আজকের দিনে মদ আর বিয়ার (যবসুরা) শিল্প শয়ে শয়ে বিলিয়ন মূল্যের। কি করে এই শিল্প এ পর্যায়ে এলো তার সঙ্গে জড়িয়ে আছে প্রাণরসায়নের এক দারুণ প্রক্রিয়ার আবিষ্কার। এর নাম গাঁজন (ইংরেজিতে ফারমেন্টেশন)। কিন্তু ইতিহাসে বহু আগে থেকেই মানুষ এ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে আসছে। তবে কেবল মদ তৈরিতেই নয় খাবার সংরক্ষণ, স্বাদ বর্ধন আর পুষ্টির চাহিদা মেটাতেও যুগ যুগ ধরে গাঁজন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে আসছে মানুষ। তবে ঠিক কবে থেকে মানুষ এ পদ্ধতি ব্যবহার করে আসছে তা ঠিকঠাক করে বলা মুশকিল।
[restrict]
৭০০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে প্রাচীন চীনদেশে ভাত, মধু আর ফল থেকে গাঁজন প্রক্রিয়ায় তৈরি হত নানা পানীয়। এসব পানীয় শুধু মাতাল হবার জন্যেই ব্যবহৃত হত তা নয়। মনে করা হতো এ প্রক্রিয়ায় পানীয় বিশুদ্ধ হয়। সুতরাং ওষুধি গুণাগুণ হিশেবেও ব্যবহৃত হতো। এখনো অবধি পাওয়া গাঁজন প্রক্রিয়ার সবথেকে পুরোনো ব্যবহার হল এটা। খ্রিস্টপূর্ব ৪০০০ অব্দে, প্রাচীন মেসোপটেমিয়ায় সুমেরীয়রা যব থেকে তৈরি করত বিয়ার। বিয়ারকে মনে করা হতো “তরল পাউরুটি”। নিরাপদ পানির অভাব থাকায় তখন এই বিয়ারই হয়ে ওঠেছিল জলয়োজন আর পুষ্টির নিরাপদ উৎস। এভাবেই তাঁদের খাদ্য তালিকায় বিয়ার হয়ে ওঠে একটি প্রধান পানীয়। এমনকি সুমেরীয় শ্রুতি কথায় বিয়ারের একজন দেবীও আছেন। নাম নিনখাসি (Ninkasi)। তাঁর স্তুতিতে যে স্তব পাঠ করা হতো তাতে লেখা ছিল বিয়ার তৈরির নির্দেশমালা।
একই ব্যাপার দেখা যায় প্রাচীন মিশরীয়দের মধ্যেও। পাউরুটি বেকিং এ সরডগ ব্যবহার করত তাঁরা। এতে করে বেড়ে যেতো পাউরুটির স্বাদ। সে সঙ্গে সহজে নষ্ট হতো না। মিশরের গরম আর তাপদগ্ধ আবহাওয়ার জন্যে এটা ছিল আশীর্বাদ স্বরূপ। পাউরুটি বেকিং এ সরডগ এর ব্যবহার শুরু হয়েছিল ৩০০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে। প্রাচীন মিশরীয় সংস্কৃতিতে বিয়ার তৈরির প্রচলনও ছিল। সুমেরীয়দের মতন তারাও বিয়ারকে মনে করত ঈশ্বরের আশীর্বাদ। প্রাচীন বৈদিক যুগে (খ্রিস্টপূর্ব ১৭০০-১১০০ অব্দ), মধুকে গাঁজন করে তৈরি হতো মিড নামের পানীয়। প্রাচীন গ্রিক, সেল্টস, স্যাক্সন এবং ভাইকিংসদের মধ্যেও এই পানীয় প্রচলিত ছিল। সুতরাং গাঁজন প্রক্রিয়া মানব সভ্যতার মতোই পুরোনো। বহু আগে থেকেই মানুষ জানত, একটা আবদ্ধ পাত্রে শস্য কিংবা ফল দীর্ঘদন ধরে রেখে দিলেই তৈরি হয়ে যায় মদ কিংবা বিয়ার। কিন্তু মানুষ যা জানত না তা হল ঠিক কি করে গাঁজন প্রক্রিয়া কাজ করে।
