OLIGOSAKKARITLER: ÖZELLIKLERI, BILEŞIMI, IŞLEVLERI, TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

Oligosakkaritler (küçük Yunan oligo = den; sachar = şeker) glikosidik bağları ile birbirine bağlanmış on monosakarit kalıntısı elde etmek, iki oluşan moleküllerdir. Oligosakkaritler, süt, domates, muz, esmer şeker, soğan, arpa, soya, çavdar ve sarımsak gibi çok çeşitli gıda kaynaklarından gelir.

Gıda endüstrisinde ve tarımda, oligosakkaritlere, kolondaki bakteri türlerinin büyümesinin ve aktivitesinin seçici olarak uyarılması sayesinde yararlı olan prebiyotikler, sindirilemeyen maddeler olarak uygulanmaları için çok dikkat edilmiştir.

Kaynak: Pixabay.com

Bu prebiyotikler, doğal kaynaklardan veya polisakkaritlerin hidrolizi ile elde edilir. Bitkilerdeki oligosakkaritler, glukoz oligosakkaritler, galaktoz oligosakaritler ve sükroz oligosakaritlerdir; ikincisi, en bol olanıdır.

Oligosakkaritler ayrıca, içeriği ağırlıkça% 1 ile% 90 arasında değişen glikoproteinler oluşturan proteinlere bağlı olarak bulunabilir. Glikoproteinler, hücre tanıma, lektin bağlanması, hücre dışı matris oluşumu, viral enfeksiyonlar, reseptör-substrat tanıma ve antijenik belirleyicilerde önemli bir rol oynar.

Glikoproteinler, mikroheterojenlik olarak bilinen değişken bir karbonhidrat bileşimine sahiptir. Karbonhidratların yapısının karakterizasyonu, glikomiklerin hedeflerinden biridir.

karakteristikleri

Oligosakaritler, diğer karbonhidratlar gibi, ketozlar (bir keto grubu ile) ve aldozlar (bir aldehit grubu ile) olabilen monosakkaritlerden oluşur. Her iki şeker türü de çok sayıda hidroksil grubuna sahiptir, yani bunlar, alkol grupları birincil veya ikincil olabilen polihidroksile maddelerdir.

Oligosakaritleri oluşturan monosakaritlerin yapısı döngüseldir ve piranoz veya furanoz tipi olabilir. Örneğin, glikoz, döngüsel yapısı bir piranoz olan bir aldozdur. Fruktoz, döngüsel yapısı bir furanoz olan bir ketoz iken.

Oligosakkaritleri oluşturan tüm monosakkaritler, gliseraldehitin D konfigürasyonuna sahiptir. Bu nedenle, glikoz bir D-glikopiranoz ve fruktoz bir D-fruktopiranozdur. Anomerik karbon etrafındaki konfigürasyon, glikozda C1 ve fruktozda C2, alfa veya beta konfigürasyonunu belirler.

Bir şekerin anomerik grubu, α- ve β-glukozit bağları oluşturmak için bir alkolle yoğunlaşabilir.

Sindirilemeyen oligosakkaritler (OND), bağırsak ve tükürükteki sindirim enzimleri tarafından hidrolize edilemeyen β konfigürasyonuna sahiptir. Bununla birlikte, kolondaki bakteri enzimleri tarafından hidrolize duyarlıdırlar.

Kompozisyon

Çoğu oligosakkarit, 3 ila 10 arasında monosakkarit kalıntısına sahiptir. Bir istisna, 10'dan fazla monosakkarit kalıntısına sahip bir OND olan inülindir. Kalıntı kelimesi, monosakkaritler arasında bir glukozit bağı oluştuğunda, bir su molekülünün ortadan kaldırılması olgusuna karşılık gelir.

Oligosakaritlerin bileşimi, ana oligosakarit tipleri ile ilgili bölümde daha sonra açıklanacaktır.

Özellikleri

Sükroz ve laktoz gibi en yaygın disakkaritler, adenosit trifosfat (ATP) formundaki bir enerji kaynağıdır.

Prebiyotik olarak OND'lerin sağlık özellikleriyle ilgili yayınlanmış bilimsel makalelerde sürekli bir artış var.

Prebiyotik olan OND'lerin bazı işlevleri, Bifidobacteria cinsi bakterilerin büyümesini teşvik etmek ve kolesterolü düşürmektir. OND'ler yapay tatlandırıcı görevi görür, osteoporozda rol oynar ve diabetes mellitus 2'nin kontrolünde bağırsak mikroflorasının büyümesini destekler.

Ayrıca, OND'ler, patojenik florayı azaltarak ve bağışıklık sisteminin tepkisini artırarak enfeksiyon ve ishal riskini azaltma gibi özelliklere atfedilmiştir.

