탄수화물
1. 탄수화물의 정의와 분류
1) 탄수화물의 생산
가. 녹색식물은 태양 에너지를 이용하여 대기 중의 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로부터 포도당과 전분과 같은 탄수화물을 만든다.
나. 탄수화물이 많은 식재료에는 ( 곡류 )가 대표적이며, 동물성 식품에는 거의 없다.
2) 정의
가. 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 구성되며, Cm(H2O)n 이라는 일반식으로 표현된다. 예를 들어 포도당은 C6(H2O)6이다.
나. 마치 탄소가 물과 결합하는 것처럼 보여서 탄수화물(carbohydrate)이라고 명명되었다. 그러나 모든 탄수화물에 해당되는 일반식이 아니다. 당질이라고도 한다.
다. 당질과 반대로 소화되지 않는 탄수화물은 섬유질이라고도 한다.
라. 다수의 -OH 기가 존재하고, 알데히드기(-CHO) 또는 케톤기(C=O) 함유한 물질이다. 알데히드가 존재하면 알도스, 케톤기가 존재하면 ( 케토스 )라고 한다.
3) 탄수화물의 기능
가. 에너지원 : 소화성 탄수화물은 g 당 약 ( 4 )kcal의 열량을 생산한다.
나. 지방산이나 아미노산과 같은 인체 성분을 만드는 데도 이용된다.
다. 감미료 : 단당이나 이당류는 단맛을 나타낸다.
라. 식이섬유 : 셀룰로오스, 펙틴, 한천과 같은 난소화성 다당류
4) 분류(당분자의 수에 따라) : 단당류, 이당류, 소당류, 다당류
가. 단당류 : 기본 단위의 당으로 분자를 구성하는 탄소의 수에 따라 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당이 있으며, 6탄당이 가장 많다. 오탄당에는 리보스, 자일로스(목당), 아라비노스가 있고, 6탄당에는 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스가 있다.
나. 이당류 : 2개의 단당이 결합하고 있는 당으로 맥아당(maltose), 설탕(sucrose), 유당(lactose)이 대표적이다.
다. 소당류 : 올리고당이라도 하며, 3~8개 정도의 단당이 결합하고 있다. (라피노스)와 스타키오스가 있다.
라. 다당류: 여러 개의 단당류가 결합한 고분자 물질로 전분(starch), 글리코겐과 같은 소화성 다당류와 cellulose(섬유소), pectin, chitin과 같은 난소화성 다당류로 나눌 수 있다.
5) 환원당과 비환원당
가. 환원력이 있는 단당류 전부와 맥아당, 젖당 등을 환원당이라고 하고, 환원력이 없는 설탕을 비환원당이라고 한다.
2. 단당류 monosaccharides
1) 5탄당의 종류와 특성
가. deoxyribose : DNA를 구성하는 성분이다.
나. xylose : 목당이라고도 하며, 유리형은 없고, 나무와 볏짚의 xylan을 구성하는 단당류이다. 소화할 수 없어서 당뇨환자의 감미료로 사용될 수 있고, 설탕 대비 0.6의 감미도를 갖는다.
2) 6탄당의 종류와 특성
가. 포도당 : 포도, 과일, (혈액) 등에는 포도당이 존재하며, α형은 설탕, 맥아당, 젖당, 전분, 덱스트린, 글리코겐 등을 구성하고, β형은 cellulose를 구성한다. 감미도는 0.5이다. α형이 β형 보다 감미도가 크다. 혈중 포도당 농도는 당뇨병 판정에 중요한 기준이 된다. 정상은 80~120mg/100ml이다.
나. 과당 : 과일, 벌꿀 등에는 과당 형태로 존재하며, 설탕이나 이눌린 등을 구성하는 ketose이다. 천연당 중에서 감미도가 가장 커서(감미도 1.5) 음료나 사탕 등의 단맛 성분으로 많이 이용되고 있다. 용해도가 커서 물에 잘 녹는다. 흡습성이 강해 결정화가 힘들기 때문에 주로 시럽형태(액상과당)로 판매되고 있다. 점도가 낮다.
다. 갈락토오스 : 유리상태로는 존재하지 않으며, 젖당, 라피노스, 갈락탄, 헤미셀룰로오스, 한천의 구성성분으로 존재한다.
라. 만노스 : 유리상태로는 존재하지 않으며, 곤약의 만난과 헤미셀룰로오스를 구성하는 성분이다.
3) 단맛과 온도
가. 과일에는 과당이 존재하며, 음료 제조에도 많이 사용한다. 과당은 온도에 따라 크게 감미도가 변하는데, 저온에서 감미도가 더 높아진다. 과일이나 음료를 냉장하여 먹으면 더 달게 느껴진다.
3. 이당류 Disaccharides
1) 맥아당(maltose)
가. 두 분자의 포도당이 결합한 이당류이다.
나. 산업적으로는 옥수수나 쌀 전분을 가수분해하여 생산하는 일종의 전분당이다.
다. 물엿이나 식혜 등에 많다. 감미도는 0.6이다.
2) 설탕(sucrose)
가. 자당, 서당이라고도 하며 포도당과 과당이 결합한 비환원성 이당류이다. 단맛의 질이 좋기 때문에 많이 사용되고 있다.