ইংরেজি ফারমেন্টেশন শব্দটা এসেছে লাতিন ফারভার (Fervere) থেকে। এর মানে ফুটানো বা সেদ্ধ করা। এমন নামকরণ করার কারণ পানি ফুটানোর সময় যেরকম বুদবুদ তৈরি হয় তেমনি গাঁজন প্রক্রিয়ার সময়ও তৈরি হয় বুদবুদ। গাঁজন প্রক্রিয়ায় পানীয় তৈরি করা বেশ কৌশলের কাজ। মিশ্রণকে যথেষ্ট সময় ধরে না রেখে দিলে মদ বা বিয়ার তৈরি হবে না। আবার খুব বেশি সময় ধরে রাখলে তা পানের জন্য নিরপাদ হয়না। যুগ যুগ ধরে পর্যবেক্ষণের ভেতর দিয়ে মানুষ বুঝতে পেরেছিল গাঁজন প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা আর বাতাসের গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা থাকে। তবে এ প্রক্রিয়ায় আরেকটা জিনিস বড় ভূমিকা রাখে। তা হল অণুজীব।
সাধারণত মদ তৈরির সময় আঙ্গুরকে ভালো করে পা দিয়ে মাড়িয়ে নরম করে নেওয়া হয়। আর তখন পায়ের পাতা থেকে অণুজীব আঙ্গুরের মিশ্রণের সঙ্গে মিশে যায়। এসব অণুজীবের মধ্যেই থাকে ঈস্ট বা খামির নামের ছত্রাক। এটাই আঙ্গুরকে পচিয়ে তৈরি করে মদ। তবে গাঁজন প্রক্রিয়ায় ঈস্টের ভূমিকা সম্পর্কে জানতে মানুষের অপেক্ষা করতে হয়েছে আরও কয়েক শ বছর। কারণ অণুজীব খালি চোখে দেখা যায় না।
সতেরো শতক। ঈস্ট নামের ছত্রাক প্রথম পর্যবেক্ষণ করেন ওলন্দাজ ব্যবসায়ী আন্তোনি ভ্যান লিউয়েনহোক। তাঁর ছিল কাঁচ নিয়ে কারবার। নিজের তৈরি উচ্চ ক্ষমতার লেন্স দিয়ে তিনি পর্যবেক্ষণ করতে থাকলেন একের পর এক অদৃশ্য জীব অণুজীব। পরজীবী, ব্যাকটেরিয়া, ঈস্ট- যা দেখছেন সেসবের বিস্তারিত ছবি এঁকে রাখছেন। লিউয়েনহোকই প্রথম দেখলেন ঈস্ট আসলে ফুটন্ত তরলে ভাসা বুদবুদের মতন গোলাকার গ্লোবিউল দিয়ে তৈরি। তখন তিনি এগুলোকে স্টার্চ দানা ভেবেছিলেন। সে সময় ঈস্টকে মনে করা হতো, একরকম রাসায়নিক যা গাঁজন প্রক্রিয়ায় পানীয় তৈরিতে এবং পাউরুটিকে ফুলাতে ব্যবহৃত হয়। একে কেউই জীবন্ত কিছু মনে করত না।
