탄수화물의 종류 : 단당류, 이당류, 다당류(복합탄수화물)
◎ 정의
탄수화물(Carbohydrate)또는 당질(glucide)이라 불리우며 지구상에서 가장 풍부한 생명 분자이다. 탄수화물은 탄소:수소:산소가 1:2:1의 비율로 조성된 물질로서 지방·단백질과 함께 3대 영양소를 구성.
◎ 분류
탄수화물은 그 구조의 파괴없이는 더 이상 가수분해되지 않는 당류. 즉 가수분해되었을 경우 생성되는 구성당류의
수에 따라 단당류, 이당류(disaccharides), 올리고당류(oligo- saccharides)와 다당류(polysaccharides)등으로 분류된다.
1) 단당류(monosaccharides)
▷ 육탄당(hexose) : 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose)
* 식품중에 널리 분포, 인체에 의해서 흡수. 신진대사되는 동시에 식품의 맛에도 영향을 준다.
단당류란 산·알칼리·효소 등에 의해 더 이상 가수분해되지 않는 간단한 구조를 가진 탄수화물. 단당류 중 중요한
단당류는 육탄당.
① 포도당 : 체내 당 대사의 중심물질로서 생체계의 가장 기본적인 에너지 급원이다. 채소나 과일에 많고 특히 포도의
액즙에 많이 함유되어 포도당이라고 한다.
② 과당 : 과일과 꿀속에 존재. 당 가운데 단맛이 가장 강하다. 설탕과 전화당의 구성단위.
③ 갈락토오스 : 자연계에 단독으로 존재하지 못하고 포도당과 결합하여 유당(lactose)이라 불리는 이당류의 형태로
존재. 포도당보다 단맛은 약하고 물에 녹기 어렵다.
2) 이당류(disaccharides)
가수분해될 때 두 개의 구성단위로 분해되는 당류, 즉 두 개의 단당류를 형성하는 당류를 이당류라 한다.
이당류에는 설탕(sucrose= 자당), 맥아당(maltose), 유당(lactose)등이 있다.
① 설탕(sucrose=자당) : 포도당과 과당이 결합한 당. 채소나 과일의 액즙에 많고 특히 사탕수수, 사탕무 중에 많이 함유.
② 맥아당(maltose) : 보리에서 맥아가 발아할 때 생성. 맥아당은 2분자의 포도당으로 구성. 밥을 오래 씹으면 침중의
효소 프티알린(ptyalin)에 의해 전분이 분해되어 맥아당이 생성되므로 단맛이 난다.
③ 유당(lactose) : 동물의 젖 속에 많으며 단맛을 적다. 유당은 물에 잘 녹지 않고 소화도 느리다. 장내에서 유용한
세균의 발육을 왕성하게 하여 정장작용을 하며 칼슘의 흡수와 이용률을 향상시킨다.
3) 올리고당류
3개 이상 5∼6개의 단당류로 구성된 당류. 당단백질이나 당지질의 구성성분으로서 세포내에서는 주로 생체막에
부착되어 있고, 소포체와 골지체 등의 분비형 단백질과 결합되어 있다.
4) 다당류
다당류는 에너지의 저장 형태이거나, 식물의 구조를 형성하는 물질로 가수분해될 때 많은 수의 단당류가 형성되는
당류이다. 복합탄수화물로 불리우는 다당류는 소화성 다당류(녹말, 글리코겐 등)와 난소화성 다당류(식이섬유소)로
구분된다.
① 녹말(=전분) : 대표적인 식물의 저장 탄수화물. 식물이 성장하면서 포도당이 중합하여 형성되며, 결합형태에
따라 아밀로오스와 아밀로펙틴의 두 종류로 나뉘어진다.
② 글리코겐 : 동물의 저장용 탄수화물로 근육조직과 간에 저장한다. 포도당이 α결합으로 중합된 다당류.
아밀로펙틴과 구조는 유사하나 가지가 훨씬 더 많다.
③ 식이섬유소 : 식물 체세포의 세포벽을 구성하는 성분. 식품에서 소화할 수 없는 다당류로 비전분다당류라고도
한다. 에너지원으로 사용되지는 못하지만 장벽을 자극하여 장의 연동작용을 도와주고 섭취한 음식물의 부피를
증가시켜 배변을 도와준다.
◎ 탄수화물의 기능
1. 인체의 에너지 공급원 : 생체에 1g 당 4kcal의 에너지를 제공한다. 특히 적혈구와 뇌세포, 신경세포는 주로
포도당을 에너지원으로 사용.
