Apa itu nukleotida?
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).
Metode produksi nukleotida
Saat ini, metode sintesis nukleotida terutama meliputi sintesis kimia, fermentasi mikroba, dan hidrolisis enzimatik.
Dalam produksi kimia nukleotida, nukleosida terutama digunakan untuk esterifikasi fosfat. Karena reagen yang digunakan mahal dan menggunakan bahan baku untuk sintesis kimia yang beracun, persyaratan prosesnya tinggi, lingkungan sangat tercemar, dan biaya produksinya relatif tinggi. Secara umum, ini hanya digunakan untuk memproduksi beberapa turunan nukleotida dengan tujuan khusus dan terbatas pada skala laboratorium. Produksi industri skala besar menghadirkan kesulitan tertentu.
Produksi nukleotida melalui fermentasi terutama menggunakan jalur biosintesis strain mikroba untuk menghasilkan nukleotida. Untuk menghasilkan nukleotida melalui fermentasi mikroba, jalur biosintesis dan mekanisme pengaturan harus dipertimbangkan untuk memilih strain. Meskipun efisiensi produksi tinggi karena masalah mutasi balik strain dan akumulasi produk dalam bakteri, umpan balik juga diberikan. Persyaratan teknis seperti kontrol dan pengaturan relatif tinggi. Dalam proses pembuatan fermentasi ada persyaratan khusus untuk komposisi media dan penambahan zat. Selain itu, investasi untuk membangun pabrik tinggi dan produk yang dihasilkan tunggal, sehingga terbatas pada produksi produk yang sangat sedikit. Saat ini hanya inosin (IMP) dan guanilat (GMP) yang telah diindustrialisasi.
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.
Penggunaan nukleotida
Nukleotida memiliki beragam aplikasi di berbagai industri seperti pangan, bioteknologi, dan pertanian.
Dalam industri makanan, ketika inosin dan guanilat dicampur dengan natrium glutamat, efek menyegarkan meningkat satu hingga beberapa puluh kali lipat dan memiliki efek yang baik pada rasa asam, pahit, gosong, dan amis. Dinatrium nukleotida (I + G) telah berkembang menjadi perisa generasi ketiga setelah mononatrium glutamat dan sari ayam. Ia banyak digunakan dalam bumbu mie instan, bumbu seperti sari ayam, bubuk ayam, dan kecap asin segar. Selain itu, nukleotida dalam makanan bayi sebagai aditif makanan bayi dapat secara signifikan mendukung nutrisi bayi, meningkatkan pematangan usus, mendorong sintesis lipoprotein dan asam lemak tak jenuh ganda, dan mengurangi kejadian pilek dan diare pada bayi. Hal ini juga mendorong pertumbuhan dan perkembangan bayi yang normal.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Dalam industri pertanian, nukleotida dapat digunakan sebagai zat pengatur tumbuh dalam produksi tanaman, sehingga meningkatkan hasil dan berat. Nukleotida juga dapat digunakan sebagai aditif pakan, yang memiliki efek yang sangat jelas pada pertumbuhan hewan. Singkatnya, apakah penggunaan nukleotida dalam pakan tanaman atau hewan dapat mengurangi biaya produksi dan memberikan manfaat yang signifikan.