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
Nucleotides have a wide range of applications in industries such as food, biotechnology and agriculture.
In the food industry, when inosine and guanylate are mixed with sodium glutamate, the refreshing effect is improved by one to several tens times and has a good effect on the acidic, bitter, burnt and fishy taste. Disodium nucleotide (I + G) has developed into a third generation flavouring after monosodium glutamate and chicken essence. It is widely used in instant noodle spice packs, spices such as chicken essence, chicken powder and fresh soy sauce. In addition, nucleotides in baby food as baby food additives can significantly support infant nutrition, promote intestinal maturation, promote the synthesis of lipoproteins and polyunsaturated fatty acids, and reduce the incidence of colds and diarrhea in infants. Promotes normal growth and development of babies.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
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.