O que é um nucleotídeo?
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).
Método de produção de nucleotídeos
Atualmente, os métodos de síntese de nucleotídeos compreendem principalmente síntese química, fermentação microbiana e hidrólise enzimática.
Na produção química de nucleotídeos, principalmente nucleosídeos são usados para esterificação de fosfato. Como os reagentes envolvidos são caros e usam matérias-primas para síntese química tóxica, os requisitos do processo são altos, o ambiente é altamente poluído e os custos de produção são relativamente altos. Em geral, ele é usado apenas para produzir alguns derivados de nucleotídeos com propósitos especiais e é limitado à escala laboratorial. A produção industrializada em larga escala apresenta certas dificuldades.
A produção de nucleotídeos por fermentação usa principalmente a via biossintética de cepas microbianas para produzir nucleotídeos. Para produzir nucleotídeos por fermentação microbiana, as vias biossintéticas e os mecanismos regulatórios devem ser considerados para selecionar cepas. Embora a eficiência da produção seja alta devido ao problema de mutações reversas de cepas e acúmulo de produtos nas bactérias, o feedback também é fornecido. Requisitos técnicos como controle e regulamentação são relativamente altos. No processo de fabricação de fermentação, há requisitos especiais para a composição do meio e a adição de substâncias. Além disso, o investimento na construção de uma fábrica é alto e o produto produzido é único, de modo que se limita à produção de muito poucos produtos. Atualmente, apenas inosina (IMP) e guanilato (GMP) foram industrializados.
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.
Uso de nucleotídeos
Os nucleotídeos têm uma ampla gama de aplicações em indústrias como a alimentícia, a biotecnológica e a agrícola.
Na indústria alimentícia, a mistura de inosina e guanilato com glutamato de sódio potencializa o efeito refrescante em até várias dezenas de vezes, além de atenuar sabores ácidos, amargos, queimados e com gosto de peixe. O nucleotídeo dissódico (I + G) evoluiu para um aromatizante de terceira geração, após o glutamato monossódico e o caldo de galinha. É amplamente utilizado em temperos para macarrão instantâneo, caldo de galinha, caldo de galinha em pó e molho de soja fresco. Ademais, os nucleotídeos, quando utilizados como aditivos em alimentos infantis, podem contribuir significativamente para a nutrição dos bebês, promovendo a maturação intestinal, a síntese de lipoproteínas e ácidos graxos poli-insaturados, e reduzindo a incidência de resfriados e diarreia. Promovem também o crescimento e desenvolvimento normais dos bebês.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Na indústria agrícola, os nucleotídeos podem ser usados como reguladores de crescimento de plantas na produção de plantas, aumentando assim o rendimento e o peso. Também pode ser aplicado a aditivos para ração, o que tem um efeito muito óbvio no crescimento animal. Em suma, se o uso de nucleotídeos na ração de culturas ou animais pode reduzir os custos de produção e trazer benefícios significativos.