나. 사탕무나 사탕수수에 존재하며, 감미도를 결정하는 기준 물질이다.
다. 산, 알칼리, 효소(invertase)에 의해 분해되어 동량의 포도당과 과당이 만들어지는데, 이때 우선성인 설탕이 과당에 의해 좌선성으로 변하기 때문에 전화당이라고 한다. 벌꿀이 이에 해당한다.
3) 유당(lactose)
가. 젖당이라고도 하며 갈락토오스와 포도당이 결합한 이당류로서 포유류의 젖에 4%정도 존재한다.
나. 유당불내증 lactose intolerance : 우유에 함유된 유당은 포도당과 갈락토오스로 이루어진 이당류이다. ( Lactase, β-galactosidase )라고 하는 효소에 의해 분해된 후 흡수된다. 효소가 없거나 부족한 사람은 유당을 소화하지 못하기 때문에 설사를 하는데, 이를 유당불내증이라고 한다.
4) 셀로비오스(cellobiose)
가. 포도당 두 분자가 β-1,4결합을 하고 있으며, 소화되지 않는다.
나. 자연계에는 없으며, 셀룰로오스를 분해하여 생산할 수 있다.
4. 기타 올리고당류 Oligosaccharides
1) 소화성 올리고당
가. 인체 소화효소에 의해 분해되는 올리고당으로 당의 종류에 따라 삼당류, 사당류, 오당류 등이 있다.
2) 난소화성 올리고당
가. 인체 소화효소에 의해 분해되지 않기 때문에 칼로리가 낮다. 충치나 비만을 유발하지 않는 올리고당이다. 장내 유익세균(비피더스균)의 증식을 돕기 때문에 정장 효과가 있다.
나. 라피노스 (raffinose) : 3당류. 갈락토스-글루코스-프럭토스, 콩, 면실, 사탕무에 존재
다. 스타키오스(stachyose) : 4당류, 갈락토스-갈락토스-글루코스-프럭토스, 콩, 면실에 존재
라. 합성 난소화성 올리고당 : 프럭토올리고당, 이소말토올리고당 등
5. 다당류 Polysaccharides
1) 구성 단위에 따른 분류
가. 단순 다당류: 한 가지 단당류로만 중합된 다당류, 전분, 글리코겐, 셀룰로오스
나. 복합 다당류: 두 가지 이상의 당류로 구성된 다당류, 펙틴, 헤미셀룰로오스
2) 소화 여부에 따른 분류
가. 소화성 다당류: 인체의 소화효소에 의해 분해되는 다당류, 전분, 글리코겐 등
나. 난소화성 다당류: 인체에 의해 소화되지 않는 다당류, 셀룰로오스, 한천 등
3) 전분
가. 전분은 비중이 커서 물에 침전한다. (전분은 침전하는 가루라는 뜻)
나. 여러 분자의 포도당이 α-glycoside 결합을 통해 결합한 다당류로 식물체의 에너지 저장물질이다.
다. 구조에 따라 amylose와 amylopectin으로 분류된다.
구분 | amylose | amylopectin |
구조 | 직쇄구조가 나선형으로 존재 포도당 6분자가 1회전 | 가지를 갖는 형태로 그물형 |
결합 형태 | α-1,4 결합 | α-1,4 결합 α-1,6 결합(가지 위치) |
요오드반응 | 청남색 | 적갈색 |
분자크기 | 크다 | 매우 크다 |
노화 | 쉽다 | 어렵다 |
함량 | 멥쌀 | 20% | 80% |
찹쌀 | 0% | 100% |
4) 난소화성 다당류(식이섬유)
가. 인체의 소화효소에 의해 분해되지 않는 다당류: 저칼로리
나. 정장 작용: 장관의 연동 촉진, 음식의 장 통과 시간 단축, 변의 양을 증대시킴
다. 무기질(Ca, Fe) 흡수를 저해하는 작용이 있다.
라. 혈중 콜레스테롤을 낮추는 작용도 있다.
마. 종류 : cellulose(식물 세포벽), glucomannan(곤약), agar(우뭇가사리), alginic acid(미역, 다시마), pectin(사과, 딸기, 밀감), inulin(돼지감자), chitin(새우, 게)
6. 식물성 다당류
1) 셀룰로오스(cellulose)
가. 포도당이 β-1,4결합을 하고 있는 직쇄상의 단순 다당체
나. 식물 세포벽의 주성분
다. 직쇄상의 분자들이 모여 미세 섬유를 형성하고 이들이 모여 섬유소를 형성
라. 인체의 소화효소에 의해 분해되지 않고, 곰팡이, 세균, 버섯, 달팽이, 흰개미와 같은 일부 생물에 의해 분해
마. 반추동물의 위에 존재하는 세균에 의해 분해되어 동물의 에너지원으로 이용됨
바. 셀룰로오스 유도체 : carboxymethyl cellulose(CMC), methyl cellulose(MC) 등 수용성으로 만든 후 호료(증점제)로 사용
사. 정장작용 : 장 운동 촉진, 변비 예방, 노폐물 흡착
아. 혈중 콜레스테롤 저하
자. 칼슘이나 철분 흡수 저해
2) 펙틴(pectin)
가. 세포벽 사이에 존재하면서 세포벽 사이를 결착시키는 역할을 하며 사과, 감귤, 딸기 등에 많다. 잼 제조에 관여한다.
