1核苷酸的生产技术及应用前景

粮油食品科技第16卷2008年第3期科技知识磁钐礁的生产技术厦应用蟊墨王定昌(原中国食品发酵工业研究院，北京100027)摘要：核苷酸在食品、医疗卫生、国防和工农业生产中广泛应用，核苷酸与健康关系密切，一般生产核苷酸的途径有酶解法、发酵法及合成法等。其中以酶解法产量最大，可以利用发酵工业部门副产品进行综合利用。关键词：核苷酸；生产应用；保健功能中图分类号：TS201．2+4文献标识码：B文章编号：1007—7561(2008)03—0065—02核苷酸是生命活动的主要物质——核酸的组成成分，是生物体各种生化反应的关键中间体。核苷酸易被机体吸收，毒性极低，具有赋活细胞，刺激代谢和加强循环系统的作用，可使造血系统活动增强，引起白血球数量增多，并能增强机体对各种局部或周身疾病的抵抗能力。可用于放射病的治疗，改善造血器官骨髓的再生能力，促进细胞的代谢和血管平滑肌舒张等功能。本文就核苷酸的生产、应用；核苷酸的市场和核苷酸与健康的关系作一简要的介绍。1核苷酸的生产方法以玉米淀粉为原料，经酶解后的糖液，用酵母菌发酵(增殖)积累大量菌体，再通过分离脱水制得高核酸酵母。采用浓盐法从高核酸酵母中提取核酸，主要是利用高浓度的盐溶液改变酵母细胞壁的渗透性，加热后使核酸自细胞内释出。核酸再利用桔青霉产生的5’一磷酸二酯酶酶解，使核酸降解为57一核苷酸。在酶解时添加60ppm锌离子，提高降解率15％以上，最高降解率约为80％。由酵母制取核苷酸的如图1：雷乔盐援种酵母玉米淀粉!童!生目；液一爰酵一高核酸酵母—．提取一除蛋白磷酸二酯酶一毒解一过滤一浓缩一结{}一烘干球磨一成品(核苷酸)图1核苷酸生产工艺流程图5’—核苷酸含以下四个单体：5’一鸟苷酸(G肿)；5’一腺苷酸(AMP)；5’一尿苷酸(UMP)；5’一胞苷酸(c御)。5’一核苷酸四个单体的复合物，可直接应用于各种食品，饮料、方便面、罐头等。溶解后可直接上离子交换树脂柱分离四个单体。2核苷酸产品的应用2．1农业上的应用用核苷酸对农作物进行浸种、拌种，对水稻、棉花、蔬菜、水果都有明显的增产效果。从《核苷酸钠在夏熟作物与畜牧业生产中应用小结》一书中指出，核苷酸钠对水稻生长、分蘖、抽穗有促进作用。浙江省农科院和中科院上海生化所利用白地霉酵母制成的核酸降解物可使水稻增产5％一8％，有效成分为核苷酸和碱基。核苷酸也能够促进家禽(鸡等)、家畜的生长，节省饲料。收稿日期：2007—05—21作者简介：王定昌(1929一)，男，江苏江阴人，教授级高工．2．2食品、饮料方面的应用在食品工业中定名为风味增强剂的化合物是能增强其他配料的味道而自身无味或味淡的化合物。现发现风味增强剂有三种，即味精、核苷酸、麦芽酚。核苷酸中的肌苷酸(IMP)及鸟苷酸(GMP)，本身能给人一种鲜味，同时及能增强对咸味及甜味的感觉，缓和食盐带来的咸味，减少甜味增强剂带来的气味及抑制对酸味和苦味的感觉，因此核苷酸在增进食品风味方面有增益补损的功能。与味精相比，核苷酸不但独有一种鲜味，它比味精增强风味的能力强50—100倍，其增强的范围也广。且能普遍的适应大众品味，实践证明，核苷酸和味精的一定比例，能获得最好效果。味精和核苷酸主要能增加肉味和咸香味及食品的风味。而麦芽酚主要增加甜酸味的风味。目前国内在食品工业中应用核苷酸还处于开发阶段。而日本核苷酸工业发达，价格低廉，市场上所需用鲜味剂的食品都用上核苷酸。目前国内几家大的食品、饮料企业亦已开始使用5’一核苷酸。