탄수화물과 식이섬유

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밥, 빵, 콩, 우유, 팝콘, 감자칩, 쿠키, 국수, 스파게티, 밤, 고구마, 음료수, 포도, 사과, 바나나 등은 모두 탄수화물(carbohydrate)이라 불리는 유기화합물이 대량 포함된 식품이다. 탄수화물이란 탄소(C)와 물(水 H2O)이 결합된 즉 C, H, O로 구성된 수많은 종류의 화합물을 통칭한다. 즉 곡식과 과일 등의 주성분인 전분, 포도당, 과당, 설탕, 라이보스, 락토스, 셀룰로스 등이 모두 탄수화물이다.

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탄수화물이라는 용어는 음식과 건강에 대해 말할 때 자주 등장한다. 그 이유는 이들이 인간을 포함한 모든 생물체의 몸에서 가장 중요한 에너지원으로 이용되기 때문이다.

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다수의 탄수화물 종류는 Cm(H2O)n이라는 화학식으로 나타낼 수 있는 분자구조를 가지고 있다. 이 화학식에서 m과 n이 모두 1이라면 CH2O(포름알드히드)라 불리는 가장 간단한 탄수화물이 되고, m과 n이 6이라면 C6H12O6(포도당 glucose)이 된다.

 

 

글루코스와(glucose)과 글라이코젠(glycogen)의 차이

식물이 광합성을 하면 CO2와 H2O를 결합하여 C6H12O6(글루코스, 포도당)이라는 탄수화물을 만들게 된다. 다시 식물은 포도당을 기본 원료로 하여 수많은 종류의 탄수화물을 만든다. 나아가 동식물의 뼈와 살이 되고 에너지가 되는 모든 단백질과 지방질도 포도당을 기본 원료로 하여 만들어진다. 그러므로 탄수화물은 모든 생명체의 생장과 생존에 기본이 되는 생명의 물질이다.

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포도나 과일의 단맛은 거의 포도당의 맛이다. 인체의 간에 저장된 글라이코젠(glycogen)은 포도당 분자가 무수히 연결된 고분자 탄수화물(다당류로 분류)이다. 한편 쌀, 콩, 밀, 감자, 고구마의 주성분은 포도당으로부터 만들어진 전분(starch)이며, 전분은 물에 녹지 않는다.

 

 

 

 

포도당 분자가 약 30,000개 연결된 글라이코젠을 나타낸다. 글라이코젠 분자의 중심에는 글라이코제닌이라는 단백질 분자가 있다.

 

 

당, 단당, 이당, 올리고당, 다당의 차이

당(糖 saccharide)은 탄수화물을 의미하는 다른 용어이며, 여기에는 설탕, 전분, 셀룰로스(섬유질) 모두가 포함된다. 화학자들은 이런 당을 분자구조에 따라 단당, 이당, 올리고당, 다당으로 분류한다.

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단당(單糖 monosaccharide) - 포도당과 과당(fructose)처럼 분자가 단순한 탄수화물류이다. 과당은 단맛이 나는 과일 속에 많기 때문에 붙여진 이름이다.

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이당(二糖 disaccharide) - 단당 분자가 2개 결합한 탄수화물류이다. 수크로스(설탕), 락토스(유당), 말토스 등

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올리고당(oligosaccharide) - 단당 분자가 3 - 10개 결합한 탄수화물 종류이다. 말토덱스트린, 래피노즈, 스타키오즈, 프룩토-올리고사카라이드 등이 있다.

 

 

다당(polysaccharide) - 다수의 단당이 결합된 고분자 당류이다. 전분, 아밀로즈, 아밀로펙틴, 글라이코젠, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 펙틴 등이다. 전분이 효소에 의해 분해되면 달콤한 단당으로 변한다. 당류는 분자구조에 따라 단맛이 없는 것도 있고 단맛 나는 것도 있다.

 

 

 

동물의 젖에 많이 포함된 랙토즈(lactose 유당)는 갤락토즈와 글루코스 분자가 각각 하나씩 결합된 이당류이다.

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에너지가 되는 단당류

생물체가 자라고 근육이 활동하려면 에너지가 필요하다. 이 에너지는 세포 속의 마이토콘드리아의 작용에 의해 포도당으로부터 ATP(adenosine triphosphate)라 부르는 분자가 생겨나고, 이것이 ADP(adenosine diphosphate)로 변할 때 나온다(본사 블로그 검색창에서 <ATP> 참고).

 

 

 

 

탄수화물 중에 자연계에 가장 흔한 설탕(C12H2O11)의 분자는 왼쪽의 D-glucose와 오른쪽의 D-fructose 두 분자가 결합한 이당류의 하나이다. 생명체의 몸에 저장된 이당, 올리고당, 다당이 에너지가 되려면 일단 glucose(포도당)로 변해야 한다.

 

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식이섬유는 영양가가 없는 탄수화물

포도당과 같은 단당류 1그램이 분해되면 3.87킬로칼로리(kcal)의 에너지가 발생하며, 다른 탄수화물들도 비슷하게 3.57 - 4.17kcal의 에너지가 나온다. 인체는 다당류로 분류되는 섬유질은 소화(분해)하지 못한다. 그러나 반추동물의 소화기관에 공생하는 박테리아와 흰개미는 섬유질을 분해한다.

 

 

 

 

경제적으로 풍족한 나라에는 비만인 사람의 비율이 높다. 비만의 원인이 탄수화물을 과량 섭취한 때문이라는 설명이 많이 있지만, 실제 원인은 영양가 높은 음식을 끊임없이 과식하면서 운동을 적게 한 때문일 것이다.

 

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섬유소, 섬유질은 같은 말이며 영어의 cellulose, fibrin, fiber 등도 유사한 단어이다. 21세기가 시작되기 전후하여 식품학과 영양학에서는 식이섬유(食餌纖維 dietary fiber)라는 말을 많이 사용하게 되었다. 식이섬유는 영양가가 많은 특별한 섬유소가 아니다. 그 뜻은 건강 유지와 다이어트를 위해서는 먹어야 좋은 전혀 영양가가 없는 섬유질을 의미한다.

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영양학, 식품학, 식품 광고 등에서 식이섬유가 자주 등장하는 것은 크게 2가지 이유가 있다. 첫째, 인체는 영양가는 없지만 섬유질을 적당량 섭취해야 음식이 소화기관을 잘 통과하여 변비를 방지해준다. 두 번째는 섬유질(식이섬유)이 많은 음식(탄수화물)은 먹어도 소화되지 않으므로 공복감을 없애주면서 다이어트에 도움이 된다는 것이다.

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식이섬유는 채소와 과일과 곡식에 가득 포함된 탄수화물 성분 중의 섬유질이다. 오늘날에는 일부 음료수나 과일 주스 등에 식이섬유를 첨가하여 판매한다. 식이섬유 중에는 물에 용해되는 성분도 있고 용해되지 않는 것도 있다. 식이섬유는 풍족한 사회가 되어 비만과 성인병을 가진 사람이 증가하면서 생겨난 식품영양학의 중요 용어인 것이다. - YS

 

 

 

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