trehalosa adalah disakarida yang terdiri dari dua glukosa α-D-ditemukan di banyak serangga, jamur dan mikroorganisme, tetapi yang tidak dapat disintesis oleh vertebrata . Seperti sukrosa, itu adalah disakarida non-pereduksi dan dapat membentuk kristal sederhana.
Trehalosa adalah karbohidrat dengan sedikit daya pemanis, sangat larut dalam air dan digunakan sebagai sumber energi dan untuk pembentukan rangka luar kitin pada banyak serangga. Ini adalah bagian dari membran sel berbagai serangga dan mikroorganisme, yang mensintesisnya.
Representasi Haworth untuk Trehalose (Sumber: Fvasconcellos 18:56, 17 April 2007 (UTC) [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Ini digunakan dalam industri makanan sebagai stabilizer dan humektan. Hal ini hadir dalam jus tebu sebagai produk yang terbentuk setelah pemotongan tebu, dan sangat stabil untuk pemanasan dan media asam.
Di usus manusia, karena efek enzim trehalase (ada di vili usus kecil), trehalosa terurai menjadi glukosa, yang diserap bersama dengan natrium. Tidak adanya trehalase menghasilkan intoleransi terhadap jamur.
Indeks artikel
Karakteristik dan struktur
Trehalose pertama kali dijelaskan oleh Wiggers pada tahun 1832 sebagai gula yang tidak diketahui hadir dalam “ergot of rye” ( Claviceps purpurea ), jamur beracun.
Belakangan, Berthelot menemukannya di kepompong seekor kumbang bernama Larinus Maculata, yang biasa disebut trehala . Oleh karena itu kemudian nama trehalosa berasal.
Trehalosa (α-D-glucopyranosyl -D-glucopyranoside) adalah disakarida non-pereduksi di mana dua residu D-glukosa dihubungkan satu sama lain melalui hidrogen anomerik. Trehalosa didistribusikan secara luas pada tanaman , ragi, serangga, jamur, dan bakteri, tetapi tidak ditemukan pada vertebrata.
Kitin dalam rangka luar serangga dibentuk dari UDP-N-asetil-glukosamin oleh aksi glikosiltransferase yang disebut kitin sintetase. Pada serangga, UDP-N-asetil-glukosamin disintesis dari trehalosa.
Biosintesis
Ada lima jalur utama untuk biosintesis trehalosa, tiga di antaranya adalah yang paling umum.
Yang pertama dijelaskan dalam ragi dan melibatkan kondensasi UDP-glukosa dan glukosa 6-fosfat oleh glukosiltransferase trehalosa 6-fosfat sintetase, untuk menghasilkan trehalosa 6-fosfat dan menghidrolisis ester asam fosfat oleh trehalosa 6-fosfat fosfatase.
Jalur kedua dijelaskan untuk pertama kalinya pada spesies genus Pimelobacter dan melibatkan transformasi maltosa menjadi trehalosa, suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim trehalosa sintetase, suatu transglukosidase.
Rute ketiga telah dijelaskan dalam genera prokariota yang berbeda, dan melibatkan isomerisasi dan hidrolisis residu maltosa terminal dari malto-oligosakarida oleh aksi serangkaian enzim untuk menghasilkan trehalosa.
Sementara kebanyakan organisme hanya menggunakan satu dari jalur ini untuk pembentukan trehalosa, mikobakteri dan corynebacteria menggunakan ketiga jalur untuk sintesis trehalosa.
Trehalosa dihidrolisis oleh hidrolase glukosida yang disebut trehalase. Sementara vertebrata tidak mensintesis trehalosa, itu diperoleh di usus saat dicerna dan dihidrolisis oleh trehalosa.
Secara industri, trehalosa disintesis secara enzimatis dari substrat pati jagung dengan enzim malto-oligosil-trehalosa sintetase dan malto-oligosil-trehalosa hidroksilase, dari Arthrobacter Ramosus .
Fitur
Tiga fungsi biologis mendasar telah dijelaskan untuk trehalosa.
1- Sebagai sumber karbon dan energi.
2- Sebagai pelindung dari stres (kekeringan, salinisasi tanah, panas dan stres oksidatif).
