3대 영양소 중 하나인 탄수화물 - 1부

유기 화학에서 탄수화물은 탄소(C), 수소(H) 및 산소(O) 원자로 구성된 생체 분자이며 일반적으로 수소-산소 원자 비율이 2:1(물에서와 같이)이고 따라서 실험식 Cm(H2O)n(여기서 m은 n과 다를 수도 있고 다를 수도 있음)을 사용합니다. 그러나 모든 탄수화물이 이 정확한 화학량론적 정의를 따르는 것은 아니며(예: 우론산, 푸코오스와 같은 데옥시당), 이 정의를 따르는 모든 화학물질이 자동으로 탄수화물(예: 포름알데히드 및 ​​아세트산)로 분류되는 것도 아닙니다.

 

탄수화물은 살아있는 유기체에서 수많은 역할을 수행합니다. 다당류는 에너지 저장소(예: 전분 및 글리코겐) 및 구조적 구성요소(예: 식물의 셀룰로오스 및 절지동물의 키틴) 역할을 합니다. 5-탄소 단당류 리보스는 조효소(예: ATP, FAD 및 NAD) 및 RNA로 알려진 유전 분자의 중추의 중요한 구성 요소입니다. 관련 디옥시리보스는 DNA의 구성 요소입니다. 당류와 그 유도체에는 면역 체계, 수정, 병인 예방, 혈액 응고 및 발달에서 중요한 역할을 하는 다른 많은 중요한 생체 분자가 포함됩니다.

탄수화물은 영양의 핵심이며 다양한 자연 식품 및 가공 식품에서 발견됩니다. 전분은 다당류이며 곡물(밀, 옥수수, 쌀), 감자 및 빵, 피자 또는 파스타와 같은 곡물 가루 기반 가공 식품에 풍부합니다. 설탕은 주로 설탕(사탕수수 또는 사탕무에서 추출한 자당), 유당(우유에 풍부), 포도당 및 과당으로 인간 식단에 나타나며, 둘 다 꿀, 많은 과일 및 일부 야채에서 자연적으로 발생합니다. 설탕, 우유 또는 꿀은 종종 음료와 잼, 비스킷 및 케이크와 같은 많은 준비 식품에 첨가됩니다.

이 용어는 생화학에서 가장 일반적이며 당, 전분 및 셀룰로오스를 포함하는 그룹인 당류(고대 그리스어 σάκχαρον(sakkharon) '설탕')의 동의어입니다. 당류는 단당류, 이당류, 올리고당 및 다당류의 4가지 화학 그룹으로 나뉩니다. 가장 작은(저분자량) 탄수화물인 단당류 및 이당류는 일반적으로 당이라고 합니다. 탄수화물의 과학적 명명법은 복잡하지만 단당류와 이당류의 이름은 접미사 -ose로 끝나는 경우가 매우 많습니다. 이 접미사는 원래 포도당에서 가져온 것입니다. (예 : 과당(과당), 자당(사탕수수 또는 사탕무 설탕), 리보스, 유당 등)

모든 식물의 세포벽에서 발견되는 다당류인 셀룰로오스는 불용성 식이섬유의 주성분 중 하나입니다. 사람이 소화할 수는 없지만 셀룰로오스와 불용성 식이 섬유는 일반적으로 배변을 촉진하여 건강한 소화 시스템을 유지하는 데 도움이 됩니다. 식이섬유에 함유된 다른 다당류에는 저항성 전분과 이눌린이 포함되는데, 이는 대장의 미생물군에 있는 일부 박테리아에게 먹이를 주고 이들 박테리아에 의해 대사 되어 단쇄 지방산을 생성합니다.

 

 

 

용어

과학 문헌에서 "탄수화물"이라는 용어는 "설탕"(광의의 의미에서), "당류", "당질", "당류", "탄소 수화물" 또는 "알데하이드 또는 케톤이 있는 폴리하이드록시 화합물"과 같은 많은 동의어를 가지고 있습니다. 이러한 용어 중 일부, 특히 "탄수화물" 및 "설탕"은 다른 의미로도 사용됩니다.

