탄수화물 이야기 1 탄수화물과 당류(단당류,이당류,다당류)

탄수화물이란 포도당 같은 단순한 당류에서 녹말이나 셀룰로스까지 복잡한 당류까지 포함된 단어이다. 주로 들어가는 구성성분은 이름처럼 탄소와 수소이다. 탄소에는 다른 탄소나 혹은 우주에서 가장 흔한 수소가 결합하는 경우가 많다. 따라서 탄화수소는 자연계에서 아주 흔하게 볼수있다.

탄수화물은 그중에서 영양분으로 삼을수 있는 분자를 의미한다.

 

탄수화물과 다른 의미이지만 넓은 의미로 혼용되어 혼란을 일으키는 단어가 바로 당 혹은 당류이다. 탄수화물은 그렇다 쳐도 당류라는 단어의 정의를 정화가게 알고 있는 경우는 드물다. 백과사전을 보면 당은 일반적으로 설탕을 의미하기도 하지만 화학적으로는 물에 녹았을때 단맛을 내는 물질을 모두 포함해서 말한다. 위키피디아에서는 당이 단맛을 내는 탄수화물로 단당류, 이당류, 그리도 다당류등을 총칭하는 단어로 나와있다

쉽게 말해서 탄수화물 가운데 구조가 단순하고 단맛이 나는 물질을 당이라고 한다.

따라서 당류는 모두 탄수화물이고 모든 탄수화물은 당류가 아니기 때문에 그중 일부만 단맛이난다

이점은 우리가 매일 밥을 먹으면서 확인되는 내용이다.

밥에 있는 녹말 혹은 전분은 이당류인 맥아당으로 분해되기까지는 단맛이 나지않는다. 빵 역시 마찬가지다. 우리는 탄수화물중에서 작은 크기의 분자로 단맛이 날때 당류라고 부른다

2015년 한국인 영양섭취기준에서는 탄수화물과 당류는 각각 다른장에서 설명한다. 이 가이드라인에서는 단당류와 이당류를 통칭하는 개념으로 나오며 탄수화물은 다당류까지 포함한 더 큰범위로 설명한다, 실제 식품 영양정보에서도 이런 식으로 탄수화물과 당류를 구분한다.

 

당류

당류에서 가장 기본이 되는것은 단당류이다. 나머지 당류는 단당류 가 여러개 모인것이기 때문이다.

 

글루코스 혹은 포도당

글루코스는 생명체에 대단히 중요한 당으로 생물학이나 생화학, 화학시간에 아주 흔하게 접하는 분자 가운데 하나이다. 이이를 포도당이라고 부르기도 하는데 광합성의 주요 생산물이면서 인간을 포함한 많은 생명체에서 가장 중요한 에너지원이다. 아무래도 글루코스하면 좀 어렵게 다가오니 대부분은 포도당이란 이름으로 불린다. 흔히 말해서 병원에서 밥을 못 먹을 정도로 아플때 포도당 수액을 맞듯이 포도당은 생명유지에 가장 기초적인 수단이다.

포도당은 1g당 3.75kcal의 에너지를 가지고 있다. 그런데 사실 포도당이 그 자체로 에너지가 되는것은 아니다. 세포에서 더 쉽게 사용할수 있는 작은 단위로 전환해야 한다. 이 과정은 수표를 지폐나 동전으로 바꿔 사용하는 것과 같다. 포도당이 가진 에너지는 복잡한 과정을 거쳐 ATP(아데노신 삼인산)라는 물질로 바뀐다

 

ATP

ATP는 모든 생명체에 가장 기본적인 에너지 전달물질로 탄수화물, 지방, 단백질 어떤것을 섭취해도 결국은 ATP 형태로 세포안에서 사용된다.