3- Sebagai molekul sinyal atau pengatur metabolisme tanaman.
Dibandingkan dengan gula lain, trehalosa memiliki kemampuan yang jauh lebih besar untuk menstabilkan membran dan protein terhadap dehidrasi. Selain itu, trehalosa melindungi sel terhadap stres oksidatif dan kalori.
Beberapa organisme dapat bertahan hidup bahkan ketika mereka kehilangan hingga 90% kandungan airnya dan kemampuan ini, dalam banyak kasus, terkait dengan produksi trehalosa dalam jumlah besar.
Misalnya, di bawah dehidrasi lambat, nematoda Aphelenchus avenae mengubah lebih dari 20% berat keringnya menjadi trehalosa dan kelangsungan hidupnya terkait dengan sintesis gula ini.
Kemampuan trehalosa untuk bertindak sebagai pelindung lapisan ganda lipid membran sel tampaknya terkait dengan strukturnya yang unik, yang memungkinkan membran menyimpan cairan. Ini mencegah fusi dan pemisahan fase membran dan, oleh karena itu, mencegah pecah dan disintegrasinya.
Konformasi struktural trehalosa kerang (bivalvia), terdiri dari dua cincin gula yang saling berhadapan, memungkinkan untuk melindungi protein dan aktivitas banyak enzim. Trehalose mampu membentuk struktur kaca non-kristal dalam kondisi dehidrasi.
Trehalosa menjadi disakarida penting yang didistribusikan secara luas, juga merupakan bagian dari struktur banyak oligosakarida yang ada pada tumbuhan dan hewan invertebrata .
Ini adalah karbohidrat utama dalam hemolymph serangga dan cepat dikonsumsi dalam aktivitas intens seperti terbang.
Fungsi dalam industri
Dalam industri makanan digunakan sebagai zat penstabil dan pembasah, yang mungkin ditemukan dalam minuman susu rasa, teh dingin, produk olahan berbasis ikan atau produk bubuk. Ini juga memiliki aplikasi dalam industri farmasi.
Ini digunakan untuk melindungi makanan beku dan, karena stabil terhadap perubahan suhu, untuk mencegah perubahan warna gelap minuman. Hal ini juga digunakan untuk menekan bau.
Karena daya pelembabnya yang luar biasa dan fungsi pelindungnya untuk protein, ia termasuk dalam banyak produk untuk perawatan kulit dan rambut.
Secara industri, juga digunakan sebagai pemanis untuk menggantikan gula dalam kembang gula dan roti, coklat dan minuman beralkohol.
Fungsi biologis eksperimental
Pada hewan percobaan, beberapa penelitian menunjukkan bahwa trehalosa mampu mengaktifkan gen ( aloks 3 ) yang meningkatkan sensitivitas insulin, mengurangi glukosa hati, dan meningkatkan metabolisme lemak. Penelitian ini tampaknya menjanjikan di masa depan untuk pengobatan obesitas, perlemakan hati, dan diabetes tipe II.
Karya lain telah menunjukkan beberapa manfaat penggunaan trehalosa pada hewan percobaan, seperti peningkatan aktivitas makrofag untuk mengurangi plak ateromatosa dan dengan demikian “membersihkan arteri”.
Data ini sangat penting, karena mereka akan memungkinkan, di masa depan, untuk secara efektif mempengaruhi pencegahan beberapa penyakit kardiovaskular yang sangat sering terjadi.
Referensi
- Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). Pelestarian membran dalam organisme anhidrobiotik: peran trehalosa. Sains , 223 (4637), 701-703.
- Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Wawasan baru tentang trehalosa: molekul multifungsi. Glikobiologi , 13 (4), 17-27.
- Finch, P. (1999). Karbohidrat: Struktur, Sintesis dan Dinamika . London, Inggris: Springer-Science + Media Bisnis, BV
- Tongkat, R. (2001). Karbohidrat. Molekul Manis Kehidupan . Pers Akademik.
- Tongkat, R., & Williams, S. (2009). Karbohidrat: Molekul Penting Kehidupan (Edisi ke-2). lain.