나. 펙틴 분해효소 : 펙틴이 세포간 결착물질로 작용하기 때문에 펙틴이 분해되면 조직이 연화된다. 과일이 숙성될 때 펙틴 분해효소가 작용한다.
3) 한천(agar)
가. 홍조류인 우뭇가사리에서 추출한 다당류로 갈락토스가 주 구성 단당류
나. 85~100℃에서 녹고, 35~40℃에서 겔을 형성한다.
다. 안정제, 젤리, 미생물 배지 등에 사용된다.
4) 알긴산(alginic acid)
가. 미역이나 다시마와 같은 갈조류의 다당류로 mannuronic acid와 guluronic acid가 주 구성단위인 산성 다당류이다.
나. 나트륨과 결합하면 수용성이지만, 칼슘이나 마그네슘과 결합하면 불용성 겔이 만들어진다.
다. 증점제, 안정제로 널리 사용된다.
5) 글루코만난(glucomannan)
가. 곤약감자의 근경에 존재하는 다당류로 만난이라고도 한다.
나. 만노스와 글루코스가 주 구성성분
다. 물을 흡수하면 팽윤하여 다이어트식에 많이 사용
라. 알칼리에서는 반투염의 탄력있는 응고물 형성
6) 이눌린(inulin)
가. 돼지감자(뚱딴지), 다알리아뿌리, 우엉 등에 존재하는 다당류
나. 과당이 주 구성성분
7. 동물성 다당류
1) 글리코겐(glycogen)
가. 동물성 탄수화물로 간과 근육에 존재하는 에너지 저장물질.
나. 아밀로펙틴과 유사한 구조를 하지만 가지는 더 많고, 길이는 더 짧다.
다. 요오드 반응은 적갈색이며, 전분과 달리 호화/노화가 없다.
2) 키틴(chitin)
가. 곤충, 새우, 게의 껍질에 존재하는 다당류로, 질소(N)를 함유하고 있다.
나. 키틴과 단백질 혼합물이 탄산칼슘으로 경화되어 있는 상태
다. 아미노당인 아세틸 글루코사민이 주 구성성분
라. 키틴에서 아세틸기를 제거한 것이 키토산이다.
8. 복습 1단계
1) 탄수화물 분류
단당류 | 5탄당 | 리보스, 자일로스 | 생체성분 구성 |
6탄당 | 포도당, 과당, 갈락토오스 | 감미물질, 에너지원 |
이당류 | 환원당 | 맥아당 | 포도당-포도당, 식혜 |
셀로비오스 | 포도당-포도당, 섬유소분해 |
젖당 | 갈락토오스-포도당, 유즙 |
비환원당 | 설탕 | 포도당-과당, 감미도 기준 |
트레할로스 | 포도당-포도당 |
소당류 | 삼당류 | 라피노스 | 콩 |
사당류 | 스타키오스 | 콩 |
다당류 | 소화성 | 식물성 | 전분 |
동물성 | 글리코겐 |
난소화성 | 식물성 | 셀룰로오스 |
동물성 | 키틴 |
2) 포도당과 과당
항목 | 포도당 | 과당 |
영문명 | glucose | fructose |
열량(kcal/g) | 4 | 4 |
감미도 | 0.7 | 1.5 |
유리 상태 | 포도, 벌꿀, 과일, 혈액 | 벌꿀, 과일, 음료 |
결합 상태 | 설탕, 맥아당, 전분, 셀룰로오스 | 설탕, 이눌린 |
특징 | 체내에서 이용되는 기본당 | 높은 흡습성, 낮은 점도 |
산업적 제조 방법 | 전분 분해하여 제조 | 포도당을 과당으로 전환 |
3) 주요 이당류
항목 | 설탕 | 맥아당 | 유당 |
영문명 | sucrose | maltose | lactose |
분류 | 이당류(비환원당) | 이당류(환원당) | 이당류(환원당) |
구성 단당 | 포도당-과당 | 포도당-포도당 | 갈락토오스-포도당 |
감미도 | 1 | 0.5 | 0.2 |
식품(원료) | 사탕무, 사탕수수 | 물엿, 식혜 | 유즙(우유, 모유) |
특징 | 감미도 기준 | 엿기름 | 유당불내증 |
산업적 제조 | 사탕수수에서 정제 | 전분 분해로 생산 | 우유에서 정제 |
4) 포도당과 전분
구분 | 포도당 | 전분 |
영어명칭 | glucose | starch |
분자량 | 180 | 10,000,000~100,000,000 |
감미도 | 0.5 | 0 |
관계 | 전분이 분해되어 생산 | 포도당이 결합하여 생성 |
열량(kcal/g) | 4 | 4 |
자연계 존재 | 과일, 벌꿀 | 쌀, 보리, 밀, 옥수수, 감자 |
5) 아밀로오스와 아밀로펙틴
구분 | amylose | amylopectin |
구조 | 직쇄 구조 | 가지 구조 |
구조 | 나선형 | 그물형 |
glycoside bond | α-1,4 결합 | α-1,4 결합 α-1,6 결합(가지 위치) |
요오드반응 | 청남색 | 적갈색 |
분자크기 | 크다 | 매우 크다 |
노화 | 쉽다 | 어렵다 |
함량 | 멥쌀 | 20% | 80% |
찹쌀 | 0% | 100% |
6) 아밀로오스와 셀룰로오스
구분 | 아밀로오스(전분) | 셀룰로오스(섬유소) |
