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दशमलव न्यूनीकरण समय (डी-मान)

1920
Thermal sterilization setup with microbial cultures and temperature monitoring in applied microbiology.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

डी-वैल्यू किसी विशिष्ट तापमान पर लक्षित सूक्ष्मजीवों की 90% (या एक लॉग कमी) आबादी को नष्ट करने के लिए आवश्यक समय है। यह थर्मल स्टेरिलाइज़ेशन में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो सूक्ष्मजीवों के ताप प्रतिरोध को मापता है। उदाहरण के लिए, यदि [latex]10^6[/latex] बीजाणुओं की आबादी का डी-वैल्यू 2 मिनट है, तो इसे [latex]10^5[/latex] तक कम करने में 2 मिनट लगते हैं।

डी-वैल्यू, या दशमलव कमी समय, थर्मल प्रोसेसिंग विज्ञान का एक आधार है, जो किसी जीव की ताप प्रतिरोधकता का सटीक माप प्रदान करता है। यह परिभाषित परिस्थितियों (तापमान, पीएच, जल सक्रियता, आदि) के तहत एक विशिष्ट सूक्ष्मजीव के लिए विशिष्ट होता है। यह मान एक सूक्ष्मजीव उत्तरजीविता वक्र, जो एक स्थिर तापमान पर जीवित जीवों की संख्या के लघुगणक और समय के बीच का अंतर दर्शाता है। प्रथम-कोटि अभिक्रिया के लिए, यह वक्र एक सीधी रेखा देता है, और D-मान ढलान का ऋणात्मक व्युत्क्रम होता है। गणितीय रूप से, यह सूक्ष्मजीवों की जनसंख्या में 90% कमी के लिए आवश्यक समय को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम बीजाणुओं के लिए 121°C पर 1.5 मिनट का D-मान (D₁₂₁) का अर्थ है कि उस तापमान पर प्रत्येक 1.5 मिनट के संपर्क में आने पर, इन बीजाणुओं की जनसंख्या दस गुना कम हो जाएगी। 12-लॉग कमी (कम अम्लीय डिब्बाबंद खाद्य पदार्थों के लिए एक मानक, जिसे "12D अवधारणा" के रूप में जाना जाता है) प्राप्त करने के लिए, आवश्यक प्रसंस्करण समय 12 × D, या 12 × 1.5 = 18 मिनट होगा। यह सुनिश्चित करता है कि कोई भी जीवित C. botulinum बीजाणु शेष न रहें। D-मान नसबंदी प्रक्रियाओं को डिज़ाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है जो सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त प्रभावी हों, लेकिन इतनी कठोर न हों कि उत्पाद की गुणवत्ता खराब हो जाए, चाहे वह खाद्य पदार्थ हो, दवा हो या कोई अन्य उत्पाद। चिकित्सा उपकरणविभिन्न सूक्ष्मजीवों के डी-मान में बहुत अंतर होता है; वनस्पति जीवाणु आमतौर पर जीवाणु एंडोस्पोर्स की तुलना में बहुत कम प्रतिरोधी (कम डी-मान) होते हैं।

ऊष्मीय प्रतिरोध को मापने की अवधारणा 20वीं शताब्दी के आरंभिक दौर में, विशेष रूप से डिब्बाबंद खाद्य पदार्थों के उद्योग में किए गए अग्रणी कार्यों से उभरी। डब्ल्यू.डी. बिगेलो और सी. ओलिन बॉल जैसे वैज्ञानिकों ने खाद्य संरक्षण के लिए सरल परीक्षण-और-त्रुटि विधियों से आगे बढ़कर नए तरीके खोजने का प्रयास किया। उन्होंने व्यवस्थित अध्ययन करके ऐसे समय और तापमान के संयोजन का निर्धारण किया जो खाद्य पदार्थों को खराब करने वाले और रोगजनक जीवों, विशेष रूप से क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम को नष्ट करने के लिए आवश्यक थे। इस शोध से 'थर्मल डेथ टाइम' (टीडीटी) वक्र का विकास हुआ और डी-मान तथा संबंधित जेड-मान (जो डी-मान की तापमान निर्भरता का वर्णन करता है) को औपचारिक रूप दिया गया। इस मात्रात्मक दृष्टिकोण ने खाद्य प्रसंस्करण को एक कला से विज्ञान में परिवर्तित कर दिया, जिससे डिब्बाबंद खाद्य पदार्थों का सुरक्षित और बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव हुआ और यह विभिन्न उद्योगों में आधुनिक नसबंदी सत्यापन का आधार बना। इसने सूक्ष्मजीव प्रतिरोध और प्रक्रिया घातकता का वर्णन करने के लिए एक सार्वभौमिक भाषा प्रदान की।

