ОЛИГОСАХАРИДИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, САСТАВ, ФУНКЦИЈЕ, ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тхе олигосахариди (из грчког, олиго = мало; Сацхар = шећер) су молекули састављени од два до десет моносахарида остатака повезаних заједно гликозидним везама. Олигосахариди потичу из различитих извора хране, као што су млеко, парадајз, банане, смеђи шећер, лук, јечам, соја, раж и бели лук.

У прехрамбеној индустрији и пољопривреди много се пажње посвећује олигосахаридима за њихову примену као пребиотика, непробављивих супстанци, корисних захваљујући селективном подстицању раста и активности врста бактерија у дебелом цреву.

Извор: пикабаи.цом

Ови пребиотици се добијају из природних извора или хидролизом полисахарида. Олигосахариди у биљкама су олигосахариди глукозе, олигосахариди галактозе и олигосахариди сахарозе, који су најбројнији од свих.

Олигосахариди се такође могу везати за протеине, који формирају гликопротеине, чији се садржај масе креће од 1% до 90%. Гликопротеини играју важну улогу у препознавању ћелија, везивању лектина, формирању ванћелијског матрикса, вирусним инфекцијама, препознавању рецептора и супстрата и антигенских детерминанти.

Гликопротеини имају променљив састав угљених хидрата, који је познат и као микрохетерогеност. Карактеризација структуре угљених хидрата један је од циљева гликолика.

карактеристике

Олигосахариди, као и други угљени хидрати, чине моносахариди који могу бити кетозе (са кето групом) и алдозе (са алдехидном групом). Обе врсте шећера имају бројне хидроксилне групе, односно то су полихидроксилиране материје, чије алкохолне групе могу бити примарне или секундарне.

Структура моносахарида који чине олигосахариди је цикличка и могу бити типа пиранозе или фуранозе. На пример, глукоза је алдоза чија цикличка структура је пираноза. Док је фруктоза кетоза чија цикличка структура је фураноза.

Сви моносахариди који чине олигосахариде имају Д конфигурацију глицералдехида. Због тога је глукоза Д-глукопираноза, а фруктоза Д-фруктопираноза. Конфигурација око аномерног угљеника, Ц1 у глукози и Ц2 у фруктози, одређује алфа или бета конфигурацију.

Аномерна група шећера може да се кондензира са алкохолом и формира α- и β-глукозидне везе.

Оливасахариди који нису пробављиви (ОНД) имају П конфигурацију, коју не могу хидролизовати пробавни ензими у цревима и слини. Међутим, осетљиви су на хидролизу ензимима бактерија у дебелом цреву.

Састав

Већина олигосахарида има између 3 и 10 моносахаридних остатака. Изузетак је инулин, који је ОНД који има много више од 10 моносахаридних остатака. Реч остатак односи се на чињеницу да када се формира глукозидна веза између моносахарида, долази до елиминације молекула воде.

Састав олигосахарида описан је касније у одељку о главним типовима олигосахарида.

Карактеристике

Најчешћи дисахариди попут сахарозе и лактозе су извор енергије у облику аденосит трифосфата (АТП).

Постоји стални пораст објављених научних чланака о здравственим својствима ОНД-а као пребиотика.

Неке од функција ОНД-а које су пребиотске су промоција раста бактерија рода Бифидобацтериа и снижавање холестерола. ОНД служе као вештачки заслађивачи, имају улогу у остеопорози и у контроли дијабетеса мелитуса 2, подстичу раст цревне микрофлоре.

Поред тога, ОНД-овима су приписана својства као што су смањење ризика од инфекција и пролива смањењем патогене флоре и појачавањем одговора имуног система.

Врсте

Олигосахариди се могу поделити на уобичајене и ретке олигосахариде. Први су дисахариди, попут сахарозе и лактозе. Потоњи имају три или више моносахаридних остатака и углавном се налазе у биљкама.

Олигосахариди који се налазе у природи разликују се од моносахарида који их чине.

