核苷酸的生产与应用

1、什么是核苷酸?

       核苷酸是一类由嘌呤碱或嘧啶碱基、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。按照核苷酸分子碱基的不同,核苷酸可以分为五种,即5’-腺嘌呤核苷酸(AMP)、5’-鸟嘌呤核苷酸(GMP)、5’-胞嘧啶核苷酸(CMP))、5’-尿嘧啶核苷酸(UMP)和5’-次黄嘌呤核苷酸(IMP)。


2、核苷酸的生产方法

       目前,核苷酸的合成方法主要有化学合成法、微生物发酵法和酶解法。


       化学法生产核苷酸,主要是利用核苷进行磷酸酯化反应。由于所涉及的试剂昂贵,且采用有毒性的化学合成原料,工艺要求高,对环境污染严重,生产成本偏高。一般仅用于生产一些有特殊用途的核苷酸的衍生物,且仅限于实验室规模,工业化大规模生产有一定的难度。


       发酵法生产核苷酸,主要是利用微生物菌株的生物合成途径来生产核苷酸。用微生物发酵法生产核苷酸,需要考虑生物合成途径及调节机制来选育菌株,虽然生产的效率较高,但是由于菌株的回复突变问题和产物在菌体中积累等问题,同时又对反馈控制调节等技术要求较高,在发酵法生产过程中,对培养基的组成以及添加物质等均有特定的要求。再加上建厂投资大,生产产品单一,故仅限于生产极个别产品。目前,仅有肌苷酸(IMP)和鸟苷酸(GMP)实现了工业化生产。


        酶解法生产核苷酸,是采用核酸酶P1降解RNA得到四种核苷酸(AMP、GMP、CMP和UMP)的混合物,然后经离子交换树脂分离纯化可以得到四种核苷酸的纯品,进而以5’-腺嘌呤核苷酸(AMP)为底物,经腺苷酸脱氨酶催化转化,生成5’-次黄嘌呤核苷酸(IMP)。酶解法采用生产5’-核苷酸具有生产工艺简单、原料来源丰富、成本低廉等优点,是历史最长、技术最成熟的生产方法。


3、核苷酸的应用

      核苷酸在食品、医药和农业等行业上有着广泛的用途。


       在食品行业中,肌苷酸和鸟苷酸与谷氨酸钠混合使用后,增鲜效果提高数倍至数十倍,并且对酸味、苦味、焦味以及腥味都有很好的消杀作用。核苷酸二钠(I+G)已经发展成了继味精和鸡精之后的第三代调味剂,广泛应用于方便面调味包、调味品如鸡精、鸡粉和增鲜酱油等食品领域。另外,在婴儿食品中,核苷酸作为婴儿食品的添加剂可以明显提高婴儿的免疫能力,促进肠道的成熟,促进脂蛋白和多不饱和脂肪酸的合成,减少婴儿感冒和腹泻等疾病的发生,有利于婴儿的正常生长和发育。


       在医药行业中,5’-核苷酸不但自己能够作为药物使用,而且还是许多抗病毒抗肿瘤药物的生产原料,如可以用于合成抗病毒药物三氮唑核苷、阿昔洛韦等。这些新合成的药物有望成为继磺胺类药物,抗生素之后的又一类新型的抗病毒、抗肿瘤药物。


        在农业行业中,核苷酸可以作为植物生长调节剂用于农作物的生产,具有增产、增重的功效。也可以应用于饲料添加剂,对动物的生长有着很明显的效果。总之,无论是在农作物、还是动物的饲料中添加使用核苷酸,均能降低生产成本,产生明显收益。


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