Čo je to nukleotid?
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).
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).
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.
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′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
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.