১৭৮৯ সালে ফরাসি রসায়নবিদ অ্যান্টোইন ল্যাভয়েসিয়ার শর্করা নিয়ে পরীক্ষা শুরু করেন। পরিমাণগত গবেষণার মাধ্যমে তিনি জানতে পারলেন শর্করা আসলে হাইড্রোজেন, কার্বন আর অক্সিজেন দিয়ে তৈরি। গাঁজন প্রক্রিয়ায় আখ থেকে কি করে অ্যালকোহল আর কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি হয় তা জানার আগ্রহ ছিল ল্যাভয়েসিয়ারেরও। তাই এ নিয়ে পরীক্ষা নিরীক্ষাও শুরু করে দিলেন। গাঁজন প্রক্রিয়ার শুরুতে শর্করা আর পানির অনুপাতের সঙ্গে বিক্রিয়া শেষে তৈরি অ্যালকোহল আর কার্বন ডাই অক্সাইডের অনুপাত মিলিয়ে দেখলেন। তাঁর গবেষণার সারবস্তু ছিল এই- গাঁজন প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত শর্করার দুই তৃতীয়াংশ অ্যালকোহলে বিজারিত হয় আর এক তৃতীয়াংশ বিজারিত হয় কার্বন ডাই অক্সাইডে। ঠিকঠাক অনুপাতে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং অ্যালকোহল একসঙ্গে মেশালেও উল্টো করে শর্করা তৈরি হবে। ল্যাভয়েসিয়ারের গবেষণা পরিষ্কার ভাবেই গাঁজন প্রক্রিয়ায় অ্যালকোহল তৈরির রাসায়নিক প্রক্রিয়া নিয়ে ধারণা দেয়। কিন্তু তার সঙ্গে ঈস্টের সম্পর্কটা কি? ল্যাভয়েসিয়ার অনুকল্প দিলেন- ঈস্ট কেবল গাঁজন প্রক্রিয়া শুরু করেই খালাস হয়। মূল রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নেয় না।
ঊনিশ শতকের শুরুর দিকে বিজ্ঞানের দুই মহারথীর মধ্যে এ নিয়ে বাদানুবাদ শুরু হয়। এঁদের একজন হলেন বিখ্যাত ফরাসি অণুজীববিজ্ঞানী ও রসায়নবিদ লুই পাস্তুর। টিকা এবং পাস্তুরাইজেশন পদ্ধতি উদ্ভাবনের জন্য চারদিকে তখন বেশ নামডাক তাঁর। অন্যজন হলেন জাস্টাস ব্যারন ভন লিবিগ। জৈব রসায়নের প্রধান সারির জনকদের মধ্যে তিনি একজন। সে সঙ্গে ফারটিলাইজেশন ইন্ডাস্ট্রি প্রতিষ্ঠাতা হিশেবেও বেশ নামডাক তাঁর। রসায়নের তত্ত্ব, অনুশীলন আর পণ্ডিতিপনায় বড় অবদান রেখেছেন লিবিগ। গাঁজন নিয়ে লিবিগ বরং ল্যাভয়েসিয়ারের কেমিক্যাল থিওরিকেই সমর্থন করতেন। তাঁর ধারণা ছিল ফারমেন্টেশন পুরোপুরি রাসায়নিক প্রক্রিয়া। জীবকোষের তেমন কোনও ভূমিকা নেই এতে। ঈস্ট গাঁজন প্রক্রিয়া শুরু করলেও মূল বায়োকেমিক্যাল বিক্রিয়ায় এর কোনো ভূমিকা থাকে না। যে বস্তুর (ফল/ভাত/যব) ওপর গাঁজন প্রক্রিয়া কাজ করছে তাকে বলা হয় ফারমেন্ট। লিবিগ মনে করতেন ফারমেন্টে থাকা অণু-পরমাণুর মধ্যকার রাসায়নিক কম্পনের ফলেই ফারমেন্টেশন হয়। অনেকটা প্রানিজ বা উদ্ভিজ পদার্থের পুট্রিফিকেশনে যেমনটি হয়।