2．3医药方面的应用核酸是高分子的聚合物，它在完全水解时分解成有机碱基、五碳糖的B—D一核糖，或B—D一脱氧核糖及磷酸。在微生物生物合成过程中有机碱基的氨基与B—D一核糖的半缩醛羟基反应成为核苷，若磷酸以酯类的方式连接于核糖，就形成了核苷酸。恶性肿瘤，放射性疾病及遗传性疾病的发病都与核酸功能有密切关系。抗癌药中的许多药物都属于核苷酸类。核苷、核苷酸类衍生物在医药上的疗效已得到了肯定。已经发现大量的核苷、核苷酸类化合物在体内或体外实验中有抗肿瘤作用，如5’一氟尿密啶、阿糖胞苷、阿糖腺苷等，有的有抗病毒作用如三氮唑核苷、聚肌胞苷等。有的可以治疗心血管系统、人体免疫系统疾病以及用于血液保藏、心脏制剂保藏，如肌苷、腺苷、环形核苷酸、腺苷酸等。2．4保健品的应用．营养不良伴随感染时，使人体免疫功能低下，弗兰克博士经20年研究证明，20岁以后的成年人，合成核酸的能力日益衰退，需要外源食物中提供。在临术中发现，在食物中供应人体充足的必需营养，仍有精神不振，未老先衰，抗病能力低下，体力差，甚至走路气短等现象。如在食品中添加核酸，则精神振作起来，这些症状就消失，他还提出免疫细胞退化及免疫力是导致人体会不会衰老及致病的主要原因。而免疫系统的老化和退化首先是由核苷酸营养不良赫与世界接轨用宝尔超纯水系统Tel：021m31263268www．baolor．㈣幽万方数据科技知识粮油食品科技第16卷2008年第3期引起。因此要加强核酸营养，增强人体健康，抗衰老，延长人体寿命，起着较为重要的作用。世界卫生组织也建议加岁以后的成人，每天外源补充核酸1—1．59，以增强体质，提高免疫力，减少疾病的发生。3核苷酸与健康人体内的核苷酸供应有两条途径，一条主要由肝脏合成，学名叫从头合成；一条从食物中补充，叫补救合成。国际生命科学学会出版的《现代营养学》早在1996年就已经把核苷酸作为免疫营养纳入其中。研究已经证明，补充外源核苷酸，肝脏的核苷酸合成可以减少到5％，自幼就补充高核酸食物，肝脏核苷酸的合成能力就不会在加岁后开始逐年下降，基因的损伤就会及时得到修复，而细胞的分裂与代谢就会保持正常。核苷酸是百岁老人长寿的物质基础。《美国老人病专科协会期刊》发文章，用两组小白鼠，一组每周注射核酸(DNA+RNA)，而另一组未注射，结果未注射核酸的小白鼠在900天内就全部死亡，而注射了核酸的小白鼠却活了16002250天。这个实验如果与人相比，现在人均寿命70岁，如果用了核酸，人均寿命则可达到120岁。核苷酸是核酸的基本结构单位，由核苷和磷酸组成，是核酸的前体物质。细胞内存在多种游离的核苷酸，它们几乎参与细胞的所有生化过程中，是代谢上极为重要的物质。有人把核酸形象的比作一座大厦，基因是大厦的房间，核苷酸则是构筑大厦的基石。现代医学的最新研究成果已径表明：人类的疾病大都是由于基因变异、基因受损所致。核苷酸是核酸的基本单位。核酸只有降解成小分子核苷酸才能被人体吸收利用。它通过营养修复人体衰老及受损的细胞基因；激发细胞潜在的活性，从而增强人体免疫力与抵抗力，延缓衰老，延长寿命。人体衰老的机理如下：核苷酸不足一细胞老化一器官萎缩一功能消退一机体衰老一各种老年性疾病的发生。人在20岁以上前机体能够合成足够的核苷酸，但随着年龄的增长，体内核苷酸的从头合成能力逐渐递减。一些特殊人群(如中老年人、亚健康人群、病人)需要加快新陈代谢和细胞的更新，对核苷酸需求量增加，而自身合成核苷酸的能力不能满足所需。这就需要不断补充外源核苷酸以满足正常新陈代谢的需要。