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

The oligosakarida (dari bahasa Yunani, oligo = sedikit; Sachar = gula) adalah molekul terdiri dari dua residu monosakarida sepuluh dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Oligosakarida berasal dari berbagai macam sumber makanan, seperti susu, tomat, pisang, gula merah, bawang merah, barley, kedelai, gandum hitam, dan bawang putih.

Dalam industri makanan dan pertanian, banyak perhatian telah diberikan pada oligosakarida untuk aplikasinya sebagai prebiotik, zat yang tidak dapat dicerna, yang bermanfaat berkat stimulasi selektif dari pertumbuhan dan aktivitas spesies bakteri di usus besar.

Sumber: pixabay.com

Prebiotik ini diperoleh dari sumber alami, atau dengan hidrolisis polisakarida. Oligosakarida pada tumbuhan adalah oligosakarida glukosa, oligosakarida galaktosa dan oligosakarida sukrosa, yang terakhir merupakan oligosakarida yang paling melimpah.

Oligosakarida juga dapat ditemukan melekat pada protein, membentuk glikoprotein, yang kandungannya berkisar dari 1% hingga 90%. Glikoprotein memainkan peran penting dalam pengenalan sel, pengikatan lektin, pembentukan matriks ekstraseluler, infeksi virus, pengenalan reseptor-substrat, dan determinan antigenik.

Glikoprotein memiliki komposisi karbohidrat yang bervariasi, yang dikenal sebagai mikroheterogenitas. Karakterisasi struktur karbohidrat merupakan salah satu tujuan glikomik.

karakteristik

Oligosakarida, seperti karbohidrat lain, terdiri dari monosakarida yang dapat berupa ketosis (dengan gugus keto) dan aldosis (dengan gugus aldehida). Kedua jenis gula ini memiliki banyak gugus hidroksil, yaitu zat polihidroksilasi, yang gugus alkoholnya bisa primer atau sekunder.

Struktur monosakarida yang membentuk oligosakarida adalah siklik, dan mereka bisa dari jenis piranosa atau furanosa. Misalnya, glukosa adalah aldosa yang struktur sikliknya adalah piranosa. Sedangkan fruktosa adalah ketosa yang struktur sikliknya adalah furanosa.

Semua monosakarida yang membentuk oligosakarida memiliki konfigurasi D gliseraldehida. Karena itu, glukosa adalah D-glukopiranosa dan fruktosa adalah fruktopiranosa-D. Konfigurasi di sekitar karbon anomerik, C1 dalam glukosa dan C2 dalam fruktosa, menentukan konfigurasi alfa atau beta.

Gugus anomerik gula dapat memadat dengan alkohol untuk membentuk ikatan α- dan β-glukosida.

Oligosakarida yang tidak dapat dicerna (OND) memiliki konfigurasi β, yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim pencernaan di usus dan air liur. Namun, mereka sensitif terhadap hidrolisis oleh enzim bakteri di usus besar.

Komposisi

Kebanyakan oligosakarida memiliki antara 3 dan 10 residu monosakarida. Pengecualian adalah inulin, yang merupakan OND yang memiliki lebih dari 10 residu monosakarida. Kata residu mengacu pada fakta bahwa ketika ikatan glukosida terbentuk, di antara monosakarida, terjadi eliminasi molekul air.

Komposisi oligosakarida dijelaskan nanti di bagian jenis utama oligosakarida.

fitur

Disakarida yang paling umum seperti sukrosa dan laktosa merupakan sumber energi berupa adenosit trifosfat (ATP).

Ada peningkatan yang stabil dalam artikel ilmiah yang diterbitkan tentang sifat kesehatan OND sebagai prebiotik.

Beberapa fungsi OND yang bersifat prebiotik adalah untuk mendorong pertumbuhan bakteri dari genus Bifidobacteria dan menurunkan kolesterol. OND berfungsi sebagai pemanis buatan, memiliki peran dalam osteoporosis dan dalam pengendalian diabetes mellitus 2, meningkatkan pertumbuhan mikroflora usus.

Selain itu, OND telah dikaitkan dengan khasiat seperti mengurangi risiko infeksi dan diare dengan mengurangi flora patogen dan meningkatkan respons sistem kekebalan.

