董長勇，于偉厚,茍亞夫,張欣,王笑涵

(大連雙迪科技股份有限公司,遼寧 大連,116635)

核苷酸是生命體內(nèi)的基本分子,是DNA、RNA的組成單位,對于糖基化、細胞生長和能量代謝等各種生物功能必不可少[1]。核苷酸由戊糖、含氮堿基和磷酸基團組成。根據(jù)戊糖的種類,核苷酸可分為核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸;根據(jù)堿基的不同,5′-核苷單磷酸(nucleoside monophosphate,NMP)又可分為腺嘌呤核苷酸(adenosine monophosphate,AMP)、鳥嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate,GMP)、胞嘧啶核苷酸(cytidine monophosphate,CMP)、尿嘧啶核苷酸(uridine monophosphate,UMP)和次黃嘌呤核苷酸(inosine monophosphate,IMP),化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

a-5′-腺嘌呤核苷酸(5′-AMP);b-5′-鳥嘌呤核苷酸(5′-GMP);c-5′-次黃嘌呤核苷酸(5′-IMP);d-5′-胞嘧啶核苷酸(5′-CMP);e-5′-尿嘧啶核苷酸(5′-UMP)圖1 5′-核苷酸化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structure formula of 5′-nucleotides

核苷酸可作為添加劑廣泛應(yīng)用于食品工業(yè),從菌菇到牛羊,從雞湯到海鮮,天然5′-核苷酸成分是其鮮味的主要來源。牛肉中的鮮味成分除谷氨酸(glutamic acid,Glu)、天冬氨酸(aspartic acid,Asp)外主要是5′-IMP和5′-GMP;雞湯中的主要鮮味成分為5′-IMP 和氯化物,且燉制過程中含量顯著增加;沙蟹汁發(fā)酵過程中5′-GMP含量顯著上升,并與氨基酸起協(xié)同增鮮作用[2-4]。因此,5′-GMP和5′-IMP常用于調(diào)味品和湯汁原料。此外,核苷酸也作為條件性必需營養(yǎng)成分應(yīng)用于功能性食品、嬰兒配方食品和保健食品中。

消費者對于食品的口味和營養(yǎng)愈發(fā)重視,優(yōu)化產(chǎn)能、提升質(zhì)量是核苷酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。目前,5′-IMP和5′-GMP已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),并發(fā)展了多種工藝,主要策略包括提取、合成和發(fā)酵等。同時,核苷酸質(zhì)量關(guān)乎食品安全,有效的分析檢測手段是添加劑生產(chǎn)的迫切需要。本綜述總結(jié)了核苷酸食品添加劑領(lǐng)域近年來取得的研究進展,對生產(chǎn)加工、質(zhì)量檢測、開發(fā)應(yīng)用等方面進行了總結(jié),并展望了未來前景。

1 核苷酸的生產(chǎn)方法

真核生物的細胞核是核酸的主要聚集地,因此大量提取核苷酸成分,首先要進行細胞破壁處理[5]。核苷單磷酸的體外制備策略主要包括化學(xué)合成、酶水解、發(fā)酵和酶催化等,其中發(fā)酵法和酶解法是GB 1886.170—2016 《食品安全國家標準 食品添加劑5′-鳥苷酸二鈉》規(guī)定的5′-核苷酸生產(chǎn)方法,有效的合成方法進一步推動了工業(yè)應(yīng)用。

1.1 酶催化法

在細胞內(nèi),核苷激酶催化相應(yīng)核苷底物合成核苷單磷酸[6]。在體外,制備天然或修飾NMP的酶催化法也已建立:核苷激酶釋放三磷酸腺苷的高能磷酸基團并定向轉(zhuǎn)移至核苷,反應(yīng)式為:ATP+核苷→5′-核苷酸+ADP。然而該過程需不斷耗能,微生物的培養(yǎng)難以跟進,限制了其生產(chǎn)應(yīng)用。除各類激酶外,生產(chǎn)5′-核苷酸的酶還包括核糖磷酸轉(zhuǎn)移酶、5′-核苷酸酶及酸性磷酸酶。