UNESCO Nomenclature: 2401
माइक्रोबायोलॉजी

Type

मात्रात्मक मीट्रिक

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • अभिक्रिया दरों की तापमान निर्भरता का वर्णन करने वाला आर्हेनियस समीकरण
  • प्रथम-कोटि अभिक्रिया गतिकी
  • बैक्टीरिया की तापीय मृत्यु पर बिगेलो और एस्टी द्वारा किए गए अध्ययन

आवेदन

  • खाद्य उद्योग में पाश्चुरीकरण और नसबंदी चक्रों का डिजाइन और सत्यापन करना
  • चिकित्सा उपकरणों के लिए नसबंदी समय की गणना करना
  • पर्यावरण सूक्ष्मजीव विज्ञान अध्ययन
  • दवा निर्माण प्रक्रिया नियंत्रण

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • a centralized, open-access database of d-values for various microorganisms under a wide range of environmental conditions
  • crispr-based screening methods to rapidly identify genes responsible for high thermal resistance (high d-value) in bacteria
  • portable devices that can calculate the d-value of a local microbial sample on-site for custom sterilization cycle design
  • ai-powered software that predicts d-values based on a microorganism’s genomic sequence
  • food packaging materials embedded with sensors that change color based on the accumulated lethality, indicating a sufficient d-value-based process
  • d-value modeling for novel sterilization technologies like plasma or high-pressure processing
  • educational simulation software for students to design and test virtual sterilization cycles using d-value and z-value parameters
  • using d-value data to optimize bacteriophage therapies, selecting for phages with higher thermal stability
  • development of synthetic, non-biological indicator molecules with precisely tunable and predictable d-values for प्रक्रिया सत्यापन
  • integration of d-value calculations into smart home appliances for pasteurizing or sterilizing food with precision
संबंधित विषय: डी-मान, दशमलव कमी समय, तापीय नसबंदी, सूक्ष्मजीव विज्ञान, लॉग कमी, ताप प्रतिरोध, खाद्य प्रसंस्करण, क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम, गतिकी, सत्यापन।

ऐतिहासिक संदर्भ

Electrolysis experiment by Michael Faraday in a historical laboratory setting.

फैराडे का विद्युत अपघटन का प्रथम नियम

यह नियम बताता है कि विद्युत अपघटन के दौरान इलेक्ट्रोड पर परिवर्तित पदार्थ का द्रव्यमान स्थानांतरित विद्युत की मात्रा के सीधे समानुपाती होता है। इस संबंध को सूत्र [latex]m = frac{Q}{F} frac{M}{z}[/latex] द्वारा व्यक्त किया जाता है, जहाँ m द्रव्यमान है, Q कुल विद्युत आवेश है, F फैराडे स्थिरांक है, M मोलर द्रव्यमान है और z पदार्थ के आयनों की संयोजकता संख्या है।
Sterile filtration apparatus for microbiological applications in a cleanroom setting.

रोगाणुरहित निस्पंदन

यह एक भौतिक नसबंदी विधि है जो तरल पदार्थों और गैसों से सूक्ष्मजीवों को हटाने के लिए उन्हें एक ऐसे फिल्टर से गुजारती है जिसका छिद्र आकार इतना छोटा होता है कि सूक्ष्मजीव उसमें फंस जाते हैं। नसबंदी फिल्टर के लिए आमतौर पर 0.22 माइक्रोमीटर (µm) का छिद्र आकार उपयोग किया जाता है, जो अधिकांश जीवाणुओं को प्रभावी ढंग से हटा देता है। यह तकनीक सूक्ष्मजीवों को मारती नहीं है बल्कि उन्हें भौतिक रूप से अलग करती है, जिससे यह ऊष्मा के प्रति संवेदनशील विलयनों के लिए आदर्श है।
Biochemist synthesizing peptides using solid-phase peptide synthesis in a laboratory.

पेप्टाइड बॉन्ड

पेप्टाइड बंध दो अमीनो अम्ल अणुओं के बीच बनने वाला एक सहसंयोजक रासायनिक बंध है। यह एक अमीनो अम्ल के कार्बोक्सिल समूह (-COOH) को दूसरे अमीनो अम्ल के अमीनो समूह (-NH₂) से जोड़ता है, जिससे निर्जलीकरण संश्लेषण अभिक्रिया में जल का एक अणु मुक्त होता है। यह एमाइड प्रकार का बंध पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के निर्माण के लिए मूलभूत है, जो प्रोटीन की प्राथमिक संरचना का आधार है।

दशमलव न्यूनीकरण समय (डी-मान)

Chemiluminescence experiment with luminol in analytical chemistry.