Jenis

Oligosakarida dapat dibagi menjadi oligosakarida umum dan jarang. Yang pertama adalah disakarida, seperti sukrosa dan laktosa. Yang terakhir memiliki tiga atau lebih residu monosakarida dan kebanyakan ditemukan pada tumbuhan.

Oligosakarida yang ditemukan di alam berbeda dengan monosakarida yang menyusunnya.

Dengan cara ini, oligosakarida berikut ditemukan: fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharides (GOS); lactulooligosaccharides berasal dari galactooligosaccharides (LDGOS); xylooligosaccharides (XOS); arabinooligosaccharides (OSA); berasal dari rumput laut (ADMO).

Oligosakarida lainnya termasuk asam yang diturunkan pektin (pAOS), metalooligosakarida (MOS), siklodekstrin (CD), isomalto-oligosakarida (IMO), dan oligosakarida susu manusia (HMO).

Cara lain untuk mengklasifikasikan oligosakarida adalah dengan memisahkannya menjadi dua kelompok: 1) oligosakarida primer, yang ditemukan pada tumbuhan, dan dibagi lagi menjadi dua jenis berdasarkan glukosa dan sukrosa; 2) Oligosakarida sekunder yang terbentuk dari oligosakarida primer.

Oligosakarida primer adalah oligosakarida yang disintesis dari mono- atau oligosakarida dan donor glikosil melalui glikosiltransferase. Contoh sukrosa.

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

Disakarida

Disakarida yang paling melimpah pada tumbuhan adalah sukrosa, yang terdiri dari glukosa dan fruktosa. Nama sistematisnya adalah O - α -D-glukopiranosil- (1-2) - β -D- fruktofuranosida. Karena C1 dalam glukosa dan C2 dalam fruktosa berpartisipasi dalam ikatan glikosidik, sukrosa bukanlah gula pereduksi.

Laktosa terdiri dari galaktosa dan glukosa, dan hanya ditemukan dalam susu. Konsentrasinya bervariasi dari 0 hingga 7% tergantung pada spesies mamalia. Nama sistematis laktosa O - β -D-galactopyranosyl- (1-4) -D-glucopyranose.

Oligosakarida utama

Fructooligosaccharides (FOS)

Istilah fruktooligosakarida sering digunakan untuk 1 ^F (1-β-Dfruktofuranosil) _n- sukrosa, di mana n adalah 2 sampai 10 unit fruktosa. Misalnya, dua unit fruktosa membentuk 1-keranjangosa; tiga unit membentuk 1-nistosa; dan empat unit membentuk 1-fruktofuranosil-nistosa.

FOS adalah serat larut dan sedikit manis, membentuk gel, menunjukkan ketahanan terhadap enzim yang terlibat dalam pencernaan seperti alfa-amilase, sukrase dan maltase. Mereka hadir dalam sereal, buah-buahan dan sayuran. Mereka juga dapat diekstraksi dari berbagai sumber dengan reaksi enzimatik.

Di antara manfaat kesehatannya adalah pencegahan infeksi usus dan saluran pernafasan, meningkatkan respon sistem kekebalan tubuh, merangsang pertumbuhan spesies Lactobacilli dan Bifidobacteria, serta meningkatkan penyerapan mineral.

Galactooligosaccharides (GOS)

Galactooligosaccharides juga disebut transgalactooligosaccharides. Umumnya, molekul GOS dapat direpresentasikan sebagai: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Dimana Gal adalah galaktosa dan n adalah ikatan β -1,4 yang bergabung dengan residu galaktosa. Lebih lanjut, rumus tersebut menunjukkan bahwa β-galaktosidase juga mensintesis ikatan lain: β - (1-3) dan β - (1-6).

GOS diproduksi dari laktosa melalui transgalaktosilasi yang dikatalisis oleh β-galaktosidase. Susu mamalia adalah sumber alami GOS. GOS mendorong pertumbuhan bifidobacteria.

GOSs diproduksi secara komersial dengan nama Oligomate 55, yang merupakan sediaan berdasarkan β-galactosidases dari Aspergillus oryzae dan Streptoccoccus thermophilus. Ini mengandung 36% tri, tetra-, penta- dan heksa-galakto-oligosakarida, 16% disakarida galaktosil-glukosa dan galaktosil-galaktosa, 38% monosakarida, dan 10% laktosa.