微生物或植物源核糖磷酸轉(zhuǎn)移酶(EC 2.7.1.77)是核苷5′-單磷酸化的首選,反應(yīng)式為AMP+焦磷酸→腺苷+5′-磷酸核糖-1-焦磷酸。GUDIO等[7]采用雙酶法合成了5′-核苷單磷酸:來自紡錘鏈霉菌(Streptomycesnetropsis)的磷脂酶D先將磷脂酰殘基轉(zhuǎn)移至核苷的5′-OH上,得到核苷5′-單磷酸酯,再由蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)磷脂酶C將其水解,獲得相應(yīng)5′-核苷酸。這類酶具有廣泛特異性,特別是對5′-OH基團反應(yīng)具有區(qū)域選擇性,因此合成可在溫和條件下進行,且易實現(xiàn)產(chǎn)物分離,這是酶催化法的主要優(yōu)勢[8]。

5′-核苷酸酶(EC 3.1.3.5 )催化5′-核苷酸水解去磷酸化為核苷和磷酸鹽的,反應(yīng)式為:5′-核苷酸+H2O→核苷+磷酸。酸性磷酸酶(EC 3.1.3.2)兼具磷酸轉(zhuǎn)移酶和5′-核苷酸酶活性,可分為特異性和非特異性兩類,后者對于多種磷酸化合物具有廣泛的水解活性,且不需消耗ATP,這為核苷酸的生產(chǎn)提供了新路徑[9]。

1.2 酶解法

酶解法具有效率高、雜質(zhì)少和產(chǎn)量佳的特點,是5′-核苷酸的主要工業(yè)來源。核酸酶家族(EC 3.1.30.1包括核酸酶P1和核酸酶S1)已長期應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)。其中核酸酶P1可將單鏈RNA或DNA切割成5′-單核苷酸,主要應(yīng)用于酵母核苷酸的提取(工藝流程見圖2)[10]。CHEN等[11]從桔青霉(Peni-cilliumcitrinum)中克隆核酸酶P1基因(nucP1)并在黑曲霉(Aspergillusniger)中表達,結(jié)果顯示,該酶可有效將酵母RNA水解成5′-核苷酸,質(zhì)量濃度最高可達15.12 mg/mL。

圖2 酶解法生產(chǎn)酵母5′-核苷酸工藝流程Fig.2 Enzymatic hydrolysis process for the production of yeast 5′-nucleotides

此外,5′-磷酸二酯酶(5′-phosphodiesterase,5′-PDE)也可以水解RNA生產(chǎn)5′-核苷酸,還能提升工業(yè)廢料的產(chǎn)品附加值。BENAIGES等[12]將啤酒酵母RNA經(jīng)來自大麥根莖廢料的5′-PDE水解后,獲得了良好的5′-核糖核苷酸產(chǎn)量。PUI等[13]對小豆(Vignaangularis)中富含的5′-PDE進行了表征,發(fā)現(xiàn)其最適pH值為8.5,最適溫度為80 ℃,且在60 ℃時活性更穩(wěn)定。此外,菌體自溶也屬酶解法,該方法利用自身5′-PDE生成5′-單核苷酸,然后從細胞內(nèi)滲出,適用于酵母核糖核苷酸的生產(chǎn)。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,生物酶制造獲得的高純度脫氧核苷酸,可制成多組分的藥物原料,還可用作基因工程試劑。目前,酶解法在生物酶提取分離工藝、固態(tài)發(fā)酵工藝、多酶耦合水解技術(shù)及酶解專用性等方面還有很多創(chuàng)新空間。

1.3 微生物發(fā)酵法

發(fā)酵法利用微生物合成途徑,通過理化手段處理原始菌株,改變其代謝狀態(tài)或遺傳信息以生產(chǎn)特定核苷。目前,直接發(fā)酵法仍局限于IMP和GMP的生產(chǎn),所用菌株包括大腸桿菌(Escherichiacoli)、短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus)、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)等,其中枯草芽孢桿菌由于具有高效單磷酸降解酶系,且培養(yǎng)周期短、產(chǎn)量高,最為常用[14]。然而,直接發(fā)酵生產(chǎn)的核苷酸不在胞內(nèi)積累,不易回收,且易受微生物代謝過程和細胞學(xué)特性制約,不僅要考慮菌種的反饋調(diào)節(jié),還要控制菌內(nèi)的相關(guān)酶系,大規(guī)模生產(chǎn)存在工藝重現(xiàn)性低、生產(chǎn)周期長、成本難控制和指標難量化等一系列問題[15]。因此工業(yè)生產(chǎn)中形成了間接發(fā)酵法(發(fā)酵轉(zhuǎn)化法):將發(fā)酵得到的肌苷或鳥苷經(jīng)化學(xué)法(或酶催化法)磷酸化生成肌苷酸或鳥苷酸。

