นิวคลีโอไทด์คืออะไร?
นิวคลีโอไทด์เป็นกลุ่มของสารประกอบที่ประกอบด้วยเบสพิวรีนหรือไพริมิดีน ไรโบสหรือดีออกซีไรโบส และกรดฟอสฟอริก ตามเบสที่แตกต่างกันของโมเลกุลนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์สามารถแบ่งได้เป็น 5 ประเภท ได้แก่ นิวคลีโอไทด์ 5'-อะดีนีน (AMP) นิวคลีโอไทด์ 5'-กัวนีน (GMP) นิวคลีโอไทด์ 5'-ไซโตซีน (CMP) นิวคลีโอไทด์ 5'-ยูราซิล (UMP) และนิวคลีโอไทด์ 5'-ไฮโปแซนทีน (IMP)
วิธีการผลิตนิวคลีโอไทด์
ปัจจุบันวิธีการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยการสังเคราะห์ทางเคมี การหมักด้วยจุลินทรีย์ และการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์เป็นหลัก
ในการผลิตนิวคลีโอไทด์ทางเคมี นิวคลีโอไซด์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเอสเทอริฟิเคชันฟอสเฟต เนื่องจากรีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้องมีราคาแพงและใช้วัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารเคมีที่เป็นพิษ ความต้องการกระบวนการจึงสูง สิ่งแวดล้อมได้รับมลพิษอย่างหนัก และต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง โดยทั่วไป จะใช้ในการผลิตอนุพันธ์นิวคลีโอไทด์บางชนิดที่มีวัตถุประสงค์พิเศษเท่านั้น และจำกัดอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการ การผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มีปัญหาบางประการ
การผลิตนิวคลีโอไทด์โดยการหมักส่วนใหญ่ใช้เส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสายพันธุ์จุลินทรีย์เพื่อผลิตนิวคลีโอไทด์ เพื่อผลิตนิวคลีโอไทด์โดยการหมักจุลินทรีย์ จะต้องพิจารณาเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพและกลไกการควบคุมเพื่อเลือกสายพันธุ์ แม้ว่าประสิทธิภาพการผลิตจะสูงเนื่องจากปัญหาการกลายพันธุ์ย้อนกลับของสายพันธุ์และการสะสมของผลิตภัณฑ์ในแบคทีเรีย แต่ก็มีการป้อนกลับด้วย ข้อกำหนดทางเทคนิค เช่น การควบคุมและการควบคุมค่อนข้างสูง ในกระบวนการผลิตของการหมัก มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับองค์ประกอบของตัวกลางและการเพิ่มสาร นอกจากนี้ การลงทุนในการสร้างโรงงานก็สูงและผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้เป็นแบบเดี่ยว ดังนั้นจึงจำกัดอยู่เพียงการผลิตผลิตภัณฑ์เพียงไม่กี่รายการ ปัจจุบันมีเพียงอิโนซีน (IMP) และกัวนิเลต (GMP) เท่านั้นที่ได้รับการทำให้เป็นอุตสาหกรรม
การไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์จะผลิตนิวคลีโอไทด์ที่ใช้ P1 nuclease เพื่อย่อยสลาย RNA เพื่อให้ได้ส่วนผสมของนิวคลีโอไทด์สี่ตัว (AMP, GMP, CMP และ UMP) จากนั้นจึงแยกและทำให้บริสุทธิ์นิวคลีโอไทด์สี่ตัวด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออน นอกจากนี้ ยังใช้ 5'-adenine nucleotide (AMP) เป็นสารตั้งต้นซึ่งจะถูกแปลงโดย adenylate deaminase เพื่อผลิต 5'-hypoxanthine nucleotide (IMP) กระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์จะเข้ามาแทนที่การผลิต 5'-nucleotide ซึ่งมีข้อดีคือกระบวนการผลิตที่เรียบง่าย แหล่งวัตถุดิบที่อุดมสมบูรณ์ และต้นทุนต่ำ นับเป็นกระบวนการผลิตที่มีประวัติยาวนานที่สุดและเทคโนโลยีที่ครบถ้วนสมบูรณ์ที่สุด
การใช้สารนิวคลีโอไทด์
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.
ในอุตสาหกรรมการเกษตร นิวคลีโอไทด์สามารถใช้เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชในการผลิตพืช ส่งผลให้ผลผลิตและน้ำหนักเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารซึ่งมีผลต่อการเจริญเติบโตของสัตว์ได้อย่างเห็นได้ชัด กล่าวโดยสรุป การใช้นิวคลีโอไทด์ในอาหารของพืชหรือสัตว์สามารถลดต้นทุนการผลิตและให้ประโยชน์อย่างมาก