industry, they are harnessed as powerful tools to enhance, preserve, and transform the qualities of our food supply. Their applications range from fortifying products to improve public health to enabling key processes in food manufacturing.

💊 Vitamin Applications: Fortification and Preservation

Vitamins are primarily applied in food for the dual purposes of nutrient enhancement and functional preservation.
The most significant application is the fortification and enrichment of foods. This practice is a public health strategy designed to address nutrient deficiencies in populations. For example, iodine is added to salt to prevent goiter, vitamin D is added to milk to aid calcium absorption and prevent rickets, and B vitamins (thiamine, riboflavin, niacin, folic acid) are added to flours and cereals to replace nutrients lost during processing. Folic acid fortification of grain products, in particular, has been remarkably successful in reducing the incidence of neural tube defects in newborns.
Beyond nutrition, certain vitamins serve as natural preservatives due to their antioxidant properties. They help prevent oxidative rancidity in fats and oils, which causes off-flavors and unpleasant odors. Vitamin E (tocopherol) and Vitamin C (ascorbic acid) are commonly used for this purpose. For instance, adding ascorbic acid to canned fruits prevents browning by acting as an oxygen scavenger, thereby maintaining the product’s color and freshness. Similarly, tocopherols are added to vegetable oils and snack foods to extend their shelf life naturally, providing a cleaner label alternative to synthetic antioxidants.

⚗️ Enzyme Applications: Processing and Quality Enhancement

Enzymes, as biological catalysts, are indispensable in food processing for their efficiency and specificity. They operate under mild conditions (e.g., moderate temperatures and pH), making them ideal for numerous applications.
In the dairy industry, enzymes are crucial for crafting a variety of products. Rennet, which contains the enzyme chymosin, is used to coagulate milk proteins, a fundamental step in cheese manufacturing. Lactase is used to hydrolyze lactose into its simpler sugars, glucose and galactose, producing lactose-free milk for individuals with lactose intolerance.
The baking industry relies heavily on enzymes to improve product quality. Amylases are added to flour to break down starch into simpler sugars, which yeast then ferments to produce carbon dioxide gas. This results in better dough rise, improved volume, and a finer, softer crumb structure in the final bread.
In juice and beverage production, enzymes are used to maximize yield and clarity. Pectinases break down pectin, a structural polysaccharide in fruit cell walls. This process makes it easier to extract juice from fruits like apples and grapes, significantly increasing yield. Furthermore, by degrading pectin, these enzymes cause suspended solids to settle, resulting in a clear, visually appealing juice instead of a cloudy one.
Finally, enzymes like proteases are extensively used in meat tenderization and flavor development. They selectively break down tough connective tissues (collagen) in meat, improving its palatability. They are also employed to hydrolyze proteins to create flavor enhancers and protein supplements without using harsh chemicals.

Question:-4

Explain the different pathways of protein metabolism in human body.

Answer:

🔬 Pathways of Protein Metabolism in the Human Body

Protein metabolism encompasses the entire lifecycle of proteins within the body, from their synthesis and incorporation into tissues to their eventual breakdown and excretion. This complex network of biochemical pathways is fundamental to growth, repair, immune function, and energy homeostasis. The process can be broadly divided into two complementary cycles: anabolism (building up) and catabolism (breaking down). The balance between these pathways ensures the body maintains a constant supply of amino acids, the building blocks of proteins, to meet its dynamic needs.

🧱 Anabolism: The Building Phase

Protein anabolism refers to the synthesis of new proteins from amino acids. This process is vital for creating structural components like muscle tissue and collagen, as well as functional molecules such as enzymes, hormones, and antibodies.
The journey begins with digestion, where dietary proteins are broken down into amino acids and small peptides in the stomach and small intestine. These components are absorbed into the bloodstream and transported to various cells. Within a cell's nucleus, the genetic code for a specific protein is transcribed from DNA into messenger RNA (mRNA). The mRNA then travels to a ribosome, the cellular protein factory. Here, transfer RNA (tRNA) molecules deliver specific amino acids to the ribosome according to the mRNA sequence. The ribosome links these amino acids together with peptide bonds, forming a long chain that folds into a functional three-dimensional protein. This entire process, known as translation, requires energy in the form of adenosine triphosphate (ATP) and must be supplied with all the necessary essential amino acids—those the body cannot produce on its own.

⚡ Catabolism: The Breakdown Phase

Protein catabolism is the process of degrading proteins into their constituent amino acids. This serves several critical purposes: recycling damaged proteins, providing carbon skeletons for energy production, and generating molecules for new synthesis.
The breakdown of proteins occurs through two main pathways:
  1. Intracellular Degradation: Inside cells, specialized structures called proteasomes and lysosomes break down damaged or unneeded proteins into amino acids. These amino acids can then be reused.
  2. Interorgan Metabolism: Amino acids that are not immediately needed can be processed further. The first step is deamination, primarily occurring in the liver. This process removes the amino group (-NH₂) from the amino acid. The resulting carbon skeleton, called a keto acid, can then enter various metabolic pathways. Some are converted into glucose through gluconeogenesis to fuel the brain and other tissues during fasting. Others are converted into fatty acids for energy storage or into ketone bodies as an alternative energy source.

♻️ The Fate of the Amino Group

The amino group removed during deamination is highly toxic if accumulated as ammonia. The body has a sophisticated detoxification system called the urea cycle, which also takes place primarily in the liver. This cycle converts ammonia, along with carbon dioxide, into urea, a much less toxic compound. Urea is then released into the bloodstream, filtered out by the kidneys, and excreted in urine. This efficient disposal system is crucial for preventing ammonia toxicity, which can cause severe neurological damage.

