ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିପ୍ରୋପିଲ୍ ମିଥାଇଲସେଲୁଲୋଜର କିଣ୍ବନରେ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା

ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିପ୍ରୋପିଲ୍ ମିଥାଇଲସେଲୁଲୋଜ୍ (HPMC)ଏହା ଏକ ଜଳ-ଦ୍ରବଣୀୟ ପଲିମର ଯୌଗିକ ଯାହା ସାଧାରଣତଃ ଶିଳ୍ପ ଏବଂ ଚିକିତ୍ସା କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଏବଂ ଏହାର ପ୍ରୟୋଗ ମୂଲ୍ୟର ଏକ ବିସ୍ତୃତ ପରିସର ଅଛି, ଯେପରିକି ଔଷଧ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ମୁକ୍ତି, ଖାଦ୍ୟ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଏବଂ ନିର୍ମାଣ ସାମଗ୍ରୀ। ଏହାର କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ମୁଖ୍ୟତଃ ସେଲୁଲୋଜର ଅବନତି ଏବଂ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କର ମେଟାବୋଲିକ୍ କାର୍ଯ୍ୟକଳାପ ସହିତ ଜଡିତ। କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ HPMC ର ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକୁ ଭଲ ଭାବରେ ବୁଝିବା ପାଇଁ, ଆମକୁ ପ୍ରଥମେ ଏହାର ମୌଳିକ ଗଠନ ଏବଂ ସେଲୁଲୋଜର ଅବନତି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ବୁଝିବାକୁ ପଡିବ।

୧. ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିପ୍ରୋପିଲ୍ ମିଥାଇଲସେଲୁଲୋଜର ମୌଳିକ ଗଠନ ଏବଂ ଗୁଣ।

HPMC ହେଉଛି ପ୍ରାକୃତିକ ସେଲୁଲୋଜ୍ (ସେଲୁଲୋଜ୍)ର ରାସାୟନିକ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାପ୍ତ ଏକ ବ୍ୟୁତ୍ପନ୍ନ। ଏହାର ଆଣବିକ ଶୃଙ୍ଖଳର ମେରୁଦଣ୍ଡ ହେଉଛି ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ ଅଣୁ (C6H12O6) ଯାହା β-1,4 ଗ୍ଲାଇକୋସିଡିକ୍ ବନ୍ଧ ଦ୍ୱାରା ସଂଯୁକ୍ତ। ସେଲୁଲୋଜ୍ ନିଜେ ପାଣିରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ହେବା କଷ୍ଟକର, କିନ୍ତୁ ମିଥାଇଲ୍ (-OCH3) ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିପ୍ରୋପିଲ୍ (-C3H7OH) ଗୋଷ୍ଠୀ ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କରି, ଏହାର ଜଳ ଦ୍ରବୀଭୂତତାକୁ ଏକ ଦ୍ରବୀଭୂତ ପଲିମର ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ବହୁତ ଉନ୍ନତ କରାଯାଇପାରିବ। HPMCର ପରିବର୍ତ୍ତନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ସାଧାରଣତଃ କ୍ଷାରୀୟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ସେଲୁଲୋଜ୍ ମିଥାଇଲ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ (CH3Cl) ଏବଂ ପ୍ରୋପିଲିନ୍ ଆଲକୋହଲ୍ (C3H6O) ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଫଳସ୍ୱରୂପ ଉତ୍ପାଦର ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଜଳଫିଲିସିଟି ଏବଂ ଦ୍ରବୀଭୂତତା ଥାଏ।

୨. କିଣ୍ବନ ସମୟରେ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା

HPMC ର କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସାଧାରଣତଃ ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କର କାର୍ଯ୍ୟ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ, ଯେଉଁମାନେ HPMC କୁ କାର୍ବନ ଉତ୍ସ ଏବଂ ପୁଷ୍ଟିକର ଉତ୍ସ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତି। HPMC ର କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ନିମ୍ନଲିଖିତ ମୁଖ୍ୟ ପର୍ଯ୍ୟାୟଗୁଡ଼ିକ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:

୨.୧. HPMCର ଅବନତି

ସେଲୁଲୋଜ୍ ନିଜେ ସଂଯୁକ୍ତ ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ ୟୁନିଟ୍ ଦ୍ୱାରା ଗଠିତ, ଏବଂ HPMC କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କ ଦ୍ୱାରା ଅବନତ ହେବ, ପ୍ରଥମେ ଛୋଟ ବ୍ୟବହାରଯୋଗ୍ୟ ଚିନିରେ (ଯେପରିକି ଗ୍ଲୁକୋଜ୍, ଜାଇଲୋଜ୍, ଇତ୍ୟାଦି) ବିଘଟିତ ହେବ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ସାଧାରଣତଃ ବହୁବିଧ ସେଲୁଲୋଜ୍ ଅବନତକାରୀ ଏନଜାଇମର କାର୍ଯ୍ୟ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ମୁଖ୍ୟ ଅବନତି ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:

