2022. 6. 29. 11:15ㆍ영양학
3대 영양소로서 주로 에너지 공급을 하는 탄수화물은 당질이라고 불리기도 한다. 주로 식물에는 녹말과 섬유소로, 동물에는 당과 글리코겐에 들어 있으며 종류로는 단당류, 이당류, 올리고당, 다당류가 있다.
(1) 단당류
가장 기본적인 형태이며, 단순 당질이라고 불린다. 포도당, 과당, 갈락토스, 리보스, 데옥시리보스 등이 대표적이다. 포도당은 이 중 몸 안에서 일어나는 대사들의 중심 물질로, 가장 간단한 형태로 에너지를 공급한다. 육탄당으로는 포도당, 과당, 갈락토스가 있고 오탄당으로는 리보스, 데옥시리보스의 있으며 핵산(DNA, RNA)의 구성성분이다.
(2) 이당류
단당류 2개가 결합한 것으로 종류로 서당, 맥아당, 유당 등이 있다. 1개의 포도당+1개의 단당류가 결합해 있으며 서당은 포도당과 과당이 결합하여 (과즙, 설탕 등), 맥아당은 포도당 2개 결합(식혜 등) 포도당과 갈락토스가 결합(유즙 등)해 있다.
(3) 올리고당
단당류 3~10개 정도 모인 것으로 콩류에 들어 있으며 사람의 소화효소로는 분해되지 않으며 대장에 있는 박테리아가 이것을 분해하면서 가스와 찌꺼기를 만든다.
(4) 다당류
식물과 동물의 에너지 저장과 식물의 구조를 만드는 다당류는 복합당질이라고도 불리며 대표적으로는 녹말, 글리코겐, 섬유소가 있다. 에너지를 저장하는 녹말, 글리코겐은 아밀로오스 분해효소에 의해 소화되는 소화성 다당류이며, 섬유소는 난소화성 다당류로 인간의 소장에서 소화 흡수되지 않고 대장에서 부분적으로 또는 완전히 발효된다, 그 종류로는 수용성 섬유소와 불용성 섬유소가 있다.
수용성 섬유소에는 검, 펙틴, 일부 헤미셀룰로스, 한천에 있으며 과일(감귤류, 사과), 귀리, 보리 등의 곡류와 채소에 들어있다. 불용성 섬유소는 셀룰로스, 대부분의 헤미셀룰로스, 리그닌에 있으며 밀기울, 옥수수 껍질, 통곡, 채소(양배추, 당근 등)에 들어 있다.
탄수화물의 소화는 크게 입(타액 아밀로오스 분해효소-덱스트린, 맥아당), 십이지장(췌장 아밀로오스 분해효소-포도당, 과학, 맥아당, 유당, 서당), 소장(이당류 분해효소-포도당, 과당, 갈락토스)에서 이루어진다. (단, 난소화성 다당류인 셀룰로스는 대장의 세균에 의해서 발효됨)
탄수화물은 소장에서 최종적으로 단당류(과당, 포도당, 갈락토스)로 분해 흡수되며 소장의 융모→ 간문맥→간→에너지로 사용되거나 혈액으로 들어가며 글리코겐과 지방을 합성하는 재료로 사용된다.
모든 탄수화물 대사는 포도당 대사로 통하는데 대표적인 것으로는 해당 과정, TCA 회로, 펜토스 인산 경로, 글루쿠론산 회로 등이 있다.
각 세포의 세포질에서 포도당(탄소 개수 6개)을 10단계의 반응 경로를 통해 2개의 피루브산(탄소 개수 3개)을 생산한다. 이때 2개의 ATP를 쓰고 4개의 ATP를 생산한다. 해당 과정에서 만들어진 피루브산은 유산소 상태일 때 TCA 회로로 들어가 에너지를 생성하며 NADH, FADH2, ATP를 만들고, 무산소 상태일 때 젖산으로 발효된다.