অন্যদিকে লুই পাস্তুরের ধারণা ছিল পুরোপুরি উল্টো। তিনি দেখালেন তাপ প্রয়োগে ব্রথে (ফারমেন্টের মিশ্রণ) থাকা অণুজীব মেরে ফেললে গাঁজন ঘটছে না। তাছাড়া প্রক্রিয়া শেষে কেবল অ্যালকোহল আর কার্বন-ডাই-অক্সাইডই তৈরি হয়না। গ্লিসারিন, সাকসিনিক এসিড আর অ্যামাইলিক অ্যালকোহলও তৈরি হয়। এসব গুলো উৎপাদই জীবদেহে পাওয়া যায়। এসব পর্যবেক্ষণ বলে যে, গাঁজন কেমিক্যাল নয় বরং অনেক বেশি জৈব প্রক্রিয়া। এই অনুকল্পকে পরখ করে দেখতে পাস্তুর পুনরায় তাঁর পরীক্ষা শুরু করলেন। তবে এবার আগের তুলনায় অনেকটা নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে। দেখা গেল গাঁজন প্রক্রিয়ার সঙ্গে সঙ্গে সমান্তরালে বিভাজিত হচ্ছে ঈস্ট কোষ। পাস্তুর বুঝতে পারলেন জীবিত ঈস্ট কোষের বিভাজনের কারণেই ফারমেন্টেশন ঘটে। মৃত কিংবা জীবকোষের পুট্রিফিকেশনেের কারণে নয়। ১৮৫৭ সালের দিকে পাস্তুর তাঁর পরীক্ষা লব্ধ ফলাফল প্রিলিমিনারি গবেষণাপত্র আকারে প্রকাশ করলেন। ১৮৬০ সালের দিকে প্রকাশ করলেন এর চূড়ান্ত সংস্করণ। শিরোনাম ছিল “Mémoire sur la fermentation alcoolique”।
এর মধ্য দিয়েই সুত্রপাত হল পাস্তুর আর লিবিগের মধ্যে বাদানুবাদ। একের পর এক পেপার আর চিঠিপত্রের মাধ্যমে তা চলতে থাকে টানা বছর কয়েক। লিবিগ প্রশ্ন তুললেন পাস্তুরের পরীক্ষা নিয়ে। তিনি বললেন পুনরায় সম্পাদন সম্ভব নয় পাস্তুরের পরীক্ষা। বিজ্ঞানের কোনো পরীক্ষা যদি বারবার করে দেখা না যায় তাহলে নির্ভরযোগ্যতা কমে আসে সে গবেষণার। কিন্তু সত্যি বলতে গাঁজন নিয়ে পাস্তুর কিংবা লিবিগ কারো মতবাদই আসলে সঠিক ছিলনা।
সমস্যার সমাধান ঘটে আরও বছর তিরিশ পরে। দুই জার্মান সহোদর হ্যান্স বাখনার ও এডওয়ার্ড বাখনারের হাত ধরে। গাঁজন প্রক্রিয়ার কৌশল নিয়ে বিতর্ক যখন তুঙ্গে তখন একটু একটু করে দাঁড়াচ্ছিল প্রাণরসায়নের আরেকটি ক্ষেত্র, এনজাইমোলজি। ১৮৩৩ সালে আনসেলমে পাইয়েন মল্ট নির্যাস থেকে একটা জৈবরাসায়নিক বিচ্ছিন্ন করলেন যা স্টার্চকে ভেঙে সরল শর্করায় রূপান্তরিত করে। তিনি এর নাম দিলেন ডায়াস্টেজ, বর্তমানে ডাকা হয় অ্যামাইলেজ বলে। বছর খানেক পরে থিওডর শোয়ান পাচক রস থেকে (গ্যাস্ট্রিক জুস) আলাদা করলেন পেপসিন নামের এক জৈবরাসায়নিক। পেপসিন ডিমে থাকা প্রোটিনকে ভেঙে ফেলে বেশ দ্রুত। এভাবে একের পর এক জৈবরাসায়নিক উপাদান আবিষ্কার করতে থাকলেন বিজ্ঞানীরা যেগুলো নানা জৈব উপাদানকে ভেঙে ফেলছে। ১৮৭৬ সালের দিকে উলহেম কুন এসব জৈবরাসায়নিকের নাম দিলেন এনজাইম। তবে কুনের মতে এনজাইম কেবল জীবকোষের বাইরেই পাওয়া যায়। ভেতরে নয়।
