Polysaccharide có mặt ở khắp nơi trong tự nhiên, từ thành phần chính của thành tế bào thực vật (cellulose) đến dạng dự trữ năng lượng trong cơ thể động vật (glycogen). Chúng cũng có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống con người, từ thực phẩm đến y học và công nghiệp.

Trong bài viết này, Dược thảo Mailands sẽ cung cấp cho bạn đọc cái nhìn tổng quan về polysaccharide, bao gồm cấu trúc, chức năng, các loại polysaccharide phổ biến, ứng dụng và lợi ích sức khỏe của chúng.

Polysaccharide là gì?

Polysaccharide (hay polisaccarit) là một đại phân tử carbohydrate gồm chuỗi dài của đơn vị monosaccharides liên kết với nhau bằng mối liên kết glycosidic và thủy phân. 

Điều đăc biệt là polysaccharide hoạt động như một nguồn năng lượng quan trọng trong tế bào động vật và tạo thành một phần cấu trúc của tế bào thực vật.

Tùy thuộc vào loại monosaccharide hiện hữu, polysaccharide có thể là homopolysaccharides hoặc heteropolysaccharides.

Ngoài ra, chúng có thể xuất hiện dưới dạng một chuỗi monosaccharides thẳng được gọi là polysaccharide tuyến tính hoặc chúng có thể phân nhánh, được gọi là Polysaccharide phân nhánh.

Đặc điểm của Polysaccharide

Polisaccarit có các tính chất sau:

• Không có vị ngọt.
• Nhiều chất không tan trong nước.
• Polysaccharide kỵ nước.
• Không tạo thành tinh thể khi chuyển khô.
• Polysaccharide có kích thước nhỏ và không hoạt động thẩm thấu bên trong các tế bào.
• Polisaccarit bao gồm phân tử hidro, cacbon và oxi. Tỷ lệ hidro và oxi là 2:1.

Cấu trúc của polysaccharide

Đơn vị cấu tạo

• Polysaccharide được cấu tạo từ các đơn vị monosaccharide, hay còn gọi là đường đơn. Monosaccharide là những carbohydrate đơn giản nhất, không thể thủy phân thành các loại đường nhỏ hơn. Các monosaccharide phổ biến bao gồm glucose, fructose, galactose.
• Khi một số ít monosaccharide (từ 3 đến 10) liên kết với nhau, chúng tạo thành oligosaccharide. Chuỗi dài hơn 10 monosaccharide liên kết với nhau sẽ tạo thành polysaccharide.
• Liên kết glycosidic là cầu nối liên kết các monosaccharide với nhau, được hình thành thông qua phản ứng ngưng tụ, trong đó loại bỏ một phân tử nước.

Phân loại Polysaccharide

Polisaccarit được phân thành hai loại:

• Homopolysaccaride
• Heteropolysaccharide

Homopolysaccharide

Những polysaccharide có chứa cùng một loại monosaccharides được gọi là Homopolysaccharide. Các ví dụ về homopolysaccarid là:

• Glycogen: Bao gồm một chuỗi lớn các phân tử và được tìm thấy ở động vật và nấm. 
• Cellulose: Thành tế bào của thực vật bao gồm cellulose, được tạo thành từ các chuỗi ꞵ-glycoside dài.
• Tinh bột: Tinh bột được hình thành như một sản phẩm ngưng tụ của amyloza và amylopectin. Nó được tìm thấy với số lượng lớn trong thực vật, trái cây và các loại hạt. 
• Inulin: Được tạo thành từ một số phân tử fructofuranose liên kết với nhau thành chuỗi và được tìm thấy trong củ của các loại cây như thược dược và atiso.
• Chitin: thành phần chính của bộ xương ngoài của động vật chân đốt và thành tế bào nấm, được tạo thành từ các đơn vị N-acetylglucosamine.

