올리고당 : 특성, 구성, 기능, 유형 - 생물학 - 2026

올리고당 (작은 그리스 올리고 = 행, sachar = 설탕) 글리코 시드 결합에 의해 서로 연결된 열 단당 잔기로 구성된 두 분자이다. 올리고당은 우유, 토마토, 바나나, 흑설탕, 양파, 보리, 콩, 호밀 및 마늘과 같은 다양한 식품 공급원에서 비롯됩니다.

식품 산업 및 농업 분야에서 올리고당은 대장에있는 박테리아 종의 성장 및 활동을 선택적으로 자극하여 유익한 프리 바이오 틱스, 소화 불량 물질로 적용하기 위해 많은 관심을 기울였습니다.

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이러한 프리 바이오 틱스는 천연 공급원에서 얻거나 다당류의 가수 분해를 통해 얻습니다. 식물의 올리고당은 포도당 올리고당, 갈락토오스 올리고당 및 자당 올리고당이며, 후자는 가장 풍부합니다.

올리고당은 또한 단백질에 부착되어 당 단백질을 형성하는 것으로 발견 될 수 있으며, 그 함량은 중량 기준으로 1 % ~ 90 %입니다. 당 단백질은 세포 인식, 렉틴 결합, 세포 외 기질 형성, 바이러스 감염, 수용체-기질 인식 및 항원 결정기에서 중요한 역할을합니다.

당 단백질은 미세 이질성으로 알려진 가변 탄수화물 구성을 가지고 있습니다. 탄수화물 구조의 특성화는 glycomics의 목표 중 하나입니다.

형질

다른 탄수화물과 마찬가지로 올리고당은 케토 오스 (케토 그룹 포함) 및 알 도스 (알데히드 그룹 포함) 일 수있는 단당류로 구성됩니다. 두 가지 유형의 당 모두 수많은 하이드 록실 그룹을 가지고 있습니다. 즉, 알코올 그룹이 1 차 또는 2 차가 될 수있는 폴리 하이드 록 실화 물질입니다.

올리고당을 구성하는 단당류의 구조는 고리 형이며 피 라노스 또는 푸라 노스 유형일 수 있습니다. 예를 들어 포도당은 환형 구조가 피 라노스 인 알 도스입니다. 과당은 고리 구조가 푸라 노스 인 케 토스입니다.

올리고당을 구성하는 모든 단당류는 글리 세르 알데히드의 D 배열을 가지고 있습니다. 이 때문에 포도당은 D- 글루 코피 라노스이고 과당은 D- 프럭 토피라 노스입니다. 아노 머 탄소 주변의 구성, 포도당의 C1 및 과당의 C2는 알파 또는 베타 구성을 결정합니다.

당의 아노 머 그룹은 알코올과 응축되어 α- 및 β- 글루코사이드 결합을 형성 할 수 있습니다.

비소 화성 올리고당 (OND)은 장과 타액의 소화 효소에 의해 가수 분해 될 수없는 β 구성을 가지고 있습니다. 그러나 그들은 결장에있는 박테리아의 효소에 의한 가수 분해에 민감합니다.

구성

대부분의 올리고당에는 3 ~ 10 개의 단당류 잔기가 있습니다. 단당류 잔기가 10 개 이상인 OND 인 이눌린은 예외입니다. 잔기라는 단어는 단당류 사이에 글루코사이드 결합이 형성 될 때 물 분자가 제거된다는 사실을 나타냅니다.

올리고당의 구성은 올리고당의 주요 유형에 대한 섹션의 뒷부분에서 설명합니다.

풍모

자당 및 유당과 같은 가장 일반적인 이당류는 아데노 사이트 삼인산 (ATP) 형태의 에너지 원입니다.

프리 바이오 틱스로서 OND의 건강 특성에 대한 과학 논문이 꾸준히 증가하고 있습니다.

프리 바이오 틱 인 OND의 일부 기능은 Bifidobacteria 속의 박테리아 성장을 촉진하고 콜레스테롤을 낮추는 것입니다. OND는 인공 감미료 역할을하고 골다공증에 역할을하며 당뇨병 2의 조절에있어 장내 미생물의 성장을 촉진합니다.

또한, OND는 병원성 식물상을 줄이고 면역 체계의 반응을 향상시켜 감염 및 설사의 위험을 줄이는 것과 같은 특성에 기인합니다.

종류

올리고당은 일반적인 올리고당과 희귀 한 올리고당으로 나눌 수 있습니다. 전자는 자당 및 유당과 같은 이당류입니다. 후자는 3 개 이상의 단당류 잔류 물을 가지고 있으며 대부분 식물에서 발견됩니다.