發(fā)酵法的研究主要集中在菌株選育和發(fā)酵系統(tǒng)優(yōu)化兩方面。菌株選育通常采取細胞融合與代謝進化相結(jié)合的策略。袁紅梅[16]對枯草芽孢桿菌BS-0進行常壓室溫等離子體(atmospheric room temperature plasma,ARTP)、UV-LiCL、硫酸二乙酯(diethyl sulfate,DES)和5-BU等多輪誘變處理,獲得高產(chǎn)突變株5-36用于發(fā)酵罐放大,優(yōu)化體系后產(chǎn)腺苷量為23.44 9 g/L,較出發(fā)菌株提高29.75%。發(fā)酵條件方面的關(guān)鍵控制點包括培養(yǎng)基配比、溫度、pH、通風(fēng)量、發(fā)酵時間、補料流加、溶氧量和表面活性劑等。劉晨等[17]通過優(yōu)化枯草芽孢桿菌變異株的培養(yǎng)基組成及發(fā)酵條件(葡萄糖添加量10%、溫度36 ℃、時間72 h),鳥苷產(chǎn)量可達10.6 g/L。楊尚彤[18]優(yōu)化了枯草芽孢桿菌JMUKC2搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基配比,肌苷產(chǎn)量提高222%。

1.4 化學(xué)合成法

目前,許多天然核苷酸及其衍生物已可通過化學(xué)方法合成。該方法以受保護或未受保護的核苷為原料,通過二氯化磷、氨基磷酸酯、磷酸二酯、磷酸三酯、5′-H-磷酸酯等中間體進行合成。其中,二氯化磷中間體的水解最初以水為媒介進行,這會導(dǎo)致過量的氯化磷水解成磷酸,同時釋放HCl。后來,為適應(yīng)酸敏感的核苷酸合成并防止糖苷鍵斷裂,使用pH 7.5的三乙基碳酸氫銨緩沖液代替水并引入分子篩或質(zhì)子海綿參與反應(yīng)[19]。

工業(yè)生產(chǎn)通常以三氯氧磷為磷酸化試劑,以少量水為媒介,將未受保護的核苷直接磷酸化,進而生成相應(yīng)的5′-核苷酸,此時5′-肌苷和5′-鳥苷產(chǎn)率分別為91%和90%。李悅[20]采用直接磷酸化法合成5′-AMP,優(yōu)化工藝條件后,產(chǎn)率可達73.40%。然而當?shù)孜锼崦舾袝r,磷酸化前則需要對核苷中的羥基進行保護,去除保護基團時需要給予劇烈條件[21]。目前,磷酸咪唑、磷酸羥基苯并三唑等更為溫和可控的磷酸化試劑已應(yīng)用于化學(xué)合成法。

2 核苷酸的分離檢測

通過上述方法獲得的單核苷酸通常在溶液中同時存在,為得到單一種類的堿基、核苷或核苷酸,需要對混合液進行分離和定量,一般通過色譜和電泳2種方法實現(xiàn)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展和分析工具的迭代,更為高效、簡潔、環(huán)保的方法將應(yīng)用于核苷酸分析領(lǐng)域。

2.1 高效液相色譜法

高效液相色譜(high-performance liquid chroma- tography,HPLC)是一種用于分離、識別和量化混合物成分的色譜技術(shù)[22]。液相色譜法在食品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是GB 5413.40—2016 《食品安全國家標準 嬰幼兒食品和乳品中核苷酸的測定》中規(guī)定的核苷酸檢測方法:選用C18-T反相色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)進行測定,流動相的組成為V(磷酸鹽緩沖液)∶V(甲醇)=1 000∶40。TAKAYANAGI等[23]采用高效液相色譜法分別測定了鳀魚發(fā)酵前后總嘌呤和游離嘌呤含量的變化,研究了發(fā)酵周期對其含量的影響。