Heteropolysaccharide

Một polysaccharide chứa nhiều loại monosaccharides khác nhau được gọi là heteropolysaccharide. Một số ví dụ về heteropolysaccharide là:

• Axit Hyaluronic: Nó bao gồm axit D-glucuronic và N-acetyl-glucosamine và được tìm thấy trong các mô liên kết và da của các sinh vật.
• Heparin: Nó bao gồm axit D-glucuronic và N-sulfo-D-glucosamine. Nó được phân phối chủ yếu trong các tế bào mast và máu của chúng ta.
• Chondroitin-4-sulfate: Đường cấu thành của nó là axit D-glucuronic và N-acetyl-D-galactosamine-4-O-sulfate, và được tìm thấy trong sụn.
• Gamma globulin: N-acetyl-hexose amin, D-mannose và galactose là thành phần của polysacarit gamma globulin, và được tìm thấy trong máu của chúng ta.

Chức năng của Polysaccharide

Polysaccharide đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng trong cơ thể sống như sau.

Lưu trữ năng lượng

• Glycogen: là dạng dự trữ năng lượng chính ở động vật, được lưu trữ chủ yếu trong gan và cơ. Khi cơ thể cần năng lượng, nó sẽ được phân giải thành glucose để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống.
• Tinh bột: là dạng dự trữ năng lượng chính ở thực vật. Nó được tìm thấy trong các loại hạt, củ, quả và là nguồn cung cấp carbohydrate quan trọng trong chế độ ăn uống của con người.

Hỗ trợ cấu trúc

• Cellulose: là thành phần chính của thành tế bào thực vật, tạo nên độ cứng và chắc chắn cho cây. Nó không thể bị tiêu hóa bởi con người nhưng đóng vai trò quan trọng như chất xơ trong chế độ ăn uống.
• Chitin: tạo nên bộ xương ngoài cứng, bảo vệ cho động vật chân đốt và nấm. Chitin cũng có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp.
• Peptidoglycan: thành phần chính của thành tế bào vi khuẩn, tạo nên hình dạng và độ cứng cho tế bào vi khuẩn.

Giao tiếp tế bào

• Glycoprotein và Glycolipid: là các phân tử chứa cả protein/lipid và polysaccharide. Chúng có mặt trên bề mặt tế bào và tham gia vào quá trình nhận dạng tế bào, truyền tín hiệu và phản ứng miễn dịch.

Các chức năng khác

• Bôi trơn: Axit hyaluronic có trong dịch khớp, giúp bôi trơn khớp, giảm ma sát, giúp khớp vận động linh hoạt.
• Bảo vệ: Chất nhầy (mucus) chứa polysaccharide có tác dụng bảo vệ các tế bào biểu mô khỏi tác nhân gây hại.
• Điều hòa hoạt động cơ thể: Một số polysaccharide tham gia vào quá trình điều hòa hoạt động nội tiết tố và trao đổi chất.

Các loại Polysaccharide phổ biến

Tinh bột

Tinh bột là homopolysaccharide được tạo thành từ các đơn vị glucose, là nguồn cung cấp carbohydrate quan trọng trong chế độ ăn uống của con người. Tinh bột được tìm thấy trong các loại ngũ cốc (gạo, lúa mì, ngô), các loại củ (khoai tây, khoai lang, sắn) và các loại đậu.

Tinh bột có 2 dạng cấu trúc chính:

• Amylose: chuỗi tuyến tính, chiếm khoảng 20-30% tinh bột.
• Amylopectin: chuỗi phân nhánh, chiếm khoảng 70-80% tinh bột.

Glycogen

• Nguồn gốc: được dự trữ trong gan và mô cơ của động vật.
• Chức năng: là nguồn dự trữ năng lượng, cung cấp glucose cho cơ thể khi cần.
• Cấu trúc: phân nhánh tương tự amylopectin nhưng có nhiều nhánh hơn.

Cellulose

• Cellulose là homopolysaccharide cấu trúc chính của thành tế bào thực vật (có nhiều trong gỗ, bông, giấy,…), là chất hữu cơ phổ biến nhất trên Trái Đất. Nó được tạo thành từ các đơn vị glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glycosidic.
• Ứng dụng: sản xuất giấy, dệt may, làm chất xơ trong thực phẩm…

Chitin

• Nguồn gốc: có trong bộ xương ngoài của động vật chân đốt (tôm, cua, côn trùng…), thành tế bào nấm.
• Ứng dụng: trong nông nghiệp (chế phẩm sinh học), y tế (chỉ khâu phẫu thuật), công nghiệp thực phẩm (chất bảo quản)…

Cấu trúc: tương tự cellulose nhưng chứa thêm một nhóm acetyl amin.