분류 | 소화성 다당류 | 난소화성 다당류 |
자연계 존재 | 쌀, 보리, 밀, 옥수수, 감자 | 식물 세포벽 |
구성 단당 | 포도당 | 포도당 |
glycoside bond | α-1,4 결합 | β-1,4 결합 |
열량(kcal/g) | 4 | 0 |
기능 | 에너지원 | 정장작용 |
분해효소 | amylase | cellulase(세균, 곰팡이) |
사용 식품 | 밥, 빵, 떡 | 채소, 과일, 다이어트식품 |
7) 아밀로펙틴과 글리코겐
구분 | amylopectin | glycogen |
구조 | 가지 구조 | 가지 구조 |
분자량 | 10,000,000~100,000,000 | 10,000,000~100,000,000 |
glycoside bond | α-1,4 결합 α-1,6 결합(가지 위치) | α-1,4 결합 α-1,6 결합(가지 위치) |
요오드반응 | 적갈색 | 적갈색 |
분자 특징 | 가지가 적고, 측쇄가 길다. | 가지가 많고, 측쇄가 짧다. |
기능 | 에너지 저장(식물) | 에너지 저장(동물) |
존재 | 쌀, 보리, 밀, 옥수수, 고구마 | 간, 근육 |
8) 멥쌀과 찹쌀
구분 | 멥쌀 | 찹쌀 |
용도 | 밥, 술, 식초 | 찰떡, 인절미, 경단 |
외관 | 반투명, 광택 | 유백색, 불투명 |
찰기 | 찰기 적다. | 찰기 많다. |
아밀로오스 함량 | 20 | 0 |
아밀로펙틴 함량 | 80 | 100 |
요오드반응 | 청색 | 적갈색 |
국내생산량 비율 | 90% 이상 | 10% 미만 |
9) 인디카와 자포니카 쌀
구분 | 인디카(안남미) | 자포니카 |
형태 | 장립종(가늘고 길다) | 단립종(짧고 둥글다) |
찰기 | 찰기 없다. | 찰기 있다. |
생산량 비율 | 90% | 10% |
주요 생산국 | 한국, 중국, 일본 | 태국, 필리핀, 베트남 |
용도 | 카레라이스 | 밥 |
아밀로오스 함량 | 20~25% | 17~20% |
9. 복습하기 2단계
탄수화물이 많은 대표적인 식재료는 무엇인가? 곡류
포도당 1g의 칼로리는 얼마인가? 4
단당류를 분류하는 기준은 무엇인가? 탄소의 수
과량 섭취한 탄수화물은 체내에서 어떤 성분으로 전환되어 저장되는가? 지방
비환원당에는 어떤 당이 있는가? 설탕
자일로오스는 탄소가 몇 개인가? 5
혈액에 유리형태로 약 0.1% 존재하는 단당류는? 포도당
고분자 물질인 이눌린을 구성하는 단당류는? 과당
천연당 중에서 감미가 가장 강하고 흡습성이 큰 단당류는? 과당
곤약의 만난을 구성하는 단당류는? 만노스
우유를 마시고 설사를 하는 증상의 원인 물질은 무엇인가? 유당
전분을 가수분해하여 생산하며, 포도당 2분자로 구성된 것은? 맥아당
갈락토오스와 포도당이 결합한 이당류로 정장작용을 하는 것은? 유당
포도당과 과당이 결합한 이당류로 사탕수수에서 생산하는 것은? 자당
돼지감자에 함유된 다당류는? 이눌린
천연당 중에서 감미도가 가장 큰 것은? 과당
설탕이 분해되면 어떤 당이 만들어지는가? 포도당과 과당
감미도의 기준이 되는 당은 무엇인가? 설탕
섬유소를 구성하는 단당류는 무엇인가? 포도당
글리코겐이 완전히 분해되면 어떤 당으로 되는가? 포도당
유당을 분해하는 효소는 무엇인가? 락타아제
설탕 제조에 사용되는 식물은 무엇인가? 사탕수수
콩(대두)에 함유된 3당류에는 어떤 것이 있는가? 라피노스
인체 중에서 glycogen이 가장 많이 함유된 기관은? 간 근육
포유 동물의 유즙 중에 존재하는 당은? 유당
멥쌀 전분의 amylose와 amylopectin의 비율은? 20:80
Amylopectin의 요오드 반응은? 적갈색
곤약의 주성분인 다당류는 무엇인가? 만난
과당은 포도당과 결합하여 어떤 당을 생성하는가? 설탕
전분을 구성하는 단당류는 무엇인가? 포도당
찹쌀의 아밀로스 함량은 얼마인가? 0
청남색을 나타내는 덱스트린은 무엇인가? 아밀로덱스트린
미역이나 다시마에 많은 난소화성 다당류는 무엇인가? 알긴산
새우나 게의 껍질 성분으로 키토산의 원료가 되는 것은? 키틴
셀룰로오스는 어떤 이온의 흡수를 저해하는가? Ca, Fe
알긴산을 겔화시키기 위해서 필요한 것은? 칼슘이온
한천을 겔화시키기 위해 필요한 것은? 냉각
돼지감자에 함유된 난소화성 다당류는? 이눌린
탄수화물
1. 탄수화물의 정의와 분류
1) 탄수화물의 생산
가. 녹색식물은 태양 에너지를 이용하여 대기 중의 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로부터 포도당과 전분과 같은 탄수화물을 만든다.