На овај начин се проналазе следећи олигосахариди: фруктоолигосахариди (ФОС), галактоолигосахариди (ГОС); лактоолигосахариди изведени из галактоолигосахарида (ЛДГОС); ксилоолигосахариди (КСОС); арабиноолигосахариди (ОСА); потиче од морских алги (АДМО).

Остали олигосахариди укључују пектинске киселине (пАОС), металоолигосахариде (МОС), циклодекстрине (ЦД), изомалто-олигосахариде (ИМО) и олигосахариде људског млека (ХМО).

Други начин класификације олигосахарида је њихово раздвајање у две групе: 1) примарни олигосахариди, који се налазе у биљкама, и подељени су у две врсте на основу глукозе и сахарозе; 2) секундарни олигосахариди који настају из примарних олигосахарида.

Примарни олигосахариди су они који се синтетишу из моно- или олигосахарида и донора гликозила преко гликозилтрансферазе. Пример сахарозе.

Секундарни олигосахариди су они који су формирани ин виво или ин витро хидролизом великих олигосахарида, полисахарида, гликопротеина и гликолипида.

Дисахариди

Најзаступљенији дисахарид у биљкама је сахароза, састављена од глукозе и фруктозе. Систематски назив му је О - α -Д-глукопираносилил- (1-2) - β -Д-фруктофураносид. Пошто Ц1 у глукози и Ц2 у фруктози учествују у гликозидном везивању, сахароза није шећер који смањује ниво.

Лактоза се састоји од галактозе и глукозе и налази се само у млеку. Концентрација му варира од 0 до 7%, зависно од врсте сисара. Систематично име лактозе О - β -Д-галактопираносилил- (1-4) -Д-глукопиранозе.

Главни олигосахариди

Фруктоолигосахариди (ФОС)

Израз фруктоолигосахарид се често користи за 1 ^Ф (1-П-Дфруктофуранозил) _н- сахарозу, где је н 2 до 10 фруктозних јединица. На пример, две јединице фруктозе формирају 1-кошозу; три јединице формирају 1-нистоса; а четири јединице формирају 1-фруктофуранозил-нистозу.

ФОС су растворљива и благо слатка влакна, формирају гелове, показују отпорност на ензиме који су укључени у варење попут алфа-амилазе, сукразе и малтазе. Присутни су у житарицама, воћу и поврћу. Такође се могу извући из различитих извора ензиматским реакцијама.

Међу здравствене користи су превенција цревних и респираторних инфекција, повећава се одговор имунолошког система, подстиче раст врста лактобацила и бифидобактерија и повећава апсорпцију минерала.

Галактоолигосахариди (ГОС)

Галактоолигосахариди се такође називају и трансгалактоолигосахариди. Генерално, ГОС молекули могу бити представљени као: Гал ^Кс (Гал) _н ^И Глц.

Где је Гал галактоза и н је веза β -1,4 која спаја остатке галактозе. Даље, формула показује да β-галактозидазе синтетишу и друге везе: β - (1-3) и β - (1-6).

ГОС се производе из лактозе трансгалактозилацијом коју катализују β-галактозидазе. Сисар млеко је природни извор ГОС-а. ГОС промовишу раст бифидобактерија.

ГОС се комерцијално производе под именом Олигомате 55, који је препарат заснован на β-галактозидази из Аспергиллус оризае и Стрептоццоццус тхермопхилус. Садржи 36% три, тетра-, пента- и хекса-галакто-олигосахарида, 16% дисахарида, галактозил-глукозе и галактозил-галактозе, 38% моносахарида и 10% лактозе.

Иако састав ГОС-а, произведен на тржишту, може да варира у складу са пореклом β-галактозидазе коју користе. Компаније ФриесландЦампина и Ниссин Сугар користе ензиме из Бациллус цирланса и Цриптоцоццус лаурентии.

Међу предностима конзумирања ГОС-а спадају и преуређивање цревне флоре, регулација цревног имунолошког система и јачање цревне баријере.

Олигосахариди лактулоза, тагатоза и лактобионска киселина могу се добити и из лактозе, користећи оксидоредуктезе.

Ксилоолигосахариди (КСОС)

КСОС су сачињене од ксилозних јединица повезаних β - (1-4) веза. Полимеризира између два и десет моносахарида. Неки КСОС могу имати арабинозил, ацетил или глукуронил мотиве.