⚖️ Regulation and Integration

The body meticulously regulates protein metabolism in response to dietary intake, hormonal signals, and physiological state. Hormones like insulin promote protein synthesis (anabolism), especially after a meal. In contrast, hormones like glucagon and cortisol are released during stress or fasting to stimulate protein breakdown (catabolism) in muscle tissue to liberate amino acids for energy production. The balance between anabolism and catabolism ensures that during periods of adequate nutrition, the body builds and repairs tissues. During a energy deficit, it strategically sacrifices less critical proteins to maintain vital functions, demonstrating the dynamic and adaptive nature of protein metabolism.

Question:-5

Define food additives as per FSSAI. Classify them with suitable examples. Briefly explain any TWO common food additives category used in food industry.

Answer:

🧪 Food Additives: Definition, Classification, and Common Types

📚 Definition as per FSSAI

The Food Safety and Standards Authority of India (FSSAI) defines a food additive as:
“Any substance not normally consumed as a food by itself and not normally used as a typical ingredient of the food, whether or not it has nutritive value, the intentional addition of which to food for a technological (including organoleptic) purpose in the manufacture, processing, preparation, treatment, packing, packaging, transport or holding of such food results, or may be reasonably expected to result, (directly or indirectly) in it or its by-products becoming a component of or otherwise affecting the characteristics of such food.”
In simpler terms, a food additive is any substance added to food to achieve a specific technological function during production, processing, or storage. These substances are not intended to be consumed on their own and are carefully regulated to ensure they are safe for consumption at specified levels.

🗂️ Classification of Food Additives with Examples

Food additives are classified based on their primary technological function. The FSSAI categorizes them broadly as follows:
  1. 🛡️ Preservatives: Substances that prevent or inhibit spoilage caused by microorganisms.
    • Example: Sodium benzoate in soft drinks, sulphur dioxide in dried fruits.
  2. 🎨 Colourants: Substances that add or restore colour to food.
    • Example: Turmeric (natural), Sunset Yellow FCF (synthetic) in candies.
  3. 👅 Flavour Enhancers: Substances that enhance the existing taste and/or aroma of a food.
    • Example: Monosodium Glutamate (MSG) in savoury snacks, sauces.
  4. 🍬 Sweeteners: Substances used to impart a sweet taste to food.
    • Example: Sucrose (natural), Aspartame (artificial non-nutritive sweetener).
  5. 🍶 Emulsifiers and Stabilizers: Emulsifiers help mix liquids that normally separate (like oil and water). Stabilizers help maintain the uniform dispersion of substances.
    • Example: Lecithin in chocolate, guar gum in ice cream.
  6. 🧪 Antioxidants: Substances that prevent or delay the oxidative deterioration of food (e.g., rancidity in fats or browning in fruits).
    • Example: Butylated Hydroxyanisole (BHA) in potato chips, Ascorbic acid (Vitamin C) in fruit juices.
  7. 🧂 Acidity Regulators: Substances that alter or control the acidity or alkalinity of a food.
    • Example: Citric acid in jams and carbonated beverages.
  8. 📏 Others: This includes categories like anti-caking agents (e.g., calcium silicate in salt), humectants (e.g., glycerol in baked goods to retain moisture), and flour treatment agents.

🔎 In-Depth Look at Two Common Categories

1. Preservatives
Preservatives are one of the most critical classes of additives, acting as the first line of defense against food spoilage and foodborne illnesses. Their technological purpose is to extend the shelf life of products by inhibiting the growth of bacteria, yeasts, and molds.
  • Mode of Action: They work through various mechanisms. Some, like sodium benzoate and sorbic acid, are effective in acidic environments where they penetrate microbial cells and lower the internal pH, disrupting metabolism. Others, like sulphur dioxide and sulfites, act as reducing agents, creating an environment unsuitable for microbial growth and also preventing enzymatic browning.
  • Application Example: Sodium benzoate is extensively used in acidic foods such as carbonated drinks, fruit juices, and pickles. Its effectiveness at a low pH makes it ideal for preventing yeast and mold growth in these products, ensuring they remain safe and palatable for weeks or months on the shelf.
2. Emulsifiers and Stabilizers
This category is fundamental to creating the texture, consistency, and overall sensory experience of many modern processed foods. They are essential for producing stable emulsions—mixtures of two liquids that normally don't combine, like oil and water.
  • Emulsifiers: These molecules have a hydrophilic (water-loving) head and a hydrophobic (water-repelling) tail. They position themselves at the interface between oil and water droplets, reducing surface tension and preventing them from separating. This creates a stable, homogeneous mixture.
  • Stabilizers: While emulsifiers help form the emulsion, stabilizers work to maintain its structure over time, preventing ingredients from settling or separating. They often work by increasing the viscosity (thickness) of the water phase.
  • Application Example: In ice cream, emulsifiers like lecithin (often from egg yolk or soy) help create a fine distribution of air cells and fat droplets during the freezing process, resulting in a smooth texture and slow melt-down. Stabilizers like guar gum or carrageenan are added to control ice crystal formation, prevent wheying off (separation of water), and ensure a creamy, consistent mouthfeel from the first spoonful to the last, even after periods of storage and temperature fluctuation.
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प्रश्न:-1

खाद्य रसायनज्ञों की भूमिका और जिम्मेदारियों को अपने शब्दों में समझाइए।

उत्तर:

🧪 खाद्य रसायनज्ञों की भूमिकाएँ और ज़िम्मेदारियाँ

खाद्य रसायन विज्ञान अनुप्रयुक्त विज्ञान की एक विशिष्ट शाखा है जो रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और पोषण के संगम पर स्थित है। एक खाद्य रसायनज्ञ एक पेशेवर वैज्ञानिक होता है जो खाद्य पदार्थों की संरचना, गुणों और परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए रासायनिक और विश्लेषणात्मक सिद्धांतों का प्रयोग करता है। उनका कार्य यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि खाद्य आपूर्ति न केवल प्रचुर और स्वादिष्ट हो, बल्कि सुरक्षित, पौष्टिक और उच्च गुणवत्ता वाली भी हो। वे हमारे द्वारा प्रतिदिन खाए जाने वाले खाद्य पदार्थों के स्वाद, बनावट और स्थिरता के पीछे छिपे हुए शिल्पकार होते हैं।

