탄수화물의 종류와 역할

사람에게 필요한 대표적인 영양소의 종류는 6가지입니다. 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민, 미네랄, 수분입니다. 그중에서 탄수화물은 에너지원으로 가장 중요한 물질입니다. 탄수화물의 종류와 체내에서 어떤 역할을 하는지 살펴보겠습니다.

탄수화물의 종류

탄수화물은 사람이 먹는 총열량에서 60퍼센트가 넘는 열량소이고, 당류이기도 합니다. 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 구성된 유기 화합물입니다. 일반적으로 식물의 광합성 작용을 통해서 형성됩니다. 공기 중에 있는 이산화탄소와 토양에 존재하는 물과 태양의 빛 에너지를 이용하여 식물의 엽록소를 만들고, 포도당을 얻을 수 있습니다. 탄수화물의 가장 기본이 되고, 주로 사용되는 당은 포도당입니다. 탄수화물은 당의 종류와 길이, 결합 방식에 따라 다양한 종류로 구분할 수 있습니다. 그중에서 길이에 따른 분류를 살펴보겠습니다. 단당류, 이당류, 올리고당류, 다당류가 있습니다. 먼저, 단당류를 살펴보겠습니다. 단당류는 한 개의 당으로 이루어진 탄수화물을 의미합니다. 1개의 당에는 탄소의 개수가 3~7개입니다. 사람이 먹는 식품에 존재하는 탄소의 개수는 5개로 구성된 5탄당과 6개로 구성된 6탄당이 일반적입니다. 그중에서 가장 많이 사용되는 당은 6탄당입니다. 포도당, 과당, 갈락토스가 있습니다. 음식으로 먹을 수 있는 포도당과 과당과 갈락토스는 체내의 소장에서 흡수하여 에너지원으로 사용됩니다. 다음으로 이당류를 살펴보겠습니다. 앞에서 살펴보았던 단당류 2개가 결합한 형태가 이당류입니다. 설탕, 유당, 맥아당(엿당)과 같은 종류가 있습니다. 유당은 우유에 함유된 당 성분이고, 맥아당은 보리가 발효하는 과정에서 만들어지는 당 성분입니다. 체내의 소장에 흡수될 때는 단당류(포도당, 과당, 갈락토스)로 분해되고, 에너지원으로 사용됩니다. 설탕은 포도당과 과당이 결합한 구조입니다. 유당은 포도당과 갈락토스가 결합하여 있고, 2개의 포도당이 결합하여 있는 구조는 맥아당입니다. 소장 안에는 이당류를 분해할 수 있는 효소가 있습니다. 분해 효소를 통해서 이당류가 분해되어 단당류로 흡수되는 것입니다. 설탕의 분해 효소는 수크레이스입니다. 유당의 분해 효소는 락테이스, 맥아당의 분해 효소는 말테이스입니다. 사람마다 분해 효소의 양과 활성도는 다릅니다. 유당의 분해 효소인 락테이스는 아시아와 아프리카 지역의 사람에게 부족한 경우가 많습니다. 우유의 소비량이 적기 때문입니다. 그래서 체내에서 유당의 분해가 원활하게 되지 않는 증상(유당불내증)이 생길 수 있습니다. 유당을 소장에서 소화 및 흡수하지 못해서 분해할 수 없는 증상입니다. 이때, 원활하게 분해되지 못한 유당은 대장으로 이동합니다. 대장 안에 있는 다른 분해 세균에 이용되며 가스가 생성됩니다. 부작용으로 배의 통증이나 설사가 나타날 수 있습니다. 하지만, 어린아이일 때는 인종과 상관없이 락테이스가 많습니다. 성장 과정 중에서 체내의 락테이스는 점차 줄어듭니다. 갓난아이의 경우에는 엄마의 모유를 먹어야 하므로 락테이스 활성도가 높습니다. 성장하면서 더 이상 모유를 먹지 않아도 되기 때문에 비활성화되며 점차 줄어들게 되는 것입니다. 다음으로, 올리고당류를 살펴보겠습니다. 올리고당류는 3~8개의 당으로 구성된 탄수화물을 뜻합니다. 콩 종류에는 3개의 당으로 구성된 라피노스, 4개의 당으로 구성된 스타키오스가 있습니다. 라피노스는 포도당, 과당, 갈락토스 3개가 결합한 구조입니다. 스타키오스는 포도당과 과당 1개, 갈락토스 2개가 결합한 올리고당입니다. 이당류와는 다르게 소화 효소에 의해서 분해되지 않습니다. 장 안에 있는 유익균의 먹이와 같은 미생물에 의해 분해됩니다. 소장 안에 있는 소화 효소에 의해서 분해되지 않기 때문에 에너지로 쓰이는 비율이 낮습니다. 그래서 최근에는 설탕 대신 수크로오스와 같은 감미료로 대체하여 사용하기도 합니다. 마지막으로 다당류를 살펴보겠습니다. 8개가 넘는 당이 결합한 탄수화물이 다당류입니다. 올리고당류와 동일하게 소화 효소에 의해 분해되지 않는 다당류가 있고, 분해되는 다당류가 있습니다. 소화 효소에 의해서 분해되는 다당류는 소화성, 분해되지 않는 다당류는 난소화성으로 구분할 수 있습니다. 소화성 다당류는 전분(곡물 종류), 글리코젠(동물의 근육 및 간)입니다. 난소화성 다당류는 식물에 많이 존재합니다. 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 펙틴과 같은 종류가 있습니다. 소화 및 흡수가 되지 않기 때문에 다시 식이 섬유소로 분류하고, 유익균의 먹이로 활용됩니다. 프로바이오틱스는 유익균을 의미합니다. 프리바이오틱스는 유익균의 먹이를 뜻합니다. 즉, 식이 섬유소입니다. 건강한 장 내 환경을 위해서는 유익균(유산균)과 프리바이오틱스를 함께 먹는 것이 효과적입니다. 다당류는 모두 포도당으로 구성되어 있는데, 결합 방식에 따라 분류할 수 있습니다. 전분과 글리코젠은 소화 효소에 의해서 분해가 되기 때문에 에너지원으로 쓰이고, 식이 섬유소는 분해되지 않기 때문에 유익균의 먹이로 존재하며 소화 작용에 도움이 됩니다.

