당, 탄수화물의 소화, 흡수 및 기능

1. 당질의 소화와 흡수

당질은 식품구성의 반 이상을 차지하며 열량원으로서 가장 중요한 영양소이다. 당질은 소화효소에 의해 소화된 후 주로 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토스(galactose) 등 6개의 탄소로 이루어진 hexose의 형태로 소장점막에서 흡수되어 간 문맥계에 들어간다.

5개의 탄소로 이루어진 pentose도 흡수가 느리긴하지만, 이 경로로 흡수된다. 이렇게 단당류의 흡수속도가 차이가 있으며, 선택적인 흡수가 진행된다.

 

소장을 통해 D-type의 단당류가 흡수되며, L-type의 sugar 및 알코올에 의해 경쟁적으로 흡수가 저해된다.

능동수송체를 통한 흡수를 위해서는 탄소가 6개, 2번 탄소의 -OH기, D-type의 구조가 필수적이며 glucose와 galactose가 서로 경쟁적으로 흡수를 저해한다.

이때 나트륨 이온 (Na+)가 glucose의 흡수에 큰 영향을 주는데, glucose와 결합하여 세포내로 이동시키는 단백질인 glucose carrier가 나트륨 이온과 먼저 결합함으로서 포도당에 쉽게 결합할 수 있는 구조로 바뀌기 때문이다.

 

Fructose는 단순 농도구배에 의해 또는 carrier의 존재에 의해 흡수되므로 경쟁적 억제는 없으며, 장관 막에서 효소에 의해 sucrose가 분해될 때 대량 생성되어 극히 일부는 glucose로 바뀌고 나머지 대부분은 그대로 흡수된다.

즉, 과당은 먹는대로 쭉쭉 흡수가 된다.

 

2. 당질의 기능

1) 에너지 공급

우리의 몸은 아주 조그마한 신체 활동을 해서라도 끊임없이 에너지를 소모한다. 뇌나 신체내 다른기관들도 지속적으로 에너지가 필요하며 음식물의 소화, 흡수, 대사를 위해서도 에너지가 필요하다. 에너지는 신체 온도 유지, 생명 그 자체를 유지시켜 주는 필수불가결한 것이다.

 

당질의 기능 중 가장 중요한 것이 바로 이 에너지를 내는 기능이다. 당질은 신체내에서 1g당 4 kcal의 에너지를 낼 수 있으며 당질 중 일부는 신체내의 즉각적인 에너지 요구에 부응하여 포도당으로 쓰이고, 다른 일부는 간과 근육에 글리코겐으로 저장되며 남는 것은 지방으로 바뀌어 지방조직으로 저장된다. 중추신경계는 에너지 공급원으로 오로디 포도당만을 사용하므로 중추신경계의 원활한 작용을 위해서는 당질의 섭취가 꼭 필요하다. 

 

지방도 에너지 생성에 사용될 수 있으나 이 과정에도 당질이 필요하다. 당질은 지방이 에너지로 쓰일 때 그 과정에서 중간 대사산물인 케톤체(ketone body)가 체내에 지나치게 쌓여 일어나는 비정상적인 상태인 케톤증(ketosis)를 예방해 준다.

 

2) 단백질 절약 효과

당질의 중요한 기능 중 하나는 단백질 절약 작용 (protein sparing action)이다. 단백질도 에너지를 낼 수 있으나 단백질은 에너지를 내는 일 외에도 단백질 고유의 중요하고도 필수적인 기능을 수행해야 한다. 그러나 식사에 당질이나 지방이 부족하면 우리 몸은 단백질을 기능을 내는데 사용하지 않고 에너지를 내는데 쓰게 된다. 그러므로 당질과 지방은 단백질이 에너지원이 되는 것 보다 단백질의 고유 기능을 수행하도록 단백질을 절약시켜주는 작용이 있다. 이러한 탄수화물의 역할 때문에 운동을 많이 할때 탄수화물 섭취가 필요하다고 하는 것이다.