🔬 मुख्य भूमिकाएँ और कार्य

एक खाद्य रसायनज्ञ का कार्य विविध है, जिसमें अनुसंधान एवं विकास (आर एंड डी), गुणवत्ता नियंत्रण और नियामक अनुपालन शामिल हैं। उनका मुख्य उद्देश्य भोजन में जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं को समझना और उसे खेत से लेकर खाने तक बेहतर बनाना है।
उनकी सबसे प्रमुख भूमिकाओं में से एक उत्पाद विकास और नवाचार है । इसमें नए खाद्य उत्पाद बनाना या मौजूदा उत्पादों में सुधार करना शामिल है। एक खाद्य रसायनज्ञ को पादप-आधारित मांस का ऐसा विकल्प विकसित करने का काम सौंपा जा सकता है जो गोमांस की बनावट और स्वाद जैसा हो। इसके लिए पादप प्रोटीन की गहरी समझ, उनके विकृतीकरण और बंधन की प्रक्रिया, और कौन से यौगिक खाना पकाने के दौरान "मांस जैसी" सुगंध पैदा कर सकते हैं, की आवश्यकता होती है। वे वांछित संवेदी विशेषताओं—स्वाद, सुगंध, मुँह का स्वाद और रूप—को प्राप्त करने के लिए अवयवों, प्रसंस्करण विधियों और फॉर्मूलेशन के साथ प्रयोग करते हैं, साथ ही पोषण मूल्य को भी बनाए रखते हैं।
दूसरा महत्वपूर्ण कार्य गुणवत्ता आश्वासन और नियंत्रण है । खाद्य रसायनज्ञ उत्पाद की स्थिरता और सुरक्षा के संरक्षक होते हैं। वे कड़े गुणवत्ता मानक स्थापित करते हैं और यह सुनिश्चित करने के लिए कठोर परीक्षण करते हैं कि उत्पाद का प्रत्येक बैच उन मानकों पर खरा उतरे। इसमें उत्पादों का विश्लेषण शामिल है:
  • पोषण सामग्री: सटीक लेबलिंग सुनिश्चित करने के लिए विटामिन, खनिज, वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट के स्तर का सत्यापन करना।
  • संदूषक: हानिकारक कीटनाशकों, भारी धातुओं या फफूंदों (मायकोटॉक्सिन) द्वारा उत्पन्न विषाक्त पदार्थों की उपस्थिति के लिए परीक्षण।
  • विकृति सूचक: सूक्ष्मजीवों की वृद्धि या रासायनिक परिवर्तनों की निगरानी करना जो किसी उत्पाद को असुरक्षित या अनाकर्षक बनाते हैं।
  • शेल्फ-लाइफ स्थिरता: यह निर्धारित करने के लिए परीक्षण करना कि कोई उत्पाद विभिन्न भंडारण स्थितियों में कितने समय तक अपने वांछित गुणों को बरकरार रखता है।

⚖️ प्रमुख जिम्मेदारियाँ

एक खाद्य रसायनज्ञ की दैनिक ज़िम्मेदारियाँ इन व्यापक भूमिकाओं को ठोस कार्यों में बदल देती हैं। वे यौगिकों को अलग करने और पहचानने के लिए उच्च-प्रदर्शन द्रव क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) जैसे परिष्कृत उपकरणों का उपयोग करके जटिल रासायनिक और संवेदी विश्लेषण करने के लिए ज़िम्मेदार होते हैं, या स्वाद और सुगंध का विश्लेषण करने के लिए गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-एमएस) का उपयोग करते हैं।
समस्या निवारण और समाधान एक महत्वपूर्ण ज़िम्मेदारी है । उदाहरण के लिए, अगर दुकान की अलमारियों पर सलाद ड्रेसिंग अलग होने लगे, तो खाद्य रसायनज्ञ को इसकी जाँच करनी होगी। उन्हें पता चल सकता है कि एक पायसीकारक कुछ पीएच स्थितियों में विघटित हो रहा है और फिर उन्हें एक स्थिर मिश्रण बनाने के लिए उत्पाद को फिर से तैयार करना होगा। इसी तरह, अगर कोई बेकरी उत्पाद बहुत जल्दी खराब हो जाता है, तो रसायनज्ञ समाधान खोजने के लिए स्टार्च अणुओं के प्रतिगमन का अध्ययन करेगा।
इसके अलावा, खाद्य रसायनज्ञों की एक महत्वपूर्ण ज़िम्मेदारी नियामक अनुपालन सुनिश्चित करना है । उन्हें यह सुनिश्चित करना होगा कि सभी उत्पाद और प्रक्रियाएँ खाद्य एवं औषधि प्रशासन (FDA) जैसी सरकारी एजेंसियों द्वारा निर्धारित कानूनों और दिशानिर्देशों का पालन करें। इसमें यह सुनिश्चित करना शामिल है कि सामग्री सूची सटीक हो, पोषण संबंधी लेबल सही हों, और सभी खाद्य योजकों का उपयोग उनकी स्वीकृत सीमा के भीतर किया जाए।
अंततः, कई खाद्य रसायनज्ञ मौलिक अनुसंधान में लगे हुए हैं । वे यह पता लगाते हैं कि विभिन्न पाक विधियाँ खाद्य पदार्थों के पोषण संबंधी स्वरूप को कैसे प्रभावित करती हैं या उन रासायनिक मार्गों की जाँच करते हैं जो पनीर और दही जैसे किण्वित उत्पादों में वांछित स्वादों के निर्माण में सहायक होते हैं। यह आधारभूत कार्य खाद्य उद्योग में दीर्घकालिक नवाचार को प्रेरित करता है।
संक्षेप में, खाद्य रसायनज्ञ एक बहुमुखी वैज्ञानिक होते हैं जिनका कार्य जन स्वास्थ्य, उपभोक्ता संतुष्टि और खाद्य उद्योग की आर्थिक जीवंतता को सीधे प्रभावित करता है। वे वैज्ञानिक विशेषज्ञता को व्यावहारिक समस्या-समाधान के साथ मिलाकर वैश्विक आबादी को सुरक्षित, स्वादिष्ट और पौष्टिक भोजन प्रदान करते हैं।