나. 탄수화물이 많은 식재료에는 ( 곡류 )가 대표적이며, 동물성 식품에는 거의 없다.
2) 정의
가. 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 구성되며, Cm(H2O)n 이라는 일반식으로 표현된다. 예를 들어 포도당은 C6(H2O)6이다.
나. 마치 탄소가 물과 결합하는 것처럼 보여서 탄수화물(carbohydrate)이라고 명명되었다. 그러나 모든 탄수화물에 해당되는 일반식이 아니다. 당질이라고도 한다.
다. 당질과 반대로 소화되지 않는 탄수화물은 섬유질이라고도 한다.
라. 다수의 -OH 기가 존재하고, 알데히드기(-CHO) 또는 케톤기(C=O) 함유한 물질이다. 알데히드가 존재하면 알도스, 케톤기가 존재하면 ( 케토스 )라고 한다.
3) 탄수화물의 기능
가. 에너지원 : 소화성 탄수화물은 g 당 약 ( 4 )kcal의 열량을 생산한다.
나. 지방산이나 아미노산과 같은 인체 성분을 만드는 데도 이용된다.
다. 감미료 : 단당이나 이당류는 단맛을 나타낸다.
라. 식이섬유 : 셀룰로오스, 펙틴, 한천과 같은 난소화성 다당류
4) 분류(당분자의 수에 따라) : 단당류, 이당류, 소당류, 다당류
가. 단당류 : 기본 단위의 당으로 분자를 구성하는 탄소의 수에 따라 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당이 있으며, 6탄당이 가장 많다. 오탄당에는 리보스, 자일로스(목당), 아라비노스가 있고, 6탄당에는 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스가 있다.
나. 이당류 : 2개의 단당이 결합하고 있는 당으로 맥아당(maltose), 설탕(sucrose), 유당(lactose)이 대표적이다.
다. 소당류 : 올리고당이라도 하며, 3~8개 정도의 단당이 결합하고 있다. (라피노스)와 스타키오스가 있다.
라. 다당류: 여러 개의 단당류가 결합한 고분자 물질로 전분(starch), 글리코겐과 같은 소화성 다당류와 cellulose(섬유소), pectin, chitin과 같은 난소화성 다당류로 나눌 수 있다.
5) 환원당과 비환원당
가. 환원력이 있는 단당류 전부와 맥아당, 젖당 등을 환원당이라고 하고, 환원력이 없는 설탕을 비환원당이라고 한다.
2. 단당류 monosaccharides
1) 5탄당의 종류와 특성
가. deoxyribose : DNA를 구성하는 성분이다.
나. xylose : 목당이라고도 하며, 유리형은 없고, 나무와 볏짚의 xylan을 구성하는 단당류이다. 소화할 수 없어서 당뇨환자의 감미료로 사용될 수 있고, 설탕 대비 0.6의 감미도를 갖는다.
2) 6탄당의 종류와 특성
가. 포도당 : 포도, 과일, (혈액) 등에는 포도당이 존재하며, α형은 설탕, 맥아당, 젖당, 전분, 덱스트린, 글리코겐 등을 구성하고, β형은 cellulose를 구성한다. 감미도는 0.5이다. α형이 β형 보다 감미도가 크다. 혈중 포도당 농도는 당뇨병 판정에 중요한 기준이 된다. 정상은 80~120mg/100ml이다.
나. 과당 : 과일, 벌꿀 등에는 과당 형태로 존재하며, 설탕이나 이눌린 등을 구성하는 ketose이다. 천연당 중에서 감미도가 가장 커서(감미도 1.5) 음료나 사탕 등의 단맛 성분으로 많이 이용되고 있다. 용해도가 커서 물에 잘 녹는다. 흡습성이 강해 결정화가 힘들기 때문에 주로 시럽형태(액상과당)로 판매되고 있다. 점도가 낮다.
다. 갈락토오스 : 유리상태로는 존재하지 않으며, 젖당, 라피노스, 갈락탄, 헤미셀룰로오스, 한천의 구성성분으로 존재한다.
라. 만노스 : 유리상태로는 존재하지 않으며, 곤약의 만난과 헤미셀룰로오스를 구성하는 성분이다.
3) 단맛과 온도
가. 과일에는 과당이 존재하며, 음료 제조에도 많이 사용한다. 과당은 온도에 따라 크게 감미도가 변하는데, 저온에서 감미도가 더 높아진다. 과일이나 음료를 냉장하여 먹으면 더 달게 느껴진다.