КСОС се производе ензимски хидролизом ксилана из коре брезе, овса, зрна или нејестивог дела кукуруза. КСОС се углавном користе у Јапану, уз одобрење ФОСХУ (Храна за специфичну здравствену употребу).

Феруилол ксилоолигосахариди или олигосахариди присутни су у пшеничном хлебу, јечменој љусци, шкољкама бадема, бамбусу и зрну, нејестивом дијелу кукуруза. КСОС се може екстраховати ензимском разградњом ксилана.

Ови олигосахариди имају својство да смањују укупни холестерол код пацијената са шећерном болешћу типа 2, раком дебелог црева. Они су бифидогени.

Арабиноолигосахариди (ОСА)

ОСА се добија хидролизом арабинан полисахарида који има α - (1-3) и α- (1-5) везе Л-арабинофуранозе. Арабиноза је присутна у арабинанским, арабиногалактанима или арабино ксиланом, који су састојци биљне ћелијске стијенке. Тип АОС везе зависи од извора.

ОСА смањује упалу код пацијената са улцерозним колитисом, подстиче и раст Бифидобацтериум-а и Лацтобациллус-а.

Изомалто-олигосахариди (ИМО)

Структура ИМО састоји се од остатака гликозила везаних за малтозу или изомалтозу преко α - (1-6) веза, од којих су најбројније рафиноза и стахиоза.

ИМО се производи у индустрији под именом Исомалто-900, која се састоји од инкубације α-амилазе, вукуланазе и α-глукозидазе са кукурузним шкробом. Главни олигосахариди у добијеној смеши су изомалтоза (Глу α -1-6 Глу), изомалтотриоза (Глу α -1-6 Глу α -1-6 Глу) и паноза (Глу α -1-6 Глу α -1-4 Глу).

Међу здравствене користи је смањење азотних производа. Имају антидијабетичко дејство. Побољшавају метаболизам липида.

Примена пребиотика код рака дебелог црева

Процењује се да 15% фактора који утичу на појаву ове болести има везе са начином живота. Један од тих фактора је и исхрана, познато је да месо и алкохол повећавају ризик од појаве ове болести, док исхрана богата влакнима и млеком смањује.

Показано је да постоји уска веза између метаболичких активности цревних бактерија и стварања тумора. Рационална употреба пребиотика заснива се на запажању да бифидобактерије и лактобацилус не производе канцерогена једињења.

Било је много студија на животињским моделима и врло мало на људима. Код људи, слично животињама, показано је да конзумирање пребиотика ствара значајно смањење ћелија дебелог црева и генотоксичност, и повећава функцију цревне баријере.

Примена пребиотика у упалним обољењима црева

Упална болест црева карактерише неконтролисана упала гастроинтестиналног тракта. Постоје два повезана стања, а то су: Црохнова болест и улцерозни колитис.

Коришћењем животињских модела улцерозног колититиса, показано је да употреба антибиотика широког спектра спречава развој болести. Важно је нагласити да се микробиота здравих појединаца разликује од оне са упалном болести црева.

Због тога постоји посебно интересовање за употребу пребиотика за смањење запаљенског стања. Испитивања проведена на животињским моделима показала су да конзумирање ФОС-а и инулина значајно смањује про-упални имуни маркер животиња.

Олигосахариди у гликопротеинима

Протеини у крвној плазми, многи млечни и јајашњи протеини, муцини, компоненте везивног ткива, неки хормони, интегрални протеини плазма мембране и многи ензими су гликопротеини (ГП). Генерално, олигосахарид код лекара опште праксе има у просеку 15 јединица моносахарида.

Олигосахариди су везани за протеине Н-глукозидним или О-гликозидним везама. Н-глукозидна веза састоји се од формирања ковалентне везе између Н-ацетил-глукозамина (ГлцНАц) и азота амидне групе остатка аминокиселине аспарагин (Асн), који се обично налази као Асн-Кс- Сер или Асн-Кс-Тхр.