प्रश्न:-2

प्रोटीन की संरचना (4 पदानुक्रमिक स्तर) का आरेखों की सहायता से वर्णन करें।

उत्तर:

🧬 प्रोटीन की पदानुक्रमित वास्तुकला

प्रोटीन लगभग हर जैविक प्रक्रिया के लिए आवश्यक मूलभूत वृहत् अणु हैं, जो एंजाइम, संरचनात्मक घटक, वाहक और संकेतन अणु के रूप में कार्य करते हैं। उनकी अविश्वसनीय कार्यात्मक विविधता त्रि-आयामी संरचनाओं की एक विशाल श्रृंखला से उत्पन्न होती है। यह जटिलता संरचनात्मक संगठन के चार विशिष्ट, क्रमिक स्तरों में व्यवस्थित है: प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्थक। प्रत्येक स्तर पिछले स्तर पर आधारित होता है, जो अंततः प्रोटीन के अद्वितीय आकार और जैविक गतिविधि को निर्धारित करता है। इस पदानुक्रम को समझना यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि अमीनो अम्लों की एक रैखिक श्रृंखला कैसे एक कार्यात्मक, गतिशील मशीन में परिवर्तित होती है।

1️⃣ प्राथमिक संरचना: रैखिक अनुक्रम

प्राथमिक संरचना प्रोटीन संगठन का सबसे बुनियादी स्तर है। यह पेप्टाइड बॉन्ड के रूप में ज्ञात मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधे अमीनो एसिड के अद्वितीय, रैखिक अनुक्रम को संदर्भित करता है । प्रत्येक अमीनो एसिड एक केंद्रीय कार्बन परमाणु से बना होता है जो एक एमिनो समूह (-NH₂), एक कार्बोक्सिल समूह (-COOH), एक हाइड्रोजन परमाणु और एक विशिष्ट साइड चेन (R समूह) से बंधा होता है। यह इन परिवर्तनशील R समूहों की रासायनिक प्रकृति है - जो गैर-ध्रुवीय, ध्रुवीय, अम्लीय या बुनियादी हो सकते हैं - जो प्रोटीन के अंतिम रूप और कार्य को निर्धारित करता है। प्राथमिक अनुक्रम डीएनए द्वारा एन्कोड किया गया है और पूरी तरह से नियतात्मक है; उत्परिवर्तन या त्रुटि के माध्यम से कोई भी परिवर्तन, प्रोटीन के गुणों को नाटकीय रूप से बदल सकता है

2️⃣ द्वितीयक संरचना: स्थानीय तह पैटर्न

द्वितीयक संरचना एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के भीतर स्थानीय, दोहरावदार तह पैटर्न का वर्णन करती है, जो मुख्य रूप से हाइड्रोजन बांड द्वारा स्थिर होती है जो एक एमिनो एसिड के कार्बोनिल ऑक्सीजन (C=O) और दूसरे के एमिनो हाइड्रोजन (NH) के बीच बनती है। द्वितीयक संरचना के दो सबसे आम और स्थिर प्रकार अल्फा-हेलिक्स (α-हेलिक्स) और बीटा-प्लीटेड शीट (β-शीट) हैं । एक α-हेलिक्स एक तंग, कुंडलित छड़ जैसी संरचना है, जो एक स्प्रिंग जैसा दिखता है, जहां हाइड्रोजन बांड कुंडलित अक्ष के समानांतर बनते हैं। β-शीट में बीटा-स्ट्रैंड होते हैं जो हाइड्रोजन बांड द्वारा पार्श्व रूप से जुड़े होते हैं, एक प्लीटेड, शीट जैसी सरणी बनाते हैं जो समानांतर या एंटीपैरलल हो सकती है। ये संरचनाएं स्थानीय स्थिरता प्रदान करती हैं और एक रैखिक श्रृंखला को अधिक कॉम्पैक्ट रूप में बदलने की दिशा में पहला कदम हैं।

3️⃣ तृतीयक संरचना: त्रि-आयामी तह

तृतीयक संरचना एकल पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की समग्र, अद्वितीय त्रि-आयामी संरचना को परिभाषित करती है। यह अमीनो अम्ल पार्श्व श्रृंखलाओं (R समूहों) के बीच लंबी दूरी की अंतःक्रियाओं का परिणाम है, जो द्वितीयक संरचनात्मक तत्वों को एक विशिष्ट गोलाकार या रेशेदार आकार में मोड़ देती हैं। इस जटिल संरचना की स्थिरता विभिन्न बलों द्वारा बनाए रखी जाती है: हाइड्रोफोबिक अंतःक्रियाएँ (जो अध्रुवीय R समूहों को जल से दूर समूहित करती हैं), हाइड्रोजन बंधन , आवेशित R समूहों के बीच आयनिक बंधन , और सिस्टीन अमीनो अम्लों के बीच मजबूत सहसंयोजक डाइसल्फ़ाइड सेतु । संरचना का यह स्तर एंजाइमों में सक्रिय स्थल बनाने और अन्य अणुओं के लिए बंधन पॉकेट बनाने के लिए महत्वपूर्ण है, जिससे प्रोटीन कार्यात्मक रूप से सक्रिय होता है।