포도당이 ATP를 만드는 과정은 크게 2단계로 나뉜다 포도당은 우선 해당과정이라는 과정을 거쳐 더 작은 분자로 나뉜다. 해당과정을 통해 두개의 피루브산이 되면서 2개의 ATP를 만드는것이다. 이 과정은 산호의 도움이 없이도 가능해서 산소로 호흡하지 않는 박테리아 등에서도 볼수있다

그러나 인간을 비롯한 고등한 생물들은 더 많은 에너지릘 필요로 하므로 피루브산과 나머지 부산물에서 에너지를 더 짜낸다. 이 과정은 산소를 필요로 하며 세포내 발전소로 불리는 미토콘드리아에서 일어난다. 이를 담당하는 하는것은 TCA회로와 전자 전달계로 이 단계까지 거치면 하나의 포도당에서 30~32개의 ATP를 만들수 있다.

단당류 = 포도당

물론 당류에는 포도당만 있는게 아니다. 과당은 들어본적 있을것이다. 과당은 이름처럼 과일에 풍부하다 그런데 사실 과당은 단독으로 존재하는 형태보다 포도당과 같이 존재하는 경우가 더 흔하다. 과당이 포도당과 함께 결합하면 수크로스 즉 설탕(SUGAR)이 된다. 

이당류 (설탕, 젖당, 맥아당)

설탕

이당류 가운데는 우리에게 이름부터 친숙한 것들이 많다. 설탕은 일단 당류의 대명사이며 유구한 역사를 자랑하는 천연감미료이다. 그 원료인 사탕수수는 기원은 확실치 않다. 기원전 수천년전 인도에서 작물화되었던 것으로 보인다. 물론 초기에는 순수한 설탕만 정제할수 있는 기술이 없어 사탕수수를 씹어 단물을 빨아먹는 방식으로 섭취했다.

분명한것은 설탕이 중요한 기호품이 되면서 수요가 증가해서 근세이후 대규모로 생산되었다는 점이다 신대륙을 점령한 서구열강들이 사탕수수 플랜테이션 농업을 통해 설탕을 대량으로 생산했는데 이 과정에서 수많은 노예와 원주민이 고통을 겪어야했다. 

젖당(유당)

유당은 이름처럼 포유동물의 젖에 포함된 이당류로 갈락토오스한개와 포도당 한개가 결합한 이당류다. 식품에 인위적으로 첨가하기 보다는 우유나 모유에 포함되어 있는데 본래 성체가 된 포유동물을 이를 분해하는 효소가 없거나 활성이 크게 떨어져 소화를 못시킨다. 젖당은 한국 성인에서 주된 영양소가 아니다

맥아당

두개의 포도당 분자가 결합한 맥아당은 물엿의 주요 성분으로 맥아란 보리의 싹을 의미한다. 단맛은 설탕의 1/3 정도지만 중요한 식재료 가운데 하나다. 사실 맥아당은 우리가 밥을 먹을때 잘 씹으면 맛 볼수 있는 이당류이기도하다. 침속으 아밀라아제가 녹말을 맥아당으로 분해하기 때문이다. 

 

다당류(녹말 혹은 전분, 글리코겐)

녹말

이당류보다 더 많은 단당류가 결합하면 다당류가 된다.우리가 먹는 대표적인 다당류가 바로 녹말(혹은 전분)이다. 우리가 월급을 받고 은행에 저축하는 것처럼 식물이 광합성을 통해서 포도당을 만들면 나중을 위해서 저장하게 된다. 이 과정에거 각각의 포도당 분자를 연결시켜 거대 분자를 만드는데 이 탄수화물 분자가 바로 녹말인것이다

글리코겐

식물에서 녹말이 중요한 다당류 탄수화물이라면 동물에서는 글리코겐이 중요한 다당류 탄수화물 분자이다.

글리코겐 역시 녹말과 같이 동물에서 에너지 저장 용도로 사용된다. 하지만 식물과는 달리 동물에게는 글리코겐 비축량이 많지않다. 지방이라는 더좋은 에너지 저장수단이 있기 때문이다. 지방의 에너지 저장량은 탄수화물의 2배가 넘는다

동물은 바로 사용할수 있는 잔돈처럼 약간의 글리코겐을 근육에 저장한다. 하지만 대부분의 글리코겐은 간에 저장된다. 간의 중요역할은 에너지를 저장하고 혈당을 유지하는것이다. 간에는 상당량의 글리코겐 저장은 물론 당 자체를 간에서 만든다