在核苷酸对机体各系统的影响中，免疫系统是最敏感、最直接的系统。具体表现在：(1)核苷酸是维持细胞免疫的必需营养物质。以细胞免疫中最为重要的淋巴细胞为例，它受抗原刺激，被活化后对核苷酸需求增加。但它由于没有从头合成核苷酸的能力，必须依赖外源性的核苷酸为其提供活化的能量[肖四(三磷酸腺苷)等]及前体物质；(2)外源性核苷酸可以促进淋巴细胞的增生；增强巨噬细胞的吞噬能力和自然杀伤细胞的活性；巨噬细胞相当于块市里的“大垃圾车”，专门处理衰老和死亡细胞；(3)在营养不良及饥饿诱导的免疫抑制时，补充核苷酸可以恢复正常的免疫功能，而补充蛋白质则不能起到类似效果；(4)核苷酸可明显调节体液免疫。从而有效增强免疫调节功能；(5)人体在特定生理条件下(如：外科手术、败血症、烧伤和正处于生长发育阶段等)补充外源性核苷酸，不仅可以增强机体免疫功能，有助于维持细胞和体液免疫应答，还能部分解除免疫抑制；(6)免疫系统的组织细胞新陈代谢旺盛，更新速度较快，而影响细胞分裂、成熟、新陈代谢的主要物质也是核苷酸。因而补充外源性核苷酸可有效提高人体免疫力。脑血栓是动脉管壁遭到破坏，内膜变得粗糙，加之血液粘滞、血小板聚集、流速变缓，在被破坏的管壁上形成栓子，堵塞了管壁，阻断了相应脑组织的血液供应，使这部分脑组织因供氧不足而逐渐丧失功能，造成感觉障碍、供给失调、严重偏瘫甚至危及生命，是人类健康的第一大杀手。补充核苷酸，首先激活纤维蛋白溶酶系统，促进血栓的软化、溶解、吸收；改善体内循环，改善整个脑部的血液供应，病变部位也可以通过侧支循环得到改善，促进全身代谢，恢复大脑功能，因此对脑血栓后遗症效果明显。核苷酸在抑制癌细胞生长方面有独特功效，在美国、日本、欧洲等发达国家和地区已经广泛应用于治疗癌症过程中的营养补充。按照国际公认的：现代人的寿命等于其成熟期(即最后一颗牙齿长出的年龄)的57倍，平均为120岁。健康和长寿是人类亘古不变的话，也是古往今来人们探索、追求的目标。4核苷酸的市场现在国内生产核苷酸的厂家只有几家，产量都很小，其中山东双凤股份有限公司以核酸为原料，采用酶解法生产单体核苷酸(AMP、CMP、GMP、UMP)，年产量20t，产品销往欧洲，国内供不应求。产品纯度I>98％，高于国外90％一95％的标准。武汉生物股份有限公司以啤酒酵母生产核酸及混合核苷酸，核酸纯度≥80％，每公斤220元；≥90％的，每公斤240元。年产核酸(RNA)30t及混合核苷酸12t。国内市场和国际市场各销50％，其中RNA出口到美国为12t。市场情况良好。北京燕京中科生物技术有限公司，年产RNA20t，产品销售给核酸保健品工厂和核苷酸生产企业。以啤酒酵母为原料生产成本较低，又符合核酸保健品厂的需要，每公斤售价180元，所以国内市场较好。国内生产RNA的总生产能力将近400t／年，但由于都是以啤酒酵母为原料，所以其规模都很小，限制了发展。目前各种产品的需求量与产量为：AMP：产量22t／年，年进口量50t；GMP：年进口量200t；CMP：产量18t／年，年进I=l量20t；UMP：产量30t／年，用于出口。现除UMP外，AMP、CMP、GMP都是供不应求，无论国外市场还是国际市场，目前各厂因受原料限制，无法简单地扩大生产，这种供求关系将保持一段时间，有利于我们项目的开发和实施。o凼耆鳓适用于食品科学各实验领域的宝尔超纯水系统使实验数据更逼真Tel：02131263268www．b蒯or．Pom万方数据