Kas ir nukleotīds?
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).
Nukleotīdu iegūšanas metode
Pašlaik nukleotīdu sintēzes metodes galvenokārt ietver ķīmisko sintēzi, mikrobu fermentāciju un fermentatīvo hidrolīzi.
Nukleotīdu ķīmiskajā ražošanā galvenokārt nukleozīdus izmanto fosfātu esterifikācijai. Tā kā izmantotie reaģenti ir dārgi un izmanto toksiskas ķīmiskās sintēzes izejvielas, procesa prasības ir augstas, vide ir ļoti piesārņota un ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas. Parasti to izmanto tikai dažu nukleotīdu atvasinājumu ražošanai īpašiem nolūkiem, un to izmanto tikai laboratorijas mērogā. Liela mēroga rūpnieciskā ražošana rada zināmas grūtības.
Nukleotīdu ražošanā fermentācijas ceļā galvenokārt tiek izmantots mikrobu celmu biosintēzes ceļš, lai ražotu nukleotīdus. Lai ražotu nukleotīdus ar mikrobu fermentāciju, ir jāņem vērā biosintēzes ceļi un regulēšanas mehānismi, lai atlasītu celmus. Lai gan ražošanas efektivitāte ir augsta sakarā ar celmu muguras mutāciju un produktu uzkrāšanās problēmu baktērijās, tiek sniegta arī atgriezeniskā saite. Tehniskās prasības, piemēram, kontrole un regulēšana, ir salīdzinoši augstas. Raudzēšanas procesā ir īpašas prasības barotnes sastāvam un vielu pievienošanai. Turklāt investīcijas rūpnīcas celtniecībā ir lielas un saražotā prece ir viena, tā ka aprobežojas ar ļoti mazu produktu ražošanu. Pašlaik rūpnieciski ir ražots tikai inozīns (IMP) un guanilāts (GMP).
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.
Nukleotīdu izmantošana
Nukleotīdiem ir plašs pielietojumu klāsts tādās nozarēs kā pārtikas rūpniecība, biotehnoloģija un lauksaimniecība.
Pārtikas rūpniecībā, sajaucot inozīnu un guanilātu ar nātrija glutamātu, atsvaidzinošais efekts uzlabojas no vienas līdz vairākām desmit reizēm un labi ietekmē skābo, rūgto, piedegumu un zivju garšu. Dinātrija nukleotīds (I + G) ir attīstījies par trešās paaudzes aromatizētāju pēc mononātrija glutamāta un vistas esences. To plaši izmanto ātri pagatavojamu nūdeļu garšvielu iepakojumos, garšvielās, piemēram, vistas esencē, vistas pulverī un svaigā sojas mērcē. Turklāt nukleotīdi bērnu pārtikā kā bērnu pārtikas piedevas var ievērojami atbalstīt zīdaiņu uzturu, veicināt zarnu nobriešanu, veicināt lipoproteīnu un polinepiesātināto taukskābju sintēzi un samazināt saaukstēšanās un caurejas biežumu zīdaiņiem. Veicina normālu zīdaiņu augšanu un attīstību.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Lauksaimniecības nozarē nukleotīdus var izmantot kā augu augšanas regulatorus augu ražošanā, tādējādi palielinot ražu un svaru. To var attiecināt arī uz barības piedevām, kas ļoti acīmredzami ietekmē dzīvnieku augšanu. Īsāk sakot, vai nukleotīdu izmantošana kultūraugu vai dzīvnieku barībā var samazināt ražošanas izmaksas un dot ievērojamus ieguvumus.