ल्यूमिनोल

क्षारीय विलयन में ऑक्सीकरण कारक के साथ मिलाने पर ल्यूमिनोल (C8H7N3O2) तीव्र नीली रासायनिक प्रकाशिक चमक प्रदर्शित करता है। इसके लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है, जो अक्सर हीमोग्लोबिन में पाए जाने वाले हीम जैसे लौह यौगिक होते हैं। यह अभिक्रिया ल्यूमिनोल का ऑक्सीकरण करती है, जिससे एक अस्थिर पेरोक्साइड बनता है जो विद्युत रूप से उत्तेजित अवस्था में 3-एमिनोफ्थालेट में विघटित हो जाता है। यह उत्तेजित अवस्था फिर क्षय होकर एक नीला फोटॉन उत्सर्जित करती है।
Biochemist demonstrating protein denaturation in a laboratory setting.

प्रोटीन विकृतीकरण

प्रोटीन का विकृतीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें प्रोटीन अपनी मूल त्रि-आयामी संरचना खो देता है। द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं का यह विघटन ऊष्मा, अत्यधिक pH, कार्बनिक विलायक या विकिरण जैसे बाहरी कारकों के कारण होता है। यद्यपि अमीनो अम्लों का प्राथमिक क्रम बरकरार रहता है, लेकिन आकार में परिवर्तन के परिणामस्वरूप प्रोटीन का जैविक कार्य भी समाप्त हो जाता है।
Biochemist studying redox reactions in cellular respiration in a laboratory.

कोशिकीय श्वसन में रेडॉक्स

कोशिकीय श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कार्बनिक अणु, जैसे ग्लूकोज, ऑक्सीकृत होकर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। ग्लूकोज (C₆H₁₂O₆) ऑक्सीकृत होकर CO₂ बनाता है, जबकि ऑक्सीजन (O₂) अपचयित होकर जल (H₂O) में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है, जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता उत्पन्न होती है जो कोशिका की प्राथमिक ऊर्जा स्रोत, एटीपी के संश्लेषण को गति प्रदान करती है।
1834-01-01
1880
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1928
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1921
1930
1930
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Electrolysis apparatus demonstrating water decomposition into hydrogen and oxygen gases.

जल का विद्युत अपघटन

जल का विद्युत अपघटन वह प्रक्रिया है जिसमें जल (H₂O) को विद्युत धारा प्रवाहित करके उसके मूल तत्वों, ऑक्सीजन (O₂) और हाइड्रोजन (H₂) में विघटित किया जाता है। कैथोड पर, दो जल अणु अपचयित होकर हाइड्रोजन गैस और हाइड्रॉक्साइड आयन बनाते हैं। एनोड पर, दो जल अणु ऑक्सीकृत होकर ऑक्सीजन गैस, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन बनाते हैं।
Antique autoclave used for steam sterilization in applied microbiology.

ऑटोक्लेव भाप नसबंदी

उपकरणों और सामग्रियों को कीटाणुरहित करने के लिए उच्च तापमान पर उच्च दाब वाली संतृप्त भाप का उपयोग करने की एक विधि। एक सामान्य चक्र 121 डिग्री सेल्सियस (250 डिग्री फारेनहाइट) पर 100 किलोपैसेंट (15 साईसेंट) के वायुमंडलीय दाब से ऊपर 15 मिनट का होता है। गर्मी और नमी का यह संयोजन प्रोटीन और एंजाइमों को प्रभावी ढंग से निष्क्रिय कर देता है, जिससे प्रतिरोधी जीवाणु बीजाणुओं सहित सभी सूक्ष्मजीव नष्ट हो जाते हैं।
UV Germicidal Irradiation system in a laboratory for microbial disinfection.

यूवी रोगाणुनाशक विकिरण (यूवीजीआई)

यूवी रोगाणुनाशक विकिरण (यूवीजीआई) सूक्ष्मजीवों को मारने या निष्क्रिय करने के लिए कम तरंगदैर्ध्य वाली पराबैंगनी सी (यूवीसी) विकिरण का उपयोग करता है, जो आमतौर पर 254 एनएम पर होती है। यूवीसी प्रकाश बैक्टीरिया, वायरस और अन्य रोगजनकों के न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) को बाधित करता है, जिससे उनकी प्रजनन क्षमता और रोग उत्पन्न करने की क्षमता नष्ट हो जाती है। इस गैर-रासायनिक कीटाणुशोधन विधि का उपयोग हवा, पानी और सतहों के रोगाणुशोधन के लिए किया जाता है।
Industrial electrolyzer setup illustrating overpotential in electrochemistry.