역할

가장 기본적인 역할은 에너지(ATP) 공급원으로 사용됩니다. 그중에서 포도당이 가장 높은 빈도로 사용되는 에너지원입니다. 탄수화물(포도당) 1g당 4kcal의 열량이 생성됩니다. 사람은 정상적인 신체 활동을 위해서 많은 에너지가 필요합니다. 심장 박동, 세포 조직 및 기관의 합성, 유지, 근육의 수축 및 이완 작용, 체온 유지, 소화 및 흡수와 같은 다양한 생명 활동에 필요합니다. 체내에서 필요한 정도만 사용되고 남은 물질은 간이나 근육에 글리코젠 형태로 축적됩니다. 추가로 남는 성분은 지방으로 전환되어 축적되기도 합니다. 당이 공급되지 않거나 부족할 경우에는 간과 근육에 축적된 글리코젠을 포도당으로 전환하여 에너지로 공급합니다. 추가로 필요할 경우에는 지방으로 축적된 당을 대사하여 에너지원으로 사용합니다. 과당 및 갈락토스 역시 에너지원으로 쓰이기도 하지만, 포도당보다 이용률이 낮기 때문에 다시 포도당으로 전환되어 사용됩니다. 중추 신경계와 뇌의 혈액 순환과 관련된 적혈구에는 포도당을 에너지원으로 사용합니다. 단백질 및 지방도 에너지원으로 쓰이기도 하지만, 중추 신경계와 뇌에는 포도당만 에너지원으로 사용할 수 있습니다. 일상생활 속에서 당이 떨어질 경우가 있습니다. 이런 경우, 가장 먼저 손상되는 기관은 뇌입니다. 그렇기 때문에 건강한 뇌뿐만 아니라 신체 전반의 건강을 위해서 에너지 공급원으로 탄수화물을 공급하는 것은 중요합니다. 탄수화물은 단백질의 절약 작용에 필요한 성분입니다. 단백질은 성장하고 활동하며, 세포 및 조직을 유지하는 데 우선으로 사용되는 물질입니다. 탄수화물과 동일하게 에너지 공급원으로 쓰이기도 합니다. 만일, 체내에 탄수화물과 지방이 부족할 경우에는 단백질을 통해서 포도당을 생성하여 에너지 공급원으로 사용합니다. 여기서 문제가 발생할 수 있습니다. 단백질의 우선적인 기능은 성장과 세포 및 조직을 유지하는 데 쓰입니다. 하지만, 탄수화물이 부족하여 에너지원으로 사용되면 우선적인 역할을 할 수 없어서 근육 조직이 손상될 수 있습니다. 성장이 정체되거나 몸무게가 줄어들 수도 있습니다. 단백질의 기본 구성 요소는 아미노산입니다. 단백질을 에너지원으로 분해하며 전환하는 과정에는 암모니아가 생성됩니다. 암모니아는 요소의 형태로 존재하는 소변으로 배출이 되어야 합니다. 만일, 정상적으로 배출되지 않으면 체내에서 독성 물질로 변하게 됩니다. 기준치 이상의 암모니아가 생성되면 뇌에 좋지 않은 영향을 주게 됩니다. 탄수화물이 부족하여 단백질을 에너지원으로 전환하는 과정이 반복되면 신체의 건강에 나쁜 영향을 주게 됩니다. 그렇기 때문에 기본적인 탄수화물을 공급하여 단백질이 주된 역할을 할 수 있게 하는 것이 중요합니다. 탄수화물이 부족하면 케톤증이 생길 수 있습니다. 케톤증의 증상은 다음과 같습니다. 체내에 탄수화물이 부족하게 되면 세포를 구성하는 유기 화합물인 지질이 에너지의 공급원으로 쓰이면서 지질의 산화가 불완전하게 이루어집니다. 이 과정에서 중간의 대사산물로 기능하는 케톤체가 혈액 속에 많아지는 현상을 의미합니다. 