OLIGOSACCHARIDES: MGA KATANGIAN, KOMPOSISYON, PAG-ANDAR, URI - BIOLOGY - 2026

Ang oligosaccharides (mula sa Greek, oligo = kaunti; sachar = asukal) ay mga molekula na binubuo ng dalawa hanggang sampung monosaccharide na nalalabi na magkasama ng mga glycosidic bond. Ang Oligosaccharides ay nagmula sa isang iba't ibang mga mapagkukunan ng pagkain, tulad ng gatas, kamatis, saging, brown sugar, sibuyas, barley, toyo, rye, at bawang.

Sa industriya ng pagkain at agrikultura, maraming pansin ang nabayaran sa oligosaccharides para sa kanilang aplikasyon bilang prebiotics, hindi matutunaw na mga sangkap, kapaki-pakinabang salamat sa pumipili na pagpapasigla ng paglago at aktibidad ng mga species ng bakterya sa colon.

Pinagmulan: pixabay.com

Ang mga prebiotics na ito ay nakuha mula sa mga likas na mapagkukunan, o sa pamamagitan ng hydrolysis ng polysaccharides. Ang oligosaccharides sa mga halaman ay glucose oligosaccharides, galactose oligosaccharides at sucrose oligosaccharides, ang huli ang pinaka-sagana sa lahat.

Ang Oligosaccharides ay maaari ding matagpuan na nakadikit sa mga protina, na bumubuo ng glycoproteins, na ang nilalaman sa pamamagitan ng timbang ay mula sa 1% hanggang 90%. Ang mga glycoproteins ay may mahalagang papel sa pagkilala sa cell, pagbubuklod ng lectin, pagbuo ng extracellular matrix, impeksyon sa virus, pagkilala sa receptor-substrate, at mga determinasyon ng antigenic.

Ang mga glycoproteins ay may variable na komposisyon ng karbohidrat, na kilala bilang microheterogeneity. Ang pagkilala sa istraktura ng mga karbohidrat ay isa sa mga layunin ng glycomics.

katangian

Ang Oligosaccharides, tulad ng iba pang mga karbohidrat, ay binubuo ng mga monosaccharides na maaaring mga ketoses (na may pangkat na keto) at mga aldoses (na may isang pangkat na aldehyde). Ang parehong uri ng mga asukal ay may maraming mga pangkat na hydroxyl, iyon ay, sila ay mga polyhydroxylated na sangkap, na ang mga pangkat ng alkohol ay maaaring pangunahin o pangalawa.

Ang istraktura ng mga monosaccharides na bumubuo sa oligosaccharides ay siklista, at maaari silang maging ng pyranose o furanose type. Halimbawa, ang glucose ay isang aldose na ang istraktura ng paikot ay isang pyranose. Habang ang fructose ay isang ketose na ang istraktura ng paikot ay isang furanose.

Ang lahat ng mga monosaccharides na bumubuo ng oligosaccharides ay may D pagsasaayos ng glyceraldehyde. Dahil dito, ang glucose ay isang D-glucopyranose at ang fructose ay isang D-fructopyranose. Ang pagsasaayos sa paligid ng anomalikong carbon, C1 sa glucose at C2 sa fructose, ay tumutukoy sa pagsasaayos ng alpha o beta.

Ang anomalikong pangkat ng isang asukal ay maaaring makasama sa isang alkohol upang mabuo ang mga bono ng α- at β-glucoside.

Ang mga hindi magagandang oligosaccharides (OND) ay mayroong β pagsasaayos, na hindi maaaring ma-hydrolyzed ng mga digestive enzymes sa bituka at laway. Gayunpaman, sensitibo sila sa hydrolysis ng mga enzymes ng bakterya sa colon.

Komposisyon

Karamihan sa mga oligosaccharides ay may pagitan ng 3 at 10 na mga residue ng monosaccharide. Ang isang pagbubukod ay ang inulin, na kung saan ay isang OND na may higit sa 10 mga nalalabi na monosaccharide. Ang salitang nalalabi ay tumutukoy sa katotohanan na kapag nabuo ang isang bono ng glucoside, sa pagitan ng monosaccharides, may pag-aalis ng isang molekula ng tubig.