Các loại Polysaccharide khác

• Pectin: là heteropolysaccharide có trong thành tế bào thực vật (đặc biệt là quả), nó được sử dụng làm chất tạo gel trong thực phẩm (mứt, thạch,…)
• Inulin: có trong củ của một số loại cây (cúc vu, tỏi tây, rễ cây diếp cá,…). Inulin là chất xơ hòa tan, có lợi cho sức khỏe đường ruột.
• Alginate: chiết xuất từ tảo nâu, được sử dụng làm chất tạo gel, chất ổn định trong thực phẩm và dược phẩm.
• Chondroitin: có trong sụn, giúp duy trì sức khỏe của khớp.

Một số ví dụ quan trọng về Polisaccarit

Homopolysaccaride

Tinh bột là một loại polisaccarit dự trữ được tìm thấy trong tế bào thực vật và tồn tại ở hai dạng là amyloza và amylopectin. 

Amyloza là dạng tinh bột xoắn ốc chỉ bao gồm các liên kết alpha-1,4 và amilopectin có cấu trúc giống như glycogen, ngoại trừ các liên kết alpha-1,6 phân nhánh chỉ được nhìn thấy trên khoảng 1 trong 30 đơn phân tử.

Glycogen:

Đây là một polysacarit được thấy ở động vật để lưu trữ năng lượng. Nó bao gồm các liên kết alpha-1,4-glycosid với các liên kết alpha-1,6 phân nhánh xuất hiện ở khoảng mỗi monome thứ mười. 

Gan và cơ bắp chủ yếu sản xuất ra nó, nhưng nó cũng có thể được sản xuất trong một quá trình gọi là quá trình tạo đường.

Cellulose:

Đây là một cấu trúc polysaccharide được tìm thấy trong thành tế bào của thực vật, khi được tiêu thụ, có chức năng như một chất xơ. 

Cellulose được gọi là một trong những phân tử hữu cơ phong phú nhất trên trái đất. Một số dạng cellulose phổ biến là gỗ, giấy và bông.

Heteropolysaccharid: Chúng xảy ra như các thành phần cấu trúc và chức năng khác nhau trong cơ thể con người.

Axit hyaluronic: Nó có chức năng như một chất bôi trơn của khớp.

Chondroitin sulphate: Nó góp phần vào độ bền kéo và độ đàn hồi của sụn, dây chằng, gân và thành động mạch chủ.

Dermatan sulphate: Nó chủ yếu được tìm thấy trong da và cũng có trong các mạch máu, tim và phổi. Nó có thể liên quan đến đông máu, bệnh mạch máu và các tình trạng bệnh lý khác.

Keratan sulphate: Nó có trong giác mạc, xương, sụn và nhiều cấu trúc khác như móng tay và tóc.

Heparin: Nó hiện diện như một chất chống đông máu trong máu.

Nhiều loại khác được tìm thấy trong cơ thể con người, bao gồm glycosaminoglycan hoặc mucopolysacarit được hình thành bởi mạng lưới nội chất và trưởng thành trong bộ máy Golgi. Chúng là thành phần quan trọng của các mô liên kết và cũng được tìm thấy trong collagen và elastin.