अतिविभव (रसायन विज्ञान)

अतिविभव, किसी अर्ध-अभिक्रिया के ऊष्मागतिकीय रूप से निर्धारित अपचयन विभव और उस विभव के बीच का विभव अंतर (वोल्टेज) है जिस पर अपघटन को प्रयोगात्मक रूप से देखा जाता है। यह इलेक्ट्रोड अभिक्रिया को महत्वपूर्ण दर से आगे बढ़ाने के लिए सक्रियण अवरोधों को पार करने हेतु आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा को दर्शाता है। यह सभी इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाओं की ऊर्जा दक्षता में एक महत्वपूर्ण कारक है।
Laboratory scene of insulin isolation by Banting and Best, 1921, endocrinology research.

इंसुलिन की खोज और पृथक्करण

1921 में, टोरंटो विश्वविद्यालय में जॉन मैकलियोड के मार्गदर्शन में फ्रेडरिक बैंटिंग और चार्ल्स बेस्ट ने कुत्ते के अग्नाशय के अर्क से इंसुलिन को अलग किया। जैव रसायनज्ञ जेम्स कोलिप ने फिर एक शुद्धिकरण प्रक्रिया विकसित की, जिससे यह अर्क मानव उपयोग के लिए सुरक्षित हो गया। इस खोज ने टाइप 1 मधुमेह को एक घातक बीमारी से एक प्रबंधनीय स्थिति में बदल दिया, जिसके लिए बैंटिंग और मैकलियोड को 1923 का नोबेल पुरस्कार मिला।
Laboratory scene depicting cutaneous vitamin D synthesis research in biochemistry.

त्वचीय विटामिन डी संश्लेषण

सूर्य का प्रकाश, विशेष रूप से पराबैंगनी बी (यूवीबी) किरणें जिनकी तरंगदैर्ध्य 290-315 एनएम के बीच होती है, त्वचा में विटामिन डी के संश्लेषण को प्रेरित करती हैं। जब यूवीबी फोटॉन त्वचा पर पड़ते हैं, तो वे 7-डीहाइड्रोकोलेस्टेरॉल को प्रीविटामिन डी3 में परिवर्तित कर देते हैं, जो बाद में विटामिन डी3 (कोलेकैल्सीफेरोल) में परिवर्तित हो जाता है। यह प्रक्रिया मनुष्यों के लिए विटामिन डी का प्राथमिक प्राकृतिक स्रोत है।
Researcher examining chromatophores in ectothermic vertebrates for hormonal pigment translocation.

वर्णक स्थानांतरण का हार्मोनल नियंत्रण

मछलियों और उभयचरों जैसे कई बाह्यतापी कशेरुकी जीवों में, रंग परिवर्तन एक धीमी, शारीरिक प्रक्रिया है जो हार्मोन द्वारा नियंत्रित होती है। क्रोमेटोफोर के भीतर वर्णक कणिकाएं एक सूक्ष्म नलिकाकार संरचना के साथ स्थानांतरित होती हैं। मेलानोसाइट-उत्तेजक हार्मोन (एमएसएच) जैसे हार्मोन वर्णक फैलाव (गहरापन) का कारण बनते हैं, जबकि मेलाटोनिन या मेलानोसाइट-सांद्रण हार्मोन (एमसीएच) एकत्रीकरण (हल्कापन) को प्रेरित करते हैं, जिससे कुछ मिनटों से लेकर घंटों तक के समय में जीव का रंग उसके वातावरण के अनुकूल हो जाता है।
Ethylene oxide sterilization chamber in a microbiology lab for medical devices.

एथिलीन ऑक्साइड (EtO) नसबंदी

एथिलीन ऑक्साइड गैस का उपयोग करके निम्न तापमान पर रासायनिक नसबंदी की एक विधि। यह प्लास्टिक, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और ऑप्टिकल उपकरणों जैसे ऊष्मा और नमी के प्रति संवेदनशील पदार्थों को कीटाणुरहित करने में प्रभावी है। इस प्रक्रिया में एल्किलीकरण शामिल है, जिसमें EtO सूक्ष्मजीवों के डीएनए और प्रोटीन को बाधित करता है, जिससे उनका गुणन रुक जाता है। इसमें गैस की सांद्रता, तापमान, आर्द्रता और समय अवधि पर सावधानीपूर्वक नियंत्रण आवश्यक है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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