2. 단백질 절약작용 : 에너지 공급원인 탄수화물의 섭취가 부족되면 단백질과 지방조직에서 에너지를 공급받게 되므로 단백질의 고유기능을 하지 못하게 된다. 즉 포도당이 충분히 공급되지 못하면 단백질이 당신생(gluconegenesis)을
통해 포도당을 생성한다. 그러므로 열량원으로 탄수화물을 섭취해야 단백질이 고유의 기능을 할 수 있다.
3. 지질대사 조절 : 탄수화물을 적게 섭취하거나 당뇨병, 기아상태에서는 에너지원으로 지질을 분해하여 사용하게 된다. 즉 탄수화물 섭취가 적으면 인슐린 분비가 감소하여 지방이 분해되면서 아세틸 CoA가 다량 생성되지만 포도당으로부터 생성되는 옥살로아세트산(oxaloacetate)이 없으므로 TCA 회로로 들어갈 수 없어서 간에서 지방산 산화가
불완전하게 된다.
이때 생성된 아세틸 CoA는 아세토아세트산, β-히드록시부티르산, 아세톤 등의 케톤체를 다량 생성해 혈액과 조직에
축적, 이를 케톤증이라고 한다. 이러한 케톤증을 방지하기 위해서는 하루에 50∼100g 의 탄수화물 섭취가 필요하다.
4. 혈당유지 : 혈당은 항상 0.1%를 유지. 혈당의 수준은 간에 의해 유지된다. 혈당이 높은 경우 췌장에서 인슐린(insulin)을 분비하여 포도당을 혈류에서 세포속으로 이동시키고 글리코겐의 합성을 촉진시켜 혈당을 낮추어 준다.
반대로 혈당이 낮아지면 췌장에서 글루카곤(glucagon)을 분비하여 간에서의 포도당 분해를 촉진시켜 혈류 중에
포도당을 방출하도록 한다.
5. 섬유소의 공급 : 식이섬유는 장을 자극하여 연동작용을 활발하게 해주며, 야채나 곡류에 많이 들어 있는 불용성
섬유소는 수분과 결합하여 다른 물질을 흡착하는 성질이 있어서 변의 용량이 커지고 부드러워져 빨리 체외로
배설시킨다.
또한 과일과 콩류에 주로 들어 있는 수용성 섬유소는 콜레스테롤의 체내 흡수를 저해하고 당의 흡수를 지연시켜
식사 후 급격한 혈당 상승을 예방한다. 그러나 식사 내에 섬유소의 함량이 너무 많으면 장운동이 지나치게
활발해져서 다른 영양소의 흡수를 저해하기도 한다.
◎ 탄수화물의 과잉증과 결핍증
탄수화물을 필요 이상으로 많이 섭취하게 되면 에너지 섭취의 과잉으로 인한 비만증을 초래한다. 또한 탄수화물대사에 필요한 비타민 B 군의 필요량이 증가하게 되어 비타민 B 군의 부족을 가져오기 쉽다. 게다가 상대적으로 단백질의
섭취량이 작아져서 필수 아미노산의 결핍이 일어날 수 있다.
반면, 탄수화물의 섭취가 부족되면 탄수화물 대신 지방이 연소하여 에너지 공급원으로 쓰이는데, 이때 지방이 불완전
연소를 하여 케톤혈증(ketosis)을 일으킨다. 그리고 계속해서 지방이 연소되다가 부족되면 단백질이 연소하게 되어
단백질 본래의 기능을 할 수 없게 된다.
◎ 탄수화물과 건강
1. 당뇨병
비정상적인 당질 대사로 인한 질병 및 건강 문제 중 가장 잘 알려진 병이다. 당뇨병의 원인은 확실히 밝혀진건 아니나
췌장의 β(베타)세포에서 만들어지는 인슐린(insulin)의 부족과 인슐린작용에 대한 말초조직의 저항성 때문에
발생한다고 할 수 있다.
인슐린이 부족하면 혈액내의 영양소가 조직 속으로 들어갈 수 없어 여러 대사성 질환이 발생하게 된다.
당뇨병은 인슐린 의존성 당뇨병, 인슐린 비의존성 당뇨병과 임신성 당뇨병으로 분류된다.
◎ 탄수화물 권장량
탄수화물은 1일 필요 에너지의 60∼70%를 섭취하도록 하며, 총 식이섬유는 1일 20∼25g의 섭취를 권장한다.
탄수화물은 케톤증의 예방을 위해서는 최소한 하루 50∼100g이 필요하며, 그 외 단백질 절약작용과 열량원으로서
섭취가 필요하다.
탄수화물은 대부분을 복합탄수화물에서 섭취하도록 권장(단순당류는 영양밀도가 낮아서 비타민·무기질·단백질 등의
결핍을 초래한다.
단, 열량 보충만이 필요할 때는 유용하다)하고 있는데, 이를 열량 2000kcal 기준으로 보면 300∼350g 정도로 볼 수 있다.
