Czym jest nukleotyd?
Nukleotydy to klasa związków składających się z zasad purynowych lub pirymidynowych, rybozy lub deoksyrybozy i kwasu fosforowego. W zależności od różnych zasad cząsteczek nukleotydów, nukleotydy można podzielić na pięć typów, mianowicie nukleotyd 5′-adeninowy (AMP), nukleotyd 5′-guaninowy (GMP), nukleotyd 5′-cytozynowy (CMP), nukleotyd 5′-uracylowy (UMP) i nukleotyd 5′-hipoksantynowy (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).
Hydroliza enzymatyczna wytwarza nukleotydy, które wykorzystują nukleazę P1 do degradacji RNA w celu uzyskania mieszaniny czterech nukleotydów (AMP, GMP, CMP i UMP), a następnie oddzielają i oczyszczają cztery nukleotydy za pomocą żywicy jonowymiennej. Ponadto nukleotyd 5'-adeninowy (AMP) jest używany jako substrat, który jest przekształcany przez deaminazę adenylową w celu wytworzenia nukleotydu 5'-hipoksantynowego (IMP). Proces hydrolizy enzymatycznej przejmuje produkcję nukleotydu 5', który ma zalety prostego procesu produkcyjnego, obfitych źródeł surowców i niskich kosztów. Jest to proces produkcyjny o najdłuższej historii i najbardziej dojrzałej technologii.
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'-nukleotydy są stosowane jako wzmacniacze smaku (smak umami) w produkcji żywności oraz jako surowce w badaniach biotechnologicznych.
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.