4️⃣ चतुर्थक संरचना: बहु-उपइकाई संयोजन

सभी प्रोटीनों में चतुर्धातुक संरचना नहीं होती; यह केवल दो या दो से अधिक पृथक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बने प्रोटीनों में ही पाई जाती है, जिन्हें उपइकाइयाँ कहते हैं । यह स्तर इन व्यक्तिगत उपइकाइयों को एक बड़े, क्रियाशील प्रोटीन संकुल में व्यवस्थित करने का वर्णन करता है। वही असहसंयोजक बल जो तृतीयक संरचना (जलविरोधी अंतःक्रियाएँ, हाइड्रोजन बंध, आयनिक बंध) को स्थिर करते हैं, उपइकाइयों को एक साथ जोड़े रखते हैं। इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण हीमोग्लोबिन है, जो लाल रक्त कोशिकाओं में ऑक्सीजन ले जाने वाला प्रोटीन है, जो चार भिन्न पॉलीपेप्टाइड उपइकाइयों (दो अल्फ़ा और दो बीटा श्रृंखलाएँ) से बना होता है। चतुर्धातुक संरचना अक्सर प्रोटीन के कार्य के लिए आवश्यक होती है, जिससे सहकारिता संभव होती है , जहाँ एक उपइकाई में परिवर्तन अन्य की क्रियाशीलता को प्रभावित करता है।
संक्षेप में, अमीनो अम्लों की एक सरल रेखीय श्रृंखला से एक जटिल, क्रियाशील त्रि-आयामी संरचना तक की यात्रा एक सटीक और पदानुक्रमित प्रक्रिया है। प्रत्येक स्तर—प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्थक—पिछले स्तर पर आधारित होता है, जहाँ अमीनो अम्लों का क्रम अंततः अंतिम आकार निर्धारित करता है। यह संरचना-कार्य संबंध आणविक जीव विज्ञान का केंद्रीय सिद्धांत है, जो जीवन के कार्यों को पूरा करने में प्रोटीन की उत्कृष्ट विशिष्टता की व्याख्या करता है।

प्रश्न:-3

विटामिन और एंजाइमों के खाद्य अनुप्रयोगों का सारांश दीजिए।

उत्तर:

🌿 विटामिन और एंजाइमों के खाद्य अनुप्रयोग

विटामिन और एंजाइम मूलभूत जैविक यौगिक हैं जो मानव पोषण से कहीं आगे जाकर महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। खाद्य उद्योग में, इनका उपयोग हमारे खाद्य आपूर्ति के गुणों को बढ़ाने, संरक्षित करने और रूपांतरित करने के लिए शक्तिशाली उपकरणों के रूप में किया जाता है। इनके अनुप्रयोग उत्पादों को सुदृढ़ बनाने से लेकर जन स्वास्थ्य में सुधार लाने और खाद्य निर्माण की प्रमुख प्रक्रियाओं को सक्षम बनाने तक, विविध हैं।

💊 विटामिन अनुप्रयोग: सुदृढ़ीकरण और संरक्षण

विटामिनों का उपयोग मुख्य रूप से भोजन में पोषक तत्वों की वृद्धि और कार्यात्मक संरक्षण के दोहरे उद्देश्यों के लिए किया जाता है ।
इसका सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग खाद्य पदार्थों का सुदृढ़ीकरण और संवर्धन है । यह एक जन स्वास्थ्य रणनीति है जिसे आबादी में पोषक तत्वों की कमी को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उदाहरण के लिए, गण्डमाला की रोकथाम के लिए नमक में आयोडीन मिलाया जाता है, कैल्शियम अवशोषण में सहायता और रिकेट्स की रोकथाम के लिए दूध में विटामिन डी मिलाया जाता है, और प्रसंस्करण के दौरान नष्ट हुए पोषक तत्वों की पूर्ति के लिए आटे और अनाज में बी विटामिन (थायमिन, राइबोफ्लेविन, नियासिन, फोलिक एसिड) मिलाए जाते हैं। विशेष रूप से अनाज उत्पादों में फोलिक एसिड का सुदृढ़ीकरण, नवजात शिशुओं में न्यूरल ट्यूब दोषों की घटनाओं को कम करने में उल्लेखनीय रूप से सफल रहा है।
पोषण के अलावा, कुछ विटामिन अपने एंटीऑक्सीडेंट गुणों के कारण प्राकृतिक परिरक्षक के रूप में भी काम करते हैं। ये वसा और तेलों में ऑक्सीडेटिव बासीपन को रोकने में मदद करते हैं, जिससे खराब स्वाद और अप्रिय गंध पैदा होती है। विटामिन ई (टोकोफेरोल) और विटामिन सी (एस्कॉर्बिक एसिड) आमतौर पर इसी उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, डिब्बाबंद फलों में एस्कॉर्बिक एसिड मिलाने से ऑक्सीजन स्कैवेंजर के रूप में कार्य करके उनका रंग भूरा होने से रोका जा सकता है, जिससे उत्पाद का रंग और ताज़गी बनी रहती है। इसी प्रकार, टोकोफेरोल को वनस्पति तेलों और नाश्ते के खाद्य पदार्थों में प्राकृतिक रूप से उनकी शेल्फ लाइफ बढ़ाने के लिए मिलाया जाता है, जिससे सिंथेटिक एंटीऑक्सीडेंट का एक स्वच्छ विकल्प मिलता है।