Ứng dụng của Polysaccharide

Trong đời sống

• Thực phẩm: Polysaccharide là nguồn cung cấp năng lượng và chất xơ quan trọng trong chế độ ăn uống. Ví dụ một số loại thực phẩm như: ngũ cốc nguyên hạt, các loại đậu, rau củ quả…
• Nông nghiệp: Polysaccharide được sử dụng làm chất cải thiện đất, giúp tăng cường độ phì nhiêu, khả năng giữ nước của đất và làm phân bón hữu cơ.
• Công nghiệp: Polysaccharide được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, dệt may, mỹ phẩm, dược phẩm, chất kết dính, vật liệu xây dựng…

Trong Y học

• Hệ thống phân phối thuốc: Polysaccharide được sử dụng làm chất mang thuốc, giúp đưa thuốc đến đúng vị trí cần tác dụng trong cơ thể.
• Kỹ thuật mô: Polysaccharide được sử dụng làm khung để nuôi cấy tế bào trong kỹ thuật mô, hỗ trợ sự phát triển, tái tạo mô và cơ quan.
• Lành vết thương: Polysaccharide được sử dụng trong băng vết thương, giúp thúc đẩy quá trình lành vết thương và giảm nguy cơ nhiễm trùng.
• Thuốc chống đông: Heparin là một loại polysaccharide, có tác dụng chống đông máu, được sử dụng trong điều trị các bệnh lý liên quan đến đông máu.
• Điều hòa miễn dịch: Một số polysaccharide có tác dụng điều hòa miễn dịch, giúp tăng cường sức đề kháng hoặc ức chế phản ứng miễn dịch quá mức.

Tầm quan trọng sinh học của Polysaccharide

Giống như các loại carbohydrate khác, Polisaccarit hoạt động như một nguồn năng lượng. 

Khi con người hoặc động vật tiêu thụ polisaccarit, chúng thu lại được monosaccharides và được cơ thể sử dụng để tổng hợp ATP.

Dạng monosaccharide phổ biến nhất được tế bào sử dụng để tổng hợp ATP là glucose. Từ glucose, ATP được tạo ra thông qua quá trình phosphoryl hóa ở mức cơ chất hoặc quá trình phosphoryl oxy hóa. 

Polysacarit cũng rất quan trọng trong các sinh vật sống vì chúng là thành phần cấu trúc chính của các cấu trúc sinh học như cellulose và chitin.

Cellulose thực vật được chiết xuất để sử dụng đa dạng trong các ngành công nghiệp như giấy, dệt may và dược phẩm

Tác dụng của Polysaccharide đối với sức khỏe là gì?

Điều trị ung thư

Polysaccharide được sử dụng để kích hoạt sản xuất interferon và phục hồi tủy xương bị hư hỏng. Điều này giúp làm tăng mức năng lượng và giảm đau ở những bệnh nhân ung thư.

Các thí nghiệm in vitro và in vivo cho thấy Polysaccharides thể hiện các hoạt động kích thích miễn dịch, kháng u và chống viêm. Thí nghiệm xác nhận rằng các polysaccharide có thể chống khối u thông qua cơ chế kích hoạt quá trình chết theo chương trình của các tế bào khối u.

Do Polysaccharides có công dụng rất tốt với bệnh ung thư. Nên dược chất thường được sử dụng kết hợp với hóa trị để tăng tỷ lệ khỏi bệnh ở bệnh nhân điều trị ung thư.

Tăng cường hệ miễn dịch

Hệ thống miễn dịch của chúng ta không phải lúc nào cũng phát huy được hiệu quả cao nhất. Đặc biệt là lúc cơ thể đang mệt mỏi, tinh thần căng thẳng hay ở người tuổi cao.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng dược chất Polysaccharides có khả năng thúc đẩy và điều tiết đối với hệ miễn dịch. Điều này có nghĩa dược chất vừa có khả năng hoạt hóa tế bào, vừa giúp tăng cường chức năng tiêu diệt của tế bào miễn dịch. 

Phục hồi chức năng phổi

Dược chất Polysaccharides có tác dụng khôi phục các tế bào nang phổi đã bị hư hỏng. Từ đó hỗ trợ điều trị hiệu quả cho các loại bệnh về tổn thương phổi, phế quản hay bệnh hen suyễn mãn tính.

Nâng cao chức năng Gan giúp tăng khả năng giải độc và thanh lọc cơ thể

Polysaccharides được chứng minh là làm tăng chức năng thực bào của Gan. Nhờ đó, các tế bào Gan luôn được bảo vệ tốt nhất, giúp cho quá trình giải độc và thanh lọc cơ thể luôn được hoạt động tối ưu.

