Nucleotide là gì?
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).
Phương pháp sản xuất nucleotide
Hiện nay, các phương pháp tổng hợp nucleotide chủ yếu bao gồm tổng hợp hóa học, lên men vi sinh và thủy phân bằng enzym.
Trong sản xuất hóa học các nucleotide, chủ yếu là nucleoside được sử dụng để este hóa phosphate. Vì các thuốc thử liên quan rất đắt tiền và sử dụng nguyên liệu thô để tổng hợp hóa học độc hại, nên các yêu cầu về quy trình cao, môi trường bị ô nhiễm nặng và chi phí sản xuất tương đối cao. Nhìn chung, nó chỉ được sử dụng để sản xuất một số dẫn xuất nucleotide với mục đích đặc biệt và bị giới hạn ở quy mô phòng thí nghiệm. Sản xuất công nghiệp quy mô lớn gặp phải một số khó khăn nhất định.
Sản xuất nucleotide bằng lên men chủ yếu sử dụng con đường sinh tổng hợp của các chủng vi khuẩn để sản xuất nucleotide. Để sản xuất nucleotide bằng lên men vi khuẩn, các con đường sinh tổng hợp và cơ chế điều hòa phải được xem xét để lựa chọn các chủng. Mặc dù hiệu quả sản xuất cao do vấn đề đột biến ngược của các chủng và sự tích tụ sản phẩm trong vi khuẩn, nhưng cũng có phản hồi. Các yêu cầu kỹ thuật như kiểm soát và điều hòa tương đối cao. Trong quá trình sản xuất lên men có các yêu cầu đặc biệt về thành phần của môi trường và việc bổ sung các chất. Ngoài ra, đầu tư xây dựng nhà máy cao và sản phẩm sản xuất ra là đơn lẻ, do đó chỉ giới hạn sản xuất rất ít sản phẩm. Hiện nay chỉ có inosine (IMP) và guanylate (GMP) đã được công nghiệp hóa.
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.
Sử dụng nucleotide
Nucleotide có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, công nghệ sinh học và nông nghiệp.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, khi inosine và guanylate được trộn với natri glutamat, hiệu quả làm tươi mát được cải thiện từ một đến vài chục lần và có tác dụng tốt trong việc khử vị chua, đắng, cháy và tanh. Dinatri nucleotide (I + G) đã phát triển thành chất tạo hương vị thế hệ thứ ba sau mononatri glutamat và tinh chất gà. Nó được sử dụng rộng rãi trong các gói gia vị mì ăn liền, các loại gia vị như tinh chất gà, bột gà và nước tương tươi. Ngoài ra, nucleotide trong thực phẩm cho trẻ em với vai trò là chất phụ gia có thể hỗ trợ đáng kể dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh, thúc đẩy sự trưởng thành của đường ruột, thúc đẩy quá trình tổng hợp lipoprotein và axit béo không bão hòa đa, giảm tỷ lệ mắc cảm lạnh và tiêu chảy ở trẻ sơ sinh. Thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển bình thường của trẻ.
5′-nucleotides are used as flavor enhancers (umami taste) in food manufacturing and as raw materials in biotechnology research applications.
Trong ngành nông nghiệp, nucleotide có thể được sử dụng làm chất điều hòa sinh trưởng thực vật trong quá trình sản xuất thực vật, do đó làm tăng năng suất và trọng lượng. Nó cũng có thể được áp dụng cho các chất phụ gia thức ăn chăn nuôi, có tác dụng rất rõ ràng đối với sự tăng trưởng của động vật. Tóm lại, việc sử dụng nucleotide trong thức ăn của cây trồng hoặc động vật có thể làm giảm chi phí sản xuất và mang lại lợi ích đáng kể.