Čo je to nukleotid?
Nukleotidy sú triedou zlúčenín pozostávajúcou z purínových alebo pyrimidínových báz, ribózy alebo deoxyribózy a kyseliny fosforečnej. Podľa rôznych báz nukleotidových molekúl možno nukleotidy rozdeliť do piatich typov, a to 5′-adenínový nukleotid (AMP), 5′-guanínový nukleotid (GMP), 5′-cytozínový nukleotid (CMP), 5′-uracil nukleotid (UMP) a 5'-hypoxantín nukleotid (IMP).
Spôsob výroby nukleotidu
V súčasnosti metódy syntézy nukleotidov zahŕňajú najmä chemickú syntézu, mikrobiálnu fermentáciu a enzymatickú hydrolýzu.
Pri chemickej výrobe nukleotidov sa na fosfátovú esterifikáciu využívajú najmä nukleozidy. Pretože použité činidlá sú drahé a používajú suroviny na toxickú chemickú syntézu, procesné požiadavky sú vysoké, životné prostredie je silne znečistené a výrobné náklady sú relatívne vysoké. Vo všeobecnosti sa používa len na výrobu niektorých nukleotidových derivátov na špeciálne účely a je obmedzený na laboratórne meradlo. Priemyselná výroba vo veľkom meradle predstavuje určité ťažkosti.
Výroba nukleotidov fermentáciou využíva na produkciu nukleotidov hlavne biosyntetickú dráhu mikrobiálnych kmeňov. Aby sa produkovali nukleotidy mikrobiálnou fermentáciou, musia sa zvážiť biosyntetické dráhy a regulačné mechanizmy, aby sa vybrali kmene. Hoci efektivita produkcie je vysoká kvôli problému spätných mutácií kmeňov a akumulácie produktov v baktériách, poskytuje sa aj spätná väzba. Technické požiadavky ako kontrola a regulácia sú pomerne vysoké. Vo výrobnom procese fermentácie sú špeciálne požiadavky na zloženie média a pridávanie látok. Okrem toho sú investície do výstavby továrne vysoké a vyrobený výrobok je jediný, takže sa obmedzuje na výrobu veľmi malého počtu výrobkov. V súčasnosti boli industrializované iba inozín (IMP) a guanylát (GMP).
Enzymatická hydrolýza produkuje nukleotidy, ktoré využívajú nukleázu P1 na degradáciu RNA, aby sa získala zmes štyroch nukleotidov (AMP, GMP, CMP a UMP), a potom sa tieto štyri nukleotidy oddelili a purifikovali pomocou iónomeničovej živice. Okrem toho sa ako substrát používa 5'-adenínový nukleotid (AMP), ktorý sa konvertuje adenylátdeaminázou na 5'-hypoxantínový nukleotid (IMP). Proces enzymatickej hydrolýzy preberá produkciu 5′-nukleotidu, čo má výhody jednoduchého výrobného procesu, bohaté zdroje surovín a nízke náklady. Ide o výrobný proces s najdlhšou históriou a najvyspelejšou technológiou.
Použitie nukleotidov
Nukleotidy majú široké uplatnenie v odvetviach, ako je potravinárstvo, biotechnológie a poľnohospodárstvo.
V potravinárskom priemysle sa po zmiešaní inozínu a guanylátu s glutamátom sodným osviežujúci účinok zlepší jeden až niekoľko desiatok krát a má dobrý vplyv na kyslú, horkú, spálenú a rybiu chuť. Disodný nukleotid (I + G) sa vyvinul do arómy tretej generácie po glutamane sodnom a kuracom extrakte. Je široko používaný v baleniach korenia na instantné rezance, v korení, ako je kurací extrakt, kurací prášok a čerstvá sójová omáčka. Okrem toho môžu nukleotidy v detskej výžive ako prísady do detskej výživy významne podporovať výživu dojčiat, podporovať dozrievanie čriev, podporovať syntézu lipoproteínov a polynenasýtených mastných kyselín a znižovať výskyt prechladnutia a hnačky u dojčiat. Podporuje normálny rast a vývoj dojčiat.
5′-nukleotidy sa používajú ako zvýrazňovače chuti (umami chuť) pri výrobe potravín a ako suroviny v biotechnologických výskumných aplikáciách.
V poľnohospodárskom priemysle môžu byť nukleotidy použité ako regulátory rastu rastlín pri produkcii rastlín, čím sa zvyšuje výnos a hmotnosť. Môže sa tiež aplikovať do kŕmnych doplnkových látok, čo má veľmi zjavný vplyv na rast zvierat. Stručne povedané, či použitie nukleotidov v krmivách pre plodiny alebo zvieratá môže znížiť výrobné náklady a priniesť významné výhody.