이와 같은 결과로 혈액은 산성화되고, 다양한 질병에 걸릴 수 있는 위험성이 높아집니다. 탄수화물은 에너지원으로 사용되는데, 부족하면 지방을 대사하여 에너지원으로 이용합니다. 이 과정에서 케톤증이 생기게 됩니다. 그렇기 때문에 기본적인 탄수화물의 공급은 지질의 불완전 산화와 케톤증 예방에 도움이 됩니다. 그리고, 탄수화물은 기호성을 높일 수 있는 성분입니다. 탄수화물을 구성하고 있는 성분 중에서 단맛이 나는 여러 가지 당이 존재합니다. 대표적으로 설탕입니다. 이와 같은 물질이 함유된 음식은 맛있게 느껴지고 기호성을 높일 수 있습니다. 일반적으로 단맛이 어느 정도 있어야 맛있다고 생각하며 찾기 때문입니다. 요리할 때도 단맛을 내기 위해서 감미료를 사용합니다. 단당류의 포도당과 과당, 이당류의 설탕과 맥아당, 올리고당류입니다. 이런 구성 요소는 단맛을 내기도 하지만, 에너지원으로 역할도 하기 때문에 열량이 발생합니다. 부작용으로 비만, 당뇨가 생길 수도 있기 때문에 적절하게 이용하는 것이 좋습니다. 가공식품에도 활용되기도 하는데, 과당, 설탕, 포도당과 같은 물질을 감미료로 사용하기 위해서는 단가가 높은 경우가 많습니다. 그래서 단맛을 강하게 내면서 열량은 낮고, 단가도 저렴한 식품 첨가물을 사용합니다. 대표적으로 사카린입니다. 장점이 있지만, 건강에는 좋지 않기 때문에 필요에 따라 선별하는 것이 중요합니다. 또한, 탄수화물은 식이 섬유소를 제공하는 기능을 합니다. 올리고당류, 다당류가 이와 같은 기능을 합니다. 단당류, 이당류와는 다르게 체내에서 소화 및 흡수가 되지 않아서 열량이 발생하지 않습니다. 그래서 체중 감량 효과를 위해 쓰일 수 있습니다. 식이 섬유소를 씹으면 입안에서 저작 운동이 활발해집니다. 타액과 위액의 분비량을 늘립니다. 소화 및 흡수가 되지 않기 때문에 장에서는 포만감을 느끼게 됩니다. 그래서 다른 음식을 찾지 않게 되고, 과식하지 않는 장점이 있습니다. 식이 섬유소는 수분을 흡수하는 성질을 지녔습니다. 장 속에서 수분을 흡수하여 부피를 증가시켜서 원활한 연동 운동으로 변비 예방에 효과적입니다. 그에 따라서 장 안에 있는 독소 성분이나 노폐물 배출 또한 원활하게 이루어질 수 있습니다. 대장암과 같은 질병의 예방에 효과적입니다. 식이 섬유소의 종류는 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴이 있습니다. 마지막으로, 탄수화물은 신체를 구성하는 성분으로 기능합니다. 단백질이 에너지원으로 쓰이는 경우가 있는 것처럼 탄수화물 역시 신체 구성 성분으로 이용되는 것입니다. 대표적으로 점성 다당류인 히알루론산입니다. 점성 단백질(콜라겐, 엘라스틴)과 함께 신체를 구성합니다. 신체의 연결 조직을 부드럽게 하며, 손톱과 발톱, 뼈, 연골, 피부와 같은 주요 구성 요소로 기능합니다. 탄수화물 종류인 5탄당은 핵산의 구성 물질인 DNA, RNA 구조에서 기능합니다. 유당은 소장 안에서 칼슘이 원활하게 흡수될 수 있도록 돕는 기능을 합니다. 일반적으로 칼슘을 공급하는 방법은 우유를 마시는 것입니다.