탄수화물의 어원은 탄소와 물로 구성되어 있다는 뜻에서 유래됐다. 탄수화물은 단당류, 과당류, 다당류 세 종류로 크게 분류 할 수 있다.
단당류
구조 및 특성 :
polyhydroxy aldehyde 또는 ketone과 같은 화학적 구조
가수분해에 의해서 더 이상 분해되지 않는 구조적으로 가장 간단한 탄수화물
glucose나 fructose 그리고 galactose와 같은 단순당을 말한다.
글루코스는 가장 익숙한 단당류로서 6개의 탄소와 12개의 수소, 6개의 산소 원자로 구성되어 있다.
단당류의 구조적 특성은 20세기 초 독일의 화학자 에밀 피셔에 의 해 밝혀졌고, 음식물에도 많이 함유되어 있으며, 과당류나 다당류와 같은 복합적인 탄수화물의 분해로 소화기관에서 형성될 수 도 있다.
과당류
구조 및 특성 :
2~10개의 단당류 구조가 연결된 형태
이당류를 포함한 공유결합으로 연결된 2~10개의 단당류로 이루어져 있다.
일부에서는 과장류를 이당류로 대별하여 설명하고 단당류 3개 이상이 결합된 것은 다당류로 불리하는 경우도 있다.
이당류는 loctose, maltose, sucrose 등으로 2개의 단당루가 결합된 자연에서 가장 많은 과당류의 형태
락토스는 글루코스와 갈라토스가 연결된 화합물로 갈락토스의 1번 탄소와 클루코스의 4번 탄소가 공유 결합을 통해 연결되어 있다.
락토스는 대부분 포유류 유즙에 많이 함유되어 있으며, 인체에서 칼슘 섭취와 소장에서의 유산균 성장에도 도움을 준다.
말토스는 글루코스와 글루코스가 연결된 화합물로 글루코스의 1번 탄소와 다른 글루코스의 4번 탄소가 glycoside 연결을 통해 결합되어 있다.
수크로스는 glucose와 flutose가 연결된 화합물로 식탁용 설탕이 대표적인 예로 사탕수수, 사탕무, 포도당 등을 통해 자연에서 얻어지고 있다.
이당류는 식이의 근원으로서 뿐만 아니라, 신체의 주요 대사적 연료인 글루코스를 제공하는데도 중요한 역할을 한다.
과당류에 속하지는 않지만 2개 이상의 단당류가 결합된 화합물들이 있는데, 3개가 결합되어 있을 경우를 trisaccharides라고 하고, 4개가 결합되어 있다면 terasaccharides라고 한다.
다당류
구조 및 특성 :
수많은 단당류가 연결된 형태.
많은 수의 단당류가 glycosidic 결합을 이루며 구성된 탄수화물.
20~100개 정도의 분자 무게가 가벼운 다당류가 있는가 하면, 수천에서 수 만개에 이르는 분자 무게가 무거운 다당류도 있다.
자연에 존재하는 대부분의 다당류들은 오히려 분자 무게가 무거운 다당류의 형태를 띠고 있으며, 식물성 다당류와 동물성 다당류로 분류 할 수 있다.
글리코젠은 동물조직에 저장된 다당류라고 할 수 있다. 에너지원인 세포내 글루코스 분자들이 모여 글리코젠으로 합성되며, 주로 간과 근육에 저장된다.
글리코젠 분자는 일반적으로 크며, 수 백개에서 수 천개의 글루코스 분자로 구성되어 있는데, 나뭇가지와 같이 갈라져 연결된 형태를 이루고 있다.
이러한 글루코스의 연결은 이미 존재하는 글리코젠 중합체에 각 개별적인 글루코스 단위들이 붙으면서 생성된다.
글루코스의 갈라진 형태는 운동시 에너지원으로 글루코스가 빨리 분해되어 사용될 수 있는 이점을 제공하지만 신체에 저장된 총 글리코젠 양은 상대적으로 소량이며 장시간의 운동으로 인해 몇 시간 내에 고갈될 수 있다.
정상인들은 대략 350~550g의 탄수화물이 몸에 저장되어 있고 그 중 400g은 근육에, 90~100g은 간에 글리코젠 형태로 저장되고 단 10g만이 혈당으로 존재한다.
식물에서 가장 풍부하게 접할 수 있는 다당류는 전분과 섬유질이다.
전분은 곡물, 과일, 뿌리 식물들의 세포질에 큰 과립 형태의 탄수화물이다.
식물의 전분은 일반인의 식이에서 가장 중요한 탄수화물의 식이 원천이며, 전체 탄수화물 섭취의 약 50% 가량을 차지한다.
전분은 소화 후 단당류의 형태로 분해되며, 세포에 의해 즉시 필요한 에너지로 사용되거나 에너지가 필요할 때를 대비하여 세포내에 다른 형태로 저장된다.
섬유질은 식물의 구조적 기틀로 식물의 잎과 줄기, 뿌리, 씨앗 그리고 과일 껍질을 형성하는 식물성 다당류로 분류된다.
섬유질은 다양하게 분류되는데, 각가의 섬유질은 물리적, 화학적 특성과 생리적 활동에서 상당히 다르다.
예를들어 cellulose는 섬유질의 일종으로 식물성 다당류이기는 하지만 amylase에 의해 분해되지 않고, 인체에서는 소화시킬 효소가 없기 떄문에 음식물로 섭취한 cellulose와 같은 섬유소는 대변으로 배설될 수 밖에 없다.
따라서 인체에서 에너지원으로서의 기여는 없다고 볼 수 있다.
하지만 소장과 대장의 세정효과가 있고, 해로운 화학물질을 중화시키거나 배출시키며, 전반적인 장 기능의 촉진과 다양한 다른 위장 질환을 감소시킬 수 있다는 사실을 감안할 때 필요한 양 만큼은 항상 자연스럽게 섭취할 수 있는 식이가 권장된다.
반면에 지나친 섬유소 섭취는 칼슘 이온, 마그네슘, 인과 같은 다른 여러 무기질의 흡수를 저하시키는 원인이 될 수도 있다는 점도 인식해야 한다.