ما هو النوكليوتيد؟
Nucleotides are a class of compounds consisting of purine or pyrimidine bases, ribose or deoxyribose and phosphoric acid. According to the different bases of nucleotide molecules, nucleotides can be divided into five types, namely 5′-adenine nucleotide (AMP), 5′-guanine nucleotide (GMP), 5′-cytosine nucleotide (CMP), 5′-uracil nucleotide (UMP) and 5′-hypoxanthine nucleotide (IMP).
طريقة إنتاج النوكليوتيدات
في الوقت الحالي، تشتمل طرق تخليق النوكليوتيدات بشكل أساسي على التخليق الكيميائي والتخمير الميكروبي والتحلل الأنزيمي.
في الإنتاج الكيميائي للنيوكليوتيدات، تُستخدم النيوكليوسيدات بشكل أساسي في استرة الفوسفات. ونظرًا لأن الكواشف المستخدمة باهظة الثمن وتستخدم مواد خام للتخليق الكيميائي السام، فإن متطلبات العملية عالية، والبيئة ملوثة بشدة وتكاليف الإنتاج مرتفعة نسبيًا. وبشكل عام، تُستخدم فقط لإنتاج بعض مشتقات النيوكليوتيدات لأغراض خاصة وتقتصر على نطاق المختبر. ويواجه الإنتاج الصناعي واسع النطاق بعض الصعوبات.
يعتمد إنتاج النوكليوتيدات عن طريق التخمير بشكل أساسي على المسار الحيوي التخليقي للسلالات الميكروبية لإنتاج النوكليوتيدات. من أجل إنتاج النوكليوتيدات عن طريق التخمير الميكروبي، يجب مراعاة المسارات الحيوية التخليقية والآليات التنظيمية من أجل اختيار السلالات. على الرغم من أن كفاءة الإنتاج عالية بسبب مشكلة الطفرات العكسية للسلالات وتراكم المنتجات في البكتيريا، إلا أن التغذية الراجعة متوفرة أيضًا. المتطلبات الفنية مثل التحكم والتنظيم عالية نسبيًا. في عملية تصنيع التخمير، توجد متطلبات خاصة لتكوين الوسط وإضافة المواد. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاستثمار في بناء المصنع مرتفع والمنتج المنتج فردي، بحيث يقتصر على إنتاج عدد قليل جدًا من المنتجات. حاليًا، تم تصنيع الإينوزين (IMP) والغوانيلات (GMP) فقط.
Enzymatic hydrolysis produces nucleotides that use the P1 nuclease to degrade RNA to obtain a mixture of four nucleotides (AMP, GMP, CMP and UMP), and then separate and purify the four nucleotides by ion exchange resin. In addition, 5′-adenine nucleotide (AMP) is used as a substrate which is converted by adenylate deaminase to produce 5′-hypoxanthine nucleotide (IMP). The enzymatic hydrolysis process takes over the production of 5′-nucleotide, which has the advantages of a simple production process, abundant raw material sources and low cost. It is the manufacturing process with the longest history and the most mature technology.
استخدام النيوكليوتيدات
تتمتع النيوكليوتيدات بمجموعة واسعة من التطبيقات في صناعات مثل الأغذية والتكنولوجيا الحيوية والزراعة.
في صناعة الأغذية، عند مزج الإينوزين والجوانيلات مع غلوتامات الصوديوم، يتحسن تأثير الانتعاش من مرة إلى عدة عشرات من المرات، كما أنه يُحسّن الطعم الحمضي والمرّ والمحترق وطعم السمك. وقد تطور نيوكليوتيد ثنائي الصوديوم (I + G) ليصبح من الجيل الثالث من المنكهات بعد غلوتامات أحادي الصوديوم وخلاصة الدجاج. ويُستخدم على نطاق واسع في عبوات توابل النودلز سريعة التحضير، والتوابل مثل خلاصة الدجاج ومسحوق الدجاج وصلصة الصويا الطازجة. إضافةً إلى ذلك، تُساهم النيوكليوتيدات في أغذية الأطفال كمضافات غذائية في دعم تغذية الرضع بشكل ملحوظ، وتعزيز نضج الأمعاء، وتحفيز إنتاج البروتينات الدهنية والأحماض الدهنية غير المشبعة، والحد من الإصابة بنزلات البرد والإسهال لدى الرضع، مما يُعزز نموهم وتطورهم بشكل طبيعي.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
في الصناعة الزراعية، يمكن استخدام النوكليوتيدات كمنظمات لنمو النباتات في إنتاج النباتات، وبالتالي زيادة الغلة والوزن. ويمكن تطبيقها أيضًا على إضافات الأعلاف، والتي لها تأثير واضح جدًا على نمو الحيوانات. باختصار، سواء كان استخدام النوكليوتيدات في علف المحاصيل أو الحيوانات يمكن أن يقلل من تكاليف الإنتاج ويجلب فوائد كبيرة.