Türleri

Oligosakkaritler, yaygın ve nadir oligosakkaritler olarak ikiye ayrılabilir. İlki, sükroz ve laktoz gibi disakkaritlerdir. Sonuncusu üç veya daha fazla monosakkarit kalıntısına sahiptir ve çoğunlukla bitkilerde bulunur.

Doğada bulunan oligosakkaritler, onları oluşturan monosakkaritlerde farklılık gösterir.

Bu şekilde, aşağıdaki oligosakaritler bulunur: fruktooligosakaritler (FOS), galaktooligosakaritler (GOS); galaktooligosakkaritlerden (LDGOS) türetilen laktulooligosakkaritler; ksiloligosakaritler (XOS); arabinooligosakkaridler (OSA); deniz yosunundan (ADMO) elde edilir.

Diğer oligosakaritler arasında pektin türevli asitler (pAOS), metalooligosakaritler (MOS), siklodekstrinler (CD), izomalto-oligosakaritler (IMO) ve insan sütü oligosakaritleri (HMO) bulunur.

Oligosakaritleri sınıflandırmanın başka bir yolu da onları iki gruba ayırmaktır: 1) bitkilerde bulunan ve glikoz ve sukroza dayalı olarak iki alt türe ayrılan birincil oligosakaritler; 2) birincil oligosakaritlerden oluşan ikincil oligosakaritler.

Birincil oligosakaritler, bir glikosiltransferaz yoluyla mono- veya oligosakarit ve bir glikozil donöründen sentezlenenlerdir. Örnek, sakaroz.

İkincil oligosakaritler, büyük oligosakaritlerin, polisakaritlerin, glikoproteinlerin ve glikolipitlerin hidrolizi ile in vivo veya in vitro oluşturulanlardır.

Disakkaritler

Bitkilerde en bol bulunan disakkarit, glikoz ve fruktozdan oluşan sükrozdur. Sistematik adı O - α -D-glikopiranosil- (1-2) - β -D- fruktofuranosiddir. Glikozdaki C1 ve fruktozdaki C2, glikosidik bağa katıldığından, sükroz indirgeyici bir şeker değildir.

Laktoz, galaktoz ve glikozdan oluşur ve sadece sütte bulunur. Memeli türüne bağlı olarak konsantrasyonu% 0 ila% 7 arasında değişir. Laktoz O - β -D-galaktopiranosil- (1-4) -D-glukopiranozun sistematik adı.

Ana oligosakkaritler

Fruktooligosakkaritler (FOS)

Fruktooligosakkarit terimi, n'nin 2 ila 10 fruktoz birimi olduğu 1 ^F (1-p-Dfructofuranosyl) _n -sukroz için sıklıkla kullanılmaktadır . Örneğin, iki fruktoz birimi 1-basketoz oluşturur; üç birim 1-nistosa oluşturur; ve dört birim 1-fruktofuranosil-nistoz oluşturur.

FOS çözünür ve hafif tatlı liflerdir, jeller oluşturur, alfa-amilaz, sükraz ve maltaz gibi sindirime dahil olan enzimlere direnç gösterir. Tahıllarda, meyvelerde ve sebzelerde bulunurlar. Ayrıca çeşitli kaynaklardan enzimatik reaksiyonlarla elde edilebilirler.

Sağlığa faydaları arasında bağırsak ve solunum yolu enfeksiyonlarının önlenmesi, bağışıklık sisteminin tepkisinin artırılması, Lactobacilli ve Bifidobacteria türlerinin büyümesinin uyarılması ve minerallerin emiliminin artırılması yer almaktadır.

Galaktooligosakkaritler (GOS)

Galaktooligosakkaritler ayrıca transgalaktooligosakkaritler olarak da adlandırılır. Genel olarak, GOS molekülleri şu şekilde temsil edilebilir: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Gal'in galaktoz olduğu ve n'nin galaktoz kalıntılarına katılan β -1,4 bağ olduğu yerde. Ayrıca formül,-galaktosidazların diğer bağları da sentezlediğini gösterir: - (1-3) ve β - (1-6).

GOS'lar,-galaktosidazlar tarafından katalize edilen transgalaktosilasyon ile laktozdan üretilir. Memeli sütü doğal bir GOS kaynağıdır. GOS, bifidobakterilerin büyümesini destekler.

GOS'lar ticari olarak Aspergillus oryzae ve Streptoccoccus thermophilus'tan elde edilen p-galaktosidazlara dayanan bir preparat olan Oligomate 55 adı altında üretilir. % 36 tri, tetra-, penta- ve heksa-galakto-oligosakkaridler,% 16 disakkaridler galaktosil-glikoz ve galaktozil-galaktoz,% 38 monosakkaridler ve% 10 laktoz içerir.