১৮৯৩ সালে হান্স বাখনার টিকাদানের উদ্দেশ্যে ব্যাকটেরিয়া থেকে কি করে নানা জৈব উপাদান আলাদা করা যায় তা নিয়ে কাজ করছিলেন। তবে সে সময় ইচ্ছেমতন পরিমাণে ব্যাকটেরিয়া গ্রো করানো কঠিন ব্যাপার ছিল। তাই তিনি ব্যাকটেরিয়ার পরিবর্তে ঈস্ট নিয়ে কাজ শুরু করলেন। হান্স হাইড্রোলাইটিক প্রেস দিয়ে ঈস্ট কোষ ভেঙে ভেতরের প্রোটোপ্লাজম বের করে ফেললেন। এই প্রক্রিয়ার পর নিশ্চয়ই ঈস্ট কোষগুলো আর বেঁচে নেই। সুতরাং পাস্তুরের দেওয়া তত্ত্ব মতে, এগুলোর পক্ষে আর গাঁজন প্রক্রিয়া ঘটানো সম্ভব নয়। কিন্তু এডওয়ার্ড যখন গ্লুকোজের সঙ্গে ঈস্ট কোষের প্রোটোপ্লাজম মেশালেন, অবাক হয়ে খেয়াল করলেন কার্বন-ডাই-অক্সাইড গ্যাসের বুদবুদ তৈরি হচ্ছে। এই ঘটনা নিশ্চিত ভাবেই ঘায়েল করে পাস্তুরের দেওয়া ধারণাকে। মৃত ঈস্ট কোষ দিয়েও গাঁজন ঘটা সম্ভব। এভাবেই এডওয়ার্ড বাখনারের কাজ অনেকটা সহজ করে দিয়েছিলেন হান্স।
দুই বাখনারের অসাধারণ উদ্ভাবনটা ছিল মূলত যে উপায়ে তাঁরা কোষের ভেতরকার উপাদান বের করলেন সেটা। এর আগে যারাই কোষ ভেঙে প্রোটোপ্লাজম বের করার চেষ্টা করেছিলেন সবাই তাপ কিংবা রাসায়নিক ব্যবহার করেছিলেন। ফলে নষ্ট হয়ে যেত কোষের ভেতরকার বেশিরভাগ প্রোটিন। আসলে গাঁজন প্রক্রিয়ার পেছনে দায়ী কোষের ভেতরকার এসব প্রোটিন, আরও নির্দিষ্ট করে বললে এনজাইম। সর্বপ্রথম এই জার্মান দুই সহোদরই দেখালানে, জীবকোষ থেকে আলাদা করা এসব উপাদান কোষের ভেতর এবং বাইরে একই রকম কাজ করে। এডওয়ার্ড বাখনার দেখালেন, ঈস্ট কোষে থাকা জাইমেজ এনজাইমই গাঁজন প্রক্রিয়ার কারণ। সুতরাং গাঁজন প্রক্রিয়া ঘটবার জন্যে জীবিত কোষ লাগবেই এমন কোনো ধরাবাঁধা নেই। তবে জীবকোষ থেকে পাওয়া এই এনজাইম থাকা আবশ্যক। এভাবেই হান্স বাখনার এবং এডওয়ার্ড বাখনারের হাত ধরে সমাধান ঘটে পাস্তুর এবং লিবিগের মধ্যকার বিতর্কের। একই সঙ্গে তাঁরা প্রশস্ত করেন উলহেম কুনের এনজাইমের ক্ষেত্র। তাঁরাই প্রথম প্রমাণ করলেন এনজাইম কেবল জীবকোষের বাইরে নয় ভেতরেও থাকে। অবদান স্বরূপ ১৯০৭ সালে রসায়নে নোবেল জিতেছিলেন এডওয়ার্ড বাখনার।
তথ্যসূত্র-
- The History of Fermentation: A Journey Through Time
- Yeast Fermentation and the Making of Beer and Wine.
- Mark Lorch – Biochemistry_ A Very Short Introduction-Oxford University Press, USA (2021)
- Justus von Liebig – Wikipedia
[/restrict]