Meskipun komposisi GOSs yang diproduksi secara komersial dapat bervariasi sesuai dengan asal β-galaktosidase yang mereka gunakan. Perusahaan FrieslandCampina dan Nissin Sugar masing-masing menggunakan enzim dari Bacillus circulans dan Cryptococcus laurentii.

Di antara manfaat mengonsumsi GOS adalah pengaturan kembali flora usus, pengaturan sistem kekebalan usus dan penguatan penghalang usus.

Oligosakarida laktulosa, tagatosa dan asam laktobionat juga dapat diperoleh dari laktosa, dengan menggunakan oksidoreduktase.

Xylooligosaccharides (XOS)

XOS terdiri dari unit xilosa yang dihubungkan oleh ikatan β - (1-4). Polimerisasi antara dua dan sepuluh monosakarida. Beberapa XOS mungkin memiliki motif arabinosyl, acetyl, atau glucuronyl.

XOSs diproduksi secara enzimatis melalui hidrolisis xilan dari kulit kayu birch, oat, kernel, atau bagian jagung yang tidak dapat dimakan. XOS terutama digunakan di Jepang, di bawah persetujuan FOSHU (Makanan untuk Penggunaan Kesehatan Tertentu).

Feruloyl xylooligosaccharides atau oligosaccharides hadir dalam roti gandum, kulit barley, kulit almond, bambu dan kernel, bagian jagung yang tidak bisa dimakan. XOS dapat diekstraksi dengan degradasi enzimatis xilan.

Oligosakarida ini memiliki khasiat menurunkan kolesterol total pada penderita diabetes melitus tipe 2, kanker usus besar. Mereka bifidogenik.

Arabinooligosaccharides (OSA)

OSA diperoleh dengan hidrolisis polisakarida arabinan yang memiliki keterkaitan α - (1-3) dan α- (1-5) dari L-arabinofuranosa. Arabinose terdapat dalam arabinan, arabinogalactans, atau arabino xylan, yang merupakan komponen dinding sel tumbuhan. Jenis tautan AOS tergantung pada sumbernya.

OSA mengurangi peradangan pada penderita kolitis ulserativa, juga merangsang pertumbuhan Bifidobacterium dan Lactobacillus.

Isomalto-oligosakarida (IMO)

Struktur IMO terdiri dari residu glikosil yang terkait dengan maltosa atau isomaltosa melalui ikatan α- (1-6), yang paling melimpah adalah rafinosa dan stachyose.

IMO diproduksi di industri dengan nama Isomalto-900, yang terdiri dari inkubasi α -amylase, pullulanase dan α -glucosidase dengan pati jagung. Oligosakarida utama dalam campuran yang dihasilkan adalah isomaltosa (Glu α -1-6 Glu), isomaltotriosa (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) dan panose (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Di antara manfaat kesehatan adalah pengurangan produk nitrogen. Mereka memiliki efek antidiabetik. Mereka meningkatkan metabolisme lipid.

Aplikasi prebiotik pada kanker usus besar

Diperkirakan 15% faktor yang mempengaruhi munculnya penyakit ini berkaitan dengan gaya hidup. Salah satu faktor tersebut adalah pola makan, diketahui bahwa daging dan alkohol meningkatkan risiko munculnya penyakit ini, sedangkan pola makan kaya serat dan susu menguranginya.

Telah dibuktikan bahwa ada hubungan erat antara aktivitas metabolisme bakteri usus dan pembentukan tumor. Penggunaan prebiotik secara rasional didasarkan pada pengamatan bahwa bifidobacteria dan lactobacillus tidak menghasilkan senyawa karsinogenik.

Ada banyak penelitian pada model hewan dan sangat sedikit pada manusia. Pada manusia, mirip dengan model hewan, terlihat bahwa konsumsi prebiotik menghasilkan penurunan yang signifikan pada sel usus besar dan genotoksisitas, serta meningkatkan fungsi penghalang usus.

Aplikasi prebiotik pada penyakit radang usus

Penyakit radang usus ditandai dengan peradangan saluran cerna yang tidak terkontrol. Ada dua kondisi terkait, yaitu: penyakit Crohn dan kolitis ulserativa.

Menggunakan model hewan dari kolititis ulserativa, penggunaan antibiotik spektrum luas terbukti dapat mencegah perkembangan penyakit. Penting untuk ditekankan bahwa mikrobiota individu sehat berbeda dari mereka yang menderita penyakit radang usus.

