OLIGOSAHARĪDI: RAKSTUROJUMS, SASTĀVS, FUNKCIJAS, VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

The oligosaharīdi (no Grieķijas, Oligo = maz, Sachar = cukura) ir molekulas, kas sastāv no divām līdz desmit monosaccharide atlieku, kas savienotas ar glikozīdu saitēm. Oligosaharīdi nāk no ļoti dažādiem pārtikas avotiem, piemēram, piena, tomātiem, banāniem, brūnā cukura, sīpola, miežiem, sojas, rudziem un ķiplokiem.

Pārtikas rūpniecībā un lauksaimniecībā liela uzmanība ir pievērsta oligosaharīdiem to izmantošanai kā prebiotikām, nesagremojamām vielām, kas ir izdevīgi, pateicoties selektīvai baktēriju sugu augšanas un aktivitātes stimulēšanai resnajā zarnā.

Avots: pixabay.com

Šīs prebiotikas iegūst no dabiskiem avotiem vai hidrolizējot polisaharīdus. Augu oligosaharīdi ir glikozes oligosaharīdi, galaktozes oligosaharīdi un saharozes oligosaharīdi, pēdējie ir visbagātākie no visiem.

Oligosaharīdus var atrast arī piesaistītos olbaltumvielām, veidojot glikoproteīnus, kuru saturs svārstās no 1% līdz 90%. Glikoproteīniem ir liela nozīme šūnu atpazīšanā, lektīnu saistīšanā, ārpusšūnu matricas veidošanā, vīrusu infekcijās, receptoru un substrātu atpazīšanā un antigēnus noteicošos faktoros.

Glikoproteīniem ir mainīgs ogļhidrātu sastāvs, ko sauc par mikroheterogenitāti. Viens no glikomiku mērķiem ir ogļhidrātu struktūras raksturojums.

raksturojums

Oligosaharīdus, tāpat kā citus ogļhidrātus, veido monosaharīdi, kas var būt ketozes (ar keto grupu) un aldozes (ar aldehīdu grupu). Abiem cukuru veidiem ir daudz hidroksilgrupu, tas ir, tās ir polihidroksilētas vielas, kuru spirta grupas var būt primāras vai sekundāras.

Monosaharīdu, kas veido oligosaharīdus, struktūra ir cikliska, un tie var būt piranozes vai furanozes tipa. Piemēram, glikoze ir aldoze, kuras cikliskā struktūra ir piranoze. Kamēr fruktoze ir ketoze, kuras cikliskā struktūra ir furanoze.

Visiem monosaharīdiem, kas veido oligosaharīdus, ir glicerraldehīda D konfigurācija. Tādēļ glikoze ir D-glikopiranoze un fruktoze ir D-fruktopiranoze. Konfigurācija ap anomēru oglekli, C1 glikozē un C2 fruktozē, nosaka alfa vai beta konfigurāciju.

Cukura anomēriskā grupa var kondensēties ar spirtu, veidojot α- un β-glikozīdu saites.

Nesagremojamiem oligosaharīdiem (OND) ir β konfigurācija, kuru nevar hidrolizēt ar gremošanas fermentiem zarnās un siekalās. Tomēr tie ir jutīgi pret baktēriju fermentu hidrolīzi resnās zarnās.

Sastāvs

Lielākajā daļā oligosaharīdu ir no 3 līdz 10 monosaharīdu atlikumiem. Izņēmums ir inulīns, kas ir OND, kurā ir daudz vairāk nekā 10 monosaharīdu atlikumu. Vārds atlikums norāda uz faktu, ka, veidojoties glikozīda saitei starp monosaharīdiem, tiek izvadīta ūdens molekula.

Oligosaharīdu sastāvs ir aprakstīts vēlāk sadaļā par galvenajiem oligosaharīdu veidiem.

Iespējas

Visizplatītākie disaharīdi, piemēram, saharoze un laktoze, ir enerģijas avots adenozīta trifosfāta (ATP) veidā.

Pastāvīgi palielinās publicēto zinātnisko rakstu skaits par OND kā prebiotiku veselības īpašībām.

Dažas no prebiotisko OND funkcijām ir veicināt Bifidobaktēriju ģints baktēriju augšanu un samazināt holesterīna līmeni. OND kalpo kā mākslīgie saldinātāji, tiem ir nozīme osteoporozes ārstēšanā un cukura diabēta 2 kontrolē, veicina zarnu mikrofloras augšanu.

Turklāt OND ir piešķirtas tādas īpašības kā infekcijas un caurejas riska samazināšana, samazinot patogēno floru un pastiprinot imūnsistēmas reakciju.

