Co je to nukleotid?
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).
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).
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.
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′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
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.