Ticari olarak üretilen GOS'ların bileşimi, kullandıkları p-galaktosidazın kökenine göre değişebilir. FrieslandCampina ve Nissin Sugar şirketleri, sırasıyla Bacillus circulans ve Cryptococcus laurentii enzimlerini kullanıyor.

GOS tüketmenin faydaları arasında bağırsak florasının yeniden düzenlenmesi, bağırsak bağışıklık sisteminin düzenlenmesi ve bağırsak bariyerinin güçlendirilmesi sayılabilir.

Oligosakaritler laktuloz, tagatoz ve laktobiyonik asit de oksidoredüktazlar kullanılarak laktozdan elde edilebilir.

Xylooligosaccharides (XOS)

XOS, β - (1-4) bağları ile bağlanmış ksiloz birimlerinden oluşur. İki ila on monosakkarit arasında polimerleşir. Bazı XOS arabinosil, asetil veya glukuronil motiflerine sahip olabilir.

XOS'lar huş ağacı kabuğu, yulaf, çekirdek veya mısırın yenmeyen kısımlarından ksilanın hidrolizi ile enzimatik olarak üretilir. XOS'lar, FOSHU'nun (Spesifik Sağlık Kullanımı İçin Gıdalar) onayı altında, esas olarak Japonya'da kullanılmaktadır.

Feruloil ksilooligosakkaritler veya oligosakkaritler buğday ekmeği, arpa kabuğu, badem kabuğu, bambu ve mısırın yenmeyen kısmında bulunur. XOS, ksilanın enzimatik bozunmasıyla elde edilebilir.

Bu oligosakkaritler, tip 2 diabetes mellitus, kolon kanseri olan hastalarda toplam kolesterolü düşürme özelliğine sahiptir. Bifidojeniktirler.

Arabinooligosaccharides (OSA)

OSA, L-arabinofuranose'un a - (1-3) ve a- (1-5) bağlantılarına sahip arabinan polisakaritinin hidrolizi ile elde edilir. Arabinoz, bitki hücre duvarının bileşenleri olan arabinan, arabinogalaktanlar veya arabino ksilanda bulunur. AOS bağlantısının türü kaynağa bağlıdır.

OSA, ülseratif kolitli hastalarda iltihabı azaltır, ayrıca Bifidobacterium ve Lactobacillus'un büyümesini uyarır.

İzomalto-oligosakkaritler (IMO)

IMO'nun yapısı, maltoza veya izomaltoza α- (1-6) bağları yoluyla bağlanan glikozil kalıntılarından oluşur, en bol olanı rafinoz ve stakiozdur.

IMO, α-amilaz, pullulanaz ve α-glukosidazın mısır nişastası ile inkübe edilmesinden oluşan Isomalto-900 adı altında endüstride üretilmektedir. Elde edilen karışımdaki ana oligosakkaritler, izomaltoz (Glu α -1-6 Glu), izomaltotrioz (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) ve panozdur (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Sağlık yararları arasında azotlu ürünlerin azaltılması yer alır. Antidiyabetik etkiye sahiptirler. Lipid metabolizmasını iyileştirirler.

Prebiyotiklerin kolon kanserinde uygulamaları

Bu hastalığın ortaya çıkmasını etkileyen faktörlerin% 15'inin yaşam tarzı ile ilgili olduğu tahmin edilmektedir. Bu faktörlerden biri diyettir, et ve alkolün bu hastalığın ortaya çıkma riskini artırdığı, lif ve süt yönünden zengin bir diyetin ise azalttığı bilinmektedir.

Bağırsak bakterilerinin metabolik aktiviteleri ile tümör oluşumu arasında yakın bir ilişki olduğu gösterilmiştir. Prebiyotiklerin akılcı kullanımı, bifidobacteria ve lactobacillus'un kanserojen bileşikler üretmediği gözlemine dayanmaktadır.

Hayvan modellerinde birçok çalışma yapılmış ve insanlarda çok az sayıda çalışma yapılmıştır. İnsanlarda, hayvan modellerine benzer şekilde, prebiyotik tüketiminin kolon hücrelerinde ve genotoksisitede önemli bir azalma sağladığı ve bağırsak bariyerinin işlevini arttırdığı gösterilmiştir.

Prebiyotiklerin inflamatuar bağırsak hastalığında uygulamaları

İnflamatuar bağırsak hastalığı, gastrointestinal sistemin kontrolsüz enflamasyonu ile karakterizedir. İki ilişkili durum vardır: Crohn hastalığı ve ülseratif kolit.

Ülseratif kolitin hayvan modelleri kullanılarak, geniş spektrumlu antibiyotik kullanımının hastalığın gelişimini önlediği gösterilmiştir. Sağlıklı bireylerin mikrobiyotasının, inflamatuar bağırsak hastalığı olanlardan farklı olduğunu vurgulamak önemlidir.