Veidi

Oligosaharīdus var iedalīt parastajos un retajos oligosaharīdos. Pirmie ir disaharīdi, piemēram, saharoze un laktoze. Pēdējos ir trīs vai vairāk monosaharīdu atlikumu, un tie galvenokārt atrodami augos.

Dabā atrodami oligosaharīdi atšķiras no monosaharīdiem, kas tos veido.

Tādā veidā tiek atrasti šādi oligosaharīdi: fruktooligosaharīdi (FOS), galaktooligosaharīdi (GOS); laktuloolosaharīdi, kas iegūti no galaktooligosaharīdiem (LDGOS); ksiloligosaharīdi (XOS); arabinooligosaharīdi (OSA); iegūti no jūraszālēm (ADMO).

Citi oligosaharīdi ir no pektīniem atvasinātās skābes (pAOS), metallooligosaharīdi (MOS), ciklodekstrīni (CD), izomalto-oligosaharīdi (SJO) un cilvēka piena oligosaharīdi (HMOs).

Vēl viens veids, kā klasificēt oligosaharīdus, ir sadalīt tos divās grupās: 1) primārie oligosaharīdi, kas atrodami augos un ir sadalīti divos veidos, pamatojoties uz glikozi un saharozi; 2) sekundārie oligosaharīdi, kas veidojas no primārajiem oligosaharīdiem.

Primārie oligosaharīdi ir tie, kas sintezēti no mono- vai oligosaharīdu un glikozil donora, izmantojot glikoziltransferāzi. Piemērs, saharoze.

Sekundārie oligosaharīdi ir tie, kas veidojas in vivo vai in vitro, hidrolizējot lielus oligosaharīdus, polisaharīdus, glikoproteīnus un glikolipīdus.

Disaharīdi

Augos visbagātākais disaharīds ir saharoze, ko veido glikoze un fruktoze. Tā sistemātiskais nosaukums ir O - α-D-glikopiranozil- (1-2) - β-D-fruktofuranozīds. Tā kā glikozes C1 un fruktozes C2 piedalās glikozīdu savienošanā, saharoze nav reducējošais cukurs.

Laktozi veido galaktoze un glikoze, un to atrod tikai pienā. Tā koncentrācija svārstās no 0 līdz 7% atkarībā no zīdītāju sugas. Laktozes O - β-D-galaktopiranozil- (1-4) -D-glikopiranozes sistemātiskais nosaukums.

Galvenie oligosaharīdi

Fruktooligosaharīdi (FOS)

Termins fructooligosaccharide bieži tiek izmantots 1 ^F (1-β-Dfructofuranosyl) _n -sucrose, kur n ir no 2 līdz 10 fruktozes vienībām. Piemēram, divas fruktozes vienības veido 1-korozi; trīs vienības veido 1-nistosa; un četras vienības veido 1-fruktofuranozil-nistozi.

FOS ir šķīstošas ​​un nedaudz saldas šķiedras, veido želejas, uzrāda izturību pret fermentiem, kas iesaistīti gremošanā, piemēram, alfa-amilāzei, saharāzei un maltāzei. Tie atrodas graudaugos, augļos un dārzeņos. Tos var arī iegūt no dažādiem avotiem fermentatīvu reakciju ceļā.

Starp ieguvumiem veselības jomā ir zarnu un elpošanas ceļu infekciju novēršana, imūnsistēmas reakcijas palielināšana, Lactobacilli un Bifidobacteria sugu augšanas stimulēšana un minerālvielu absorbcijas palielināšana.

Galaktooligosaharīdi (GOS)

Galaktooligosaharīdus sauc arī par transgalaktooligosaharīdiem. Parasti GOS molekulas var attēlot šādi: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Kur Gal ir galaktoze un n ir β -1,4 saite, kas savieno galaktozes atlikumus. Turklāt formula norāda, ka β-galaktozidāzes sintezē arī citas saites: β - (1-3) un β - (1-6).

GOS no laktozes iegūst transgalaktozilācijas ceļā, ko katalizē β-galaktozidāzes. Zīdītāju piens ir dabisks GOS avots. GOS veicina bifidobaktēriju augšanu.

GOS tiek komerciāli ražoti ar nosaukumu Oligomate 55, kas ir preparāts, kura pamatā ir Aspergillus oryzae un Streptoccoccus thermophilus beta-galaktozidāzes. Tas satur 36% tri, tetra-, penta- un heksa-galakto-oligosaharīdu, 16% disaharīdu galaktozilglikozes un galaktozil-galaktozes, 38% monosaharīdu un 10% laktozes.

Kaut arī komerciāli ražoto GOS sastāvs var mainīties atkarībā no to izmantotās β-galaktozidāzes izcelsmes. Uzņēmumi FrieslandCampina un Nissin Sugar attiecīgi izmanto fermentus no Bacillus circulans un Cryptococcus laurentii.