USDA National Nutrient Database와 같은 영양 정보 목록에서 종종 "탄수화물"(또는 "탄수화물 차이")이라는 용어는 물, 단백질, 지방, 회분 및 에탄올 이외의 모든 것에 사용됩니다. 여기에는 일반적으로 탄수화물로 간주되지 않는 아세트산 또는 젖산과 같은 화합물이 포함됩니다. 그것은 또한 탄수화물이지만 사람의 음식 에너지(킬로칼로리)에 기여하지 않는 식이 섬유도 포함합니다. 설탕과 같은 흡수성 탄수화물). 엄격한 의미에서 "설탕"은 단맛이 나는 용해성 탄수화물에 적용되며 그 중 많은 부분이 인간의 음식에 사용됩니다.

식품 과학 및 많은 비공식적 맥락에서 "탄수화물"이라는 용어는 종종 복합 탄수화물 전분(예 : 곡물, 빵 및 파스타) 또는 단순 탄수화물(예 : 사탕, 잼, 그리고 디저트). 이 비공식성은 인간의 화학 구조와 소화율을 혼동하기 때문에 때때로 혼동됩니다.

 

 

구조

이전에 "탄수화물"이라는 이름은 화학식 Cm(H2O)n을 갖는 모든 화합물에 대해 화학에서 사용되었습니다. 이 정의에 따라 일부 화학자들은 포름알데히드(CH2O)를 가장 단순한 탄수화물로 간주했으며 다른 화학자들은 글리콜알데히드에 대한 제목을 주장했습니다. 오늘날, 이 용어는 탄소가 1개 또는 2개인 화합물을 제외하고 이 공식에서 벗어나는 많은 생물학적 탄수화물을 포함하는 생화학적인 의미로 일반적으로 이해됩니다. 예를 들어, 위의 대표적인 공식은 일반적으로 알려진 탄수화물을 포착하는 것처럼 보이지만 언제 어디서나 존재하고 풍부한 탄수화물은 종종 이것에서 벗어납니다. 예를 들어, 탄수화물은 종종 N-아세틸(예: 키틴), 황산염(예: 글리코사미노글리칸), 카르복실산 및 데옥시 변형(예: 푸코스 및 시알산)과 같은 화학 그룹을 표시합니다.

단당류의 열린 사슬 형태는 종종 알데히드/케톤 카르보닐기 탄소(C=O)와 하이드록실기(-OH)가 반응하여 새로운 C-O-C 다리를 가진 헤미아세탈을 형성하는 닫힌 고리 형태와 공존합니다.

단당류는 매우 다양한 방식으로 다당류(또는 올리고당)로 연결될 수 있습니다. 많은 탄수화물에는 하나 이상의 그룹이 대체되거나 제거된 하나 이상의 변형된 단당류 단위가 포함되어 있습니다. 예를 들어, DNA의 구성요소인 데옥시리보스는 리보스의 변형된 버전입니다. 키틴은 질소 함유 형태의 포도당인 N-아세틸 글루코사민의 반복 단위로 구성됩니다.

 

천연 당류는 일반적으로 n이 3 이상인 일반식 (CH2O)n을 갖는 단당류라고 하는 단순 탄수화물로 구성됩니다. 전형적인 단당류는 구조 H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H, 즉 많은 히드록실기가 추가된 알데히드 또는 케톤, 일반적으로 각 탄소 원자에 하나씩 추가된 알데히드 또는 케톤 작용기. 단당류의 예로는 포도당, 과당 및 글리세르알데히드가 있습니다. 그러나 일반적으로 "단당류"라고 불리는 일부 생물학적 물질은 이 공식을 따르지 않으며(예: 우론산 및 푸코스와 같은 데옥시당) 이 공식을 따르지만 단당류로 간주되지 않는 많은 화학 물질(예: 포름알데히드 CH2O)이 있습니다. 및 이노시톨(CH2O)6).