달콤한 ......
당(糖)의 종류와 특성, 우리 몸 안에서 당의 역할과 그 과부족이 주는 영향 등을 종합하여 본다. 체내에서 당의 섭취와 대사기능, 전달물질로서 체내 당 수치를 조절하는 인슐린의 작용 등을 알아 보고, 당과 관련된 성인병의 원인과 그에 대한 일반적 처세술에는 어떤 류들이 있는지? 일반상식 수준의 자료이다. 최근 HbA1c 가 8.1% 나 되어 관심사항들에 대한 식견도 넓히고, 이를 토대로 스스로를 관리하여 볼 의도로 정리한 것들로서, 자료 출처가 분명하지 못하고, 그 내용 또한 합당한지 여부가 명확하지는 않다.
■ 당(糖)
□ 당 (糖, sugar)
무색의 달콤한 맛을 갖는 수용성 혼합물
종자(種子)식물의 수액과, 포유동물의 젖에 들어 있음
탄수화물의 가장 간단한 기(基)로 이루어져 있음
화학식은 C12H22O11
가장 흔한 당은 설탕이라 부르는 수크로오스(sucrose, 자당)임
. 설탕 - 99.9％가 수크로오스이며, 사탕무와 사탕수수에서 상업적으로 대량생산
사탕무와 사탕수수 무게의 5~20％가 수크로오스
. 옥수수당 – 글루코오스 또는 덱스트로오스라고도 함
. 과당 – 프룩토오스 또는 레불로오스라고도 함
. 맥아당 – 말토오스
. 젖당 – 락토오스(동물에서 공통적으로 나오는 유일한 당) 등
. 벌꿀 - 수크로오스 외에도 수크로오스에 산이나 전화효소가 작용하여 만들어지는
글루코오스와 프룩토오스가 들어 있음
□ 탄수화물 (炭水化物, carbohydrate, 당류)
탄수화물은 당류, 녹말, 셀룰로오스를 포함하는 광범위한 천연 유기물질임
탄수화물의 일반식은 Cn(H2O)m
탄수화물은 일반적으로 단당류, 이당류, 올리고당류, 다당류로 분류함
단당류 분자는 3~9개의 탄소원자를 가지고 있음
. 포도당(글루코오스, 덱스트로오스 또는 옥수수당이라고도 함)
. 프룩토오스(과당), 갈락토오스 등
이당류는 2개의 간단한 당분자가 서로 연결됨
. 수크로오스(설탕)는 포도당 1분자와 프룩토오스 분자로 되어 있음
. 락토오스(젖당), 말토오스 등
올리고당은 3~6개의 단당류 단위로 이루어짐
다당류는 1만 개 이상의 단당류 단위가 서로 연결되어 있음
. 셀룰로오스, 녹말, 글리코겐 등
. 천연에서 발견되는 대부분의 구조 탄수화물과 저장 탄수화물이 포함됨
녹색식물은 이산화탄소와 물을 탄수화물로 전환하기 위해 광합성을 함
. 광합성 과정에서 산소가 대기로 방출되고 빛 에너지가 탄수화물의 화학 에너지로 바뀜
. 식물은 과일에 들어 있는 수크로오스, 식물의 구조성분인 셀룰로오스, 저장 녹말 등
매우 다양한 그 밖의 다당류로 전환됨
동물에서 탄수화물은 빨리 이용할 수 있는 에너지 저장원으로 작용함
. 포도당은 고등동물의 혈액 내에서 순환하는 당으로 세포에 의해 흡수, 산화되어
대사과정에 필요한 에너지를 제공함
. 글리코겐은 포도당 분자가 가지 난 사슬형태로 고등동물의 간과 근육에 저장되어,
스트레스를 받거나 근육활동이 일어나면 포도당으로 분해됨
. 다당류는 특정 동물의 구조성분으로 작용하는데,
예를 들어 셀룰로오스와 비슷한 키틴질은 곤충과 다른 절지동물의 외골격을 만듦
천연에서 가장 흔하게 산출되는 단당류인
. 헥토오스에는 포도당, 만노오스, 프룩토오스
. 펜토오스에는 크실로오스, 아라비노오스가 있음
2개의 다른 단당류인 리보오스와 디옥시리보오스는 모든 세포에서 발견됨