자연에서 발견되는 올리고당은이를 구성하는 단당류가 다릅니다.

이러한 방식으로 다음과 같은 올리고당이 발견됩니다 : 프 락토 올리고당 (FOS), 갈 락토 올리고당 (GOS); 갈 락토 올리고당 (LDGOS)에서 유래 된 락툴로 올리고당; 자일로 올리고당 (XOS); 아라 비노 올리고당 (OSA); 해조류 (ADMO)에서 추출합니다.

다른 올리고당에는 펙틴 유래 산 (pAOS), 금속 올리고당 (MOS), 시클로 덱스트린 (CD), 이소 말토 올리고당 (IMO) 및 모유 올리고당 (HMO)이 있습니다.

올리고당을 분류하는 또 다른 방법은 두 그룹으로 분리하는 것입니다. 1) 식물에서 발견되는 일차 올리고당은 포도당과 자당을 기준으로 두 가지 유형으로 세분됩니다. 2) 1 차 올리고당으로부터 형성된 2 차 올리고당.

일차 올리고당은 글리코 실 트랜스퍼 라제를 통해 단당 또는 올리고당과 글리코 실 공여체로부터 합성 된 것입니다. 예, 자당.

2 차 올리고당은 대형 올리고당, 다당류, 당 단백질 및 당지질의 가수 분해에 의해 생체 내 또는 시험관 내에서 형성된 것입니다.

이당류

식물에서 가장 풍부한 이당류는 포도당과 과당으로 구성된 자당입니다. 그 체계적인 이름은 O-α -D-glucopyranosyl- (1-2)-β -D- fructofuranoside입니다. 포도당의 C1과 과당의 C2가 글리코 시드 결합에 참여하기 때문에 자당은 환원당이 아닙니다.

유당은 갈락토스와 포도당으로 구성되며 우유에서만 발견됩니다. 그 농도는 포유류의 종에 따라 0에서 7 %까지 다양합니다. 유당 O-β -D- 갈 락토 피라 노실-(1-4) -D- 글루 코피 라노스의 체계적인 이름.

주요 올리고당

프 락토 올리고당 (FOS)

프 럭토 올리고당이라는 용어는 ^1F (1-β-Dfructofuranosyl) _n -sucrose에 자주 사용 되며, 여기서 n은 2 ~ 10 개의 프럭 토스 단위입니다. 예를 들어, 두 개의 과당 단위는 1-basketose를 형성합니다. 3 개의 단위는 1-nistosa를 형성합니다. 4 개의 단위는 1- 프 럭토 푸라 노실-니 토스를 형성한다.

FOS는 수용성이고 약간 단 섬유이며 겔을 형성하며 알파-아밀라아제, 수 크라 아제 및 말타아제와 같은 소화에 관여하는 효소에 대한 내성을 나타냅니다. 그들은 곡물, 과일 및 채소에 존재합니다. 또한 효소 반응을 통해 다양한 출처에서 추출 할 수 있습니다.

건강상의 이점 중에는 장 및 호흡기 감염 예방, 면역 체계의 반응 증가, 락토 바실러스 및 비피도 박테리아 종의 성장 촉진, 미네랄 흡수 증가 등이 있습니다.

갈 락토 올리고당 (GOS)

갈 락토 올리고당은 트랜스 갈 락토 올리고당이라고도합니다. 일반적으로 GOS 분자는 Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc 로 나타낼 수 있습니다 .

Gal은 갈락토스이고 n은 갈락토스 잔기를 연결하는 β-1,4 결합입니다. 또한, 공식은 β- 갈 락토시다 아제가 β-(1-3) 및 β-(1-6)과 같은 다른 결합도 합성한다는 것을 나타냅니다.

GOS는 β- 갈 락토시다 제에 의해 촉매되는 트랜스 갈 락토 실화에 의해 락토스로부터 생성됩니다. 포유류 우유는 GOS의 천연 공급원입니다. GOS는 비피더스 균의 성장을 촉진합니다.

GOS는 Aspergillus oryzae와 Streptoccoccus thermophilus의 β-galactosidases를 기반으로하는 제제 인 Oligomate 55라는 이름으로 상업적으로 생산됩니다. 그것은 36 %의 tri, tetra-, penta- 및 hexa-galacto-oligosaccharides, 16 %의 disaccharides galactosyl-glucose와 galactosyl-galactose, 38 %의 단당류, 10 %의 락토오스를 포함합니다.

상업적으로 생산되는 GOS의 구성은 그들이 사용하는 β- 갈 락토시다 아제의 기원에 따라 다를 수 있습니다. FrieslandCampina 및 Nissin Sugar 회사는 각각 Bacillus circulans 및 Cryptococcus laurentii의 효소를 사용합니다.

