Що таке нуклеотид?
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).
Спосіб отримання нуклеотиду
В даний час методи синтезу нуклеотидів в основному включають хімічний синтез, мікробну ферментацію та ферментативний гідроліз.
У хімічному виробництві нуклеотидів для фосфатної етерифікації використовуються в основному нуклеозиди. Оскільки використовувані реагенти є дорогими та використовують сировину для токсичного хімічного синтезу, вимоги до процесу є високими, навколишнє середовище сильно забруднене, а витрати на виробництво є відносно високими. Загалом, він використовується лише для отримання деяких похідних нуклеотидів зі спеціальним призначенням і обмежений лабораторним масштабом. Велике промислове виробництво викликає певні труднощі.
Виробництво нуклеотидів шляхом ферментації в основному використовує біосинтетичний шлях мікробних штамів для отримання нуклеотидів. Щоб отримати нуклеотиди шляхом мікробної ферментації, для відбору штамів необхідно враховувати шляхи біосинтезу та регуляторні механізми. Хоча ефективність виробництва є високою через проблему зворотних мутацій штамів і накопичення продуктів у бактеріях, зворотний зв’язок також забезпечується. Технічні вимоги, такі як контроль і регулювання, відносно високі. У процесі виготовлення ферментації пред'являються особливі вимоги до складу середовища і додавання речовин. Крім того, інвестиції в будівництво фабрики високі, а вироблений продукт є єдиним, тому виробництво обмежується лише невеликою кількістю продуктів. В даний час тільки інозин (IMP) і гуанілат (GMP) промислово розроблені.
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.
Використання нуклеотидів
Нуклеотиди мають широкий спектр застосування в таких галузях промисловості, як харчова, біотехнологія та сільське господарство.
У харчовій промисловості, коли інозин та гуанілат змішують з глутаматом натрію, освіжаючий ефект покращується від одного до кількох десятків разів і добре впливає на кислий, гіркий, палений та рибний смак. Динатрієвий нуклеотид (I + G) перетворився на ароматизатор третього покоління після глутамату натрію та курячої есенції. Він широко використовується в пакетиках зі спеціями для локшини швидкого приготування, таких спеціях, як куряча есенція, курячий порошок та свіжий соєвий соус. Крім того, нуклеотиди в дитячому харчуванні як добавки до нього можуть значно підтримувати харчування немовлят, сприяти дозріванню кишечника, стимулювати синтез ліпопротеїнів та поліненасичених жирних кислот, а також зменшувати частоту застуд та діареї у немовлят. Сприяє нормальному росту та розвитку немовлят.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
У сільськогосподарській промисловості нуклеотиди можуть бути використані як регулятори росту рослин у виробництві рослин, тим самим збільшуючи врожайність і вагу. Його також можна застосовувати до кормових добавок, що має дуже очевидний вплив на ріст тварин. Коротше кажучи, чи може використання нуклеотидів у кормах для сільськогосподарських культур або тварин зменшити виробничі витрати та принести значні переваги.