. 이들은 각각 리보핵산(RNA)과 디옥시리보핵산(DNA)의 탄수화물 성분을 형성함
갈락토오스는 한천과 카라기닌 같은 올리고 당류와 다당류의 공통 성분으로 대부분의 동물의 뇌와 신경조직에 들어 있는 당지질 (탄수화물을 포함하고 있는 지질)에서 산출됨
포도당은 과일, 꿀, 혈액에 있음
. 천연에서 가장 흔히 산출되는 이당류 수크로오스와 락토오스의 성분이며,
. 다당류인 셀룰로오스, 녹말, 글리코겐의 유일한 구조 단위임
포도당은 상업적으로 옥수수 녹말을 가수분해하여 대량생산됨
. 옥수수 시럽으로 팔리고 결정 형태는 때로 덱스트로오스라는 이름으로 팔림
프룩토오스는 이당류인 수크로오스 성분의 하나임
. 꿀, 사과, 토마토에 결합되지 않은 형태로도 존재하지만 대부분은 수크로오스에서 얻어짐
□ 8 가지 당 영양소
8 종류의 당 중에서 우리 식탁에서 섭취 가능한 종류는 글루코스와 우유에 많은 갈락토스 2종류 뿐이며, 나머지 6가지는 글루코스와 갈락토스 두 가지에서 만들어 지기도 하지만 젊거나 신체 건강한 경우며, 노화가 진행 될수록 6가지는 점점 만들어지기 힘들어짐
. 글루코스(Glucose):
설탕, 과당, 그리고 전분 식품이 우리 몸에서 글루코스로 바뀌게 됨
대부분의 경우 쌀, 옥수수, 감자, 보리, 설탕 등등의 형태로 과잉 섭취됨
. 갈락토스(Galactose):
유제품의 락토스(lactose: 유당-milk sugar)가 바뀌는 것
. 푸코스(Fucose):
모유, 자운영(astragalus herb), 그리고 몇 가지의 약용버섯에 들어있음
이 성분은 면역체계의 강화, 암세포의 성장과 전이를 막는데 유익한 것으로 보고됨
. 만노스(Mannose):
가장 보편적인 공급원은 알로에(Aloe Vera)
만노스는 세포간 상호작용에서 아주 중요한 역할을 하며 또한 혈당수준을 낮춰주는 것으로 알려져 있음. 바이러스 세균의 침투를 막는 면역기능과 천연적인 항염 효능이 있음
. 크실로스(Xylose):
이 성분은 이따금 단맛의 무설탕 껌이나 캔디 등에서 발견되고
코에 뿌리는 스프레이에 첨가되기도 함
병원균과 알레르기원인물질이 세포막 점액에 결합하는 것을 약화시키는 역할도 하며
특정 암을 예방하는데 도움이 되고 항균, 항박테리아 물질로 알려짐
. 엔-아세틸-뉴라민산(N-Acetyl-Neuraminic Acid):
모유에는 풍부히 들어있으며 뇌기능과 뇌성장에 결정적인 영향을 줌
면역기능을 향상시키고 항바이러스 작용을 하는 것으로 보고됨
특정한 질병을 갖고 있으면 이 성분의 소화능력이 떨어짐
. 엔-아세틸-글루코사민(N-Acetyl-Glucosamine):
연골의 재생산과 관절의 염증에 유익함
글루코사민은 특히 이 당질 복합제로부터 나오는 관절상태를 위한 천연약품으로 잘 알려졌음
부족하거나 기능이 잘못될 경우 대장에 질병이 발생하는 것과 연관 있음
. 엔-아세틸-갈락토사민(N-Acetyl-Galactosamine):
특정종양 성장을 억제하고 다른 글리코 성분처럼 세포간 의사전달을 명확하고 신속하게 전달하는 역할을 함
□ 단당 (単糖, monosaccharide)
단당이란, 그 이상 가수분해되지 않는 당류를 말함
단당은 복수의 당이 결합(탈수.축합)하여, 한층 더 큰 당인 다당, 올리고당, 이당 등의 형태를 만들 때
그 구성요소가 되며, 일반적으로 수용성이며 결정성의 무색 고체임
