Mis on nukleotiid?
Nukleotiidid on ühendite klass, mis koosneb puriin- või pürimidiinalustest, riboosist või desoksüriboosist ja fosforhappest. Vastavalt nukleotiidmolekulide erinevatele alustele võib nukleotiidid jagada viide tüüpi, nimelt 5'-adeniini nukleotiid (AMP), 5'-guaniini nukleotiid (GMP), 5'-tsütosiini nukleotiid (CMP), 5'-uratsiili nukleotiid (UMP) ja 5'-hüpoksantiini nukleotiid (IMP).
Nukleotiidi valmistamise meetod
Praegu hõlmavad nukleotiidide sünteesimeetodid peamiselt keemilist sünteesi, mikroobset fermentatsiooni ja ensümaatilist hüdrolüüsi.
Nukleotiidide keemilises tootmises kasutatakse fosfaadi esterdamiseks peamiselt nukleosiide. Kuna kasutatavad reaktiivid on kallid ja kasutavad mürgise keemilise sünteesi jaoks toorainet, on protsessi nõuded kõrged, keskkond on tugevasti saastatud ja tootmiskulud suhteliselt kõrged. Üldiselt kasutatakse seda ainult mõne eriotstarbelise nukleotiidi derivaadi tootmiseks ja see on piiratud laborimastaabis. Suuremahuline tööstuslik tootmine tekitab teatud raskusi.
Nukleotiidide tootmisel fermentatsiooni teel kasutatakse nukleotiidide tootmiseks peamiselt mikroobitüvede biosünteesi rada. Nukleotiidide tootmiseks mikroobse kääritamise teel tuleb tüvede valimisel arvestada biosünteesi radade ja regulatsioonimehhanismidega. Kuigi tootmistõhusus on kõrge tüvede tagamutatsioonide ja bakteritesse akumuleeruvate toodete tõttu, antakse ka tagasisidet. Tehnilised nõuded, nagu kontroll ja reguleerimine, on suhteliselt kõrged. Fermentatsiooni tootmisprotsessis on erinõuded söötme koostisele ja ainete lisamisele. Lisaks on investeering tehase rajamisse suur ja toodetav toode on üksik, mistõttu piirdub väga väheste toodete valmistamisega. Praegu on tööstuslikult arendatud ainult inosiin (IMP) ja guanülaat (GMP).
Ensümaatiline hüdrolüüs toodab nukleotiide, mis kasutavad P1 nukleaasi RNA lagundamiseks, et saada neljast nukleotiidist koosnev segu (AMP, GMP, CMP ja UMP), seejärel eraldatakse ja puhastatakse neli nukleotiidi ioonivahetusvaiguga. Lisaks kasutatakse substraadina 5'-adeniini nukleotiidi (AMP), mis muundatakse adenülaadi deaminaasiga 5'-hüpoksantiini nukleotiidiks (IMP). Ensümaatiline hüdrolüüsiprotsess võtab üle 5′-nukleotiidi tootmise, mille eelisteks on lihtne tootmisprotsess, rikkalikud tooraineallikad ja madal hind. See on pikima ajaloo ja kõige küpsema tehnoloogiaga tootmisprotsess.
Nukleotiidide kasutamine
Nukleotiididel on lai valik rakendusi sellistes tööstusharudes nagu toit, biotehnoloogia ja põllumajandus.
Toiduainetööstuses, kui inosiin ja guanülaat segatakse naatriumglutamaadiga, paraneb värskendav efekt ühest kuni mitmekümnekordselt ning see avaldab head mõju hapule, kibedale, kõrbenud ja kalamaitsele. Dinaatriumnukleotiid (I + G) on arenenud kolmanda põlvkonna lõhna- ja maitseaineks pärast mononaatriumglutamaati ja kanaessentsi. Seda kasutatakse laialdaselt kiirnuudlite vürtsipakkides, vürtsides, näiteks kanaessentsis, kanapulbris ja värskes sojakastmes. Lisaks võivad imikutoitudes imikutoidu lisaainetena kasutatavad nukleotiidid oluliselt toetada imikute toitumist, soodustada soolestiku küpsemist, soodustada lipoproteiinide ja polüküllastumata rasvhapete sünteesi ning vähendada külmetushaiguste ja kõhulahtisuse esinemissagedust imikutel. Edendab imikute normaalset kasvu ja arengut.
5'-nukleotiide kasutatakse maitsetugevdajatena (umami maitse) toiduainete tootmisel ja toorainena biotehnoloogia uuringutes.
Põllumajanduses saab nukleotiide kasutada taimede kasvuregulaatoritena taimede tootmisel, suurendades seeläbi saagikust ja massi. Seda saab rakendada ka söödalisanditele, millel on väga ilmne mõju loomade kasvule. Lühidalt, kas nukleotiidide kasutamine põllukultuuride või loomade söödas võib vähendada tootmiskulusid ja tuua märkimisväärset kasu.