反相高效液相色譜法(reversed phase-high per- formance liquid chromatography,RP-HPLC)具有極高的疏水選擇性和較低的極性選擇性,適用于非極性核苷的分析。目前,以C18為填料的RP-HPLC已成為同時測定ATP、ADP和AMP的可靠而快速的方法,其分離依據(jù)為磷酸化程度的不同,適用于大量核苷酸的分離鑒定和核苷酸濃度的精確定量[24]。超高效液相色譜法(ultra performance liquid chromatography,UPLC)的分辨率和靈敏度較高,近年來得到了越來越多的應(yīng)用,例如冬蟲夏草中核苷和堿基的快速定量[25]。

2.2 離子交換色譜法

2.3 液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法

高效液相色譜結(jié)合或串聯(lián)質(zhì)譜法(liquid chroma- tography-tandem mass spectrometry,LC-MS)整合了LC的高分離能力和MS的高選擇性、高靈敏度優(yōu)點,且能提供分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)信息,已成為各領(lǐng)域常用的分析方法。GILL等[29]描述了一種可用于分析多種不同基質(zhì)嬰兒配方奶粉中核苷和核苷酸的反向高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜方法:使用C18固定相和乙酸銨-碳酸氫鹽緩沖液梯度洗脫,輔以同位素標記定量,加標回收率達80.1%～112.9%。DONG等[30]開發(fā)了用于分析魚類28種核苷酸的親水相互作用色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(hydrophilic interaction liquid chromatography- mass spectrometry,HILIC-MS),用于監(jiān)測冷藏和冷凍儲存期間海鮮中核苷酸含量的變化。

2.4 毛細管電泳法

毛細管電泳(capillary electrophoresis,CE)通常分離效率更高,“譜帶展寬”現(xiàn)象出現(xiàn)得更少,廣泛應(yīng)用于核苷酸的大小和電荷不均一性表征以及純度和穩(wěn)定性檢測[31]。BUCSELLA等[32]以GDP-Glc為內(nèi)標,使用CE結(jié)合紫外檢測法分離了CHO細胞提取物中結(jié)構(gòu)相似的11個核苷酸和6個核苷酸糖,結(jié)果顯示,CE分離效率高且對復(fù)雜細胞基質(zhì)不敏感,效果優(yōu)于HPLC。毛細管區(qū)帶電泳(capillary zone electrophoresis,CZE)可通過合理控制電壓、緩沖液和pH值來提高分離效率。ZHU等[33]發(fā)現(xiàn)CZE中硼酸鹽緩沖液濃度為60 mmol/L、pH值為9.5、電壓為20 kV時測定釀酒酵母中AMP的靈敏度高,檢測限為0.76～1.76 mg/L。近年來,隨著電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展,CE展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

3 核苷酸類食品添加劑的開發(fā)與應(yīng)用

1960年,日本開啟了核苷酸的酶解法工業(yè)化生產(chǎn),到20世紀60年代后期,我國已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[34-35]。80年代末,我國開始研制核酸類保健食品。進入21世紀,新一代調(diào)味劑的普及和核酸營養(yǎng)的興起推動了核酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,我國正式將5′-核苷酸列入增味劑和食品營養(yǎng)強化劑名單。