Bu nedenle, enflamatuar durumu azaltmak için prebiyotiklerin kullanımına özel bir ilgi vardır. Hayvan modellerinde yapılan araştırmalar, FOS ve inülin tüketiminin, hayvanların proinflamatuar immün belirteçlerini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir.

Glikoproteinlerde oligosakkaritler

Kan plazmasındaki proteinler, birçok süt ve yumurta proteini, müsin, bağ dokusu bileşenleri, bazı hormonlar, integral plazma membran proteinleri ve birçok enzim glikoproteindir (GP). Genel olarak, GP'lerdeki oligosakkarit ortalama olarak 15 monosakkarit birimine sahiptir.

Oligosakaritler, proteinlere N-glukozidik veya O-glikosidik bağlarla bağlanır. N-glukozidik bağ, N-asetil-glukozamin (GlcNAc) ve yaygın olarak Asn-X- olarak bulunan amino asit kalıntısı asparaginin (Asn) bir amid grubunun azotu arasında kovalent bir bağ oluşumundan oluşur. Ser veya Asn-X-Thr.

Proteinlerin glikosilasyonu, oligosakaritlerin proteine ​​bağlanması, protein biyosentezi ile aynı anda gerçekleşir. Bu işlemin kesin adımları, glikoproteinlerin kimliğine göre değişir, ancak tüm N-bağlantılı oligosakaridler, GIcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ yapısıyla ortak bir pentapeptide sahiptir .

O-glikosidik birleşme, disakkarit P-galaktozil- (1-3) - a-N-asetilgalaktozaminin bir serin (Ser) veya bir treoninin (Thr) OH grubuna birleşmesinden oluşur. O-bağlı oligosakaritler boyut olarak değişiklik gösterir, örneğin proteoglikanlarda 1000 disakkarit birimine ulaşabilirler.

Glikoproteinlerde oligosakkaritlerin rolü

GP'lerdeki karbonhidrat bileşeni çok sayıda işlemi düzenler. Örneğin döllenme sırasında sperm ve yumurta arasındaki etkileşimde. Olgun yumurta, zona pellucida (ZP) adı verilen hücre dışı bir katmanla çevrilidir. Sperm yüzeyindeki reseptör, bir GP olan ZP'ye bağlı oligosakkaritleri tanır.

Sperm reseptörünün ZP oligosakaritleri ile etkileşimi, proteazların ve hiyalüronidazların salınmasına neden olur. Bu enzimler ZP'yi çözer. Bu şekilde sperm yumurtaya nüfuz edebilir.

İkinci bir örnek, antijenik belirleyiciler olarak oligosakaritlerdir. ABO kan grubu antijenleri, bir bireyin hücrelerinin yüzeyindeki glikoprotein oligosakkaritler ve glikolipidlerdir. A tipi hücreli bireylerin hücre yüzeylerinde A antijenleri bulunur ve kanlarında anti-B antikorları taşırlar.

B tipi hücrelere sahip kişiler, B antijenleri taşır ve anti-A antikorları taşır. AB tipi hücrelere sahip bireyler, A ve B antijenlerine sahiptir ve anti-A veya anti-B antikorlarına sahip değildir.

O tipi bireyler, herhangi bir antijene sahip olmayan ve anti-A ve anti-B antikorlarına sahip hücrelere sahiptir. Bu bilgi, kan nakli yapmanın anahtarıdır.

Referanslar

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. Oligosakkaritler: doğanın masasından bir nimet. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Gıda ve tarımda oligosakkaritler. Amerikan Kimya Derneği, Washington.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Laktobasillerde oligosakkaritlerin ve nişastanın metabolizması: bir inceleme. Mikrobiyolojide Sınırlar, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Kitin, kitosan, oligosakkaritler ve bunların türevlerinin biyolojik aktiviteleri ve uygulamaları. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. Oligosakkaritlerin CRC el kitabı: cilt III: daha yüksek oligosakkaritler. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML Gıda oligosakkaritleri: üretim, analiz ve biyoaktivite. Wiley, Chichester.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. Sindirilemeyen oligosakkaritler: bir inceleme. Karbonhidrat Polimerleri, 68, 587–597.
8. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger Biyokimya İlkeleri. WH Freeman, New York.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB Milk oligosaccharides: bir inceleme. International Journal of Dairy Technology, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. Fonksiyonel oligosakkaritler: uygulama ve üretim. Gıda Bilimi ve Teknolojisinin Yıllık İncelemesi, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. Karbonhidrat kimyası ve biyokimya yapısı ve mekanizması. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbonhidratlar: yaşamın temel molekülleri. Elsevier, Amsterdam.
13. Tomasik, P. 2004. Gıda sakkaritlerinin kimyasal ve fonksiyonel özellikleri. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biyokimyanın temelleri - moleküler düzeyde yaşam. Wiley, Hoboken.