Что такое нуклеотид?
Нуклеотиды — это класс соединений, состоящих из пуриновых или пиримидиновых оснований, рибозы или дезоксирибозы и фосфорной кислоты. В зависимости от различных оснований молекул нуклеотидов, нуклеотиды можно разделить на пять типов, а именно: 5′-адениновый нуклеотид (AMP), 5′-гуаниновый нуклеотид (GMP), 5′-цитозиновый нуклеотид (CMP), 5′-урациловый нуклеотид (UMP) и 5′-гипоксантиновый нуклеотид (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.
Ферментативный гидролиз производит нуклеотиды, которые используют нуклеазу P1 для расщепления РНК, чтобы получить смесь из четырех нуклеотидов (AMP, GMP, CMP и UMP), а затем разделяют и очищают четыре нуклеотида с помощью ионообменной смолы. Кроме того, 5′-адениннуклеотид (AMP) используется в качестве субстрата, который преобразуется аденилатдезаминазой для получения 5′-гипоксантиннуклеотида (IMP). Процесс ферментативного гидролиза берет на себя производство 5′-нуклеотида, который имеет преимущества простого производственного процесса, обильных источников сырья и низкой стоимости. Это производственный процесс с самой длинной историей и самой зрелой технологией.
Использование нуклеотидов
Nucleotides have a wide range of applications in industries such as food, biotechnology and agriculture.
In the food industry, when inosine and guanylate are mixed with sodium glutamate, the refreshing effect is improved by one to several tens times and has a good effect on the acidic, bitter, burnt and fishy taste. Disodium nucleotide (I + G) has developed into a third generation flavouring after monosodium glutamate and chicken essence. It is widely used in instant noodle spice packs, spices such as chicken essence, chicken powder and fresh soy sauce. In addition, nucleotides in baby food as baby food additives can significantly support infant nutrition, promote intestinal maturation, promote the synthesis of lipoproteins and polyunsaturated fatty acids, and reduce the incidence of colds and diarrhea in infants. Promotes normal growth and development of babies.
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.