OLIGOSAKARIDA: CIRI, KOMPOSISI, FUNGSI, JENIS - BIOLOGI - 2025

The oligosakarida (dari bahasa Yunani, oligo = sedikit; Sachar = gula) adalah molekul terdiri daripada dua hingga sisa monosakarida sepuluh dihubungkan dengan bon glycosidic. Oligosakarida berasal dari berbagai sumber makanan, seperti susu, tomato, pisang, gula merah, bawang, barli, kedelai, rai, dan bawang putih.

Dalam industri makanan dan pertanian, banyak perhatian diberikan kepada oligosakarida untuk penggunaannya sebagai prebiotik, bahan yang tidak dapat dicerna, bermanfaat berkat rangsangan selektif pertumbuhan dan aktiviti spesies bakteria di usus besar.

Sumber: pixabay.com

Prebiotik ini diperoleh dari sumber semula jadi, atau dengan hidrolisis polisakarida. Oligosakarida dalam tumbuhan adalah oligosakarida glukosa, oligosakarida galaktosa dan oligosakarida sukrosa, yang terakhir adalah yang paling banyak dari semua.

Oligosakarida juga dapat ditemukan melekat pada protein, membentuk glikoprotein, yang kandungan beratnya berkisar antara 1% hingga 90%. Glikoprotein memainkan peranan penting dalam pengecaman sel, pengikatan lektin, pembentukan matriks ekstraselular, jangkitan virus, pengiktirafan reseptor-substrat, dan penentu antigenik.

Glikoprotein mempunyai komposisi karbohidrat berubah-ubah, yang dikenali sebagai mikroheterogenitas. Pencirian struktur karbohidrat adalah salah satu tujuan glikomik.

ciri-ciri

Oligosakarida, seperti karbohidrat lain, terdiri daripada monosakarida yang boleh menjadi ketosa (dengan kumpulan keto) dan aldosis (dengan kumpulan aldehid). Kedua-dua jenis gula mempunyai banyak kumpulan hidroksil, iaitu zat-zat polihidroksilasi, yang kumpulan alkoholnya boleh menjadi primer atau sekunder.

Struktur monosakarida yang membentuk oligosakarida adalah siklik, dan boleh terdiri daripada jenis piranosa atau furanosa. Contohnya, glukosa adalah aldosa yang struktur sikliknya adalah pirranosa. Manakala fruktosa adalah ketosa yang struktur sikliknya adalah furanosa.

Semua monosakarida yang membentuk oligosakarida mempunyai konfigurasi D gliseraldehid. Oleh kerana itu, glukosa adalah D-glucopyranose dan fruktosa adalah D-fruktopyranose. Konfigurasi sekitar karbon anomerik, C1 dalam glukosa dan C2 dalam fruktosa, menentukan konfigurasi alfa atau beta.

Kumpulan gula anomerik dapat mengembun dengan alkohol untuk membentuk ikatan α- dan β-glukosida.

Oligosakarida yang tidak dicerna (OND) mempunyai konfigurasi β, yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim pencernaan dalam usus dan air liur. Walau bagaimanapun, mereka sensitif terhadap hidrolisis oleh enzim bakteria di usus besar.

Komposisi

Sebilangan besar oligosakarida mempunyai antara 3 dan 10 residu monosakarida. Pengecualian adalah inulin, yang merupakan OND yang mempunyai lebih daripada 10 residu monosakarida. Kata residu merujuk kepada fakta bahawa apabila ikatan glukosida terbentuk, antara monosakarida, terdapat penghapusan molekul air.

Komposisi oligosakarida dijelaskan kemudian dalam bahagian mengenai jenis utama oligosakarida.

ciri-ciri

Disakarida yang paling biasa seperti sukrosa dan laktosa adalah sumber tenaga, dalam bentuk adenosit triphosphate (ATP).

Terdapat peningkatan berterusan dalam artikel ilmiah yang diterbitkan mengenai sifat kesihatan OND sebagai prebiotik.

Beberapa fungsi OND yang bersifat prebiotik adalah untuk mendorong pertumbuhan bakteria genus Bifidobacteria dan menurunkan kolesterol. OND berfungsi sebagai pemanis buatan, berperanan dalam osteoporosis dan dalam mengawal diabetes mellitus 2, mendorong pertumbuhan mikroflora usus.

Di samping itu, ONDs mempunyai sifat seperti mengurangkan risiko jangkitan dan cirit-birit dengan mengurangkan flora patogen dan meningkatkan tindak balas sistem imun.