Гликозилација протеина, везивање олигосахарида на протеин, одвија се истовремено са биосинтезом протеина. Тачни кораци овог процеса варирају у зависности од идентитета гликопротеина, али сви Н-везани олигосахариди имају заједнички пентапептид са структуром: ГлцНАцβ (1-4) ГлцНАцβ (1-4) Ман ₂ .

О-гликозидна унија састоји се од уније дисахарида β-галактозил- (1-3) - α-Н-ацетилгалактозамин у ОХ групу серина (Сер) или треонина (Тхр). Олигосахариди везани за О разликују се по величини, на пример, у протеогликанима могу достићи до 1000 дисахаридних јединица.

Улога олигосахарида у гликопротеинима

Компонента угљених хидрата код лекова опште праксе регулише бројне процесе. На пример, у интеракцији између сперме и јајашца током оплодње. Зрели јајник је окружен ванћелијским слојем, званим зона пеллуцида (ЗП). Рецептор на површини сперме препознаје олигосахариде везане за ЗП, што је лекар опште праксе.

Интеракција рецептора сперме са ЗП олигосахаридима резултира ослобађањем протеаза и хијалуронидаза. Ови ензими растварају ЗП. На тај начин сперма може продрети у јаје.

Други пример су олигосахариди као антигена детерминанти. Антигени АБО крвне групе су гликопротеин олигосахариди и гликолипиди на површини ћелија појединца. Појединци са ћелијама типа А имају антигене на својој ћелијској површини, а они носе антитела против Б у крви.

Појединци са ћелијама типа Б носе Б антигене и носе антитела против А. Појединци са типом АБ ћелија имају А и Б антигене и немају анти-А или анти-Б антитела.

Појединци типа О имају ћелије које не поседују ниједан антиген и имају анти-А и анти-Б антитела. Ове информације су кључне за обављање трансфузија крви.

Референце

1. Белоркар, СА, Гупта, АК 2016. Олигосахариди: благодат са стола природе. АМБ Екпресс, 6, 82, ДОИ 10.1186 / с13568-016-0253-5.
2. Егглестон, Г., Цоте, ГЛ 2003. Олигосахариди у храни и пољопривреди. Америчко хемијско друштво, Васхингтон.
3. Ганзле, МГ, Фолладор, Р. 2012. Метаболизам олигосахарида и скроба у лактобацилима: преглед. Границе у микробиологији, ДОИ: 10.3389 / фмицб.2012.00340.
4. Ким, СК 2011. Хидин, хитозан, олигосахариди и њихове деривате биолошке активности и примене. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
5. Липтак, А., Сзурмаи, З., Фугеди, П., Харанги, Ј. 1991. Приручник ЦРЦ о олигосахаридима: свезак ИИИ: виши олигосахариди. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
6. Морено, ФЈ, Санз, МЛ Прехрамбени олигосахариди: производња, анализа и биоактивност. Вилеи, Цхицхестер.
7. Муссатто, СИ, Манцилха, ИМ 2007. Не пробављиви олигосахариди: преглед. Полимери угљених хидрата, 68, 587–597.
8. Нелсон, ДЛ, Цок, ММ 2017. Лехнингерови принципи биохемије. ВХ Фрееман, Нев Иорк.
9. Оливеира, ДЛ, Вилбеи, А., Грандисон. АС, Росеиро, ЛБ Олигосахариди млека: преглед. Интернатионал Јоурнал оф Даири Тецхнологи, 68, 305–321.
10. Расталл, РА 2010. Функционални олигосахариди: примена и производња. Годишњи преглед науке и технологије у храни, 1, 305–339.
11. Синнотт, МЛ 2007. Хемикалија и биохемија угљених хидрата и структура и механизам. Краљевско хемијско друштво, Цамбридге.
12. Стицк, РВ, Виллиамс, СЈ 2009. Угљикохидрати: основни молекули живота. Елсевиер, Амстердам.
13. Томасик, П. 2004. Хемијска и функционална својства сахарида хране. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
14. Воет, Д., Воет, ЈГ, Пратт, ЦВ 2008. Основе биохемије - живот на молекуларном нивоу. Вилеи, Хобокен.