Giảm đường huyết và mỡ máu

Polysaccharide (CS-F30) thu được từ sợi nấm nuôi cấy của đông trùng hạ thảo cho thấy hoạt động hạ đường huyết ở chuột mắc bệnh tiểu đường di truyền. Các polysaccharide thô và trung tính trong Đông trùng hạ thảo có tác dụng hạ đường huyết nhưng không ảnh hưởng đến mức insulin ở chuột bình thường.

Thúc đẩy quá trình tạo máu

Polysaccharide có tác dụng cải thiện chức năng tạo máu của các tế bào tủy xương và thúc đẩy sự sản sinh tế bào hồng cầu.

Đồng thời dược chất cũng có tác dụng giúp ngăn chặn sự gia tăng bạch cầu trung tính. Đây là nguyên nhân cơ bản gây nên bệnh ung thư máu. Do đó, hoạt chất này có tác dụng rất tốt với những bệnh nhân ung thư máu trong giai đoạn điều trị.

Các thực phẩm giàu Polysaccharide

Theo nghiên cứu khoa học, các loại nấm như đông trùng hạ thảo, nấm linh chi được cho là thực phẩm giàu polysaccharides nhất.

Ngoài ra, một số loại tảo cũng chứa lượng lớn polysaccharides có thể kể đến như tảo xoắn, tảo nâu và một số loại rong biển.

Bổ sung dược chất Polysaccharides bằng cách nào?

Đông trùng hạ thảo là một trong những dược liệu quý có chứa hoạt chất Polysaccharides. Không chỉ dừng lại ở đó, trong Đông trùng hạ thảo còn chứa các loại hoạt chất tốt với sức khỏe bao gồm:

• Cordycepin (Chất kháng sinh tự nhiên và không thể được bào chế)
• Adenosine (Có tác dụng tốt với hệ tim mạch và tuần hoàn)
• 17 loại axit amin và nhiều loại Vitamin tốt cho sức khỏe như Vitamin A, B12, B2, C, E…

Do đó, việc sử dụng đông trùng hạ thảo thường xuyên có tác dụng nâng cao sức khỏe và phòng ngừa nhiều loại bệnh tật.

Hàm lượng Polysaccharides trong Đông trùng hạ thảo là bao nhiêu?

Đông trùng hạ thảo chứa hàm lượng lớn các loại polysaccharide, thông thường chiếm khoảng 3 – 8% tổng khối lượng quả thể. 

Một số tài liệu cho rằng làm lượng Polysaccharide trong Đông trùng hạ thảo tự nhiên là từ 10 – 20%.

Hàm lượng Polysaccharide trong Đông trùng hạ thảo nuôi cấy (Militaris) thậm chí lên đến 50% hoặc cao hơn nếu được được nuôi cấy trong điều kiện đặc biệt.

Kết luận

Có thể kết luận rằng các polysacarit có các đặc tính cấu trúc rất phức tạp liên quan đến thành phần, liên kết, mức độ phân nhánh và sự hiện diện của các nhóm đặc biệt. 

Việc hiểu được Polysaccharides là gì và biết về các đặc tính cấu trúc cơ bản của nó có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các ứng dụng của chúng trong ngành công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm.

Ngoài ra, hiểu được những tác dụng của polisaccarit trên góc độ sức khỏe sẽ giúp chúng ta có thể tìm và bổ sung các thực phẩm chứa nhiều polysaccharide như: Đông trùng hạ thảo, nấm linh chi, tảo…

Các câu hỏi thường gặp

(Tham khảo: Turito, Byjus, Biologydictionary)

Bài viết liên quan:

Adenosine là gì? Tìm hiểu Adenosine trong đông trùng hạ thảo

Selen là chất gì ? Tác dụng của Selen đối với cơ thể ?

Cordycepin là gì? 8+ Công dụng “vàng” cho sức khỏe & cách sử dụng

Mannitol là chất gì ? Tác dụng của Mannitol đối với cơ thể ?