Czym jest nukleotyd?
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).
Metoda wytwarzania nukleotydów
Obecnie stosowane metody syntezy nukleotydów obejmują głównie syntezę chemiczną, fermentację mikrobiologiczną i hydrolizę enzymatyczną.
W chemicznej produkcji nukleotydów, do estryfikacji fosforanowej stosuje się głównie nukleozydy. Ponieważ odczynniki są drogie i wykorzystują surowce do toksycznej syntezy chemicznej, wymagania procesowe są wysokie, środowisko jest silnie zanieczyszczone, a koszty produkcji są stosunkowo wysokie. Generalnie, jest on stosowany tylko do produkcji niektórych pochodnych nukleotydów o specjalnym przeznaczeniu i jest ograniczony do skali laboratoryjnej. Produkcja przemysłowa na dużą skalę stwarza pewne trudności.
Produkcja nukleotydów przez fermentację wykorzystuje głównie szlak biosyntezy szczepów drobnoustrojów do produkcji nukleotydów. Aby produkować nukleotydy przez fermentację drobnoustrojów, należy wziąć pod uwagę szlaki biosyntezy i mechanizmy regulacyjne w celu wybrania szczepów. Chociaż wydajność produkcji jest wysoka ze względu na problem mutacji wstecznych szczepów i akumulacji produktów w bakteriach, zapewnione jest również sprzężenie zwrotne. Wymagania techniczne, takie jak kontrola i regulacja, są stosunkowo wysokie. W procesie produkcyjnym fermentacji istnieją specjalne wymagania dotyczące składu podłoża i dodawania substancji. Ponadto inwestycja w budowę fabryki jest wysoka, a wytwarzany produkt jest pojedynczy, tak że ogranicza się do produkcji bardzo niewielu produktów. Obecnie uprzemysłowiono tylko inozynę (IMP) i guanylan (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.
Zastosowanie nukleotydów
Nukleotydy mają szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, biotechnologicznym i rolniczym.
W przemyśle spożywczym, po zmieszaniu inozyny i guanylanu z glutaminianem sodu, efekt orzeźwienia wzrasta od jednego do kilkudziesięciu razy, a także korzystnie wpływa na kwaśny, gorzki, przypalony i rybi smak. Nukleotyd disodowy (I + G) stał się aromatem trzeciej generacji, po glutaminianie monosodowym i esencji kurczaka. Jest szeroko stosowany w przyprawach do makaronów instant, przyprawach takich jak esencja kurczaka, proszek z kurczaka i świeży sos sojowy. Ponadto, nukleotydy w żywności dla niemowląt, jako dodatki do żywności dla niemowląt, mogą znacząco wspierać żywienie niemowląt, wspomagać dojrzewanie jelit, syntezę lipoprotein i wielonienasyconych kwasów tłuszczowych oraz zmniejszać częstość występowania przeziębień i biegunki u niemowląt. Wspomaga prawidłowy wzrost i rozwój niemowląt.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
W przemyśle rolniczym nukleotydy mogą być stosowane jako regulatory wzrostu roślin w produkcji roślin, zwiększając w ten sposób plony i wagę. Mogą być również stosowane w dodatkach paszowych, co ma bardzo oczywisty wpływ na wzrost zwierząt. Krótko mówiąc, czy stosowanie nukleotydów w paszy dla roślin lub zwierząt może obniżyć koszty produkcji i przynieść znaczące korzyści.