3.1 風(fēng)味增強劑

食品風(fēng)味影響消費者的接受程度,5′-核苷酸的增味活性是味精(monosodium glutamate,MSG)的100倍以上,在世界范圍內(nèi)廣泛用于風(fēng)味增強劑。5′-呈味核苷酸二鈉是5′-肌苷酸二鈉和5′-鳥苷酸二鈉經(jīng)再加工制得的食品添加劑,近年來常見于各類風(fēng)味食品的配料表中。研究表明,只有位于5′碳端的磷酸基團上的羥基發(fā)生水解時,核苷單磷酸才會表現(xiàn)出肉湯的鮮味,而其他碳位上的反應(yīng)則不產(chǎn)生鮮味,若該羥基被酯化或酰胺化也不產(chǎn)生鮮味。因此5′-核苷酸常以鈉鹽形式存在,且嘧啶類核苷酸無鮮味。美國食品化學(xué)品法典(Ⅷ)、日本食品添加物公定書(第9版)、日本味之素公司、韓國大象集團等均公布了5′-呈味核苷酸二鈉的質(zhì)量規(guī)格標準,我國于2011年將5′-呈味核苷酸二鈉列為按需適量使用的食品添加劑(GB 2760—2014 《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》)。近年來,我國結(jié)合產(chǎn)品實際,先后修訂了GB 1886.97—2015 《食品安全國家標準 食品添加劑 5′-肌苷酸二鈉》、GB 1886.170—2016 《食品安全國家標準 食品添加劑5′-鳥苷酸二鈉》、和GB 1886.171—2016 《食品安全國家標準 食品添加劑 5′-呈味核苷酸二鈉(又名呈味核苷酸二鈉)》等一系列相關(guān)國家標準。

近年來,消費者越來越關(guān)注食品安全,配料行業(yè)更傾向于使用天然來源的風(fēng)味增強劑,取代高成本低安全性的純化學(xué)物質(zhì)。核苷酸類鮮味化合物存在于食用菌、肉、魚、奶酪和酵母等許多天然食品中。5′-核苷酸、可溶性糖和游離氨基酸等鮮味成分的開發(fā)可增加食用菌的副產(chǎn)品價值[36]。HARADA-PADERMO等[37]制備了香菇菇柄5′-核苷酸鮮味化合物,并對其進行噴霧干燥制粒,開發(fā)了可用于不同食品基質(zhì)的新型風(fēng)味增強劑。

如前所述,鮮味效應(yīng)可通過添加物和天然鮮味物質(zhì)聯(lián)合放大。肉制品中除內(nèi)源性鮮味化合物外,還包括蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等非揮發(fā)性物質(zhì)。加工過程中,這些化合物通過美拉德反應(yīng)、脂質(zhì)自氧化及硫胺素降解等形成特殊的風(fēng)味品質(zhì)[38]。賈茜[39]利用金華火腿邊料制備了5′-核苷酸含量高達1.24 mg/100g的骨酶解液,開發(fā)了金華火腿骨美拉德天然香精。此外,5′-AMP還是一種肉類嫰化劑,可通過促進肌原纖維碎裂和蛋白結(jié)構(gòu)改變來實現(xiàn)雞胸肉嫩化,同時轉(zhuǎn)化為5′-IMP增強鮮味[40]。

與食用菌和肉類相比,酵母(核苷酸含量達8%～10%)的經(jīng)濟性使其成為5′-核苷酸產(chǎn)品開發(fā)的首選。酵母抽提物(yeast extract,YE),是一類利用食品加工用酵母(如面用酵母、酒用酵母)制成的天然調(diào)味料,常以液漿狀、黏稠膏狀、粉末等形式出現(xiàn)。YE的風(fēng)味取決于制造方法的差異以及核苷酸同其他非揮發(fā)性物質(zhì)的微妙平衡。通過控制生產(chǎn)過程,可獲得雞湯、肉類、奶酪、蘑菇等不同風(fēng)味的YE。

低鹽是食品調(diào)味料的開發(fā)趨勢,5′-核苷酸除鮮味外還表現(xiàn)出輕微咸味,可作為替代物用于降低食品中的鈉含量[41]。例如,香菇增味劑可在不損害感官品質(zhì)的同時增強NaCl減半配方牛肉漢堡的鹽度感知[42]。

3.2 營養(yǎng)強化劑

核苷酸在幾乎所有生物過程中都是不可或缺的,對于健康個體而言,可根據(jù)代謝的需要自行產(chǎn)生并回收,但在疾病恢復(fù)或免疫系統(tǒng)損傷的情況下,從食物中補充膳食核苷則是有需求的。隨著營養(yǎng)作用的開發(fā)和重視程度的提升,核苷酸由最初的食品助鮮劑發(fā)展成為具有提高免疫功能的營養(yǎng)強化劑,在嬰幼兒配方食品及特殊食品中廣泛應(yīng)用。

