Mi az a nukleotid?
A nukleotidok purin- vagy pirimidinbázisokból, ribózból vagy dezoxiribózból és foszforsavból álló vegyületek osztálya. A nukleotidmolekulák különböző bázisai szerint a nukleotidok öt típusra oszthatók: 5'-adenin nukleotid (AMP), 5'-guanin nukleotid (GMP), 5'-citozin nukleotid (CMP), 5'-uracil nukleotid (UMP) és 5′-hipoxantin nukleotid (IMP).
Nukleotid előállításának módja
Jelenleg a nukleotid szintézis módszerei főként kémiai szintézisből, mikrobiális fermentációból és enzimatikus hidrolízisből állnak.
A nukleotidok kémiai előállítása során főként nukleozidokat használnak foszfátészterezésre. Mivel a felhasznált reagensek drágák és nyersanyagokat használnak fel a mérgező kémiai szintézishez, az eljárás követelményei magasak, a környezet erősen szennyezett és a gyártási költségek viszonylag magasak. Általában csak bizonyos nukleotid-származékok speciális célú előállítására használják, és laboratóriumi méretekre korlátozódik. A nagyüzemi ipari termelés bizonyos nehézségekkel jár.
A nukleotidok fermentációval történő előállítása elsősorban a mikrobiális törzsek bioszintetikus útját használja fel a nukleotidok előállítására. Ahhoz, hogy mikrobiális fermentációval nukleotidokat állítsunk elő, a bioszintetikus útvonalakat és a szabályozó mechanizmusokat figyelembe kell venni a törzsek kiválasztásához. Bár a termelés hatékonysága magas a törzsek hátsó mutációi és a termékek baktériumokban való felhalmozódása miatt, a visszacsatolás is biztosított. Az olyan műszaki követelmények, mint az ellenőrzés és szabályozás viszonylag magasak. A fermentáció gyártási folyamatában speciális követelmények vonatkoznak a táptalaj összetételére és az anyagok hozzáadására. Ezen túlmenően a gyárépítési beruházások magasak, az előállított termék egyedi, így nagyon kevés termék előállítására korlátozódik. Jelenleg csak az inozint (IMP) és a guanilátot (GMP) iparosították.
Az enzimatikus hidrolízis olyan nukleotidokat állít elő, amelyek a P1 nukleázt használják az RNS lebontására, így négy nukleotid keverékét kapják (AMP, GMP, CMP és UMP), majd ioncserélő gyantával elválasztják és megtisztítják a négy nukleotidot. Ezenkívül 5'-adenin nukleotidot (AMP) használnak szubsztrátként, amelyet az adenilát-deamináz 5'-hipoxantin nukleotid (IMP) előállítására alakít át. Az enzimatikus hidrolízis folyamat átveszi az 5′-nukleotid előállítását, amelynek előnyei az egyszerű gyártási folyamat, a bőséges nyersanyagforrás és az alacsony költség. Ez a gyártási folyamat a leghosszabb múlttal és a legfejlettebb technológiával.
Nukleotidok használata
A nukleotidok széles körben alkalmazhatók olyan iparágakban, mint az élelmiszeripar, a biotechnológia és a mezőgazdaság.
Az élelmiszeriparban, amikor az inozint és a guanilátot nátrium-glutamáttal keverik, a frissítő hatás egy-több tízszeresére javul, és jó hatással van a savas, keserű, égett és halszagú ízekre. A dinátrium-nukleotid (I + G) a nátrium-glutamát és a csirkearoma után harmadik generációs aromává fejlődött. Széles körben használják instant tészta fűszercsomagokban, fűszerekben, például csirkearoma, csirkepor és friss szójaszósz. Ezenkívül a bébiételekben található nukleotidok bébiétel-adalékanyagként jelentősen támogathatják a csecsemők táplálkozását, elősegíthetik a bélrendszer érését, elősegíthetik a lipoproteinek és a többszörösen telítetlen zsírsavak szintézisét, valamint csökkenthetik a megfázás és a hasmenés előfordulását csecsemőknél. Elősegíti a csecsemők normális növekedését és fejlődését.
Az 5′-nukleotidokat ízfokozóként (umami íz) használják az élelmiszergyártásban és nyersanyagként a biotechnológiai kutatási alkalmazásokban.
A mezőgazdasági iparban a nukleotidok növényi növekedést szabályozó anyagokként használhatók a növénytermesztésben, ezáltal növelve a termést és a tömeget. Alkalmazható takarmány-adalékanyagokhoz is, aminek nagyon nyilvánvaló hatása van az állatok növekedésére. Röviden, vajon a nukleotidok felhasználása a növények vagy állatok takarmányozásában csökkentheti-e a termelési költségeket és jelentős előnyökkel jár-e.