3. 이당류 Disaccharides
1) 맥아당(maltose)
가. 두 분자의 포도당이 결합한 이당류이다.
나. 산업적으로는 옥수수나 쌀 전분을 가수분해하여 생산하는 일종의 전분당이다.
다. 물엿이나 식혜 등에 많다. 감미도는 0.6이다.
2) 설탕(sucrose)
가. 자당, 서당이라고도 하며 포도당과 과당이 결합한 비환원성 이당류이다. 단맛의 질이 좋기 때문에 많이 사용되고 있다.
나. 사탕무나 사탕수수에 존재하며, 감미도를 결정하는 기준 물질이다.
다. 산, 알칼리, 효소(invertase)에 의해 분해되어 동량의 포도당과 과당이 만들어지는데, 이때 우선성인 설탕이 과당에 의해 좌선성으로 변하기 때문에 전화당이라고 한다. 벌꿀이 이에 해당한다.
3) 유당(lactose)
가. 젖당이라고도 하며 갈락토오스와 포도당이 결합한 이당류로서 포유류의 젖에 4%정도 존재한다.
나. 유당불내증 lactose intolerance : 우유에 함유된 유당은 포도당과 갈락토오스로 이루어진 이당류이다. ( Lactase, β-galactosidase )라고 하는 효소에 의해 분해된 후 흡수된다. 효소가 없거나 부족한 사람은 유당을 소화하지 못하기 때문에 설사를 하는데, 이를 유당불내증이라고 한다.
4) 셀로비오스(cellobiose)
가. 포도당 두 분자가 β-1,4결합을 하고 있으며, 소화되지 않는다.
나. 자연계에는 없으며, 셀룰로오스를 분해하여 생산할 수 있다.
4. 기타 올리고당류 Oligosaccharides
1) 소화성 올리고당
가. 인체 소화효소에 의해 분해되는 올리고당으로 당의 종류에 따라 삼당류, 사당류, 오당류 등이 있다.
2) 난소화성 올리고당
가. 인체 소화효소에 의해 분해되지 않기 때문에 칼로리가 낮다. 충치나 비만을 유발하지 않는 올리고당이다. 장내 유익세균(비피더스균)의 증식을 돕기 때문에 정장 효과가 있다.
나. 라피노스 (raffinose) : 3당류. 갈락토스-글루코스-프럭토스, 콩, 면실, 사탕무에 존재
다. 스타키오스(stachyose) : 4당류, 갈락토스-갈락토스-글루코스-프럭토스, 콩, 면실에 존재
라. 합성 난소화성 올리고당 : 프럭토올리고당, 이소말토올리고당 등
5. 다당류 Polysaccharides
1) 구성 단위에 따른 분류
가. 단순 다당류: 한 가지 단당류로만 중합된 다당류, 전분, 글리코겐, 셀룰로오스
나. 복합 다당류: 두 가지 이상의 당류로 구성된 다당류, 펙틴, 헤미셀룰로오스
2) 소화 여부에 따른 분류
가. 소화성 다당류: 인체의 소화효소에 의해 분해되는 다당류, 전분, 글리코겐 등
나. 난소화성 다당류: 인체에 의해 소화되지 않는 다당류, 셀룰로오스, 한천 등
3) 전분
가. 전분은 비중이 커서 물에 침전한다. (전분은 침전하는 가루라는 뜻)
나. 여러 분자의 포도당이 α-glycoside 결합을 통해 결합한 다당류로 식물체의 에너지 저장물질이다.
다. 구조에 따라 amylose와 amylopectin으로 분류된다.
구분
amylose
amylopectin
구조
직쇄구조가 나선형으로 존재
포도당 6분자가 1회전
가지를 갖는 형태로 그물형
결합 형태
α-1,4 결합
α-1,4 결합
α-1,6 결합(가지 위치)
요오드반응
청남색
적갈색
분자크기
크다
매우 크다
노화
쉽다
어렵다
함량
멥쌀
20%
80%
찹쌀
0%
100%
4) 난소화성 다당류(식이섬유)
가. 인체의 소화효소에 의해 분해되지 않는 다당류: 저칼로리
나. 정장 작용: 장관의 연동 촉진, 음식의 장 통과 시간 단축, 변의 양을 증대시킴
다. 무기질(Ca, Fe) 흡수를 저해하는 작용이 있다.
라. 혈중 콜레스테롤을 낮추는 작용도 있다.