ସେଲୁଲୋଜ୍ ଜଳବିଶ୍ଳେଷଣ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା: ସେଲୁଲୋଜ୍ ଅଣୁରେ ଥିବା β-1,4 ଗ୍ଲାଇକୋସିଡିକ୍ ବନ୍ଧଗୁଡ଼ିକ ସେଲୁଲୋଜ୍ ହାଇଡ୍ରୋଲେଜ୍ (ଯେପରିକି ସେଲୁଲେଜ୍, ଏଣ୍ଡୋସେଲୁଲେଜ୍) ଦ୍ୱାରା ଭାଙ୍ଗିଯିବ, ଯାହା ଫଳରେ ଛୋଟ ଚିନି ଶୃଙ୍ଖଳ (ଯେପରିକି ଅଲିଗୋସାକାରାଇଡ୍, ଡିସାକାରାଇଡ୍, ଇତ୍ୟାଦି) ସୃଷ୍ଟି ହେବ। ଏହି ଚିନିଗୁଡ଼ିକ ଆହୁରି ବିପାକ ହେବ ଏବଂ ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବମାନଙ୍କ ଦ୍ୱାରା ବ୍ୟବହୃତ ହେବ।

HPMC ର ଜଳବିକରଣ ଏବଂ ଅବନତି: HPMC ଅଣୁରେ ଥିବା ମିଥାଇଲ୍ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିପ୍ରୋପିଲ୍ ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକୁ ଜଳବିକରଣ ଦ୍ୱାରା ଆଂଶିକ ଭାବରେ ଅପସାରିତ କରାଯିବ। ଜଳବିକରଣ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କ୍ରିୟା ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ବୁଝାଯାଇନାହିଁ, କିନ୍ତୁ ଏହା ଅନୁମାନ କରାଯାଇପାରେ ଯେ ଏକ କିଣ୍ମନ ପରିବେଶରେ, ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କ ଦ୍ୱାରା କ୍ଷରିତ ଏନଜାଇମଗୁଡ଼ିକ (ଯେପରିକି ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଲ୍ ଏଷ୍ଟେରେଜ୍) ଦ୍ୱାରା ଜଳବିକରଣ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଉତ୍ପନ୍ନ ହୋଇଥାଏ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା HPMC ଆଣବିକ ଶୃଙ୍ଖଳ ଭାଙ୍ଗିବା ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଗୋଷ୍ଠୀଗୁଡ଼ିକୁ ଅପସାରଣ କରିବାକୁ ନେଇଥାଏ, ଶେଷରେ ଛୋଟ ଚିନି ଅଣୁ ସୃଷ୍ଟି କରିଥାଏ।

୨.୨. ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବ ମେଟାବୋଲିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା

HPMC ଛୋଟ ଚିନି ଅଣୁରେ ପରିଣତ ହେବା ପରେ, ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବମାନେ ଏଞ୍ଜାଇମାଟିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ଏହି ଚିନିକୁ ଶକ୍ତିରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିପାରିବେ। ବିଶେଷକରି, ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବମାନେ କିଣ୍ବନ ପଥ ମାଧ୍ୟମରେ ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ କୁ ଇଥାନଲ୍, ଲାକ୍ଟିକ୍ ଏସିଡ୍ କିମ୍ବା ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ମେଟାବୋଲାଇଟ୍ସରେ ବିଘଟିତ କରନ୍ତି। ବିଭିନ୍ନ ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବମାନେ ବିଭିନ୍ନ ପଥ ମାଧ୍ୟମରେ HPMC ଅବନତି ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକୁ ବିପାକିତ କରିପାରନ୍ତି। ସାଧାରଣ ମେଟାବୋଲିକ୍ ପଥଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:

ଗ୍ଲାଇକୋଲିସିସ୍ ପଥ: ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ ଏନଜାଇମ ଦ୍ୱାରା ପାଇରୁଭେଟରେ ବିଘଟିତ ହୁଏ ଏବଂ ଆହୁରି ଶକ୍ତି (ATP) ଏବଂ ମେଟାବୋଲାଇଟ୍ସ (ଯେପରିକି ଲାକ୍ଟିକ୍ ଏସିଡ୍, ଇଥାନଲ୍, ଇତ୍ୟାଦି) ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୁଏ।