Jenis-Jenis

Oligosakarida dapat dibahagikan kepada oligosakarida biasa dan jarang. Yang pertama adalah disakarida, seperti sukrosa dan laktosa. Yang terakhir mempunyai tiga atau lebih residu monosakarida dan kebanyakannya terdapat di tumbuh-tumbuhan.

Oligosakarida yang terdapat di alam berbeza dengan monosakarida yang menyusunnya.

Dengan cara ini, oligosakarida berikut dijumpai: fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharides (GOS); laktulooligosakarida yang berasal dari galactooligosaccharides (LDGOS); xylooligosaccharides (XOS); arabinooligosakarida (OSA); berasal dari rumpai laut (ADMO).

Oligosakarida lain termasuk asid yang berasal dari pektin (pAOS), metallooligosakarida (MOS), siklodekstrin (CD), isomalto-oligosakarida (IMO), dan oligosakarida susu manusia (HMO).

Cara lain untuk mengklasifikasikan oligosakarida adalah dengan memisahkannya menjadi dua kumpulan: 1) oligosakarida primer, yang terdapat dalam tumbuhan, dan dibahagikan kepada dua jenis berdasarkan glukosa dan sukrosa; 2) oligosakarida sekunder yang terbentuk daripada oligosakarida primer.

Oligosakarida primer adalah yang disintesis dari mono- atau oligosakarida dan penderma glikosil melalui glikosiltransferase. Contohnya, sukrosa.

Oligosakarida sekunder adalah yang dibentuk secara in vivo atau in vitro oleh hidrolisis oligosakarida besar, polisakarida, glikoprotein, dan glikolipid.

Disakarida

Disakarida yang paling banyak terdapat pada tanaman adalah sukrosa, terdiri dari glukosa dan fruktosa. Nama sistematiknya ialah O - α -D-glucopyranosyl- (1-2) - β -D- fructofuranoside. Kerana C1 dalam glukosa dan C2 dalam fruktosa berpartisipasi dalam ikatan glikosidik, sukrosa bukanlah gula pengurangan.

Laktosa terdiri daripada galaktosa dan glukosa, dan hanya terdapat dalam susu. Kepekatannya berbeza dari 0 hingga 7% bergantung pada spesies mamalia. Nama sistematik laktosa O - β -D-galactopyranosyl- (1-4) -D-glucopyranose.

Oligosakarida utama

Fruktooligosakarida (FOS)

Istilah fruktooligosakarida sering digunakan untuk 1 ^F (1-β-Dfructofuranosyl) _n- sukrosa, di mana n adalah 2 hingga 10 unit fruktosa. Contohnya, dua unit fruktosa membentuk 1-basketose; tiga unit membentuk 1-nistosa; dan empat unit membentuk 1-fructofuranosyl-nistose.

FOS adalah serat larut dan sedikit manis, membentuk gel, menunjukkan ketahanan terhadap enzim yang terlibat dalam pencernaan seperti alpha-amylase, sukrase dan maltase. Mereka terdapat dalam bijirin, buah-buahan dan sayur-sayuran. Mereka juga dapat diambil dari pelbagai sumber dengan reaksi enzimatik.

Antara faedah kesihatan adalah pencegahan jangkitan usus dan saluran pernafasan, meningkatkan tindak balas sistem imun, merangsang pertumbuhan spesies Lactobacilli dan Bifidobacteria, dan meningkatkan penyerapan mineral.

Galactooligosaccharides (GOS)

Galactooligosaccharides juga disebut transgalactooligosaccharides. Secara amnya, molekul GOS dapat diwakili sebagai: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Di mana Gal adalah galaktosa dan n adalah ikatan β -1,4 yang bergabung dengan residu galaktosa. Selanjutnya, formula menunjukkan bahawa β-galactosidases juga mensintesis ikatan lain: β - (1-3) dan β - (1-6).

GOS dihasilkan dari laktosa melalui transgalaktosilasi yang dikatalisis oleh β-galactosidases. Susu mamalia adalah sumber semula jadi GOS. GOS menggalakkan pertumbuhan bifidobakteria.

GOS dihasilkan secara komersial dengan nama Oligomate 55, yang merupakan penyediaan berdasarkan β-galactosidases dari Aspergillus oryzae dan Streptoccoccus thermophilus. Ia mengandungi 36% tri, tetra-, penta- dan hexa-galacto-oligosaccharides, 16% dari disakarida galactosyl-glukosa dan galactosyl-galactose, 38% monosakarida, dan 10% laktosa.