마. 종류 : cellulose(식물 세포벽), glucomannan(곤약), agar(우뭇가사리), alginic acid(미역, 다시마), pectin(사과, 딸기, 밀감), inulin(돼지감자), chitin(새우, 게)
6. 식물성 다당류
1) 셀룰로오스(cellulose)
가. 포도당이 β-1,4결합을 하고 있는 직쇄상의 단순 다당체
나. 식물 세포벽의 주성분
다. 직쇄상의 분자들이 모여 미세 섬유를 형성하고 이들이 모여 섬유소를 형성
라. 인체의 소화효소에 의해 분해되지 않고, 곰팡이, 세균, 버섯, 달팽이, 흰개미와 같은 일부 생물에 의해 분해
마. 반추동물의 위에 존재하는 세균에 의해 분해되어 동물의 에너지원으로 이용됨
바. 셀룰로오스 유도체 : carboxymethyl cellulose(CMC), methyl cellulose(MC) 등 수용성으로 만든 후 호료(증점제)로 사용
사. 정장작용 : 장 운동 촉진, 변비 예방, 노폐물 흡착
아. 혈중 콜레스테롤 저하
자. 칼슘이나 철분 흡수 저해
2) 펙틴(pectin)
가. 세포벽 사이에 존재하면서 세포벽 사이를 결착시키는 역할을 하며 사과, 감귤, 딸기 등에 많다. 잼 제조에 관여한다.
나. 펙틴 분해효소 : 펙틴이 세포간 결착물질로 작용하기 때문에 펙틴이 분해되면 조직이 연화된다. 과일이 숙성될 때 펙틴 분해효소가 작용한다.
3) 한천(agar)
가. 홍조류인 우뭇가사리에서 추출한 다당류로 갈락토스가 주 구성 단당류
나. 85~100℃에서 녹고, 35~40℃에서 겔을 형성한다.
다. 안정제, 젤리, 미생물 배지 등에 사용된다.
4) 알긴산(alginic acid)
가. 미역이나 다시마와 같은 갈조류의 다당류로 mannuronic acid와 guluronic acid가 주 구성단위인 산성 다당류이다.
나. 나트륨과 결합하면 수용성이지만, 칼슘이나 마그네슘과 결합하면 불용성 겔이 만들어진다.
다. 증점제, 안정제로 널리 사용된다.
5) 글루코만난(glucomannan)
가. 곤약감자의 근경에 존재하는 다당류로 만난이라고도 한다.
나. 만노스와 글루코스가 주 구성성분
다. 물을 흡수하면 팽윤하여 다이어트식에 많이 사용
라. 알칼리에서는 반투염의 탄력있는 응고물 형성
6) 이눌린(inulin)
가. 돼지감자(뚱딴지), 다알리아뿌리, 우엉 등에 존재하는 다당류
나. 과당이 주 구성성분
7. 동물성 다당류
1) 글리코겐(glycogen)
가. 동물성 탄수화물로 간과 근육에 존재하는 에너지 저장물질.
나. 아밀로펙틴과 유사한 구조를 하지만 가지는 더 많고, 길이는 더 짧다.
다. 요오드 반응은 적갈색이며, 전분과 달리 호화/노화가 없다.
2) 키틴(chitin)
가. 곤충, 새우, 게의 껍질에 존재하는 다당류로, 질소(N)를 함유하고 있다.
나. 키틴과 단백질 혼합물이 탄산칼슘으로 경화되어 있는 상태
다. 아미노당인 아세틸 글루코사민이 주 구성성분
라. 키틴에서 아세틸기를 제거한 것이 키토산이다.
8. 복습 1단계
1) 탄수화물 분류
단당류
5탄당
리보스, 자일로스
생체성분 구성
6탄당
포도당, 과당, 갈락토오스
감미물질, 에너지원
이당류
환원당
맥아당
포도당-포도당, 식혜
셀로비오스
포도당-포도당, 섬유소분해
젖당
갈락토오스-포도당, 유즙
비환원당
설탕
포도당-과당, 감미도 기준
트레할로스
포도당-포도당
소당류
삼당류
라피노스
콩
사당류
스타키오스
콩
다당류
소화성
식물성
전분
동물성
글리코겐
난소화성
식물성
셀룰로오스
동물성
키틴
2) 포도당과 과당
항목
포도당
과당
영문명
glucose
fructose
열량(kcal/g)
4
4
감미도
0.7
1.5
유리 상태
포도, 벌꿀, 과일, 혈액
벌꿀, 과일, 음료
결합 상태
설탕, 맥아당, 전분, 셀룰로오스
설탕, 이눌린
특징
체내에서 이용되는 기본당
높은 흡습성, 낮은 점도
산업적 제조 방법
전분 분해하여 제조
포도당을 과당으로 전환
3) 주요 이당류
항목
설탕
맥아당
유당
영문명
sucrose
maltose
lactose
분류
이당류(비환원당)
이당류(환원당)
이당류(환원당)
구성 단당
포도당-과당
포도당-포도당
갈락토오스-포도당
감미도
1
0.5
0.2
식품(원료)
사탕무, 사탕수수
물엿, 식혜
유즙(우유, 모유)
특징
감미도 기준
엿기름
유당불내증
산업적 제조
사탕수수에서 정제
전분 분해로 생산
우유에서 정제
4) 포도당과 전분
구분
포도당
전분
영어명칭
glucose
starch
분자량
180
10,000,000~100,000,000
감미도
0.5
0
관계
전분이 분해되어 생산
포도당이 결합하여 생성
열량(kcal/g)
4
4
자연계 존재
과일, 벌꿀
쌀, 보리, 밀, 옥수수, 감자
5) 아밀로오스와 아밀로펙틴
구분
amylose
amylopectin
구조
직쇄 구조
가지 구조
구조
나선형
그물형
glycoside bond
α-1,4 결합
α-1,4 결합
α-1,6 결합(가지 위치)
요오드반응
청남색
적갈색
분자크기
크다
매우 크다
노화
쉽다
어렵다
함량
멥쌀
20%
80%
찹쌀
0%
100%
6) 아밀로오스와 셀룰로오스
구분
아밀로오스(전분)
셀룰로오스(섬유소)
분류
소화성 다당류
난소화성 다당류
자연계 존재
쌀, 보리, 밀, 옥수수, 감자
식물 세포벽
구성 단당
포도당
포도당
glycoside bond
α-1,4 결합
β-1,4 결합
열량(kcal/g)
4
0
기능
에너지원
정장작용
분해효소
amylase
cellulase(세균, 곰팡이)
사용 식품
밥, 빵, 떡
채소, 과일, 다이어트식품
7) 아밀로펙틴과 글리코겐
구분
amylopectin
glycogen
구조
가지 구조
가지 구조
분자량
10,000,000~100,000,000
10,000,000~100,000,000
glycoside bond
α-1,4 결합
α-1,6 결합(가지 위치)
α-1,4 결합
α-1,6 결합(가지 위치)
요오드반응
적갈색
적갈색
분자 특징
가지가 적고, 측쇄가 길다.
