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 nucleotidiche, 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: si utilizza la nucleasi P1 per degradare l’RNA e ottenere una miscela di quattro nucleotidi (AMP, GMP, CMP e UMP), quindi i quattro nucleotidi vengono separati e purificati mediante resina a scambio ionico. Inoltre, il 5′-adenina nucleotide (AMP) viene utilizzato come substrato, che viene convertito dall’adenilato deaminasi per produrre 5′-ipoxantina nucleotide (IMP). Il processo di idrolisi enzimatica ha assunto un ruolo centrale nella produzione del 5′-nucleotide, con i vantaggi di un processo produttivo semplice, abbondanti fonti di materia prima e costi contenuti. È il processo di produzione con la storia più lunga e la tecnologia più matura.
Utilizzo dei nucleotidi
I nucleotidi trovano un'ampia gamma di applicazioni in settori quali l'industria alimentare, le biotecnologie e l'agricoltura.
Nell'industria alimentare, quando l'inosina e il guanilato vengono miscelati con il glutammato di sodio, l'effetto rinfrescante viene migliorato da una a diverse decine di volte e ha un buon effetto sul sapore acido, amaro, di bruciato e di pesce. Il nucleotide disodico (I + G) si è sviluppato come aromatizzante di terza generazione dopo il glutammato monosodico e l'essenza di pollo. È ampiamente utilizzato nelle bustine di spezie per noodles istantanei, nelle spezie come l'essenza di pollo, il pollo in polvere e la salsa di soia fresca. Inoltre, i nucleotidi negli alimenti per l'infanzia come additivi possono supportare significativamente la nutrizione del neonato, promuovere la maturazione intestinale, favorire la sintesi di lipoproteine e acidi grassi polinsaturi e ridurre l'incidenza di raffreddori e diarrea nei neonati. Promuovono la normale crescita e lo sviluppo dei bambini.
I 5′-nucleotidi sono utilizzati come esaltatori di sapidità (sapore umami) nella produzione alimentare e come materie prime nelle applicazioni di ricerca biotecnologica.
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.