Ce este o nucleotidă?
Nucleotidele sunt o clasă de compuși formată din baze purinice sau pirimidinice, riboză sau dezoxiriboză și acid fosforic. În funcție de diferitele baze ale moleculelor de nucleotide, nucleotidele pot fi împărțite în cinci tipuri, și anume 5′-adenină nucleotidă (AMP), 5′-guanină nucleotidă (GMP), 5′-citozină nucleotidă (CMP), 5′-uracil nucleotidă (UMP) și nucleotida 5′-hipoxantină (IMP).
Metoda de producere a nucleotidelor
În prezent, metodele de sinteză a nucleotidelor cuprind în principal sinteza chimică, fermentația microbiană și hidroliza enzimatică.
În producția chimică a nucleotidelor, în principal nucleozidele sunt utilizate pentru esterificarea fosfatului. Deoarece reactivii implicați sunt scumpi și folosesc materii prime pentru sinteza chimică toxică, cerințele procesului sunt ridicate, mediul este puternic poluat și costurile de producție sunt relativ mari. În general, este folosit doar pentru producerea unor derivați de nucleotide cu scopuri speciale și este limitat la scară de laborator. Producția industrializată la scară largă prezintă anumite dificultăți.
Producția de nucleotide prin fermentație folosește în principal calea biosintetică a tulpinilor microbiene pentru a produce nucleotide. Pentru a produce nucleotide prin fermentație microbiană, pentru a selecta tulpinile trebuie luate în considerare căile de biosinteză și mecanismele de reglare. Deși eficiența producției este ridicată din cauza problemei mutațiilor din spate ale tulpinilor și acumulării de produse în bacterii, se oferă și feedback. Cerințele tehnice, cum ar fi controlul și reglementarea, sunt relativ ridicate. În procesul de fabricație al fermentației există cerințe speciale pentru compoziția mediului și adaosul de substanțe. În plus, investiția în construirea unei fabrici este mare și produsul realizat este unic, astfel încât se limitează la producția de foarte puține produse. În prezent, doar inozina (IMP) și guanilatul (GMP) au fost industrializate.
Hidroliza enzimatică produce nucleotide care utilizează nucleaza P1 pentru a degrada ARN-ul pentru a obține un amestec de patru nucleotide (AMP, GMP, CMP și UMP), apoi separă și purifică cele patru nucleotide prin rășină schimbătoare de ioni. În plus, nucleotida 5′-adenină (AMP) este utilizată ca substrat care este convertit de către adenilat deaminaza pentru a produce nucleotida 5′-hipoxantină (IMP). Procesul de hidroliză enzimatică preia producția de 5′-nucleotidă, care are avantajele unui proces de producție simplu, surse abundente de materii prime și costuri reduse. Este procesul de fabricație cu cea mai lungă istorie și cea mai matură tehnologie.
Utilizarea nucleotidelor
Nucleotidele au o gamă largă de aplicații în industrii precum alimentară, biotehnologie și agricultură.
În industria alimentară, atunci când inozina și guanilatul sunt amestecate cu glutamatul de sodiu, efectul răcoritor este îmbunătățit de una până la câteva zeci de ori și are un efect bun asupra gustului acid, amar, ars și de pește. Nucleotida disodică (I + G) a devenit o aromă de a treia generație după glutamatul monosodic și esența de pui. Este utilizată pe scară largă în pachetele de condimente pentru tăiței instant, condimente precum esența de pui, pudra de pui și sosul de soia proaspăt. În plus, nucleotidele din alimentele pentru bebeluși, ca aditivi alimentari, pot susține semnificativ nutriția sugarilor, pot promova maturarea intestinală, pot promova sinteza lipoproteinelor și a acizilor grași polinesaturați și pot reduce incidența răcelilor și diareei la sugari. Promovează creșterea și dezvoltarea normală a bebelușilor.
Nucleotidele 5′ sunt utilizate ca potențiatori de aromă (gust umami) în fabricarea alimentelor și ca materii prime în aplicațiile de cercetare biotehnologică.
În industria agricolă, nucleotidele pot fi utilizate ca regulatori de creștere a plantelor în producția de plante, crescând astfel randamentul și greutatea. Poate fi aplicat și aditivilor pentru hrana animalelor, ceea ce are un efect foarte evident asupra creșterii animalelor. Pe scurt, dacă utilizarea nucleotidelor în hrana culturilor sau animalelor poate reduce costurile de producție și poate aduce beneficii semnificative.