가지가 많고, 측쇄가 짧다.
기능
에너지 저장(식물)
에너지 저장(동물)
존재
쌀, 보리, 밀, 옥수수, 고구마
간, 근육
8) 멥쌀과 찹쌀
구분
멥쌀
찹쌀
용도
밥, 술, 식초
찰떡, 인절미, 경단
외관
반투명, 광택
유백색, 불투명
찰기
찰기 적다.
찰기 많다.
아밀로오스 함량
20
0
아밀로펙틴 함량
80
100
요오드반응
청색
적갈색
국내생산량 비율
90% 이상
10% 미만
9) 인디카와 자포니카 쌀
구분
인디카(안남미)
자포니카
형태
장립종(가늘고 길다)
단립종(짧고 둥글다)
찰기
찰기 없다.
찰기 있다.
생산량 비율
90%
10%
주요 생산국
한국, 중국, 일본
태국, 필리핀, 베트남
용도
카레라이스
밥
아밀로오스 함량
20~25%
17~20%
9. 복습하기 2단계
탄수화물이 많은 대표적인 식재료는 무엇인가? 곡류
포도당 1g의 칼로리는 얼마인가? 4
단당류를 분류하는 기준은 무엇인가? 탄소의 수
과량 섭취한 탄수화물은 체내에서 어떤 성분으로 전환되어 저장되는가? 지방
비환원당에는 어떤 당이 있는가? 설탕
자일로오스는 탄소가 몇 개인가? 5
혈액에 유리형태로 약 0.1% 존재하는 단당류는? 포도당
고분자 물질인 이눌린을 구성하는 단당류는? 과당
천연당 중에서 감미가 가장 강하고 흡습성이 큰 단당류는? 과당
곤약의 만난을 구성하는 단당류는? 만노스
우유를 마시고 설사를 하는 증상의 원인 물질은 무엇인가? 유당
전분을 가수분해하여 생산하며, 포도당 2분자로 구성된 것은? 맥아당
갈락토오스와 포도당이 결합한 이당류로 정장작용을 하는 것은? 유당
포도당과 과당이 결합한 이당류로 사탕수수에서 생산하는 것은? 자당
돼지감자에 함유된 다당류는? 이눌린
천연당 중에서 감미도가 가장 큰 것은? 과당
설탕이 분해되면 어떤 당이 만들어지는가? 포도당과 과당
감미도의 기준이 되는 당은 무엇인가? 설탕
섬유소를 구성하는 단당류는 무엇인가? 포도당
글리코겐이 완전히 분해되면 어떤 당으로 되는가? 포도당
유당을 분해하는 효소는 무엇인가? 락타아제
설탕 제조에 사용되는 식물은 무엇인가? 사탕수수
콩(대두)에 함유된 3당류에는 어떤 것이 있는가? 라피노스
인체 중에서 glycogen이 가장 많이 함유된 기관은? 간 근육
포유 동물의 유즙 중에 존재하는 당은? 유당
멥쌀 전분의 amylose와 amylopectin의 비율은? 20:80
Amylopectin의 요오드 반응은? 적갈색
곤약의 주성분인 다당류는 무엇인가? 만난
과당은 포도당과 결합하여 어떤 당을 생성하는가? 설탕
전분을 구성하는 단당류는 무엇인가? 포도당
찹쌀의 아밀로스 함량은 얼마인가? 0
청남색을 나타내는 덱스트린은 무엇인가? 아밀로덱스트린
미역이나 다시마에 많은 난소화성 다당류는 무엇인가? 알긴산
새우나 게의 껍질 성분으로 키토산의 원료가 되는 것은? 키틴
셀룰로오스는 어떤 이온의 흡수를 저해하는가? Ca, Fe
알긴산을 겔화시키기 위해서 필요한 것은? 칼슘이온
한천을 겔화시키기 위해 필요한 것은? 냉각
돼지감자에 함유된 난소화성 다당류는? 이눌린