◎ 탄수화물 급원식품
탄수화물은 주로 식물성 식품에서 공급되며, 동물성 식품에서 얻는 탄수화물은 적다. 곡류는 전분의 함량이 많아
대표적인 당질 급원식품이다.
특히, 현미나 통밀 등 많이 도정하지 않은 곡류에는 식이섬유소가 풍부하게 들어 있다.
곡류 외에 감자나 고구마, 곡류로 만든 식품들, 즉 떡·빵·국수·과자류 등도 당질의 주된 급원이 된다.
동물성 식품에서 얻는 탄수화물은 주로 유당의 함량이 많은 우유나 유즙류이다. 우유의 당질 함량은 5% 정도인데
그 전부가 젖당이며, 젖당이 우유의 맛을 약간 달게 한다.
꿀법이 내놓는 꿀도 동물성 급원이라 할 수 있으며 그 속에는 과당, 포도당, 자당이 많이 들어 있다
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단당류란 당의 성질을 잃어버리지 않고 더이상 가수분해할수 없는 최소한의 단위로
탄소수에 따라 2탄당, 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당으로 분류됩니다.
2탄당 - 글리코알데히드(Glycoaldehyde)
3탄당 - 글리세라알데히드(Glyceraldehyde), 디하드로시아세톤(Dihydroxyacetone)
4탄당 - 에리드로우즈(erythrose), 에리드루로우즈(erythrulose)
5탄당 - 리보우즈(ribose), 아라비노우즈(arabinose), 자이로우즈(xylose), 리부로우즈(ribulose), 자이루로우즈(xylulose)
6탄당 - 포도당, 글리코우즈(glucose), 과당, 프락토우즈(fructose), 갈락토우즈(galactose), 만노우즈(mannose)가 있으며
이당류는 단당류가 2개가 결합한 것으로
1. 젖당, 유당, 락토우즈(lactose-1분자의 포도당 + 1분자의 갈락토우즈)
2. 엿당, 맥아당, 말토우즈(maltose-2분자의 포도당이 α-1,4 결합)
3. 설탕, 슈크로즈(sucrose-1분자의 포도당 + 1분자의 과당)
4. 트레할로우즈(trehalose)
5. 멜리보우즈(melibiose)
6. 셀로비오즈(cellobise-2분자의 포도당이 β 1-4결합)가 있으며
다당류는 소당류(2~10분자의 당이 결합된 당)을 포함하지 않지만 소당류와 같이기재합니다. ^^
- 소당류
3당류 : 라피노우즈(raffinose-1분자의 포도당 + 1분자의 과당 + 1분자의 galactose),멜레지토우즈(melezitose), 말토리오즈(maltoriose)
4당류 : 스타치오즈(stachyose-2 galactose + 1분자의 포도당 + 1분자의 과당),스트로도우즈(schrodose)가 있으며
소당류를 올리고당이라고 부르는 사람도 있습니다.
올리고당 - 갈락토올리고당, 이소말토올리고당, 프락토올리고당
- 다당류
1) 단순다당류
(1) 펜토산(pentosan) : 5탄당들의 결합
- 자이란(xylan) : xylose의 축합, 겨, 나무껍질, 볏짚에 존재
- 아라반(araban) : arabinose가 축합, 아라비아 검, 식물의 점액에 존재
(2) 헥소산(hesoxan) : 6탄당들의 축합
- 전분, 녹말(starch) : glucose의 중합체로 아밀로우즈(amylose : glucose의
α-1,4 결합)와 amylopectin(glucose가 α-1,4 및 α-1,6 결합)으로 구성
- 호정(dextrin) : 전분이 산, amylase에 의해서 가수분해되어 이당류인 말토오즈가 될 때까지의 중간생성물들
-글리코겐(glycogen) : glucose 중합체로서 동물의 간과 근육조직에 저장,
α-1,4 결합 11∼18개마다 α-1,6 결합으로 전분보다 가지가 많다
- 섬유소(cellulose) : glucose가 β-1,4 결합으로된 다당류
- 프록탄(fructan) : 30개 정도의 fructose의 중합체
- 갈락탄(galactan) : galactose의 중합체
- 만난(mannan) : mannose 중합체
2) 복합다당류
- 한천(agar) : galactose와 그유도체들의 중합체
- 알긴산(alginic acid) : mannurnic acid와 glucuronic acid로 구성된 당
- 가라지난(carrageenan) : 해조류에 존재
- 키틴(chitin) : 2-N-acetyglucosamine이 결합된 당, 곤충, 새우, 게 등 각질층 성분
- 헤미셀룰로오스(hemicellulose) : 식물의 세포벽 구성, xylose, glucuronic acid,
galacturonic acid로 구성- 펙틴(pectin) 등이 있습니다.
