Mis on nukleotiid?
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).
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).
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.
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′-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.