Cos'è un nucleotide?
I nucleotidi sono una classe di composti costituiti da basi puriniche o pirimidiniche, ribosio o desossiribosio e acido fosforico. In base alle diverse basi delle molecole di nucleotidi, i nucleotidi possono essere suddivisi in cinque tipi, vale a dire 5′-adenina nucleotide (AMP), 5′-guanina nucleotide (GMP), 5′-citosina nucleotide (CMP), 5′-uracile nucleotide (UMP) e 5′-ipoxantina nucleotide (IMP).
Metodo di produzione del nucleotide
Attualmente, i metodi di sintesi dei nucleotidi comprendono principalmente la sintesi chimica, la fermentazione microbica e l'idrolisi enzimatica.
Nella produzione chimica di nucleotidi, per l'esterificazione del fosfato vengono utilizzati principalmente nucleosidi. Poiché i reagenti coinvolti sono costosi e utilizzano materie prime per la sintesi chimica tossica, i requisiti di processo sono elevati, l'ambiente è fortemente inquinato e i costi di produzione sono relativamente elevati. In generale, viene utilizzato solo per produrre alcuni derivati di nucleotidi con scopi speciali ed è limitato alla scala di laboratorio. La produzione industrializzata su larga scala presenta alcune difficoltà.
La produzione di nucleotidi mediante fermentazione utilizza principalmente il percorso biosintetico dei ceppi microbici per produrre nucleotidi. Per produrre nucleotidi mediante fermentazione microbica, devono essere considerati percorsi biosintetici e meccanismi regolatori per selezionare i ceppi. Sebbene l'efficienza di produzione sia elevata a causa del problema delle mutazioni retroattive dei ceppi e dell'accumulo di prodotti nei batteri, viene anche fornito un feedback. Requisiti tecnici come controllo e regolazione sono relativamente elevati. Nel processo di produzione della fermentazione ci sono requisiti speciali per la composizione del mezzo e l'aggiunta di sostanze. Inoltre, l'investimento nella costruzione di una fabbrica è elevato e il prodotto realizzato è singolo, quindi è limitato alla produzione di pochissimi prodotti. Attualmente sono stati industrializzati solo inosina (IMP) e guanilato (GMP).
L'idrolisi enzimatica produce nucleotidi che utilizzano la nucleasi P1 per degradare l'RNA per ottenere una miscela di quattro nucleotidi (AMP, GMP, CMP e UMP), quindi separano e purificano i quattro nucleotidi mediante resina a scambio ionico. Inoltre, il nucleotide 5'-adenina (AMP) viene utilizzato come substrato che viene convertito dall'adenilato deaminasi per produrre il nucleotide 5'-ipoxantina (IMP). Il processo di idrolisi enzimatica si occupa della produzione del nucleotide 5', che presenta i vantaggi di un semplice processo di produzione, abbondanti fonti di materie prime e bassi costi. È il processo di produzione con la storia più lunga e la tecnologia più matura.
Utilizzo dei nucleotidi
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.
Nel settore agricolo, i nucleotidi possono essere utilizzati come regolatori della crescita delle piante nella produzione di piante, aumentando così la resa e il peso. Possono anche essere applicati agli additivi per mangimi, il che ha un effetto molto evidente sulla crescita degli animali. In breve, se l'uso di nucleotidi nei mangimi di colture o animali può ridurre i costi di produzione e apportare benefici significativi.