Kas yra nukleotidas?
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).
Nukleotidų gamybos būdas
Šiuo metu nukleotidų sintezės metodai daugiausia apima cheminę sintezę, mikrobinę fermentaciją ir fermentinę hidrolizę.
Cheminėje nukleotidų gamyboje fosfatų esterinimui daugiausia naudojami nukleozidai. Kadangi naudojami reagentai yra brangūs ir naudoja žaliavas toksinei cheminei sintezei, proceso reikalavimai yra aukšti, aplinka yra labai užteršta, o gamybos sąnaudos yra gana didelės. Paprastai jis naudojamas tik kai kuriems specialios paskirties nukleotidų dariniams gaminti ir taikomas tik laboratoriniu mastu. Didelio masto pramoninė gamyba kelia tam tikrų sunkumų.
Gaminant nukleotidus fermentacijos būdu, nukleotidams gaminti daugiausia naudojamas mikrobų padermių biosintezės kelias. Norint gaminti nukleotidus mikrobinės fermentacijos būdu, štamų atrankai reikia atsižvelgti į biosintezės kelius ir reguliavimo mechanizmus. Nors gamybos efektyvumas yra didelis dėl padermių nugarinių mutacijų ir produktų kaupimosi bakterijose problemos, pateikiami ir atsiliepimai. Techniniai reikalavimai, tokie kaip kontrolė ir reguliavimas, yra gana aukšti. Fermentacijos gamybos procese keliami specialūs reikalavimai terpės sudėčiai ir medžiagų papildymui. Be to, investicijos į gamyklos statybą yra didelės, o gaminamas produktas yra vienas, todėl apsiribojama tik labai nedaug produktų. Šiuo metu tik inozinas (IMP) ir guanilatas (GMP) yra pramoniniai.
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.
Nukleotidų naudojimas
Nukleotidai turi platų pritaikymo spektrą tokiose pramonės šakose kaip maisto pramonė, biotechnologijos ir žemės ūkis.
Maisto pramonėje, sumaišius inoziną ir guanilatą su natrio glutamatu, gaivinantis poveikis pagerėja nuo vieno iki kelių dešimčių kartų ir gerai veikia rūgštų, kartų, apdegusį ir žuvies skonį. Dinatrio nukleotidas (I + G) išsivystė į trečios kartos kvapiklį po mononatrio glutamato ir vištienos esencijos. Jis plačiai naudojamas greitai paruošiamų makaronų prieskonių pakuotėse, prieskoniuose, tokiuose kaip vištienos esencija, vištienos milteliai ir šviežias sojų padažas. Be to, nukleotidai kūdikių maiste kaip kūdikių maisto priedai gali reikšmingai pagerinti kūdikių mitybą, skatinti žarnyno brendimą, lipoproteinų ir polinesočiųjų riebalų rūgščių sintezę bei sumažinti peršalimo ir viduriavimo atvejų skaičių kūdikiams. Skatina normalų kūdikių augimą ir vystymąsi.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Žemės ūkio pramonėje nukleotidai gali būti naudojami kaip augalų augimo reguliatoriai augalų gamyboje, taip padidinant derlių ir svorį. Jis taip pat gali būti naudojamas pašarų priedams, kurie turi labai akivaizdų poveikį gyvūnų augimui. Trumpai tariant, ar nukleotidų naudojimas pasėlių ar gyvūnų pašaruose gali sumažinti gamybos sąnaudas ir atnešti didelės naudos.