탄수화물이란 무엇일까?

#1 탄수화물이란?

 탄수화물은 탄소, 수소, 산소 원자로 구성된 생체분자로 보통 수소 원자 : 산소 원자의 비율이 2 : 1이며, 일반적으로  Cm(H2O)n 으로 나타낼 수 있다. 이러한 화학식은 단장류에서도 적용된다. 몇 가지 예외가 있는데, 예를 들어 DNA의 당 성분인 디옥시리보스는 화학식이 C5H10O4이다. 탄수화물은 기술적으로 탄소의 수화물이다. 구조적으로 알도스 및 케토스로 탄수화물을 보는 것이 더 정확하다.

 

"탄수화물"이란 용어는 생화학에서 가장 흔한 용어 중 하나인데, 탄수화물은 당류의 동의어로 당, 녹말, 셀룰로스 등을 포함하는 그룹이다. 탄수화물은 단당류, 이당류, 올리고당 및 다당류의 4가지 화학 그룹으로 분류된다. 가장 적은 탄수화물인 단당류 및 이당류는 일반적으로 당 또는 당류로 언급된다. 탄수화물의 과학적 명칭은 복잡하지만 단당류 및 이당류의 이름은 단당류인 포도당, 과당, 이당류인 설탕, 젖당에서와 같이 접미사 "-ose"로 끝나는 경우가 많다.

 

 

탄수화물은 생물에서 다양한 역할을 수행한다. 다당류는 에너지 저장 및 구조적인 성분으로 역할을 한다. 5탄당의 리보스는 조효소의 주요 성분이며, 유전 물질인 RNA의 골격을 구성하는 성분이다. 디옥시리보스는 DNA의 구성 성분이다.

탄수화물과 탄수화물 유도체에는 면역계, 수정, 발병 예방, 혈액 응고 및 발생에서 중요한 역할을 하는 다른 많은 생체분자들이 포함된다.

 

녹말과 당은 사람의 식단에서 가장 중요한 탄수화물이다. 녹말과 당은 다양한 자연 식품 및 가공 식품에서 발견된다.

녹말은 다당류로 곡물, 감자 및 빵, 피자와 같은 밀가루를 기본으로 한 가공 식품에 풍부하다. 당은 사람의 식단에서 주로 설탕 젖당, 포도당과 과당으로 나타난다. 설탕, 우유, 꿀은 종종 잼, 비스킷, 케이크와 같은 여러 음식과 음료에 첨가된다.

 

모든 식물의 세포벽에서 발견되는 다당류인 셀룰로스는 블용성 식이 섬유의 주성분 중 하나이다. 불용성 식이 섬유는 소화되지는 않지만, 배변을 용이하게 하여 소화계를 건강하게 유지할 수 있게 도와준다. 식이 섬유에 함유된 다른 다당류에는 저항성 녹말과 이눌린이 포함된다. 이를 다당류들은 대장의 미생물총 중 일부 세균에 영양을 공급하고, 이들 세균에 의해 대사되어 짧은 사슬 지방산을 생성한다.

 

우리 몸에 꼭 필요한 요소인 탄수화물에 대해서 쉽게 이해가 가셨나요?

탄수화물의 개념이 이해가 가셨다면 다음으로 용어와 구조에 대해서 설명해드릴게요!

 

 

 

#2 용어

과학 문헌에서 "탄수화물"이라는 용어는 "당", "당류", "오스", "당질", "탄소의 수화물", "폴리하이드록시 알데하이드" 또는 "폴리하이드록시 케톤"과 같은 많은 동의어들을 가진다. 이들 용어들 중 일부, 특히 "탄수화물"과 "당"은 다른 의미로도 사용된다. 

 

식품과학 및 많은 비공식적인 상황에서 "탄수화물"이라는 용어는 종종 복합 탄수화물인 녹말이 특히 풍부한 식품을 의미하거나, 당처럼 단순 탄수화물이 풍부한 식품을 의미한다.

 

 

종종 미국 농무부 식품영양성분 데이터베이스와 같은 영양성분표의 목록에서 "탄수화물"이라는 용어는 물, 단백질, 지방, 무기염류, 에탄올 이외의 모든 것에 사용된다. 여기에는 일반적으로 탄수화물로 간주되지 않는 아세트산 또는 젖산과 같은 화합물도 포함된다. 또한 식이 섬유는 탄수화물이지만, 식품 에너지에는 거의 기여를 하지 못한다. 종종 식이 섬유는 당류로 취급되어 식품의 전체 에너지 계산에 포함되기도 한다.

 

엄격한 의미에서 "당"은 단맛이 나고, 물에 잘 녹는 탄수화물을 뜻하며, 이들 중 다수는 음식에 사용된다.

 

#3 구조

화학에서 "탄수화물"이란 용어는 과거에 화학식이 Cm(H2O)n인 화합물에 사용되었다. 이러한 정의에 따라, 일부 화학자들은 포름알데하이드를 가장 단순한 탄수화물이라 간주했었고, 어떤 화학자들은 글리콜알데하이드를 가장 단순한 탄수화물이라 간주하기도 했었다. 오늘날 탄수화물은 하나 또는 두 개의 탄소 원자를 가진 화합물을 제외하고, Cm(H2O)n의 화확식에서 벗어난 많은 생물학적 탄수화물들을 포함하는, 생화학적 의미에서 일반적으로 이해된다. 예를 들어, 탄수화물은 종종 N-아세틸기, 황산기, 카복시기, 디옥시 변형과 같은 작용기를 가질 수도 있다.

 

 

천연적인 탄수화물은 일반적으로 화학식이 (CH2O)n을 갖는 단당류로 구성된다. 전형적인 단당류는 많은 하이드록시기를 가지고 있는 알데하이드 또는 케톤이며, 보통 알데하이드 또는 케톤 작용기를 갖고 있지 않는 탄소 원자에 하이드록시기가 하나씩 첨가되어 있다. 단당류의 예로는 포도당, 과당, 글리세르알데하이드 등이 있다. 그러나 일반적으로 "단당류"라고 불리는 일부 생물학적 물질들은 이러한 화학식 (CH2O)n을 따르지 않는다. 그리고 이러한 화학식 (CH2O)n을 따르지만, 단당류로 간주되지 않는 화학물질들 및 이노시톨도 있다.

 

선형의 단당류는 알데하이드/케톤의 카보닐기와 하이드록시기가 반응하여 헤미아세탈/헤미케탈을 형성하는 고리형과 공존한다.

 

단당류들은 다양한 방법으로 다당류를 형성할 수 있다. 많은 탄수화물들은 하나 이상의 작용기가 대체되거나 제거된 하나 이상의 변형된 단당류 단위체를 포함한다. 예를 들어 DNA의 구성 성분인 디옥시리보스는 리보스의 변형이고, 키틴은 글루코스에 질소가 함유된 형태인 N-아세틸글루코사민을 단위체로 하는 중합체이다.