. 구조 및 분류
단당의 대부분은 환상 구조임
수중에서는 분자내 헤미 아세탈(hemi-acetal), 헤미 케탈(hemi-ketal) 구조를 취하기 쉽고,
이 때의 각 구조를 특히 각각 알도스, 케토스라고 부름. 이 구조 변화는 평형 반응이며,
평형을 통해 일어나는 입체 이성화를 변선광(変旋光)이라고 부름
단당은 히드록실기를 다수 가지고 있어 같은 화학식을 가지더라도 다수의 이성체가 존재함
이러한 이성체는 완전히 다른 성질을 나타냄
예외는 있으나, 조성식 CnH2nOn으로 나타나며,
. n = 5의 것을 5탄당 (펜토스, 예： 리보스, 데오키시리보스) . n = 6의 것을 6탄당(헥소스, 예： 글루코오스, 프락토스, 갈락토스)로 분류함
분자 구조에 의한 분류(입체 이성체)： D형, L형
카르보닐 기준： 알도스, 케토스
탄소수에 의한 분류： 트리오스, 테트로스, 펜토스, 헥소스 등
. 탄소 C6까지의 단당류
. 알도스
알도트리오스 - Glyceraldehyde
알도테트로스 - Erythrose, Threose
알도펜토스 - Ribose, Lyxose, Xylose, Arabinose
알도헥소스 - Allose, Talose, Gulose, Glucose, Altrose, Mannose, Galactose, Idose
. 케토스
케토트리오스 - Dihydroxyacetone (DHA)
케토테트로스 - Erythrulose
케트펜토스 - Xylulose, Ribulose
케토헥소스 - Psicose, Fructose, Sorbose, Tagatose
□ 당(糖) 영양에 대해 (글라이코 영양의 종합적 효능)
. 글라이코 당의 종류
글라이코(Glyco)란 “달다”라는 뜻으로 단당류 또는 당(糖)을 말함
일반적으로 탄수화물이 인체의 에너지를 생산하는 것으로 오랫동안 이해되어 왔으나
그 외에도 신체의 기능 조화에 중요한 역할을 한다는 사실이 새로 밝혀졌음
식물계에 200 여가지 단당류가 있지만 인체의 건강에 사용되는 당의 종류는 10가지 미만에 불과하며, 근래 확인된 글라이코 영양의 단당류들로는 만노즈, 가락토오스, 푸코오스, N-아세틸 글루코스아민, N-아세틸갈락토스아민 및 시알산(NANA) 등임
. 모유와 글라이코 영양
글라이코 영양의 시알산, 푸코오스, 갈락토스, N-아세틸글루코사민, N-아세틸갈락토스아민은 특히 신생아의 건강에 중요하며 모유에 풍부함. 모유 속의 글라이코 영양은 다음과 같은 중요한 역할을 함
ㆍ 호흡기 바이러스 억제 및 살균작용 ㆍ 세균감염 설사 예방 ㆍ 알르레기 예방 ㆍ 적절한 철분 흡수 ㆍ 비티민 B12의 생체 이용율 조절 ㆍ 건강한 소화계의 발육 성장 기능 ㆍ 신체의 성장 발육
. 글라이코와 세포신호 전달
이들 당 분자들은 수 많은 각기 다른 방법으로 결합될 수 있는 “문자” “알파벳”을 구성하여 인체의 건강유지를 위하여 필요한 정보를 전달하는 “단어”를 만듦
당 단백질은 당과 단백질의 화합체이고, 당지질은 당과 지방의 화합물로서 일반적으로 당 접합체라고 함
세포 표면과 혈액내의 당 접합체는 건강에 필요한 복잡한 각종 기능을 신체가 수행할 수 있게 하는 세포의 인식과정을 담당함, 하나의 세포 표면의 당 접합체는 다른 세포의 수용체와 결합하는데 이를 통하여 세포는 다른 세포와 교신을 할 수 있게 되며, 이것을 세포간 케뮤니케이션이라 칭함