Ang komposisyon ng oligosaccharides ay inilarawan mamaya sa seksyon sa pangunahing mga uri ng oligosaccharides.

Mga Tampok

Ang pinaka-karaniwang disaccharides tulad ng sukrosa at lactose ay isang mapagkukunan ng enerhiya, sa anyo ng adenosite triphosphate (ATP).

Mayroong patuloy na pagtaas sa nai-publish na mga artikulo sa agham tungkol sa mga katangian ng kalusugan ng OND bilang prebiotics.

Ang ilan sa mga pag-andar ng ONDs na prebiotic ay upang maitaguyod ang paglaki ng bakterya ng genus Bifidobacteria at upang mapababa ang kolesterol. Ang mga OND ay nagsisilbing artipisyal na mga sweetener, may papel sa osteoporosis at sa kontrol ng diabetes mellitus 2, itaguyod ang paglaki ng bituka microflora.

Bilang karagdagan, ang mga OND ay naiugnay na mga katangian tulad ng pagbabawas ng panganib ng mga impeksyon at pagtatae sa pamamagitan ng pagbawas sa pathogen flora at pagpapabuti ng tugon ng immune system.

Mga Uri

Ang Oligosaccharides ay maaaring nahahati sa karaniwan at bihirang oligosaccharides. Ang dating ay disaccharides, tulad ng sukrosa at lactose. Ang huli ay may tatlo o higit pang mga residue ng monosaccharide at karamihan ay matatagpuan sa mga halaman.

Ang oligosaccharides na natagpuan sa kalikasan ay naiiba sa monosaccharides na bumubuo sa kanila.

Sa ganitong paraan, ang mga sumusunod na oligosaccharides ay matatagpuan: fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharides (GOS); lactulooligosaccharides na nagmula sa galactooligosaccharides (LDGOS); xylooligosaccharides (XOS); arabinooligosaccharides (OSA); nagmula sa seaweed (ADMO).

Ang iba pang mga oligosaccharides ay kinabibilangan ng mga pectin na nagmula sa mga asido (pAOS), metallooligosaccharides (MOS), cyclodextrins (CD), isomalto-oligosaccharides (IMO), at oligosaccharides ng gatas ng tao (HMO).

Ang isa pang paraan upang maiuri ang oligosaccharides ay upang paghiwalayin ang mga ito sa dalawang grupo: 1) pangunahing oligosaccharides, na matatagpuan sa mga halaman, at nahahati sa dalawang uri batay sa glucose at sukrosa; 2) pangalawang oligosaccharides na nabuo mula sa pangunahing oligosaccharides.

Pangunahing oligosaccharides ay yaong na-synthesize mula sa mono- o oligosaccharide at isang glycosyl donor sa pamamagitan ng isang glycosyltransferase. Halimbawa, sucrose.

Ang pangalawang oligosaccharides ay ang nabuo sa vivo o sa vitro ng hydrolysis ng malalaking oligosaccharides, polysaccharides, glycoproteins, at glycolipids.

Disaccharides

Ang pinaka-masaganang disaccharide sa mga halaman ay sukrosa, na binubuo ng glucose at fructose. Ang sistematikong pangalan nito ay O - α -D-glucopyranosyl- (1-2) - β -D- fructofuranoside. Dahil ang C1 sa glucose at C2 sa fructose ay nakikilahok sa glycosidic bonding, ang sucrose ay hindi isang pagbawas ng asukal.

Ang lactose ay binubuo ng galactose at glucose, at matatagpuan lamang sa gatas. Ang konsentrasyon nito ay nag-iiba mula 0 hanggang 7% depende sa species ng mammal. Ang sistematikong pangalan ng lactose O - β -D-galactopyranosyl- (1-4) -D-glucopyranose.

Pangunahing oligosaccharides

Fructooligosaccharides (FOS)

Ang salitang fructooligosaccharide ay madalas na ginagamit para sa 1 ^F (1-β-Dfructofuranosyl) _n -sucrose, kung saan ang n ay 2 hanggang 10 fructose unit. Halimbawa, dalawang yunit ng fruktosa ay bumubuo ng 1-basketose; tatlong yunit ang bumubuo ng 1-nistosa; at apat na yunit ay bumubuo ng 1-fructofuranosyl-nistose.

