탄수화물의 소화과정 및 기능

<탄수화물의 소화와 흡수>

식품에 함유된 탄수화물은 대부분 단당류의 형태로 존재하지 않고 다당류와 같은 큰 분자의 형태이다. 따라서 인체가 탄수화물을 이용하기 위해서는 다당류에서 단당류의 형태로 변하는 소화과정을 거쳐야 하며, 입과 소장에서 소화효소에 의해 단당류로 전환된다.

모든 탄수화물이 소화과정을 통해 흡수되는 것은 아니며 식이섬유는 소화가 되지 않는다. 그러나 인체의 중요한 생리적 기능을 조절한다.

식이섬유를 제외한 탄수화물의 소화율은 약 90% 이상으로 단백질이나 지방과 비교하여 단당류로 분해되어 체내에서 흡수되는 비율이 높아 아주 효율적인 에너지 공급원이다.

 

1. 탄수화물의 소화

   1) 구강 내 소화

음식을 통해 입으로 섭취된 탄수화물은 저작운동에 의해 기계적인 분해가 일어나고, 타액의 소화효소에 의해 화학적 소화과정이 시작된다.

타액에는 전분 분해효소인 아밀라아제가 포함되어 있어 전분의 결합을 분리하여 맥아당이나 덱스트린으로 분해한다. 아밀라아제는 전분에만 작용하며, 다른 탄수화물은 화학적 분해가 일어나지 않고 위로 이동한다. 아밀라아제는 산도(pH)의 영향을 받아서 중성인 입에서는 작용하지만, 위에서는 강산성을 띠는 위산에 의해 활성이 저하된다. 전분의 구강 내 소화는 음식물의 체류시간이 짧아 약 5%만 분해된다.

   2) 위장 내 소화

섭취한 음식은 입에 잠시 머문 후 식도를 따라 위로 이동한다. 위에는 탄수화물을 분해하는 당질 분해효소가 존재하지 않아 소화작용이 거의 일어나지 않는다. 위로 이동한 음식물은 반액체 상태인 유미즙으로 되어 소장으로 이동한다.

   3) 소장 내 소화

대부분의 탄수화물 소화과정은 소장에서 일어난다. 위에서 형성된 유미즙이 십이지장으로 천천히 이동하면서 췌장의 아밀라아제에 의해 전분 결합이 끊기고 작은 입자인 맥아당과 이소맥아당으로 분해된다. 이당류 분해효소인 수크라아제, 말타아제, 이소말타아제, 락타아제에 의해 단당류인 포도당, 과당, 갈락토스로 분해된다. 맥아당은 말타아제에 의해 포도당 + 포도당, 자당은 수크라아제에 의해 포도당 + 과당, 유당은 락타아제에 의해 포도당 + 갈락토스로 분해된다.

식이섬유는 소화되지 않고 그대로 대장까지 이동하며, 식이섬유 중 일부 용해성 식이섬유는 장내 유익균의 에너지원으로 사용할 수 있는 단쇄사슬 지방산을 생성한다. 

 

2. 탄수화물의 흡수

소장에서 소화효소에 의해 분해된 단당류(포도당, 과당, 갈락토스)는 소장의 점막 세포를 통과하여 모세혈관으로 흡수되고 문맥을 통하여 간으로 운반된다. 간에서 갈락토스와 과당은 포도당으로 전환된다. 흡수되는 속도는 갈락토스, 포도당, 과장 순이며 모세혈관으로 들어 온 단당류는 간으로 가서 다른 조직 세포로 운반되거나 글리코겐 또는 지방으로 합성된다. 

당류와 대부분의 전분은 1~4시간에 걸쳐 소화되어 흡수되지만, 식이섬유나 올리고당은 소장 내 소화효소에 의해 분해되지 않는다. 이들은 결장으로 내려와서 장내 박테리아에 의해 발효되어 가스와 저급 지방산을 생성한다. 

 

 

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<탄수화물의 기능>

1. 체내 에너지 공급

탄수화물은 1g당 4kcal의 에너지를 제공한다. 특히 뇌세포와 신경세포, 적혈구는 포도당만을 에너지원으로 사용하여 혈당 유지 및 신체 내 중요한 조직 및 세포의 활동에 중요한 역할을 한다. 여분의 탄수화물은 간과 근육에 글리코겐의 형태로 저장된다. 근육에 저장된 글리코겐을 이용하여 근수축에 필요한 에너지를 생성하며, 잉여 탄수화물은 지방으로 전환되어 지방조직에 저장된다.

2. 단백질 절약

체내 혈당이 낮아지면 우리 몸은 혈당 유지를 위한 기전을 시작한다. 이때 탄수화물 섭취가 부족한 경우, 체단백질이 분해되어 포도당 합성에 사용되는 포도당 신생합성이 일어난다. 주로 간과 신장에서 체단백질이 아미노산(주로 류신, 이소류신, 발린)으로 전환되어 진행된다. 따라서 충분한 탄수화물 섭취는 인체 단백질이 에너지원으로 사용되는 것을 줄여주는 효과가 있으므로 근 성장 훈련 과정에서는 단백질뿐만 아니라 활동에 필요한 충분한 탄수화물 섭취를 해야 한다.

3. 체세포의 구성 성분

5탄당인 리보스는 세포핵의 핵산 성분으로 체세포 내 DNA와 RNA를 구성하고, 6탄당인 갈락토스와 만노스는 세포막을 형성하는 당단백질과 당질의 구성성분으로 작용한다. 포도당은 6탄당의 구조물로서 혈액 내에서 온몸을 순환하다가 필요한 세포로 이동하여 에너지로 사용된다. 이당류인 유당은 소장에서 칼슘의 흡수를 촉진한다. 또한 식이섬유는 장의 연동 작용을 촉진하여 대장 내 통과 속도와 배변량을 증가시키고, 당과 콜레스테롤의 흡수를 지연시킨다. 

4. 케톤증 예방

단식 등으로 에너지 섭취가 줄어들면 인체는 저장된 물질(체지방, 단백질)을 기반으로 에너지를 생성한다. 체내에 가장 많이 저장되어 있는 에너지원은 지방이다. 탄수화물 섭취가 부족할 때 인체는 지방을 통해 에너지를 생성하는데, 지방 대사 과정에서 많은 아세틸 CoA가 생성되어 옥살로아세트산이 소진됨에 따라 시트르산 회로가 돌아가지 않게 된다. 이 과정에서 케톤체가 과다하게 생성된다. 케톤체 생성이 증가하면 혈중 케톤증이 유발되어 식욕부진 및 다양한 합병증을 초래한다. 

5. 음식의 감미료

탄수화물은 단맛을 내는 특성이 있어 요리할 때 감미료로 사용되기도 한다. 감미도는 설탕의 단맛을 기준으로 당류의 상대적인 단맛의 강도를 나타낸 것으로, 당의 종류에 따라 감미도가 다르며 맥아당의 감미가 가장 낮고 천연당 중에서는 과당이 가장 높다. 체내에서 대사되어 열량을 내는 영양 감미료(단당류, 이당류, 당알코올, 꿀, 시럽)와 열량이 거의 없고 단맛이 강한 대체(인공) 감미료(사카린, 아스파탐 등)가 있다.