⚗️ एंजाइम अनुप्रयोग: प्रसंस्करण और गुणवत्ता संवर्धन

जैविक उत्प्रेरक के रूप में एंजाइम, अपनी दक्षता और विशिष्टता के कारण खाद्य प्रसंस्करण में अपरिहार्य हैं। ये हल्की परिस्थितियों (जैसे, मध्यम तापमान और pH) में कार्य करते हैं, जिससे ये अनेक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाते हैं।
डेयरी उद्योग में , विभिन्न प्रकार के उत्पादों के निर्माण के लिए एंजाइम अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। रेनेट , जिसमें काइमोसिन नामक एंजाइम होता है, का उपयोग दूध के प्रोटीन को जमाने के लिए किया जाता है, जो पनीर निर्माण का एक मूलभूत चरण है। लैक्टेज़ का उपयोग लैक्टोज़ को उसके सरल शर्करा, ग्लूकोज़ और गैलेक्टोज़ में हाइड्रोलाइज़ करने के लिए किया जाता है, जिससे लैक्टोज़ असहिष्णुता वाले व्यक्तियों के लिए लैक्टोज़-मुक्त दूध तैयार होता है।
बेकिंग उद्योग उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए एंजाइमों पर बहुत अधिक निर्भर करता है। स्टार्च को सरल शर्करा में तोड़ने के लिए आटे में एमाइलेज मिलाया जाता है, जिसे खमीर किण्वित करके कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाता है। इससे आटा बेहतर फूलता है, आयतन बढ़ता है, और अंतिम ब्रेड में महीन, मुलायम क्रम्ब संरचना बनती है।
जूस और पेय पदार्थों के उत्पादन में , उपज और स्पष्टता को अधिकतम करने के लिए एंजाइमों का उपयोग किया जाता है। पेक्टिनेज , फलों की कोशिका भित्ति में मौजूद एक संरचनात्मक पॉलीसैकेराइड, पेक्टिन को विघटित करते हैं। इस प्रक्रिया से सेब और अंगूर जैसे फलों से रस निकालना आसान हो जाता है, जिससे उपज में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इसके अलावा, पेक्टिन को विघटित करके, ये एंजाइम निलंबित ठोस पदार्थों को जमा कर देते हैं, जिससे रस धुंधला होने के बजाय साफ़ और देखने में आकर्षक बनता है।
अंत में, प्रोटीएज़ जैसे एंजाइम मांस को कोमल बनाने और स्वाद बढ़ाने में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं । ये एंजाइम मांस में मौजूद कठोर संयोजी ऊतकों (कोलेजन) को चुनिंदा रूप से तोड़ते हैं, जिससे मांस का स्वाद बेहतर होता है। इनका उपयोग प्रोटीन को हाइड्रोलाइज़ करके स्वाद बढ़ाने वाले पदार्थ और प्रोटीन सप्लीमेंट बनाने के लिए भी किया जाता है, बिना कठोर रसायनों का उपयोग किए।

प्रश्न:-4

मानव शरीर में प्रोटीन चयापचय के विभिन्न मार्गों की व्याख्या करें।

उत्तर:

🔬 मानव शरीर में प्रोटीन चयापचय के मार्ग

प्रोटीन उपापचय शरीर में प्रोटीन के संपूर्ण जीवनचक्र को शामिल करता है, उनके संश्लेषण और ऊतकों में समाहित होने से लेकर उनके अंतिम विघटन और उत्सर्जन तक। जैव रासायनिक मार्गों का यह जटिल नेटवर्क विकास, मरम्मत, प्रतिरक्षा कार्य और ऊर्जा समस्थिति के लिए मूलभूत है। इस प्रक्रिया को मोटे तौर पर दो पूरक चक्रों में विभाजित किया जा सकता है: उपचय (निर्माण) और अपचय (विघटन)। इन मार्गों के बीच संतुलन यह सुनिश्चित करता है कि शरीर अपनी गतिशील आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए प्रोटीन के निर्माण खंड, अमीनो अम्लों की निरंतर आपूर्ति बनाए रखे।

🧱 उपचय: निर्माण चरण

प्रोटीन उपचय, अमीनो अम्लों से नए प्रोटीनों के संश्लेषण को संदर्भित करता है। यह प्रक्रिया मांसपेशी ऊतक और कोलेजन जैसे संरचनात्मक घटकों के साथ-साथ एंजाइम, हार्मोन और एंटीबॉडी जैसे कार्यात्मक अणुओं के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण है।
यात्रा पाचन से शुरू होती है , जहां आहार प्रोटीन पेट और छोटी आंत में अमीनो एसिड और छोटे पेप्टाइड्स में टूट जाते हैं। इन घटकों को रक्तप्रवाह में अवशोषित किया जाता है और विभिन्न कोशिकाओं तक पहुँचाया जाता है। एक कोशिका के नाभिक के भीतर, एक विशिष्ट प्रोटीन के आनुवंशिक कोड को डीएनए से मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) में स्थानांतरित किया जाता है। mRNA फिर एक राइबोसोम, सेलुलर प्रोटीन कारखाने की यात्रा करता है। यहां, ट्रांसफर आरएनए (tRNA) अणु mRNA अनुक्रम के अनुसार राइबोसोम को विशिष्ट अमीनो एसिड पहुंचाते हैं। राइबोसोम इन अमीनो एसिड को पेप्टाइड बॉन्ड के साथ जोड़ता है, एक लंबी श्रृंखला बनाता है जो एक कार्यात्मक त्रि-आयामी प्रोटीन में बदल जाती है। इस पूरी प्रक्रिया, जिसे अनुवाद के रूप में जाना जाता है , के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है

⚡ अपचय: विघटन चरण

प्रोटीन अपचय, प्रोटीनों को उनके घटक अमीनो अम्लों में विघटित करने की प्रक्रिया है। यह कई महत्वपूर्ण उद्देश्यों की पूर्ति करता है: क्षतिग्रस्त प्रोटीनों का पुनर्चक्रण, ऊर्जा उत्पादन के लिए कार्बन ढाँचा प्रदान करना, और नए संश्लेषण के लिए अणु उत्पन्न करना।
प्रोटीन का विघटन दो मुख्य मार्गों से होता है:
  1. अंतःकोशिकीय विघटन: कोशिकाओं के अंदर, प्रोटिएसोम और लाइसोसोम नामक विशिष्ट संरचनाएँ क्षतिग्रस्त या अनावश्यक प्रोटीनों को अमीनो अम्लों में विघटित कर देती हैं। इन अमीनो अम्लों का फिर से उपयोग किया जा सकता है।
  2. अंतर-अंग चयापचय: ​​जिन अमीनो अम्लों की तत्काल आवश्यकता नहीं होती, उन्हें आगे संसाधित किया जा सकता है। पहला चरण डीऐमिनेशन है , जो मुख्य रूप से यकृत में होता है। इस प्रक्रिया में अमीनो अम्ल से अमीनो समूह (-NH₂) को हटा दिया जाता है। परिणामस्वरूप कार्बन कंकाल, जिसे कीटो अम्ल कहा जाता है, विभिन्न चयापचय मार्गों में प्रवेश कर सकता है। कुछ अम्ल ग्लूकोनियोजेनेसिस द्वारा ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं जो उपवास के दौरान मस्तिष्क और अन्य ऊतकों को ऊर्जा प्रदान करते हैं। अन्य अम्ल ऊर्जा भंडारण के लिए फैटी एसिड में या वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में कीटोन बॉडी में परिवर्तित हो जाते हैं।

