Що таке нуклеотид?
Нуклеотиди - це клас сполук, що складається з пуринових або піримідинових основ, рибози або дезоксирибози та фосфорної кислоти. Відповідно до різних основ нуклеотидних молекул, нуклеотиди можна розділити на п’ять типів, а саме 5'-аденіннуклеотид (АМФ), 5'-гуаніннуклеотид (GMP), 5'-цитозиннуклеотид (CMP), 5'-урациловий нуклеотид (UMP) і 5'-гіпоксантиновий нуклеотид (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.
Ферментативний гідроліз виробляє нуклеотиди, які використовують нуклеазу P1 для розкладання РНК для отримання суміші чотирьох нуклеотидів (AMP, GMP, CMP і UMP), а потім розділяють і очищають чотири нуклеотиди за допомогою іонообмінної смоли. Крім того, 5'-аденіннуклеотид (AMP) використовується як субстрат, який перетворюється аденілатдезаміназою для отримання 5'-гіпоксантинового нуклеотиду (IMP). Процес ферментативного гідролізу бере на себе виробництво 5'-нуклеотиду, який має переваги простого процесу виробництва, рясних джерел сировини та низької вартості. Це процес виробництва з найдовшою історією та найдосконалішою технологією.
Використання нуклеотидів
Нуклеотиди мають широкий спектр застосування в таких галузях, як харчова, медицина та сільське господарство.
У харчовій промисловості, коли інозин і гуанілат змішуються з глутаматом натрію, освіжаючий ефект покращується в один-кілька десятків разів і добре впливає на кислий, гіркий, горілий і рибний смак. Динатрієвий нуклеотид (I + G) став ароматизатором третього покоління після глутамату натрію та курячої есенції. Він широко використовується в упаковках спецій для локшини швидкого приготування, таких спецій, як куряча есенція, курячий порошок і свіжий соєвий соус. Крім того, нуклеотиди в дитячому харчуванні як добавки до дитячого харчування можуть значно підвищити імунітет дитини, сприяти дозріванню кишечника, сприяти синтезу ліпопротеїнів і поліненасичених жирних кислот, а також зменшити захворюваність на простудні захворювання та діарею у немовлят. Сприяє нормальному росту і розвитку малюків.
У фармацевтичній промисловості 5′-нуклеотиди можуть бути використані не тільки як самі ліки, а й як сировина для виробництва багатьох противірусних і протипухлинних препаратів, наприклад для синтезу противірусних препаратів рибавірину та ацикловіру. Очікується, що ці нещодавно синтезовані препарати стануть новим класом противірусних і протипухлинних препаратів після сульфаніламідних препаратів і антибіотиків.
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.