Ang FOS ay natutunaw at bahagyang matamis na mga hibla, form gels, nagpapakita ng paglaban sa mga enzymes na kasangkot sa panunaw tulad ng alpha-amylase, sucrase at maltase. Naroroon sila sa mga cereal, prutas at gulay. Maaari rin silang makuha mula sa iba't ibang mga mapagkukunan ng mga reaksyon ng enzymatic.

Kabilang sa mga benepisyo sa kalusugan ay ang pag-iwas sa mga impeksyon sa bituka at respiratory tract, dagdagan ang tugon ng immune system, pasiglahin ang paglaki ng mga species ng Lactobacilli at Bifidobacteria, at dagdagan ang pagsipsip ng mga mineral.

Galactooligosaccharides (GOS)

Ang Galactooligosaccharides ay tinatawag ding transgalactooligosaccharides. Sa pangkalahatan, ang mga molekulang GOS ay maaaring kinakatawan bilang: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Kung saan ang Gal ay galactose at n ay ang β -1,4 na bono na sumali sa mga nalalabi sa galactose. Bukod dito, ipinapahiwatig ng pormula na ang β-galactosidases din synthesize ang iba pang mga bono: β - (1-3) at β - (1-6).

GOS ay ginawa mula sa lactose sa pamamagitan ng transgalactosylation na catalyzed ng β-galactosidases. Ang gatas ng mamalia ay isang likas na mapagkukunan ng GOS. Itaguyod ng GOS ang paglaki ng bifidobacteria.

Ang mga GOS ay komersyal na ginawa sa ilalim ng pangalang Oligomate 55, na isang paghahanda batay sa β-galactosidases mula sa Aspergillus oryzae at Streptoccoccus thermophilus. Naglalaman ito ng 36% ng tri, tetra-, penta- at hexa-galacto-oligosaccharides, 16% ng disaccharides galactosyl-glucose at galactosyl-galactose, 38% ng monosaccharides, at 10% ng lactose.

Bagaman ang komposisyon ng mga GOS, na ginawa ng komersyal, ay maaaring mag-iba ayon sa pinagmulan ng β-galactosidase na ginagamit nila. Ang mga kumpanya na FrieslandCampina at Nissin Sugar ay gumagamit ng mga enzyme mula sa Bacillus circulans at Cryptococcus laurentii, ayon sa pagkakabanggit.

Kabilang sa mga pakinabang ng pagkonsumo ng GOS ay ang muling pagkakasunud-sunod ng mga bituka na flora, ang regulasyon ng immune system ng bituka at ang pagpapalakas ng hadlang ng bituka.

Ang oligosaccharides lactulose, tagatose at lactobionic acid ay maaari ding makuha mula sa lactose, sa pamamagitan ng paggamit ng mga oxidoreductases.

Xylooligosaccharides (XOS)

Ang XOS ay binubuo ng mga yunit ng xylose na naka-link sa pamamagitan ng mga bono ng β - (1-4). Polymerize sa pagitan ng dalawa at sampung monosaccharides. Ang ilang XOS ay maaaring magkaroon ng arabinosyl, acetyl, o mga glandula ng glucuronyl.

Ang mga XOS ay ginawa ng enzymatically sa pamamagitan ng hydrolysis ng xylan mula sa birch bark, oats, kernel, o hindi maaaring maging bahagi ng mais. Ang mga XOS ay pangunahing ginagamit sa Japan, sa ilalim ng pag-apruba ng FOSHU (Mga Pagkain para sa Tiyak na Paggamit ng Kalusugan).

Ang Feruloyl xylooligosaccharides o oligosaccharides ay naroroon sa tinapay na trigo, barley husk, mga almond shell, kawayan at kernel, hindi nakakain na bahagi ng mais. Ang XOS ay maaaring kunin ng pagkasira ng enzymatic ng xylan.

Ang mga oligosaccharides na ito ay may pag-aari ng pagbabawas ng kabuuang kolesterol sa mga pasyente na may type 2 diabetes mellitus, cancer cancer. Ang mga ito ay bifidogenic.