TCA 회로 tricarboxylic acid 회로이며, 탄수화물, 지방, 단백질이 대사가 되면 최종적으로 TCA 회로에 들어가 완전히 산화되어 이산화탄소와 물로 된다. 크렙스회로라고도 부르고, 시트르산 회로라고도 한다.
포도당은 에너지 생성을 위해 각 세포에서 포도당을 에너지 물질로 분해하며 이때 관련 대사로는 해당 과정, TCA 회로이다.
뇌, 적혈구, 신경세포 등에서는 포도당만을 에너지로 사용한다. 포도당이 부족해서 혈당이 저하되면 당이 아닌 물질을 이용해서라도 포도당을 만들어 필요한 세포로 포도당을 보낸다. 이과정을 포도당 신생 합성과정(gluconeogenesis)이라고 한다.
근육과 간은 새로운 형태의 포도당 신생합성 과정에 참여하는데 적혈구에서 젖산이 고리 회로를 통해 간에서 포도당을 새롭게 만드는 과정이 있으며, 근육에 있는 포도당의 당분해 과정을 통해 생긴 피루브산이 알라닌 단백질로 전환하여 간으로 이동하고, 다시 포도당을 합성하는 알라닌 회로가 있다.
탄수화물의 가장 큰 기능은 에너지를 공급하는 것이다. 탄수화물 1g당 4kcal의 에너지를 공급하며 적혈구, 뇌세포, 신경세포 등은 포도당만을 사용하며 그 외 근육 등에서도 주로 식후에는 포도당을 연료로 사용한다. 에너지로 쓰고 남은 포도당은 글리코겐과 근육에 저장되고, 나머지는 지방으로 합성되어 저장된다.
만약 탄수화물을 부족하게 먹으면 우리 몸은 포도당을 꼭 사용해야 하는 곳에 포도당을 공급하기 위해 탄수화물이 아닌 물질(주로 단백질)을 가지고 포도당을 만들게 되는데 이것이 포도당신생합성이다.
포도당 신생합성에는 쓰이지 못하지만 섭취하는 에너지가 적을 때에 지방을 산화시켜 에너지를 만든다. 그러나 지방의 산화는 불완전해서 케톤체라는 것을 많이 만들어 내고, 이것이 혈액과 조직에 축적되는데 이를 케톤증이라고 한다.
하루 50~100g의 탄수화물을 섭취하면 케톤증을 예방할 수 있다.
당뇨와 고혈당 증상을 보이는 당뇨병은 혈당 조절 호르몬인 인슐린에 문제가 생기면 발생한다. 인슐린의 양이 부족할 때 인슐린 의존성 당뇨병이라고 하고, 인슐린이 있기는 하나 능력이 떨어져 인슐린 저항성이 나타날 때 인슐린 비의존성 당뇨병이라고 한다. 특히, 인슐린 비의존성 당뇨병은 성인 당뇨병이라고 하며 비만과 운동 부족이 주원인으로 식이요법과 체중조절이 매우 중요하다.
정제된 식품을 많이 섭취하고 신선한 과일과 야채를 섭취할 기회가 적은 현대인들에게 식이섬유소의 부족 현상은 빈번하게 일어난다. 식이섬유소 섭취 증가를 위해 도정이 덜된 잡곡류를 자주 먹고, 직접 간 생과일주스를 먹는 것이 좋다.
식이섬유소는 타액과 위액의 분비를 촉진하고, 위장의 포만감을 주며 영양소의 흡수를 저하해 체중조절에 도움이 된다. 또한, 변비 예방에 도움이 된다.
불용성 섬유소 - 변비 예방
수용성 섬유소 - 혈액 내 콜레스테롤 저하, 식후 혈당 상승 저하, 소장 내 영양소 흡수 지연
그러나 지나친 섭취는 무기질 흡수를 방해와 야채, 과일에 들어 있는 중금속과 농약 섭취 증가, 또 복부 팽만감 등 위장관 장애가 생길 수 있다.