 

3) 장내 운동성

이전 글에서 정리했듯이, 어떤 당질은 체내에서 흡수되지 않고 그대로 소화 기관을 통과하여 배설된다. 이런 것들을 모두 식이성 섬유 (dietary fiber)라고 부른다. 예로서 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴질, 검 등이 있다. 이 식이성 섬유들은 장내에서 물을 흡수하여 부드러운 덩어리를 만들고, 이것이 소화 기관내 근육의 수축을 자극하여 장내에서 음식물이 잘 이동하도록 연동운동 (peristalsis)을 촉진시키는 역할을 한다. 식이성 섬유들은 이렇게 음식물을 잘 이동시킴으로써 배설을 촉진하고 변비를 예방한다.

 

4) 신체 구성 성분

당질은 단백질과 함께 신체내에서 몇가지 화합물을 형성한다. 그 예로 히알루론산 (hyaluronic acid)와 같은 점성을 가지는 다당류 (mucopolysaccaride)를 들 수 있으며, 이 물질은 신체 내 연결 부분의 윤활물질 역할을 하므로 아주 중요하다.

또 다른 점성 다당류와 점성 단백질은 신체내에서 손톱, 뼈, 연골, 피부 등을 이루는 중요한 구성 요소가 된다.

 

그 외에도 단당류이면서 5탄당인 ribose는 DNA와 RNA의 중요한 구성성분이 되며 이당류인 유당(lactose)는 칼슘의 흡수를 돕는다.

 

3. 당과 다른 영양소의 상호작용

1) 당이 혈중 중성지방에 미치는 영향

당을 섭취하면 혈중 지질량이 영향 받는 것이 알려져있다.

고탄수화물 식이를 장기로 복용할 경우, 초기에는 혈중 지방량은 증가하나 몇 주일간 계속 투여할 경우 서서히 감소하기 시작한다. 이는 당에 의해 분비가 촉진된 인슐린이 중성지방의 소비를 증가시켜 혈중 중성지방의 농도가 감소하게 되는 것이다.

후진국일수록 탄수화물의 섭취가 많고 고지방혈증 (hypertriglyceridemia)으로 인한 동맥경화증, 혈전증 등 성인병이 적은 것은 이러한 원리 때문이다. glucose를 정맥내로 투여했을때 혈중 중성지방의 감소는 여자보다 남자에서 더 현저하게 나타난다.

당의 단기 투여시 glucose보다 fructose를 복용했을 때 혈중 중성지방량 증가가 현저하게 크다. 

특히 sucrose는 HDL 콜레스테롤 : total 콜레스테롤 비율을 크게 감소시켜 혈관의 콜레스테롤, 중성지방 침착을 증가시키는 악영향을 미친다.

 

2) 당이 다른 영양소의 흡수, 대사에 미치는 영향

Fructose는 sucrose가 체내에서 분해되어 생성될 때가 fructose와 glucose의 혼합물로 투여될 때보다 흡수가 잘되며, galactose의 흡수율은 glucose와 함께 있을때 감소한다. 즉, 당끼리는 서로 흡수를 경쟁적으로 억제하는 경향이 있다.

 

단백질이 분해되어 생성된 아미노산의 경우, 당류에 의해 크게 영향을 받으며, 특히 fructose에 의해 좌우된다.

 

Lactose는 위장관에서 칼슘 흡수를 도운다. 

EDTA나 비타민C는 철과 결합하여 위장관내에서 대사가 진행된느 동안 서서히 방출하여서 철의 흡수를 돕는 반면에 섬유질은 위장관을 다 통과할 때까지 철과 결합해 있으므로 철(Fe)의 흡수를 방해한다. 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)도 같은 원리로 작용하므로, 섬유질을 많이 섭취한 상태에서 위와 같은 금속이온이 든 영양제를 복용한다면 흡수율이 낮아지게 된다. 칼슘은 섬유질의 uronic acid의 함량에 비례해서 결합이 잘 되며 장내세균에 의해 섬유질의 다당류가 대사되면 그때서야 섬유질과 분리되어 체내에 흡수가 된다. 참고로 고섬유 식이를 장기간 할 경우 장내세균의 섬유질대사가 활발해져서 필수금속의 흡수를 도울 수 있도록 인체가 적응한다고 한다.

 

점도가 높은 섬유질인 alginic acid 등을 다량 섭취한 경우, 물의 흡수가 저하되고 장표면에 두꺼운 물층을 형성시켜 담즙의 재흡수가 저하되어 혈중 콜레스테롤 감소에 도움이 될 수 있다.