GOS 섭취의 이점 중에는 장내 세균총의 재 배열, 장 면역 체계의 조절 및 장 장벽의 강화가 있습니다.

올리고당 류 락툴 로스, 타가 토스 및 락토 비온 산은 또한 산화 환원 효소를 사용하여 락토스로부터 얻을 수있다.

자일로 올리고당 (XOS)

XOS는 β-(1-4) 결합으로 연결된 자일 로스 단위로 구성됩니다. 2 개에서 10 개의 단당류를 중합합니다. 일부 XOS에는 아라비 노실, 아세틸 또는 글루 쿠로 닐 모티프가있을 수 있습니다.

XOS는 자작 나무 껍질, 귀리, 커널 또는 옥수수의 먹을 수없는 부분에서 자일란을 가수 분해하여 효소 적으로 생산됩니다. XOS는 주로 일본에서 FOSHU (특정 건강 용 식품)의 승인을 받아 사용됩니다.

페룰로 일 자일로 올리고당 또는 올리고당은 옥수수의 먹을 수없는 부분 인 밀빵, 보리 껍질, 아몬드 껍질, 대나무 및 커널에 존재합니다. XOS는 xylan의 효소 분해에 의해 추출 될 수 있습니다.

이러한 올리고당은 제 2 형 진성 당뇨병, 대장 암 환자에서 총 콜레스테롤을 감소시키는 특성을 가지고 있습니다. 그들은 bifidogenic입니다.

아라 비노 올리고당 (OSA)

OSA는 L- 아라 비노 푸라 노스의 α- (1-3) 및 α- (1-5) 결합을 갖는 아라 비난 다당류의 가수 분해에 의해 얻어진다. Arabinose는 식물 세포벽의 구성 요소 인 arabinan, arabinogalactans 또는 arabino xylan에 존재합니다. AOS 링크 유형은 소스에 따라 다릅니다.

OSA는 궤양 성 대장염 환자의 염증을 줄이고 Bifidobacterium과 Lactobacillus의 성장을 촉진합니다.

이소 말토 올리고당 (IMO)

IMO의 구조는 α- (1-6) 결합을 통해 말토오스 또는 이소 말 토스에 연결된 글리코 실 잔기로 구성되며, 가장 풍부한 것은 라피노스 및 스타키 오스입니다.

IMO는 α- 아밀라아제, 풀루라나 아제 및 α- 글루코시다 아제를 옥수수 전분과 함께 배양하는 것으로 구성된 Isomalto-900이라는 이름으로 업계에서 생산됩니다. 생성 된 혼합물의 주요 올리고당은 이소 말트 (Glu α -1-6 Glu), 이소 말 토트 리오스 (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) 및 파 노스 (Glu α -1-6 Glu α -1-4)입니다. Glu).

건강상의 이점 중에는 질소 함유 제품의 감소가 있습니다. 그들은 항 당뇨 효과가 있습니다. 그들은 지질 대사를 향상시킵니다.

대장 암에서 프리 바이오 틱스의 응용

이 질병의 출현에 영향을 미치는 요인의 15 %는 생활 방식과 관련이있는 것으로 추정됩니다. 이러한 요인 중 하나는식이 요법이며, 육류와 알코올은이 질병의 발병 위험을 증가시키는 반면 섬유질과 우유가 풍부한 식단은이를 감소시키는 것으로 알려져 있습니다.

장내 세균의 대사 활동과 종양 형성 사이에는 밀접한 관계가 있음이 밝혀졌습니다. 프리 바이오 틱스의 합리적인 사용은 비피도 박테리아와 유산균이 발암 성 화합물을 생성하지 않는다는 관찰에 근거합니다.

동물 모델에 대한 많은 연구가 있었고 인간에 대한 연구는 거의 없습니다. 동물 모델과 마찬가지로 인간의 경우 프리 바이오 틱스를 섭취하면 대장 세포와 유전 독성이 크게 감소하고 장 장벽의 기능이 증가하는 것으로 나타났습니다.

염증성 장 질환에서 프리 바이오 틱스의 응용

염증성 장 질환은 위장관의 통제되지 않은 염증이 특징입니다. 두 가지 관련 조건, 즉 크론 병과 궤양 성 대장염이 있습니다.

궤양 성 대장염의 동물 모델을 사용하여 광범위한 항생제를 사용하여 질병의 발병을 예방하는 것으로 나타났습니다. 건강한 개인의 미생물 총은 염증성 장 질환이있는 사람과 다르다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

이로 인해 염증 상태를 줄이기 위해 프리 바이오 틱스를 사용하는 데 특별한 관심이 있습니다. 동물 모델에서 수행 된 연구에 따르면 FOS와 이눌린의 섭취는 동물의 전 염증성 면역 마커를 현저하게 감소시킵니다.