♻️ अमीनो समूह का भाग्य

डिएमीनेशन के दौरान निकाला गया अमीनो समूह अमोनिया के रूप में जमा होने पर अत्यधिक विषैला होता है। शरीर में एक परिष्कृत विषहरण प्रणाली होती है जिसे यूरिया चक्र कहा जाता है , जो मुख्य रूप से यकृत में होती है। यह चक्र अमोनिया को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ यूरिया में परिवर्तित करता है , जो एक बहुत कम विषैला यौगिक है। फिर यूरिया रक्तप्रवाह में छोड़ा जाता है, गुर्दे द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, और मूत्र के माध्यम से उत्सर्जित किया जाता है। यह कुशल निपटान प्रणाली अमोनिया विषाक्तता को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है, जो गंभीर तंत्रिका संबंधी क्षति का कारण बन सकती है।

⚖️ विनियमन और एकीकरण

शरीर आहार सेवन, हार्मोनल संकेतों और शारीरिक स्थिति के अनुसार प्रोटीन चयापचय को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करता है। इंसुलिन जैसे हार्मोन प्रोटीन संश्लेषण (उपचय) को बढ़ावा देते हैं, खासकर भोजन के बाद। इसके विपरीत, ग्लूकागन और कोर्टिसोल जैसे हार्मोन तनाव या उपवास के दौरान मांसपेशियों के ऊतकों में प्रोटीन के टूटने (अपचय) को प्रोत्साहित करने के लिए निकलते हैं ताकि ऊर्जा उत्पादन के लिए अमीनो एसिड मुक्त हो सकें। उपचय और अपचय के बीच संतुलन यह सुनिश्चित करता है कि पर्याप्त पोषण की अवधि के दौरान, शरीर ऊतकों का निर्माण और मरम्मत करता है। ऊर्जा की कमी के दौरान, यह महत्वपूर्ण कार्यों को बनाए रखने के लिए कम महत्वपूर्ण प्रोटीनों का रणनीतिक रूप से त्याग करता है, जो प्रोटीन चयापचय की गतिशील और अनुकूली प्रकृति को दर्शाता है।

प्रश्न:-5

FSSAI के अनुसार खाद्य योजकों को परिभाषित कीजिए। उपयुक्त उदाहरणों सहित उनका वर्गीकरण कीजिए। खाद्य उद्योग में प्रयुक्त किन्हीं दो सामान्य खाद्य योजकों की श्रेणियों की संक्षेप में व्याख्या कीजिए।

उत्तर:

🧪 खाद्य योजक: परिभाषा, वर्गीकरण और सामान्य प्रकार

📚 FSSAI के अनुसार परिभाषा

भारतीय खाद्य सुरक्षा एवं मानक प्राधिकरण (एफएसएसएआई) खाद्य योज्य को इस प्रकार परिभाषित करता है:
"कोई भी पदार्थ जो सामान्यतः अकेले भोजन के रूप में नहीं खाया जाता है और सामान्यतः भोजन के विशिष्ट घटक के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है, चाहे उसका पोषण मूल्य हो या न हो, जिसे ऐसे भोजन के निर्माण, प्रसंस्करण, तैयारी, उपचार, पैकिंग, पैकेजिंग, परिवहन या भंडारण में तकनीकी (ऑर्गेनोलेप्टिक सहित) उद्देश्य के लिए जानबूझकर भोजन में मिलाया जाता है, या जिसके परिणामस्वरूप (प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से) यह या इसके उप-उत्पाद ऐसे भोजन का घटक बन जाते हैं या अन्यथा उसकी विशेषताओं को प्रभावित करते हैं।"
सरल शब्दों में, खाद्य योज्य वह पदार्थ है जो उत्पादन, प्रसंस्करण या भंडारण के दौरान किसी विशिष्ट तकनीकी कार्य को प्राप्त करने के लिए खाद्य पदार्थों में मिलाया जाता है। इन पदार्थों का सेवन अकेले नहीं किया जा सकता और इन्हें सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ये निर्दिष्ट स्तरों पर उपभोग के लिए सुरक्षित हैं।