Karena itu, ada minat khusus menggunakan prebiotik untuk mengurangi kondisi peradangan. Studi yang dilakukan pada model hewan menunjukkan bahwa konsumsi FOS dan inulin secara signifikan mengurangi penanda kekebalan pro-inflamasi pada hewan.

Oligosakarida dalam glikoprotein

Protein plasma darah, banyak protein susu dan telur, musin, komponen jaringan ikat, beberapa hormon, protein membran plasma integral, dan banyak enzim adalah glikoprotein (GP). Umumnya oligosakarida di dokter umum memiliki rata-rata 15 unit monosakarida.

Oligosakarida terikat pada protein oleh ikatan N-glukosidik atau O-glikosidik. Ikatan N-glukosidik terdiri dari pembentukan ikatan kovalen antara N-asetil-glukosamin (GlcNAc) dan nitrogen gugus amida dari residu asam amino asparagin (Asn), yang umumnya ditemukan sebagai Asn-X- Ser atau Asn-X-Thr.

Glikosilasi protein, pengikatan oligosakarida ke protein, terjadi bersamaan dengan biosintesis protein. Langkah-langkah yang tepat dari proses ini bervariasi dengan identitas glikoprotein, tetapi semua oligosakarida terkait-N memiliki kesamaan pentapeptida dengan struktur: GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ .

Gabungan O -glikosidik terdiri dari penyatuan disakarida β -galaktosil- (1-3) - α - N -asetilgalaktosamin ke gugus OH serin (Ser) atau treonin (Thr). Oligosakarida terkait-O bervariasi ukurannya, misalnya dapat mencapai hingga 1000 unit disakarida pada proteoglikan.

Peran oligosakarida dalam glikoprotein

Komponen karbohidrat di GP mengatur banyak proses. Misalnya dalam interaksi antara sperma dan sel telur saat terjadi pembuahan. Sel telur yang matang dikelilingi oleh lapisan ekstraseluler yang disebut zona pelusida (ZP). Reseptor pada permukaan sperma mengenali oligosakarida yang melekat pada ZP, yang merupakan GP.

Interaksi reseptor sperma dengan oligosakarida ZP menghasilkan pelepasan protease dan hyaluronidase. Enzim ini melarutkan ZP. Dengan cara ini sperma bisa menembus sel telur.

Contoh kedua adalah oligosakarida sebagai determinan antigenik. Antigen golongan darah ABO adalah glikoprotein oligosakarida dan glikolipid pada permukaan sel individu. Individu dengan sel tipe A memiliki antigen A pada permukaan selnya, dan mereka membawa antibodi anti-B dalam darahnya.

Individu dengan sel tipe B membawa antigen B dan membawa antibodi anti-A. Individu dengan sel tipe AB memiliki antigen A dan B dan tidak memiliki antibodi anti-A atau anti-B.

Individu tipe O memiliki sel yang tidak memiliki antigen, dan memiliki antibodi anti-A dan anti-B. Informasi ini adalah kunci untuk melakukan transfusi darah.

Referensi

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. Oligosakarida: anugerah dari meja alam. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Oligosakarida dalam pangan dan pertanian. American Chemical Society, Washington.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Metabolisme oligosakarida dan pati dalam lactobacilli: tinjauan. Frontiers in Microbiology, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Kitin, kitosan, oligosakarida serta aktivitas dan aplikasinya biologis turunannya. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. Buku pegangan CRC tentang oligosakarida: volume III: oligosakarida yang lebih tinggi. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML Oligosakarida makanan: produksi, analisis dan bioaktivitas. Wiley, Chichester.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. Oligosakarida yang tidak dapat dicerna: review. Polimer Karbohidrat, 68, 587–597.
8. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip-Prinsip Lehninger Biokimia. WH Freeman, New York.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB Milk oligosaccharides: ulasan. Jurnal Internasional Teknologi Susu, 68, 305-321.
10. Rastall, RA 2010. Oligosakarida fungsional: aplikasi dan pembuatan. Review Tahunan Ilmu dan Teknologi Pangan, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. Struktur dan mekanisme kimia karbohidrat dan biokimia. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbohidrat: molekul penting kehidupan. Elsevier, Amsterdam.
13. Tomasik, P. 2004. Sifat kimia dan fungsional sakarida makanan. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Dasar-dasar biokimia - kehidupan pada tingkat molekuler. Wiley, Hoboken.