କିଣ୍ବନ ଉତ୍ପାଦ ସୃଷ୍ଟି: ଆନାରୋବିକ୍ କିମ୍ବା ହାଇପକ୍ସିକ ପରିସ୍ଥିତିରେ, ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବମାନେ ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ କିମ୍ବା ଏହାର ଅବନତି ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକୁ କିଣ୍ବନ ପଥ ମାଧ୍ୟମରେ ଇଥାନଲ୍, ଲାକ୍ଟିକ୍ ଏସିଡ୍, ଆସେଟିକ୍ ଏସିଡ୍ ଇତ୍ୟାଦି ଜୈବିକ ଏସିଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରନ୍ତି, ଯାହା ବିଭିନ୍ନ ଶିଳ୍ପ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

୨.୩. ରେଡକ୍ସ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା

HPMC ର କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, କିଛି ସୂକ୍ଷ୍ମଜୀବ ରେଡକ୍ସ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକୁ ଆହୁରି ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିପାରନ୍ତି। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ଇଥାନଲର ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ରେଡକ୍ସ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସହିତ ଥାଏ, ଗ୍ଲୁକୋଜ୍ ପାଇରୁଭେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ପାଇଁ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ତା’ପରେ ହ୍ରାସ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ପାଇରୁଭେଟ୍ ଇଥାନଲରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୁଏ। କୋଷଗୁଡ଼ିକର ମେଟାବୋଲିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ ବଜାୟ ରଖିବା ପାଇଁ ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଜରୁରୀ।

3. କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କାରକଗୁଡ଼ିକ

HPMC ର କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ପରିବେଶଗତ କାରଣଗୁଡ଼ିକର ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଉପରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରଭାବ ପଡ଼ିଥାଏ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, pH, ତାପମାତ୍ରା, ଦ୍ରବୀଭୂତ ଅମ୍ଳଜାନ ପରିମାଣ, ପୁଷ୍ଟିକର ଉତ୍ସ ସାନ୍ଦ୍ରତା, ଇତ୍ୟାଦି ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କର ମେଟାବୋଲିକ୍ ହାର ଏବଂ ଉତ୍ପାଦର ପ୍ରକାରକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରିବ। ବିଶେଷକରି ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ pH, ବିଭିନ୍ନ ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ pH ପରିସ୍ଥିତିରେ ମାଇକ୍ରୋବାୟମ୍ ଏନଜାଇମଗୁଡ଼ିକର କାର୍ଯ୍ୟକଳାପ ଯଥେଷ୍ଟ ଭିନ୍ନ ହୋଇପାରେ, ତେଣୁ HPMC ର ଅବନତି ଏବଂ ଅଣୁଜୀବମାନଙ୍କର ମେଟାବୋଲିକ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ସୁଗମ ପ୍ରଗତି ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ କିଣ୍ବନ ଅବସ୍ଥାକୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ।

କିଣ୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟାଏଚପିଏମସିଏଥିରେ ଜଟିଳ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ, ଯେଉଁଥିରେ ସେଲୁଲୋଜର ଜଳବିଶ୍ବାସ, HPMCର ଅବନତି, ଶର୍କରାର ବିପାକ ଏବଂ କିଣ୍ମନ ଉତ୍ପାଦର ସୃଷ୍ଟି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକୁ ବୁଝିବା କେବଳ HPMCର କିଣ୍ମନ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଅନୁକୂଳ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ ନାହିଁ, ବରଂ ସମ୍ବନ୍ଧିତ ଶିଳ୍ପ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ସୈଦ୍ଧାନ୍ତିକ ସମର୍ଥନ ମଧ୍ୟ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଗବେଷଣାର ଗଭୀରତା ସହିତ, ଭବିଷ୍ୟତରେ HPMCର ଅବନତି ଦକ୍ଷତା ଏବଂ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକର ଉତ୍ପାଦନକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ପାଇଁ ଅଧିକ ଦକ୍ଷ ଏବଂ ମିତବ୍ୟୟୀ କିଣ୍ମନ ପଦ୍ଧତି ବିକଶିତ ହୋଇପାରେ, ଏବଂ ଜୈବ ପରିବର୍ତ୍ତନ, ପରିବେଶ ସୁରକ୍ଷା ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ HPMCର ପ୍ରୟୋଗକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରାଯାଇପାରିବ।