Какво представлява нуклеотидът?
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).
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).
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.
Използване на нуклеотиди
Нуклеотидите имат широк спектър от приложения в индустрии като хранително-вкусовата промишленост, биотехнологиите и селското стопанство.
В хранително-вкусовата промишленост, когато инозинът и гуанилатът се смесят с натриев глутамат, освежаващият ефект се подобрява от един до няколко десетки пъти и има добър ефект върху киселия, горчивия, изгорялия и рибения вкус. Динатриевият нуклеотид (I + G) се е превърнал в ароматизатор от трето поколение след мононатриевия глутамат и пилешката есенция. Той се използва широко в пакетчета с подправки за инстантни юфка, подправки като пилешка есенция, пилешко на прах и пресен соев сос. Освен това, нуклеотидите в бебешката храна като добавки могат значително да подпомогнат храненето на бебетата, да насърчат чревното съзряване, да стимулират синтеза на липопротеини и полиненаситени мастни киселини и да намалят честотата на настинки и диария при кърмачетата. Подпомага нормалния растеж и развитие на бебетата.
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.