Arabinooligosaccharides (OSA)

Ang OSA ay nakuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng arabinan polysaccharide na may α - (1-3) at α- (1-5) na link ng L-arabinofuranose. Ang Arabinose ay naroroon sa arabinan, arabinogalactans, o arabino xylan, na mga bahagi ng dingding ng cell cell. Ang uri ng link ng AOS ay nakasalalay sa pinagmulan.

Binabawasan ng OSA ang pamamaga sa mga pasyente na may ulcerative colitis, pinasisigla din ang paglaki ng Bifidobacterium at Lactobacillus.

Isomalto-oligosaccharides (IMO)

Ang istraktura ng IMO ay binubuo ng mga labi ng glycosyl na naka-link sa maltose o isomaltose sa pamamagitan ng mga bono ng α - (1-6), ang pinaka-masaganang pagiging raffinose at stachyose.

Ang IMO ay ginawa sa industriya sa ilalim ng pangalang Isomalto-900, na binubuo ng incubating α -amylase, pullulanase at α -glucosidase na may starch ng mais. Ang pangunahing oligosaccharides sa nagreresultang halo ay isomaltose (Glu α -1-6 Glu), isomaltotriose (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) at panose (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Kabilang sa mga benepisyo sa kalusugan ay ang pagbawas ng mga produktong nitrogenous. Mayroon silang isang antidiabetic effect. Pinapabuti nila ang metabolismo ng lipid.

Ang mga aplikasyon ng prebiotics sa cancer cancer

Tinatayang ang 15% ng mga salik na nakakaimpluwensya sa hitsura ng sakit na ito ay may kinalaman sa pamumuhay. Ang isa sa mga kadahilanan na ito ay ang diyeta, kilala na ang karne at alkohol ay nagdaragdag ng panganib ng hitsura ng sakit na ito, habang ang isang diyeta na mayaman sa hibla at gatas ay binabawasan ito.

Ipinakita na mayroong isang malapit na ugnayan sa pagitan ng mga aktibidad na metabolic ng bacteria sa bituka at pagbuo ng tumor. Ang nakapangangatwiran na paggamit ng prebiotics ay batay sa pagmamasid na ang bifidobacteria at lactobacillus ay hindi gumagawa ng mga carcinogenic compound.

Maraming pag-aaral sa mga modelo ng hayop at kakaunti sa mga tao. Sa mga tao, na katulad ng mga modelo ng hayop, ipinakita na ang pagkonsumo ng prebiotics ay gumagawa ng isang makabuluhang pagbawas sa mga selula ng colon at genotoxicity, at pinatataas ang pag-andar ng bituka hadlang.

Ang mga aplikasyon ng prebiotics sa nagpapaalab na sakit sa bituka

Ang nagpapaalab na sakit sa bituka ay nailalarawan sa pamamagitan ng hindi makontrol na pamamaga ng gastrointestinal tract. Mayroong dalawang mga kaugnay na kondisyon, lalo na: Crohn's disease at ulcerative colitis.

Gamit ang mga modelo ng hayop ng ulcerative colititis, ipinakita ang paggamit ng mga antibiotics na may malawak na spectrum upang maiwasan ang pag-unlad ng sakit. Mahalagang bigyang-diin na ang microbiota ng mga malulusog na indibidwal ay naiiba sa mga may nagpapaalab na sakit sa bituka.

Dahil dito, mayroong isang espesyal na interes sa paggamit ng prebiotics upang mabawasan ang nagpapaalab na kondisyon. Ang mga pag-aaral na isinagawa sa mga modelo ng hayop ay nagpakita na ang pagkonsumo ng FOS at inulin ay makabuluhang binabawasan ang mga pro-namumula na mga resister ng mga hayop.

Oligosaccharides sa glycoproteins

Ang mga protina ng plasma ng dugo, maraming protina ng gatas at itlog, mga mucins, mga nag-uugnay na sangkap ng tisyu, ilang mga hormone, integral na protina ng lamad ng plasma, at maraming mga enzyme ay glycoproteins (GP). Karaniwan, ang oligosaccharide sa GP ay may average na 15 yunit ng monosaccharide.

Ang mga Oligosaccharides ay naka-attach sa mga protina ng N-glucosidic o O-glycosidic bond. Ang bond-N-glucosidic bond ay binubuo ng pagbuo ng isang covalent bond sa pagitan ng N-acetyl-glucosamine (GlcNAc) at nitrogen ng isang amide group ng amino acid nalalabi asparagine (Asn), na karaniwang matatagpuan bilang Asn-X- Ser o Asn-X-Thr.

