Τι είναι ένα νουκλεοτίδιο;
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).
Μέθοδος παραγωγής νουκλεοτιδίων
Επί του παρόντος, οι μέθοδοι σύνθεσης νουκλεοτιδίων περιλαμβάνουν κυρίως χημική σύνθεση, μικροβιακή ζύμωση και ενζυματική υδρόλυση.
Στη χημική παραγωγή νουκλεοτιδίων, κυρίως νουκλεοζίτες χρησιμοποιούνται για την εστεροποίηση φωσφορικών. Δεδομένου ότι τα εμπλεκόμενα αντιδραστήρια είναι ακριβά και χρησιμοποιούν πρώτες ύλες για τοξική χημική σύνθεση, οι απαιτήσεις της διαδικασίας είναι υψηλές, το περιβάλλον είναι πολύ μολυσμένο και το κόστος παραγωγής είναι σχετικά υψηλό. Γενικά, χρησιμοποιείται μόνο για την παραγωγή ορισμένων παραγώγων νουκλεοτιδίων με ειδικούς σκοπούς και περιορίζεται σε εργαστηριακή κλίμακα. Η μεγάλης κλίμακας βιομηχανοποιημένη παραγωγή παρουσιάζει ορισμένες δυσκολίες.
Η παραγωγή νουκλεοτιδίων με ζύμωση χρησιμοποιεί κυρίως τη βιοσυνθετική οδό μικροβιακών στελεχών για την παραγωγή νουκλεοτιδίων. Προκειμένου να παραχθούν νουκλεοτίδια με μικροβιακή ζύμωση, πρέπει να ληφθούν υπόψη βιοσυνθετικές οδοί και ρυθμιστικοί μηχανισμοί για την επιλογή στελεχών. Αν και η αποδοτικότητα παραγωγής είναι υψηλή λόγω του προβλήματος των οπίσθιων μεταλλάξεων των στελεχών και της συσσώρευσης προϊόντων στα βακτήρια, παρέχεται επίσης ανατροφοδότηση. Οι τεχνικές απαιτήσεις όπως ο έλεγχος και η ρύθμιση είναι σχετικά υψηλές. Στη διαδικασία παρασκευής της ζύμωσης υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για τη σύνθεση του μέσου και την προσθήκη ουσιών. Επιπλέον, η επένδυση για την κατασκευή ενός εργοστασίου είναι υψηλή και το παραγόμενο προϊόν είναι ενιαίο, με αποτέλεσμα να περιορίζεται στην παραγωγή ελάχιστων προϊόντων. Επί του παρόντος, μόνο η ινοσίνη (IMP) και η γουανυλική (GMP) έχουν βιομηχανοποιηθεί.
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.
Χρήση νουκλεοτιδίων
Τα νουκλεοτίδια έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε βιομηχανίες όπως τα τρόφιμα, η βιοτεχνολογία και η γεωργία.
Στη βιομηχανία τροφίμων, όταν η ινοσίνη και η γουανυλική ένωση αναμειγνύονται με γλουταμινικό νάτριο, το αναζωογονητικό αποτέλεσμα βελτιώνεται από μία έως αρκετές δεκάδες φορές και έχει καλή επίδραση στην όξινη, πικρή, καμένη και ψαρίσια γεύση. Το δινάτριο νουκλεοτίδιο (I + G) έχει εξελιχθεί σε αρωματική ουσία τρίτης γενιάς μετά το μονονάτριο γλουταμινικό και το εκχύλισμα κοτόπουλου. Χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευασίες μπαχαρικών για στιγμιαία noodles, μπαχαρικά όπως εκχύλισμα κοτόπουλου, σκόνη κοτόπουλου και φρέσκια σάλτσα σόγιας. Επιπλέον, τα νουκλεοτίδια στις παιδικές τροφές ως πρόσθετα παιδικών τροφών μπορούν να υποστηρίξουν σημαντικά τη διατροφή των βρεφών, να προωθήσουν την εντερική ωρίμανση, να προωθήσουν τη σύνθεση λιποπρωτεϊνών και πολυακόρεστων λιπαρών οξέων και να μειώσουν τη συχνότητα εμφάνισης κρυολογημάτων και διάρροιας στα βρέφη. Προωθεί την κανονική ανάπτυξη και ανάπτυξη των μωρών.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Στη γεωργική βιομηχανία, τα νουκλεοτίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών στην παραγωγή φυτών, αυξάνοντας έτσι την απόδοση και το βάρος. Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε πρόσθετα ζωοτροφών, κάτι που έχει πολύ εμφανή επίδραση στην ανάπτυξη των ζώων. Εν ολίγοις, εάν η χρήση νουκλεοτιδίων στη διατροφή των καλλιεργειών ή των ζώων μπορεί να μειώσει το κόστος παραγωγής και να αποφέρει σημαντικά οφέλη.