Starp GOS patērēšanas priekšrocībām var minēt zarnu floras pārkārtošanu, zarnu imūnsistēmas regulēšanu un zarnu barjeras pastiprināšanu.

Oligosaharīdus laktulozi, tagatozi un laktobionskābi var iegūt arī no laktozes, izmantojot oksidoreduktāzes.

Ksiloligosaharīdi (XOS)

XOS sastāv no ksilozes vienībām, kas savienotas ar β - (1-4) saitēm. Polimerizējas no diviem līdz desmit monosaharīdiem. Dažiem XOS var būt arabinozila, acetil vai glikuronila motīvi.

XOS fermentatīvi iegūst, hidrolizējot ksilānu no bērza mizas, auzām, kodola vai kukurūzas neēdamās daļas. XOS galvenokārt tiek izmantoti Japānā pēc FOSHU (Pārtika īpašai veselības lietošanai) atļaujas.

Feruloil ksiloligosaharīdi vai oligosaharīdi atrodas kviešu maizē, miežu miziņā, mandeļu čaumalās, bambusā un kodolā, kukurūzas neēdamajā daļā. XOS var iegūt ar ksilāna fermentatīvu sadalīšanos.

Šie oligosaharīdi ir tie, kas samazina kopējo holesterīna līmeni pacientiem ar 2. tipa cukura diabētu, resnās zarnas vēzi. Tie ir bifidogēni.

Arabinooligosaharīdi (OSA)

OSA iegūst, hidrolizējot arabināna polisaharīdu, kam ir L-arabinofuranozes α- (1-3) un α- (1-5) saites. Arabinoze atrodas arabinānā, arabinogalaktānos vai arabino ksilānā, kas ir augu šūnu sienas sastāvdaļas. AOS saites tips ir atkarīgs no avota.

OSA samazina iekaisumu pacientiem ar čūlaino kolītu, stimulē arī Bifidobacterium un Lactobacillus augšanu.

Izomalto-oligosaharīdi (SJO)

SJO struktūru veido glikozilgrupas, kas ar α- (1-6) saitēm saistītas ar maltozi vai izomaltozi, no kurām visizplatītākās ir rafinoze un stahioze.

SJO rūpniecībā ražo ar nosaukumu Isomalto-900, kas sastāv no α-amilāzes, pullulanāzes un α-glikozidāzes inkubācijas ar kukurūzas cieti. Galvenie oligosaharīdi iegūtajā maisījumā ir izomaltoze (Glu α -1-6 Glu), izomaltotrioze (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) un panoze (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Starp ieguvumiem veselībai ir slāpekļa produktu samazināšana. Viņiem ir pretdiabēta iedarbība. Tie uzlabo lipīdu metabolismu.

Prebiotiku pielietojums resnās zarnas vēzē

Tiek lēsts, ka 15% faktoru, kas ietekmē šīs slimības izskatu, ir saistīti ar dzīvesveidu. Viens no šiem faktoriem ir diēta, ir zināms, ka gaļa un alkohols palielina šīs slimības parādīšanās risku, savukārt diēta, kas bagāta ar šķiedrvielām un pienu, samazina to.

Ir pierādīts, ka pastāv cieša saistība starp zarnu baktēriju metabolisma aktivitātēm un audzēju veidošanos. Prebiotiku racionāla lietošana ir balstīta uz novērojumu, ka bifidobaktērijas un laktobacillus nerada kancerogēnus savienojumus.

Ir veikti daudzi pētījumi ar dzīvnieku modeļiem, un ļoti maz - ar cilvēkiem. Cilvēkiem, tāpat kā dzīvnieku modeļiem, tika pierādīts, ka prebiotiku patēriņš ievērojami samazina resnās zarnas šūnas un genotoksicitāti, kā arī palielina zarnu barjeras funkciju.

Prebiotiku pielietojums zarnu iekaisuma slimībās

Iekaisīgu zarnu slimību raksturo nekontrolēts kuņģa-zarnu trakta iekaisums. Ir divi saistīti apstākļi, proti: Krona slimība un čūlains kolīts.

Izmantojot čūlainā kolitīta dzīvnieku modeļus, tika parādīta plaša spektra antibiotiku lietošana, lai novērstu slimības attīstību. Ir svarīgi uzsvērt, ka veselīgu cilvēku mikrobiota atšķiras no tiem, kuriem ir zarnu iekaisuma slimība.

Sakarā ar to ir īpaša interese par prebiotiku lietošanu, lai mazinātu iekaisuma stāvokli. Dzīvnieku modeļos veiktie pētījumi parādīja, ka FOS un inulīna patēriņš ievērojami samazina dzīvnieku pretiekaisuma imunitātes marķierus.