Glycosylation ng mga protina, nagbubuklod ng oligosaccharides sa protina, nangyayari nang sabay-sabay sa biosynthesis ng protina. Ang eksaktong mga hakbang ng prosesong ito ay nag-iiba sa pagkakakilanlan ng mga glycoproteins, ngunit ang lahat ng N-naka-link na oligosaccharides ay may karaniwang isang pentapeptide na may istraktura: GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ .

Ang O -glycosidic na unyon ay binubuo ng unyon ng disaccharide β -galactosyl- (1-3) - α - N -acetylgalactosamine sa pangkat ng OH ng isang serine (Ser) o isang threonine (Thr). Ang mga naka-link na oligosaccharides ay magkakaiba sa laki, halimbawa maaari silang umabot ng hanggang sa 1000 na mga yunit ng disaccharide sa mga proteoglycans.

Papel ng oligosaccharides sa glycoproteins

Ang sangkap na karbohidrat sa GP ay kinokontrol ang maraming mga proseso. Halimbawa, sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng tamud at itlog sa panahon ng pagpapabunga. Ang matandang ovum ay napapalibutan ng isang extracellular layer, na tinatawag na zona pellucida (ZP). Kinikilala ng receptor sa ibabaw ng sperm ang oligosaccharides na nakakabit sa ZP, na isang GP.

Ang pakikipag-ugnay ng sperm receptor na may ZP oligosaccharides ay nagreresulta sa pagpapalabas ng mga protease at hyaluronidases. Ang mga enzymes ay natutunaw ang ZP. Sa ganitong paraan ang sperm ay maaaring tumagos sa itlog.

Ang pangalawang halimbawa ay ang oligosaccharides bilang mga antigenic determinant. Ang mga antigo ng grupo ng dugo ng ABO ay glycoprotein oligosaccharides at glycolipids sa ibabaw ng mga indibidwal na selula. Ang mga indibidwal na may uri ng mga cell ay may Isang antigens sa kanilang ibabaw ng cell, at nagdadala sila ng mga anti-B antibodies sa kanilang dugo.

Ang mga indibidwal na may uri ng mga cell na B ay nagdadala ng mga ant antena ng B at nagdadala ng mga anti-A na antibodies. Ang mga indibidwal na may uri ng mga cell na AB ay may mga antigong A at B at walang mga anti-A o anti-B na mga antibodies.

Ang Uri ng mga indibidwal ay may mga cell na hindi nagtataglay ng anumang antigen, at may mga anti-A at anti-B antibodies. Ang impormasyong ito ay susi sa pagsasagawa ng pagsasalin ng dugo.

Mga Sanggunian

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. Oligosaccharides: isang boon mula sa desk ng kalikasan. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Oligosaccharides sa pagkain at agrikultura. American Chemical Society, Washington.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Metabolismo ng oligosaccharides at starch sa lactobacilli: isang pagsusuri. Mga Frontier sa Microbiology, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Chitin, chitosan, oligosaccharides at ang kanilang mga derivatives biological na aktibidad at aplikasyon. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. CRC handbook ng oligosaccharides: dami III: mas mataas na oligosaccharides. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML Pagkain oligosaccharides: produksyon, pagsusuri at bioactivity. Wiley, Chichester.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. Hindi natutunaw na oligosaccharides: isang pagsusuri. Carbohidrat Polymers, 68, 587–597.
8. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Prinsipyo ng Biochemistry. WH Freeman, New York.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB Milk oligosaccharides: isang pagsusuri. International Journal of Dairy Technology, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. Functional oligosaccharides: aplikasyon at paggawa. Taunang Repasuhin ng Science sa Teknolohiya at Teknolohiya, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. Ang karbohidratong kimika at istraktura at mekanismo ng biochemistry. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbohidrat: ang mahahalagang molekula ng buhay. Elsevier, Amsterdam.
13. Tomasik, P. 2004. Chemical at functional na mga katangian ng saccharides ng pagkain. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Mga pundasyon ng biochemistry - buhay sa antas ng molekular. Wiley, Hoboken.