Walaupun komposisi GOS, dihasilkan secara komersial, boleh berbeza-beza mengikut asal-usul β-galactosidase yang mereka gunakan. Syarikat FrieslandCampina dan Nissin Sugar masing-masing menggunakan enzim dari Bacillus circulans dan Cryptococcus laurentii.

Antara faedah memakan GOS adalah penyusunan semula flora usus, pengaturan sistem imun usus dan penguatan penghalang usus.

Laktulosa oligosakarida, tagatosa dan asid laktobionik juga dapat diperoleh dari laktosa, dengan menggunakan oksidoriduktase.

Xylooligosaccharides (XOS)

XOS terdiri daripada unit xilosa yang dihubungkan oleh ikatan β - (1-4). Polimerisasi antara dua dan sepuluh monosakarida. Sebilangan XOS mungkin mempunyai motif arabinosil, asetil, atau glukuronil.

XOS dihasilkan secara enzimatik oleh hidrolisis xilan dari kulit kayu birch, gandum, biji, atau bahagian jagung yang tidak dapat dimakan. XOS digunakan terutamanya di Jepun, di bawah kelulusan FOSHU (Makanan untuk Penggunaan Kesihatan Khusus).

Feruloyl xylooligosaccharides atau oligosaccharides terdapat dalam roti gandum, sekam barli, kulit badam, buluh dan biji, bahagian jagung yang tidak dapat dimakan. XOS boleh diekstraksi dengan penurunan enzimatik xylan.

Oligosakarida ini mempunyai sifat mengurangkan kolesterol total pada pesakit dengan diabetes mellitus jenis 2, barah usus besar. Mereka bifidogenik.

Arabinooligosakarida (OSA)

OSA diperoleh dengan hidrolisis polisakarida arabinan yang mempunyai kaitan α - (1-3) dan α- (1-5) L-arabinofuranosa. Arabinose terdapat dalam arabinan, arabinogalactans, atau arabino xylan, yang merupakan komponen dinding sel tumbuhan. Jenis pautan AOS bergantung pada sumbernya.

OSA mengurangkan keradangan pada pesakit dengan kolitis ulseratif, juga merangsang pertumbuhan Bifidobacterium dan Lactobacillus.

Isomalto-oligosakarida (IMO)

Struktur IMO terdiri daripada residu glikosil yang dihubungkan dengan maltosa atau isomaltosa melalui ikatan α- (1-6), yang paling banyak adalah raffinose dan stachyose.

IMO dihasilkan dalam industri dengan nama Isomalto-900, yang terdiri daripada menginkubasi α-amilase, pullulanase dan α-glukosidase dengan pati jagung. Oligosakarida utama dalam campuran yang dihasilkan adalah isomaltosa (Glu α -1-6 Glu), isomaltotriose (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) dan panose (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Antara faedah kesihatan adalah pengurangan produk nitrogen. Mereka mempunyai kesan antidiabetik. Mereka meningkatkan metabolisme lipid.

Aplikasi prebiotik dalam barah usus besar

Dianggarkan bahawa 15% faktor yang mempengaruhi penampilan penyakit ini ada kaitannya dengan gaya hidup. Salah satu faktor ini adalah diet, diketahui bahawa daging dan alkohol meningkatkan risiko munculnya penyakit ini, sementara diet yang kaya dengan serat dan susu mengurangkannya.

Telah ditunjukkan bahawa terdapat hubungan erat antara aktiviti metabolisme bakteria usus dan pembentukan tumor. Penggunaan prebiotik secara rasional berdasarkan pemerhatian bahawa bifidobacteria dan lactobacillus tidak menghasilkan sebatian karsinogenik.

Terdapat banyak kajian mengenai model haiwan dan sangat sedikit pada manusia. Pada manusia, mirip dengan model haiwan, ditunjukkan bahawa penggunaan prebiotik menghasilkan penurunan yang signifikan dalam sel usus dan genotoksisitas, dan meningkatkan fungsi penghalang usus.

Aplikasi prebiotik dalam penyakit radang usus

Penyakit radang usus dicirikan oleh keradangan saluran gastrousus yang tidak terkawal. Terdapat dua keadaan yang berkaitan, iaitu: Penyakit Crohn dan kolitis ulseratif.

Dengan menggunakan model haiwan kolititis ulseratif, penggunaan antibiotik spektrum luas terbukti dapat mencegah perkembangan penyakit ini. Penting untuk ditekankan bahawa mikrobiota individu yang sihat berbeza dengan mereka yang mempunyai penyakit radang usus.

