Какво представлява нуклеотидът?
Нуклеотидите са клас съединения, състоящи се от пуринови или пиримидинови бази, рибоза или дезоксирибоза и фосфорна киселина. Според различните бази на нуклеотидните молекули, нуклеотидите могат да бъдат разделени на пет вида, а именно 5′-аденинов нуклеотид (AMP), 5′-гуанинов нуклеотид (GMP), 5′-цитозинов нуклеотид (CMP), 5′-урацилов нуклеотид (UMP) и 5′-хипоксантинов нуклеотид (IMP).
Метод за производство на нуклеотид
Понастоящем методите за синтез на нуклеотиди включват основно химичен синтез, микробна ферментация и ензимна хидролиза.
При химическото производство на нуклеотиди за фосфатното естерифициране се използват главно нуклеозиди. Тъй като използваните реагенти са скъпи и се използват суровини за токсичен химичен синтез, изискванията към процеса са високи, околната среда е силно замърсена и производствените разходи са относително високи. Като цяло той се използва само за производството на някои нуклеотидни производни със специални цели и е ограничен до лабораторни мащаби. Широкомащабното индустриално производство е свързано с определени трудности.
При производството на нуклеотиди чрез ферментация се използва основно биосинтетичният път на микробните щамове за производство на нуклеотиди. За да се произвеждат нуклеотиди чрез микробна ферментация, трябва да се вземат предвид биосинтетичните пътища и регулаторните механизми, за да се изберат щамове. Въпреки че ефективността на производството е висока поради проблема с обратните мутации на щамовете и натрупването на продукти в бактериите, се осигурява и обратна връзка. Техническите изисквания, като контрол и регулиране, са сравнително високи. В производствения процес на ферментация има специални изисквания за състава на средата и добавянето на вещества. Освен това инвестициите за изграждане на фабрика са високи, а произвежданият продукт е единичен, така че се ограничава до производството на много малко продукти. Понастоящем са индустриализирани само инозинът (IMP) и гуанилатът (GMP).
При ензимна хидролиза се получават нуклеотиди, които се използват от нуклеаза P1 за разграждане на РНК, за да се получи смес от четири нуклеотида (AMP, GMP, CMP и UMP), след което се разделят и пречистват четирите нуклеотида чрез йонообменна смола. Освен това като субстрат се използва 5′-аденинов нуклеотид (AMP), който се преобразува от аденилатдеаминаза, за да се получи 5′-хипоксантинов нуклеотид (IMP). Процесът на ензимна хидролиза поема производството на 5′-нуклеотид, който има предимствата на прост производствен процес, богати източници на суровини и ниска цена. Това е производственият процес с най-дълга история и най-развита технология.
Използване на нуклеотиди
Nucleotides have a wide range of applications in industries such as food, biotechnology and agriculture.
In the food industry, when inosine and guanylate are mixed with sodium glutamate, the refreshing effect is improved by one to several tens times and has a good effect on the acidic, bitter, burnt and fishy taste. Disodium nucleotide (I + G) has developed into a third generation flavouring after monosodium glutamate and chicken essence. It is widely used in instant noodle spice packs, spices such as chicken essence, chicken powder and fresh soy sauce. In addition, nucleotides in baby food as baby food additives can significantly support infant nutrition, promote intestinal maturation, promote the synthesis of lipoproteins and polyunsaturated fatty acids, and reduce the incidence of colds and diarrhea in infants. Promotes normal growth and development of babies.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
В селското стопанство нуклеотидите могат да се използват като регулатори на растежа на растенията при производството на растения, като по този начин се увеличават добивът и теглото. Могат да се прилагат и във фуражните добавки, което има много очевиден ефект върху растежа на животните. Накратко, дали използването на нуклеотиди във фуражите на растенията или животните може да намали производствените разходи и да донесе значителни ползи.