Nucleotide là gì?
Nucleotide là một lớp hợp chất bao gồm các bazơ purin hoặc pyrimidine, ribose hoặc deoxyribose và axit phosphoric. Theo các bazơ khác nhau của phân tử nucleotide, nucleotide có thể được chia thành năm loại, cụ thể là 5′-adenine nucleotide (AMP), 5′-guanine nucleotide (GMP), 5′-cytosine nucleotide (CMP), 5′-uracil nucleotide (UMP) và 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.
Thủy phân bằng enzym tạo ra các nucleotide sử dụng nuclease P1 để phân hủy RNA để thu được hỗn hợp bốn nucleotide (AMP, GMP, CMP và UMP), sau đó tách và tinh chế bốn nucleotide bằng nhựa trao đổi ion. Ngoài ra, nucleotide 5′-adenine (AMP) được sử dụng làm chất nền được chuyển đổi bởi adenylate deaminase để tạo ra nucleotide 5′-hypoxanthine (IMP). Quá trình thủy phân bằng enzym đảm nhiệm sản xuất nucleotide 5′, có ưu điểm là quy trình sản xuất đơn giản, nguồn nguyên liệu thô dồi dào và chi phí thấp. Đây là quy trình sản xuất có lịch sử lâu đời nhất và công nghệ tiên tiến nhất.
Sử dụng nucleotide
Nucleotide có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, y học và nông nghiệp.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, khi inosine và guanylate được trộn với natri glutamat, hiệu quả làm mới được cải thiện từ một đến vài chục lần và có tác dụng tốt đối với vị chua, đắng, cháy và tanh. Dinatri nucleotide (I + G) đã phát triển thành hương liệu 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 thức ăn trẻ em như phụ gia thực phẩm trẻ em có thể cải thiện đáng kể khả năng miễn dịch của trẻ, thúc đẩy quá trình trưởng thành của ruột, thúc đẩy quá trình tổng hợp lipoprotein và axit béo không bão hòa đa, và làm giảm tỷ lệ cảm lạnh và tiêu chảy ở trẻ sơ sinh. Thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển bình thường của trẻ sơ sinh.
Trong ngành dược phẩm, 5′-nucleotide không chỉ có thể được sử dụng như thuốc mà còn là nguyên liệu thô để sản xuất nhiều loại thuốc kháng vi-rút và chống khối u, chẳng hạn như tổng hợp thuốc kháng vi-rút ribavirin và acyclovir. Những loại thuốc mới tổng hợp này dự kiến sẽ trở thành một loại thuốc kháng vi-rút và chống khối u mới sau thuốc sulfonamid và kháng sinh.
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.