Oleh kerana itu, terdapat minat khusus untuk menggunakan prebiotik untuk mengurangkan keadaan keradangan. Kajian yang dilakukan pada model haiwan menunjukkan bahawa penggunaan FOS dan inulin mengurangkan penanda imun pro-radang pada haiwan.

Oligosakarida dalam glikoprotein

Protein plasma darah, banyak protein susu dan telur, mukin, komponen tisu penghubung, beberapa hormon, protein membran plasma integral, dan banyak enzim adalah glikoprotein (GP). Secara amnya, oligosakarida pada GP mempunyai purata 15 unit monosakarida.

Oligosakarida dilekatkan pada protein oleh ikatan N-glukosidik atau O-glikosidik. Ikatan N-glukosidik terdiri daripada pembentukan ikatan kovalen antara N-asetil-glukosamin (GlcNAc) dan nitrogen kumpulan amida dari asparagine residu asid amino (Asn), yang biasanya dijumpai sebagai Asn-X- Ser atau Asn-X-Thr.

Glikosilasi protein, pengikatan oligosakarida dengan protein, berlaku serentak dengan biosintesis protein. Langkah-langkah yang tepat dari proses ini berbeza dengan identiti glikoprotein, tetapi semua oligosakarida yang berkaitan dengan N mempunyai persamaan pentapeptida dengan struktur: GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ .

Kesatuan O-glikosidik terdiri daripada penyatuan disakarida β -galactosyl- (1-3) - α - N -acetylgalactosamine kepada kumpulan OH serine (Ser) atau threonine (Thr). Ukuran oligosakarida berkait-O berbeza-beza, misalnya mereka dapat mencapai hingga 1000 unit disakarida dalam proteoglikan.

Peranan oligosakarida dalam glikoprotein

Komponen karbohidrat dalam GP mengatur banyak proses. Contohnya, dalam interaksi antara sperma dan telur semasa persenyawaan. Ovum matang dikelilingi oleh lapisan ekstraselular, yang disebut zona pellucida (ZP). Reseptor pada permukaan sperma mengenali oligosakarida yang melekat pada ZP, yang merupakan GP.

Interaksi reseptor sperma dengan oligosakarida ZP mengakibatkan pembebasan protease dan hyaluronidases. Enzim ini melarutkan ZP. Dengan cara ini sperma dapat menembusi telur.

Contoh kedua ialah oligosakarida sebagai penentu antigenik. Antigen kumpulan darah ABO adalah oligosakarida glikoprotein dan glikolipid pada permukaan sel seseorang. Individu dengan sel jenis A mempunyai antigen A di permukaan sel mereka, dan mereka membawa antibodi anti-B dalam darah mereka.

Individu dengan sel jenis B membawa antigen B dan membawa antibodi anti-A. Individu dengan sel AB jenis mempunyai antigen A dan B dan tidak mempunyai antibodi anti-A atau anti-B.

Individu jenis O mempunyai sel yang tidak memiliki antigen, dan mempunyai antibodi anti-A dan anti-B. Maklumat ini adalah kunci untuk melakukan pemindahan darah.

Rujukan

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. Oligosakarida: anugerah dari alam semula jadi. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Oligosakarida dalam makanan dan pertanian. Persatuan Kimia Amerika, Washington.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Metabolisme oligosakarida dan kanji dalam lactobacilli: tinjauan. Sempadan dalam Mikrobiologi, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Chitin, kitosan, oligosakarida dan aktiviti dan aplikasi biologi turunannya. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. Buku panduan CRC oligosakarida: jilid III: oligosakarida lebih tinggi. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML oligosakarida makanan: pengeluaran, analisis dan bioaktiviti. Wiley, Chichester.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. oligosakarida yang tidak dicerna: ulasan. Polimer Karbohidrat, 68, 587–597.
8. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Principles of Biochemistry. WH Freeman, New York.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB oligosakarida susu: ulasan. Jurnal Antarabangsa Teknologi Tenusu, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. oligosakarida berfungsi: aplikasi dan pembuatan. Kajian Tahunan Sains dan Teknologi Makanan, 1, 305-333.
11. Sinnott, ML 2007. Struktur dan mekanisme kimia karbohidrat dan biokimia. Persatuan Kimia Diraja, Cambridge.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbohidrat: molekul penting dalam kehidupan. Elsevier, Amsterdam.
13. Tomasik, P. 2004. Sifat kimia dan fungsi sakarida makanan. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Asas biokimia - kehidupan pada tahap molekul. Wiley, Hoboken.