Co je to nukleotid?
Nukleotidy jsou třídou sloučenin sestávající z purinových nebo pyrimidinových bází, ribózy nebo deoxyribózy a kyseliny fosforečné. Podle různých bází molekul nukleotidů lze nukleotidy rozdělit do pěti typů, a to 5′-adeninnukleotid (AMP), 5′-guaninnukleotid (GMP), 5′-cytosinnukleotid (CMP), 5′-uracilnukleotid (UMP) a 5'-hypoxanthin nukleotid (IMP).
Způsob výroby nukleotidu
V současnosti metody syntézy nukleotidů zahrnují především chemickou syntézu, mikrobiální fermentaci a enzymatickou hydrolýzu.
Při chemické výrobě nukleotidů se k esterifikaci fosfátů používají především nukleosidy. Protože použitá činidla jsou drahá a používají suroviny pro toxickou chemickou syntézu, požadavky na proces jsou vysoké, životní prostředí je silně znečištěné a výrobní náklady jsou relativně vysoké. Obecně se používá pouze k výrobě některých nukleotidových derivátů se speciálními účely a je omezena na laboratorní měřítko. Průmyslová výroba ve velkém měřítku představuje určité potíže.
Produkce nukleotidů fermentací využívá k produkci nukleotidů především biosyntetickou dráhu mikrobiálních kmenů. Aby bylo možné produkovat nukleotidy mikrobiální fermentací, je třeba vzít v úvahu biosyntetické dráhy a regulační mechanismy, aby bylo možné vybrat kmeny. I když je efektivita produkce vysoká kvůli problému zpětných mutací kmenů a akumulace produktů v bakteriích, poskytuje se také zpětná vazba. Technické požadavky jako ovládání a regulace jsou poměrně vysoké. Ve výrobním procesu fermentace jsou kladeny zvláštní požadavky na složení média a přídavek látek. Kromě toho jsou investice do výstavby továrny vysoké a vyrobený produkt je jediný, takže je omezen na výrobu velmi malého počtu produktů. V současné době byly industrializovány pouze inosin (IMP) a guanylát (GMP).
Enzymatickou hydrolýzou vznikají nukleotidy, které využívají nukleázu P1 k degradaci RNA, čímž se získá směs čtyř nukleotidů (AMP, GMP, CMP a UMP), a poté se tyto čtyři nukleotidy oddělí a čistí pomocí iontoměničové pryskyřice. Kromě toho se jako substrát používá 5'-adeninnukleotid (AMP), který je konvertován adenylátdeaminázou na 5'-hypoxanthinnukleotid (IMP). Proces enzymatické hydrolýzy přebírá produkci 5′-nukleotidu, což má výhody jednoduchého výrobního procesu, bohatých zdrojů surovin a nízkých nákladů. Jde o výrobní proces s nejdelší historií a nejvyspělejší technologií.
Použití nukleotidů
Nukleotidy mají široké uplatnění v průmyslových odvětvích, jako je potravinářství, biotechnologie a zemědělství.
V potravinářském průmyslu se při smíchání inosinu a guanylátu s glutamátem sodným osvěžující účinek zlepší jednou až několik desítekkrát a má dobrý vliv na kyselou, hořkou, spálenou a rybí chuť. Disodný nukleotid (I + G) se vyvinul v aroma třetí generace po glutamátu sodném a kuřecím extraktu. Je široce používán v kořenících balíčcích na instantní nudle, v koření, jako je kuřecí extrakt, kuřecí prášek a čerstvá sójová omáčka. Kromě toho mohou nukleotidy v dětské výživě jako přísady do kojenecké výživy významně podpořit výživu kojenců, podpořit zrání střev, podpořit syntézu lipoproteinů a polynenasycených mastných kyselin a snížit výskyt nachlazení a průjmu u kojenců. Podporuje normální růst a vývoj kojenců.
5'-nukleotidy se používají jako zesilovače chuti (umami chuť) při výrobě potravin a jako suroviny v biotechnologických výzkumných aplikacích.
V zemědělském průmyslu mohou být nukleotidy použity jako regulátory růstu rostlin při produkci rostlin, čímž se zvýší výnos a hmotnost. Může být také aplikován do krmných přísad, což má velmi zřejmý vliv na růst zvířat. Stručně řečeno, zda použití nukleotidů v krmivech pro plodiny nebo zvířata může snížit výrobní náklady a přinést významné výhody.