Disakarida
Disakarida dibentuk ketika karbon anomerik dari satu molekul monosakarida berinteraksi dengan satu dari beberapa gugus hidroksil molekul monosakarida lainnya. Interaksi ini membentuk ikatan kovalen yang dinamakan ikatan glikosida. Ikatan glikosida pada maltosa terbentuk antara gugus hidroksil pada hemiasetal α-D-Glukosa dengan H pada gugus hidroksil atom C-4 pada β-D-Glukosa lainnya membentuk maltosa (α-Dglucopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranose). Pembentukan ikatan glikosida pada maltosa terlihat pada gambar di bawah.
Dengan demikian, molekul maltosa masih mempunyai hemiacetal. Disakarida yang paling umum ditemui adalah maltosa (gula gandum), sellobiosa, laktosa (gula susu) dan sukrosa (gula tebu). Maltosa adalah disakarida yang dilepaskan selama hidrolisis pati.
Maltosa disusun oleh dua molekul D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-glikosidik. Ikatan glikosidik menghubungkan C-1 dari suatu residu dengan atom oksigen yang terikat pada C-4 dari residu kedua (gambar a). Oleh sebab itu, maltosa adalah α-D-glucopyranosyl-(1→4)-D-glucose disingkat Glc(α1→4)Glc. Glukosa sebelah kanan pada maltosa adalah ujung pereduksi. Sellobiosa ‘Cellobiose’ (β-D-glucopyranosyl-(1→4)-Dglucose) adalah dimer glukosa. Sellobiosa adalah disakarida yang berulang pada struktur selulosa, suatu polisakarida tanaman. Sellobiosa dilepaskan selama hidrolisis selulosa. Perbedaan antara maltosa dan sellobiosa adalah ikatan glikosidik, pada sellobiosa adalah β, sedangkan pada maltosa adalah α.
Gula Pereduksi dan Gula Non-pereduksi
Monosakarida dan kebanyakan disakarida mempunyai hemiacetal dengan gugus karbonil reaktif. Senyawa ini dapat dioksidasi untuk menghasilkan beragam produk yang sering digunakan dalam analisis senyawa tersebut. Kelompok karbohidrat demikian, termasuk glukosa, maltosa, sellobiosa dan laktosa yang dinamakan gula pereduksi. Gula pereduksi dapat dideteksi karena kemampuannya untuk mereduksi ion logam seperti Cu2+ atau Ag+ menjadi produk yang tidak larut.
Konsep inilah yang digunakan untuk menentukan kadar gula pereduksi pada reaksi Fehling, dan pada awal reaksi dari metoda Nelson. Karbohidrat yang tidak mempunyai hemiacetal seperti sukrosa tidak dapat dioksidasi karena kedua atom karbon anomeric terlibat dalam ikatan glikosida. Oleh sebab itu, sukrosa diklasifikasikan sebagai gula nonpereduksi.
Oksidasi gula terjadi hanya dalam bentuk linear yang berada dalam kesetimbangan dengan bentuk siklik. Ketika karbon anomeric dilibatkan dalam ikatan glikosida residu monosakarida tidak dapat linear, oleh sebab itu gula tersebut tidak dapat dioksidasi. Pada disakarida, oligosakarida dan polisakarida, ujung rantai dengan karbon anomeric bebas (tidak terlibat pada pembentukan ikatan glikosida) secara umum dinamakan ujung pereduksi.
Kesanggupan mereduksi yang dimiliki oleh polimer gula merupakan analisa yang menarik. Rantai polimer oligosakarida dan polisakarida memperlihatkan arah berdasarkan ujung pereduksinya dan ujung nonpereduksinya. Dengan demikian, pada oligosakarida dan polisakarida terdapat satu ujung pereduksi (residu mengandung karbon anomeric bebas) dan satu ujung nonpereduksi. Semua ikatan glikosida internal pada polisakarida melibatkan acetal. Oleh sebab itu, residu internal pada polisakarida tidak dalam kesetimbangan dengan bentuk rantai-terbuka. Dengan demikian, residu internal tersebut tidak dapat mereduksi ion logam. Polisakarida cabang mempunyai sejumlah ujung nonpereduksi tetapi hanya satu ujung pereduksi.
Oligosakarida
Pada sel, oligosakarida paling banyak terdiri dari tiga atau lebih unit residu monosakarida. Oligosakarida ini tidak berada dalam keadaan bebas tetapi sering berikatan dengan molekul non gula seperti lipid membentuk glikolipid, protein membentuk glikoprotein yang keduanya mempunyai fungsi pengatur. Glikoprotein dan glikolipid adalah glycoconjugates. Contoh oligosakarida yang tidak terikat dengan molekul lain adalah Fructooligosaccharide (FOS) dan Galactooligosaccharide (GOS). Struktur FOS adalah [Fru(β2→1)]0-7Fru(β2→1)Glc, sedangkan struktur GOS adalah [Gal(β1→4)]0-4Gal(β1→4)Glc. Dengan demikian, FOS adalah rantai pendek inulin dengan Derajat Polimerisasi (DP) 2-9, sedangkan GOS mempunyai DP 2-6.
FOS dan GOS merupakan oligosakarida yang di dalam pangan dikelompokkan sebagai prebiotik. Prebiotik dapat didefinisikan sebagai substrat atau food ingredient yang tidak dapat dicerna pada pencernaan manusia tetapi difermentasi selektif oleh beberapa mikroflora kolon. Prebiotik menstimulasi pertumbuhan dan aktivitas bakteri yang bermanfaat untuk kesehatan. FOS sangat potensial diperoleh dari hidrolisis inulin menggunakan katalis endo-inulinase termostabil dari bakteri termofilik. Di Indonesia, inulin dalam jumlah besar dapat diekstrak dari umbi tanaman dahlia. FOS atau GOS sering ditambahkan pada susu formula untuk bayi dan balita. Apakah peranan oligosakarida yang utama? Peranan utama oligosakarida adalah sebagai pembawa informasi ‘information carrier’, sedangkan peranan penting polisakarida adalah sebagai penyimpan bahan bakar dan sebagai material struktural.