🗂️ उदाहरणों के साथ खाद्य योजकों का वर्गीकरण

खाद्य योजकों को उनके प्राथमिक तकनीकी कार्य के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। FSSAI इन्हें मोटे तौर पर इस प्रकार वर्गीकृत करता है:
  1. 🛡️ परिरक्षक: वे पदार्थ जो सूक्ष्मजीवों के कारण होने वाले खराब होने से बचाते हैं या उसे बाधित करते हैं।
    • उदाहरण: शीतल पेय में सोडियम बेंजोएट, सूखे मेवों में सल्फर डाइऑक्साइड।
  2. 🎨 रंग: वे पदार्थ जो भोजन में रंग जोड़ते हैं या उसे पुनः बहाल करते हैं।
    • उदाहरण: हल्दी (प्राकृतिक), कैंडी में सनसेट येलो एफसीएफ (सिंथेटिक)।
  3. 👅 स्वाद बढ़ाने वाले पदार्थ: वे पदार्थ जो किसी भोजन के मौजूदा स्वाद और/या सुगंध को बढ़ाते हैं।
    • उदाहरण: नमकीन स्नैक्स, सॉस में मोनोसोडियम ग्लूटामेट (एमएसजी)।
  4. 🍬 स्वीटनर: भोजन को मीठा स्वाद प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पदार्थ।
    • उदाहरण: सुक्रोज (प्राकृतिक), एस्पार्टेम (कृत्रिम गैर-पोषक स्वीटनर)।
  5. 🍶 पायसीकारी और स्थिरक: पायसीकारी उन तरल पदार्थों को मिलाने में मदद करते हैं जो आमतौर पर अलग हो जाते हैं (जैसे तेल और पानी)। स्थिरक पदार्थों के एकसमान फैलाव को बनाए रखने में मदद करते हैं।
    • उदाहरण: चॉकलेट में लेसिथिन, आइसक्रीम में ग्वार गम।
  6. 🧪 एंटीऑक्सीडेंट: वे पदार्थ जो भोजन के ऑक्सीडेटिव क्षरण को रोकते हैं या विलंबित करते हैं (जैसे, वसा में बासीपन या फलों में भूरापन)।
    • उदाहरण: आलू के चिप्स में ब्यूटाइलेटेड हाइड्रॉक्सीएनिसोल (बीएचए), फलों के रस में एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी)।
  7. 🧂 अम्लता नियामक: वे पदार्थ जो भोजन की अम्लता या क्षारीयता को बदलते या नियंत्रित करते हैं।
    • उदाहरण: जैम और कार्बोनेटेड पेय पदार्थों में साइट्रिक एसिड।
  8. 📏 अन्य: इसमें एंटी-केकिंग एजेंट (जैसे, नमक में कैल्शियम सिलिकेट), ह्यूमेक्टेंट्स (जैसे, पके हुए माल में नमी बनाए रखने के लिए ग्लिसरॉल) और आटा उपचार एजेंट जैसी श्रेणियां शामिल हैं।

🔎 दो सामान्य श्रेणियों पर गहन नज़र

1. परिरक्षक
परिरक्षक, योजकों के सबसे महत्वपूर्ण वर्गों में से एक हैं, जो खाद्य पदार्थों के खराब होने और खाद्य जनित बीमारियों के विरुद्ध रक्षा की पहली पंक्ति के रूप में कार्य करते हैं। इनका तकनीकी उद्देश्य बैक्टीरिया, यीस्ट और फफूंदों के विकास को रोककर उत्पादों की शेल्फ लाइफ बढ़ाना है।
  • क्रियाविधि: ये विभिन्न क्रियाविधियों के माध्यम से कार्य करते हैं। कुछ, जैसे सोडियम बेंजोएट और सॉर्बिक एसिड, अम्लीय वातावरण में प्रभावी होते हैं जहाँ ये सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं और आंतरिक pH को कम करते हुए चयापचय को बाधित करते हैं। अन्य, जैसे सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फाइट, अपचायक के रूप में कार्य करते हैं, सूक्ष्मजीवी वृद्धि के लिए अनुपयुक्त वातावरण बनाते हैं और एंजाइमी ब्राउनिंग को भी रोकते हैं।
  • अनुप्रयोग उदाहरण: सोडियम बेंजोएट का व्यापक रूप से अम्लीय खाद्य पदार्थों जैसे कार्बोनेटेड पेय, फलों के रस और अचार में उपयोग किया जाता है। कम pH पर इसकी प्रभावशीलता इसे इन उत्पादों में खमीर और फफूंदी की वृद्धि को रोकने के लिए आदर्श बनाती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि ये शेल्फ पर हफ्तों या महीनों तक सुरक्षित और स्वादिष्ट बने रहें।
2. इमल्सीफायर और स्टेबलाइजर
यह श्रेणी कई आधुनिक प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों की बनावट, गाढ़ापन और समग्र संवेदी अनुभव बनाने के लिए आवश्यक है। ये स्थिर इमल्शन बनाने के लिए आवश्यक हैं—दो तरल पदार्थों का मिश्रण जो आमतौर पर आपस में नहीं मिलते, जैसे तेल और पानी।
  • पायसीकारक: इन अणुओं में एक जलस्नेही (जल-प्रेमी) शीर्ष और एक जलभीत (जल-विकर्षक) पूँछ होती है। ये तेल और जल की बूंदों के बीच के अंतरापृष्ठ पर स्थित होते हैं, जिससे पृष्ठ तनाव कम होता है और उन्हें अलग होने से रोका जा सकता है। इससे एक स्थिर, समांगी मिश्रण बनता है।
  • स्टेबलाइज़र: जहाँ इमल्सीफायर इमल्शन बनाने में मदद करते हैं, वहीं स्टेबलाइज़र समय के साथ इसकी संरचना को बनाए रखते हैं, जिससे अवयवों को जमने या अलग होने से रोका जा सके। ये अक्सर जलीय अवस्था की श्यानता (मोटाई) बढ़ाकर काम करते हैं।
  • अनुप्रयोग उदाहरण: आइसक्रीम में, लेसिथिन (अक्सर अंडे की जर्दी या सोया से) जैसे इमल्सीफायर जमने की प्रक्रिया के दौरान वायु कोशिकाओं और वसा की बूंदों का एक अच्छा वितरण बनाने में मदद करते हैं, जिससे एक चिकनी बनावट और धीमी गति से पिघलने की प्रक्रिया प्राप्त होती है। ग्वार गम या कैरेजेनन जैसे स्टेबलाइजर्स बर्फ के क्रिस्टल बनने को नियंत्रित करने, मट्ठा (पानी का अलग होना) को रोकने और भंडारण और तापमान में उतार-चढ़ाव के बाद भी, पहले चम्मच से आखिरी चम्मच तक एक मलाईदार, एकसमान मुँह का एहसास सुनिश्चित करने के लिए मिलाए जाते हैं।
Free BPVC-102 Solved Assignment | July 2024, January 2025 | BSCFFSQM | English & Hindi Medium | IGNOU

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