Oligosaharīdi glikoproteīnos

Asins plazmas olbaltumvielas, daudzi piena un olu proteīni, mucīni, saistaudu komponenti, daži hormoni, neatņemami plazmas membrānas proteīni un daudzi fermenti ir glikoproteīni (GP). Parasti ģimenes ārstu oligosaharīdā ir vidēji 15 monosaharīdu vienības.

Oligosaharīdi olbaltumvielām ir piesaistīti ar N-glikozīdiskām vai O-glikozīdiskām saitēm. N-glikozīdiskā saite sastāv no kovalentās saites veidošanās starp N-acetil-glikozamīnu (GlcNAc) un aminoskābes atlikuma asparagīna (Asn) amīdu grupas slāpekli, ko parasti sauc par Asn-X- Ser vai Asn-X-Thr.

Olbaltumvielu glikozilēšana, oligosaharīdu saistīšanās ar olbaltumvielām notiek vienlaikus ar olbaltumvielu biosintēzi. Precīzi šī procesa posmi mainās atkarībā no glikoproteīnu identitātes, bet visiem N-savienotajiem oligosaharīdiem ir kopīgs pentapeptīds, kura struktūra ir: GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ .

O-glikozīdu savienojums sastāv no disaharīda β-galaktozil- (1-3) - α-N-acetilgalaktozamīna savienojuma ar serīna (Ser) vai treonīna (Thr) OH grupu. O-saistīto oligosaharīdu lielums ir atšķirīgs, piemēram, proteoglikānos tie var sasniegt līdz 1000 disaharīdu vienību.

Oligosaharīdu loma glikoproteīnos

Ogļhidrātu sastāvdaļa ģimenes ārstos regulē daudzus procesus. Piemēram, mijiedarbībā starp spermu un olu apaugļošanas laikā. Nobriedušu olšūnu ieskauj ārpusšūnu slānis, ko sauc par zona pellucida (ZP). Receptors uz spermas virsmas atpazīst oligosaharīdus, kas piesaistīti ZP, kas ir GP.

Spermas receptoru mijiedarbība ar ZP oligosaharīdiem atbrīvo proteāzes un hialuronidāzes. Šie fermenti izšķīst ZP. Tādā veidā sperma var iekļūt olšūnā.

Otrs piemērs ir oligosaharīdi kā antigēnu noteicošie faktori. ABO asins grupas antigēni ir glikoproteīnu oligosaharīdi un glikolipīdi uz indivīda šūnu virsmas. Personām ar A tipa šūnām uz šūnu virsmas ir A antigēni, un asinīs viņi pārvadā anti-B antivielas.

Indivīdiem ar B tipa šūnām ir B antigēni un anti-A antivielas. Personām ar AB tipa šūnām ir A un B antigēni, un tām nav anti-A vai anti-B antivielu.

O tipa indivīdiem ir šūnas, kurām nav antigēna, un tām ir anti-A un anti-B antivielas. Šī informācija ir galvenā, lai veiktu asins pārliešanu.

Atsauces

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. Oligosaharīdi: svētīgs no dabas galda. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Oligosaharīdi pārtikā un lauksaimniecībā. Amerikas ķīmijas biedrība, Vašingtona.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Oligosaharīdu un cietes metabolisms laktobacillos: pārskats. Robežas mikrobioloģijā, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Hitīns, hitozāns, oligosaharīdi un to atvasinājumi bioloģiskās aktivitātes un pielietojums. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. CRC oligosaharīdu rokasgrāmata: III sējums: augstākie oligosaharīdi. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML Pārtikas oligosaharīdi: ražošana, analīze un bioaktivitāte. Vilejs, Čičesters.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. Nesagremojami oligosaharīdi: pārskats. Ogļhidrātu polimēri, 68, 587–597.
8. Nelsons, DL, Cox, MM 2017. Lehingera bioķīmijas principi. WH Freeman, Ņujorka.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB Piena oligosaharīdi: pārskats. Starptautiskais piena nozares tehnoloģiju žurnāls, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. Funkcionālie oligosaharīdi: pielietojums un ražošana. Pārtikas zinātnes un tehnoloģijas gada pārskats, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. Ogļhidrātu ķīmija un bioķīmijas uzbūve un mehānisms. Kembridžas Karaliskā ķīmijas biedrība.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ogļhidrāti: dzīvības būtiskās molekulas. Elsevier, Amsterdama.
13. Tomasik, P. 2004. Pārtikas saharīdu ķīmiskās un funkcionālās īpašības. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Bioķīmijas pamati - dzīve molekulārā līmenī. Vileijs, Hobokens.