3.2.1 嬰幼兒配方乳粉

作為嬰兒營養(yǎng)的黃金標準,母乳可提供多種免疫保護和免疫成熟因子,其中核苷酸是研究最多的成分之一。母乳中含有UMP、CMP、AMP、GMP、IMP等多種核苷酸,這些核苷酸可以促進嬰幼兒腸道細胞的生長、發(fā)育和修復(fù),甚至在提高記憶力、促進體格生長等方面發(fā)揮積極作用,在快速生長、免疫抑制、蛋白質(zhì)攝入減少和腸道損傷期間,嬰兒會增加對核酸合成的需求[43]。因此,許多國家提倡在嬰幼兒配方乳粉的牛(羊)乳基質(zhì)中添加微量核苷酸功能成分,力求與人乳相近。

歐盟2006/141/EC建議嬰兒配方乳粉中核苷酸的最大添加量為5′-CMP 2.5 mg/100kcal、5′-UMP 1.75 mg/100kcal、5′-AMP 1.5 mg/100kcal、5′-GMP 0.5 mg/100kcal、5′-IMP 1.0 mg/100kcal,核苷酸總量5 mg/100kcal。我國實行嬰幼兒配方乳粉配方注冊制度,產(chǎn)品的生產(chǎn)和營養(yǎng)添加受嚴格監(jiān)管。GB 14880—2012 《食品安全國家標準 食品營養(yǎng)強化劑使用標準》中規(guī)定,嬰配粉中添加的核苷酸作為可選擇性成分可以5′-CMP、5′-UMP、5′-AMP、5′-肌苷酸二鈉、5′-鳥苷酸二鈉、5′-尿苷酸二鈉和5′-胞苷酸二鈉等7種形式存在,使用量是0.12～0.58 g/kg(以核苷酸總量計),未規(guī)定每種核苷酸的具體限量。

3.2.2 保健食品與功能食品

“藥補不如食補”,飲食與健康息息相關(guān)?，F(xiàn)代研究表明,含生物活性物質(zhì)的功能性食品和天然保健食品在促進健康和預(yù)防疾病方面具有功效。藥理學(xué)研究認為,膳食核苷酸可通過嘌呤能或嘧啶受體參與調(diào)節(jié)多種生理過程,對免疫調(diào)節(jié)、抗感染、促進生長發(fā)育、維持肝功能、改善記憶、促進小腸發(fā)育及脂質(zhì)代謝等方面存在有益影響[44]。在某些臨床條件下,特別是當腸粘膜、骨髓造血細胞和大腦等組織從頭合成能力有限、內(nèi)源性核苷供應(yīng)不足時,外源性核苷酸作為補救途徑便具有重要意義[45-46]。

將核酸類物質(zhì)(DNA或RNA)單獨或與其他營養(yǎng)成分配合制成保健食品或功能性食品,有利于通過外源性補充方式提高免疫,2005年原國家食藥監(jiān)局制定的《核酸類保健食品申報與審評規(guī)定(試行)》進一步保障了這類保健食品的食用安全性。目前許多核酸類保健食品經(jīng)動物實驗評價顯示具有增強免疫功能,如雙迪?核苷酸海洋魚肉低聚肽膠囊(國食健注G20100168)、同濟世紀牌核苷酸蜂膠葛根膠囊(國食健注G20070411)等,這類保健食品的面市標志著保健食品行業(yè)朝著全營養(yǎng)型目標邁進。

除以單體形式添加外,核苷酸還可通過食物帶入。酵母作為食品配料,是膳食核酸的豐富來源,核酸類物質(zhì)與酵母中其他營養(yǎng)成分(如多肽、氨基酸、β-葡聚糖和B族維生素)起到復(fù)合增健作用。例如,珍奧生物公司開發(fā)的高核苷酸酵母水解物,具有較高的抗氧化和抗炎功能[47-48]。中藥成分地龍富含腺嘌呤、鳥嘌呤、次黃嘌呤等核苷類化合物,近年來常用于功能性食品。此外,以核苷酸為基礎(chǔ)的衍生物,如環(huán)核苷酸、β-煙酰胺單核苷酸(micotinamide mononucleotide,NMN)、β-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)等新型保健成分,也在引起人們關(guān)注。

