Что такое нуклеотид?
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).
Метод получения нуклеотида
В настоящее время методы синтеза нуклеотидов в основном включают химический синтез, микробную ферментацию и ферментативный гидролиз.
В химическом производстве нуклеотидов для этерификации фосфата в основном используются нуклеозиды. Поскольку используемые реагенты дороги и используют сырье для токсичного химического синтеза, требования к процессу высоки, окружающая среда сильно загрязнена, а себестоимость производства относительно высока. В целом, он используется только для производства некоторых производных нуклеотидов специального назначения и ограничивается лабораторными масштабами. Крупномасштабное промышленное производство представляет определенные трудности.
Производство нуклеотидов путем ферментации в основном использует биосинтетический путь микробных штаммов для производства нуклеотидов. Для производства нуклеотидов путем микробной ферментации необходимо учитывать биосинтетические пути и регуляторные механизмы для выбора штаммов. Хотя эффективность производства высока из-за проблемы обратных мутаций штаммов и накопления продуктов в бактериях, также обеспечивается обратная связь. Технические требования, такие как контроль и регулирование, относительно высоки. В производственном процессе ферментации существуют особые требования к составу среды и добавлению веществ. Кроме того, инвестиции в строительство завода высоки, а производимый продукт является единичным, поэтому он ограничивается производством очень небольшого количества продуктов. В настоящее время только инозин (ИМФ) и гуанилат (ГМФ) были индустриализированы.
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.
Использование нуклеотидов
Нуклеотиды находят широкое применение в таких отраслях, как пищевая промышленность, биотехнология и сельское хозяйство.
В пищевой промышленности при смешивании инозина и гуанилата с глутаматом натрия освежающий эффект усиливается в один-несколько десятков раз и хорошо справляется с кислым, горьким, пригоревшим и рыбным привкусом. Динатриевый нуклеотид (I + G) стал ароматизатором третьего поколения после глутамата натрия и куриного бульона. Он широко используется в пакетиках со специями для лапши быстрого приготовления, таких как куриный бульон, куриный порошок и свежий соевый соус. Кроме того, нуклеотиды в детском питании в качестве добавок могут значительно поддерживать питание младенцев, способствовать созреванию кишечника, стимулировать синтез липопротеинов и полиненасыщенных жирных кислот, а также снижать частоту простудных заболеваний и диареи у младенцев. Способствует нормальному росту и развитию детей.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
В сельскохозяйственной отрасли нуклеотиды могут использоваться в качестве регуляторов роста растений при производстве растений, тем самым увеличивая урожайность и вес. Также их можно применять в качестве кормовых добавок, что оказывает весьма очевидное влияние на рост животных. Короче говоря, может ли использование нуклеотидов в кормах для сельскохозяйственных культур или животных снизить производственные затраты и принести значительную выгоду.