Hva er et nukleotid?
Nukleotider er en klasse av forbindelser som består av purin- eller pyrimidinbaser, ribose eller deoksyribose og fosforsyre. I henhold til de ulike basene i nukleotidmolekylene kan nukleotider deles inn i fem typer, nemlig 5′-adeninnukleotid (AMP), 5′-guaninnukleotid (GMP), 5′-cytosinnukleotid (CMP), 5′-uracilnukleotid (UMP) og 5′-hypoksantinnukleotid (IMP).
Fremgangsmåte for fremstilling av nukleotid
I dag består syntesemetodene for nukleotider hovedsakelig av kjemisk syntese, mikrobiell fermentering og enzymatisk hydrolyse.
I den kjemiske produksjonen av nukleotider brukes hovedsakelig nukleosider til fosfatforestring. Siden de involverte reagensene er dyre og bruker råvarer til giftig kjemisk syntese, er prosesskravene høye, miljøet er sterkt forurenset og produksjonskostnadene er relativt høye. Generelt brukes den bare til å produsere enkelte nukleotidderivater til spesielle formål og er begrenset til laboratorieskala. Storskala industrialisert produksjon byr på visse problemer.
Produksjonen av nukleotider ved fermentering bruker hovedsakelig biosynteseveien til mikrobielle stammer for å produsere nukleotider. For å kunne produsere nukleotider ved mikrobiell fermentering må biosynteseveier og reguleringsmekanismer vurderes for å kunne velge ut stammer. Selv om produksjonseffektiviteten er høy på grunn av problemet med tilbakemutasjoner av stammer og akkumulering av produkter i bakteriene, er det også mulig å gi tilbakemelding. Tekniske krav som kontroll og regulering er relativt høye. I produksjonsprosessen for fermentering er det spesielle krav til sammensetningen av mediet og tilsetning av stoffer. I tillegg er investeringen i å bygge en fabrikk høy, og produktet som produseres er enkelt, slik at det er begrenset til produksjon av svært få produkter. Foreløpig er det bare inosin (IMP) og guanylat (GMP) som er blitt industrialisert.
Enzymatisk hydrolyse produserer nukleotider som bruker P1-nuklease til å degradere RNA for å oppnå en blanding av fire nukleotider (AMP, GMP, CMP og UMP), og deretter separeres og renses de fire nukleotidene ved hjelp av ionebytterharpiks. I tillegg brukes 5′-adeninnukleotid (AMP) som substrat, som omdannes til 5′-hypoksantinnukleotid (IMP) ved hjelp av adenylatdeaminase. Den enzymatiske hydrolyseprosessen tar over produksjonen av 5′-nukleotid, noe som har fordelene med en enkel produksjonsprosess, rikelig med råvarekilder og lave kostnader. Det er produksjonsprosessen med den lengste historien og den mest modne teknologien.
Bruk av nukleotider
Nukleotider har et bredt spekter av bruksområder innen industrier som mat, bioteknologi og landbruk.
I næringsmiddelindustrien, når inosin og guanylat blandes med natriumglutamat, forbedres den forfriskende effekten med én til flere titalls ganger, og det har en god effekt på den sure, bitre, brente og fiskete smaken. Dinatriumnukleotid (I + G) har utviklet seg til en tredje generasjons smakstilsetning etter mononatriumglutamat og kyllingessens. Det er mye brukt i krydderpakker til instantnudler, krydder som kyllingessens, kyllingpulver og fersk soyasaus. I tillegg kan nukleotider i babymat som tilsetningsstoffer for babymat betydelig støtte spedbarnsernæring, fremme tarmmodning, fremme syntesen av lipoproteiner og flerumettede fettsyrer, og redusere forekomsten av forkjølelse og diaré hos spedbarn. Fremmer normal vekst og utvikling hos babyer.
5′-nukleotider brukes som smaksforsterkere (umamismak) i matproduksjon og som råvarer i bioteknologiske forskningsapplikasjoner.
I landbruksindustrien kan nukleotider brukes som plantevekstregulatorer i produksjonen av planter, og dermed øke avling og vekt. Det kan også brukes som tilsetningsstoffer i fôr, noe som har en svært tydelig effekt på dyrenes vekst. Kort sagt, om bruk av nukleotider i fôr til avlinger eller dyr kan redusere produksjonskostnadene og gi betydelige fordeler.