Mikä on nukleotidi?
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).
Menetelmä nukleotidien tuottamiseksi
Nukleotidien synteesimenetelmät käsittävät tällä hetkellä pääasiassa kemiallisen synteesin, mikrobifermentoinnin ja entsymaattisen hydrolyysin.
Nukleotidien kemiallisessa tuotannossa käytetään pääasiassa nukleosideja fosfaattiesteröintiin. Koska käytetyt reagenssit ovat kalliita ja käyttävät raaka-aineita myrkyllisen kemiallisen synteesin valmistukseen, prosessivaatimukset ovat korkeat, ympäristö saastunut ja tuotantokustannukset suhteellisen korkeat. Yleensä sitä käytetään vain joidenkin nukleotidijohdannaisten tuottamiseen erityistarkoituksiin, ja se on rajoitettu laboratoriomittakaavaan. Laajamittaiseen teolliseen tuotantoon liittyy tiettyjä vaikeuksia.
Nukleotidien tuotannossa fermentoinnilla käytetään pääasiassa mikrobikantojen biosynteesireittiä nukleotidien tuottamiseen. Nukleotidien tuottamiseksi mikrobifermentaatiolla on otettava huomioon biosynteettiset reitit ja säätelymekanismit kantojen valinnassa. Vaikka tuotantotehokkuus on korkea kantojen takamutaatioiden ja tuotteiden kertymisen vuoksi bakteereihin, palautetta annetaan myös. Tekniset vaatimukset, kuten ohjaus ja säätö, ovat suhteellisen korkeat. Fermentoinnin valmistusprosessissa on erityisiä vaatimuksia väliaineen koostumukselle ja aineiden lisäämiselle. Lisäksi investoinnit tehtaan rakentamiseen ovat suuret ja tuote on yksittäinen, joten se rajoittuu hyvin harvojen tuotteiden valmistukseen. Tällä hetkellä vain inosiini (IMP) ja guanylaatti (GMP) on teollistettu.
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.
Nukleotidien käyttö
Nukleotideilla on laaja valikoima sovelluksia teollisuudessa, kuten elintarviketeollisuudessa, bioteknologiassa ja maataloudessa.
Elintarviketeollisuudessa, kun inosiinia ja guanylaattia sekoitetaan natriumglutamaatin kanssa, virkistävä vaikutus paranee yhdestä useisiin kymmeniin kertaisesti ja sillä on hyvä vaikutus happamaan, kitkerään, palaneeseen ja kalan makuun. Dinatriumnukleotidi (I + G) on kehittynyt kolmannen sukupolven aromiksi mononatriumglutamaatin ja kanan esanssin jälkeen. Sitä käytetään laajalti pikanuudelien maustepakkauksissa, mausteissa, kuten kanan esanssissa, kanajauheessa ja tuoreessa soijakastikkeessa. Lisäksi nukleotidit vauvanruoassa vauvanruoan lisäaineina voivat merkittävästi tukea imeväisten ravitsemusta, edistää suoliston kypsymistä, edistää lipoproteiinien ja monityydyttymättömien rasvahappojen synteesiä sekä vähentää vilustumisen ja ripulin esiintyvyyttä imeväisillä. Edistää vauvojen normaalia kasvua ja kehitystä.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Maatalousteollisuudessa nukleotideja voidaan käyttää kasvien kasvun säätelijöinä kasvien tuotannossa, mikä lisää satoa ja painoa. Sitä voidaan käyttää myös rehun lisäaineisiin, millä on erittäin selvä vaikutus eläinten kasvuun. Lyhyesti sanottuna voiko nukleotidien käyttö kasvien tai eläinten ruokinnassa alentaa tuotantokustannuksia ja tuoda merkittäviä hyötyjä.