3.2.3 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品(foods for special medical purpose,FSMP)是為了滿足進食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)人群對營養(yǎng)素或膳食的特殊需要,專門加工配制而成的配方食品。FSMP最初以特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品的形式出現(xiàn),以滿足0～6月齡特殊醫(yī)學(xué)狀況嬰兒的生長發(fā)育需求。一項針對國內(nèi)市場中29個特殊醫(yī)用嬰兒配方食品的調(diào)研顯示,在無乳糖配方、乳蛋白水解或氨基酸配方及早產(chǎn)/低出生體重嬰兒配方中,添加核苷酸的產(chǎn)品數(shù)分別占相應(yīng)產(chǎn)品總數(shù)的83%、75%和100%[49]。GB 29922—2013 《食品安全國家標準 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品通則》中進一步明確,核苷酸營養(yǎng)強化劑作為可選擇性成分,可應(yīng)用于1～10歲及10歲以上人群適用的全營養(yǎng)配方食品。此外,作為有利于腸道修復(fù)的特殊免疫營養(yǎng)成分,核苷酸常被用于術(shù)后或重癥患者的腸內(nèi)營養(yǎng)制劑,以有效提高機體免疫能力[50]。隨著相關(guān)配方的完善及標準的出臺,腸內(nèi)營養(yǎng)可能成為未來核苷酸在特殊醫(yī)用配方食品領(lǐng)域的應(yīng)用熱點。

4 展望

鮮味由于其可口性受到學(xué)術(shù)和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著研究的深入,5′-核苷酸等新型鮮味成分不斷被發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有加工方法也得以改進。未來核苷酸的生產(chǎn)方法將朝著高效、復(fù)合方向發(fā)展,鮮味物質(zhì)的協(xié)同作用機理及分離純化技術(shù)將得到進一步研究。近年來,氣相色譜、超臨界流體色譜(supercritical fluid chromatography,SFC)、液相色譜分別偶聯(lián)其他檢測器等方法得以推廣,核苷酸定量檢測朝著更復(fù)雜的基質(zhì)深入[51]。

MicroRNA(miRNA)是一類約由20個核苷酸組成的參與基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的非編碼RNA。與單核苷酸相似,miRNA同樣具有潛在的保健功能。例如,乳源性miRNA通過哺乳轉(zhuǎn)移至嬰兒后,可靶向調(diào)節(jié)組織細胞中的基因表達,在免疫系統(tǒng)建立、自身免疫病應(yīng)對及抗過敏中發(fā)揮作用[52]。未來,以miRNA為代表的生物質(zhì)源單鏈寡核苷酸添加物有著潛在的研究和應(yīng)用價值。

目前,富含核苷酸的食用菌或酵母加工制品等已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及化妝品領(lǐng)域。隨著核苷酸重要性的逐漸增加,利用電子舌系統(tǒng)、指紋圖譜、分子感官分析、代謝組學(xué)等現(xiàn)代科技手段研究核酸成分的味覺參數(shù)和營養(yǎng)指數(shù)并錄入數(shù)據(jù)庫很有必要[53]。目前,人體對外源核酸的需求情況和補充機制仍然未知,相關(guān)機制的闡明將有利于應(yīng)用。今后,在功能生物學(xué)評價、營養(yǎng)轉(zhuǎn)化、嬰幼兒食品、保健食品及特殊醫(yī)用食品等方面的探索,將為核酸健康領(lǐng)域帶來新成就。

核苷酸產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)門檻高,具有高聚集度、高附加值的特點,因此技術(shù)領(lǐng)先的國內(nèi)外龍頭企業(yè)競爭優(yōu)勢明顯,占據(jù)市場主導(dǎo)。近年來,隨著國際競爭環(huán)境的改善及國內(nèi)落后產(chǎn)能的淘汰,我國核苷酸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到有效調(diào)整、市場供需得到極大改善,迎來新一輪發(fā)展機遇。目前全球核苷酸市場需求已達萬噸級別并穩(wěn)步增加,這不僅增大了產(chǎn)業(yè)規(guī)模,也將催生新的技術(shù)進步。在未來,圍繞從菌株選育到原料劑開發(fā)全過程的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)集成,將成為核苷酸產(chǎn)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。