당 단백질의 올리고당

혈장 단백질, 많은 우유 및 계란 단백질, 뮤신, 결합 조직 구성 요소, 일부 호르몬, 통합 원형질막 단백질 및 많은 효소가 당 단백질 (GP)입니다. 일반적으로 GP의 올리고당은 평균 15 개의 단당류 단위를 가지고 있습니다.

올리고당은 N- 글루코 시드 또는 O- 글리코 시드 결합에 의해 단백질에 부착됩니다. N- 글루코 시드 결합은 일반적으로 Asn-X-로 발견되는 아미노산 잔기 아스파라긴 (Asn)의 아미드 그룹의 N- 아세틸-글루코사민 (GlcNAc)과 질소 사이의 공유 결합 형성으로 구성됩니다. Ser 또는 Asn-X-Thr.

단백질의 글리코 실화, 단백질에 올리고당의 결합은 단백질 생합성과 동시에 발생합니다. 이 과정의 정확한 단계는 당 단백질의 정체에 따라 다르지만 모든 N- 연결 올리고당은 공통적으로 GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ 구조를 갖는 펜타 펩티드를 가지고 있습니다.

O- 글리코 시드 결합은 이당류 β- 갈 락토 실-(1-3) -α-N- 아세틸 갈 락토 사민이 세린 (Ser) 또는 트레오닌 (Thr)의 OH 그룹에 결합하는 것으로 구성됩니다. O- 연결 올리고당은 크기가 다양합니다. 예를 들어 프로테오글리칸에서 최대 1000 개의 이당류 단위에 도달 할 수 있습니다.

당 단백질에서 올리고당의 역할

GP의 탄수화물 성분은 수많은 과정을 조절합니다. 예를 들어 수정 중 정자와 난자의 상호 작용에서. 성숙한 난자는 ZP (zona pellucida)라고하는 세포 외 층으로 둘러싸여 있습니다. 정자 표면의 수용체는 GP 인 ZP에 부착 된 올리고당을 인식합니다.

정자 수용체와 ZP 올리고당의 상호 작용은 프로테아제와 히알루로니다 아제를 방출합니다. 이 효소는 ZP를 용해시킵니다. 이런 식으로 정자가 난자를 관통 할 수 있습니다.

두 번째 예는 항원 결정 인자로서의 올리고당입니다. ABO 혈액형 항원은 개인의 세포 표면에있는 당 단백질 올리고당 및 당지질입니다. A 형 세포를 가진 개체는 세포 표면에 A 항원이 있고 혈액에 항 B 항체를 가지고 있습니다.

B 형 세포를 가진 개체는 B 항원을 운반하고 항 A 항체를 운반합니다. AB 형 세포를 가진 개체는 A 및 B 항원을 가지고 있으며 항 A 또는 항 B 항체가 없습니다.

O 형 개체에는 항원이없고 항 A 및 항 B 항체가있는 세포가 있습니다. 이 정보는 수혈 수행의 핵심입니다.

참고 문헌

1. Belorkar, SA, Gupta, AK 2016. 올리고당 : 자연의 책상에서 얻는 혜택. AMB Express, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. 음식과 농업에있는 감당 류. 미국 화학 학회, 워싱턴.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. 유산균에있는 올리고당과 전분의 대사 : 검토. 미생물학의 개척자, DOI : 10.3389 / fmicb. 2012.00340.
4. Kim, SK 2011. 키틴, 키토산, 올리고당 류 및 그 유도체 생물학적 활성 및 응용. CRC Press, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. 올리고당 CRC 핸드북 : 볼륨 III : 고급 올리고당. CRC Press, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML 식품 올리고당 : 생산, 분석 및 생물 활성. 와일리, 치 체스터.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. 비소 화성 올리고당 : 검토. 탄수화물 폴리머, 68, 587–597.
8. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger 생화학 원리. WH Freeman, 뉴욕.
9. Oliveira, DL, Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB 우유 올리고당 : 리뷰. International Journal of Dairy Technology, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. 기능성 올리고당 : 적용 및 제조. 식품 과학 및 기술의 연례 검토, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. 탄수화물 화학 및 생화학 구조 및 메커니즘. 케임브리지 왕립 화학 학회.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. 탄수화물 : 생명의 필수 분자. 엘스 비어, 암스테르담.
13. Tomasik, P. 2004. 식품 당의 화학적 및 기능적 특성. CRC Press, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. 생화학의 기초-분자 수준에서의 생명. 와일리, 호보 켄.