Kaj je 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).
Metoda izdelave nukleotida
Trenutno metode sinteze nukleotidov v glavnem obsegajo kemično sintezo, mikrobno fermentacijo in encimsko hidrolizo.
Pri kemični proizvodnji nukleotidov se za esterifikacijo fosfatov uporabljajo predvsem nukleozidi. Ker so vključeni reagenti dragi in uporabljajo surovine za toksično kemično sintezo, so zahteve postopka visoke, okolje je močno onesnaženo in proizvodni stroški relativno visoki. Na splošno se uporablja samo za proizvodnjo nekaterih nukleotidnih derivatov za posebne namene in je omejen na laboratorijsko merilo. Industrijska proizvodnja velikega obsega predstavlja določene težave.
Proizvodnja nukleotidov s fermentacijo v glavnem uporablja biosintetično pot mikrobnih sevov za proizvodnjo nukleotidov. Za proizvodnjo nukleotidov z mikrobno fermentacijo je treba pri izbiri sevov upoštevati biosintetske poti in regulacijske mehanizme. Čeprav je učinkovitost proizvodnje visoka zaradi problema povratnih mutacij sevov in kopičenja produktov v bakterijah, je zagotovljena tudi povratna informacija. Tehnične zahteve, kot sta nadzor in regulacija, so relativno visoke. V procesu izdelave fermentacije obstajajo posebne zahteve glede sestave medija in dodajanja snovi. Poleg tega je naložba v izgradnjo tovarne visoka, proizvedeni izdelek pa je en sam, tako da je omejen na proizvodnjo zelo malo izdelkov. Trenutno sta industrializirana le inozin (IMP) in gvanilat (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.
Uporaba nukleotidov
Nukleotidi imajo široko paleto uporabe v panogah, kot so živilska, biotehnologija in kmetijstvo.
V živilski industriji se osvežilni učinek inozina in gvanilata z natrijevim glutamatom izboljša za enkrat do več desetkrat, kar dobro vpliva na kisel, grenak, zažgan in ribji okus. Dinatrijev nukleotid (I + G) se je razvil v aromo tretje generacije po mononatrijevem glutamatu in piščančji esenci. Pogosto se uporablja v začimbah za instant rezance, začimbah, kot so piščančja esenca, piščančji prah in sveža sojina omaka. Poleg tega lahko nukleotidi v otroški hrani kot aditivi za otroško hrano pomembno podpirajo prehrano dojenčkov, spodbujajo zorenje črevesja, spodbujajo sintezo lipoproteinov in polinenasičenih maščobnih kislin ter zmanjšujejo pojavnost prehladov in driske pri dojenčkih. Spodbuja normalno rast in razvoj dojenčkov.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
V kmetijski industriji se lahko nukleotidi uporabljajo kot regulatorji rasti rastlin pri pridelavi rastlin, s čimer se poveča pridelek in teža. Lahko se uporablja tudi za krmne dodatke, kar ima zelo očiten učinek na rast živali. Skratka, ali lahko uporaba nukleotidov v krmi pridelkov ali živali zmanjša proizvodne stroške in prinese pomembne koristi.