. 글라이코와 암
푸코스, 갈락토스, 만노스, 글루코스아민, N-아세틸갈락토스아민,등 글라이코 당들은 특정 암에서 종양 세포의 증식 및 전이를 억제하며, 이들은 자연살해 세포의 활성화를 촉진하고 종양세포가 정상세포에 접착하는 것을 방해하여 암이 다른 세포로 전이되는 것을 억제함
. 글라이코와 면역계
건강한 면역계는 면역글로블린과 단백질 면역세포의 적절한 글라이코실화에 달려있음
혈관벽 세포와 면역세포 표면의 글라이코 당은 면역세포가 전염성 미생물을 죽일 수 있도록 혈류를 떠나 손상 또는 감염된 조직에 접근할 위치를 지시하는 중요한 세포간 케뮤니케이션의 신호체계임
만노스와 갈락토스, 다당류들은 면역반응과 염증을 조절하는 각종생체 활성물질의 분비를 조절하면서 대식세포를 활성화하고 상처를 치유하며 세균과 잔여 세포를 제거하도록 함
대식세포가 염증부위의 죽은 혈액세포와 잔여세포를 제거할 때는 세포표면의 글라이코 당에 의하여 죽은 세포를 인식하며, 혈액 단백질의 그라이코 당은 림프구가 조직의 염증이 일어나는 혈관벽에 세포가 접착되지 않게 함
푸코스당은 알레르기성 접촉성 피부염의 피부반응을 억제하고 글루코스아민은 N-아세틸글루코스아민의 대사관련 제품으로 골관절염 환자의 통증을 감소시키고 관절운동을 개선함
가락토스 결핍은 관절염의 발병요인이며, 관절염 환자는 갈락토스 결핍이 나타남
또한 푸코스당의 혈중 농도에 감소에 따라 류마치성 관절염환자의 질병의 정도가 증가하는 것으로 나타남
. 면역계에 작용하는 글라이코 영양의 효능 ㆍ 세포의 생존과 치유, 회복에 중요한 역할을 수행 ㆍ 면역 세포들의 기능 강화 ㆍ 천식에 긍정적 효과 ㆍ 류마치스 관절염에 긍정적 효과 ㆍ 홍반성 루푸스에 긍정적 효과 ㆍ 치주질환, 구강염, 단순포진 개선 효과 ㆍ 알르레기성 접촉성 피부염의 피부반응 억제효과 ㆍ 기관지 알르레기 반응의 억제 효과 ㆍ 관절염 예방효과 ㆍ 골관절염 환자의 통증 감소
. 글라이코와 당뇨병
인슐린의 세포 수용체에는 만노스, 갈락토스, 푸코스, N-아세틸글루코스아민, 시알산을 함유하는 올리고당 측쇄가 있고 다른 셀에는 다른 당 사슬이 있음
N-아세틸글루코스아민과 포도당은 인슐린 분비를 자극하고 이들 당 대사는 인슐린이 조절하기 때문에 당료환자는 글라이코 영양을 포함하는 식사를 할 경우 당뇨 치료제 약물의 투여를 조절해야 함 ㆍ 글라이코 당은 혈중 포도당과 인슐린 의존형(2형)당뇨환자의 근막통을 감소시킴 ㆍ 탄수화물 결핍성 당단백 증후군을 효과적으로 치료함 ㆍ 혈중 당의 수치 및 인슐린 분비 조절에 중요한 역할을 함 ㆍ 당뇨와 신부전으로 인한 백내장 발생을 예방함 ㆍ 당뇨병 치료에 도움이 됨
. 글라이코와 해독작용
글라이코 영양은 신체의 독소 해소에 중요한 작용을 함
ㆍ 독성효과가 나타나기 전에 신체에서 독성을 제거함 ㆍ 세포에 있는 환경호르몬을 펌프작용을 통하여 배출함
. 글라이코와 세균
글라이코 영양은 세균억제와 질병예방에 중요한 작용을 함
ㆍ 만노스와 글르코사민등은 세균 바이러스, 곰팡이등을 파괴하고 감염을 예방 ㆍ 세포 수용체에 있는 그라이코당은 세균과 바이러스를 식별 ㆍ 시알산과 푸코스, 만노스드 등은 세균이나 바이러스등이 세포에 접착하는 것을 방지 ㆍ 대식세포를 자극하여 항독소인 인터페론을 분비하여 바이러스를 억제 ㆍ 체세포의 미생물흡수 및 파괴능력을 향샹시킴 ㆍ 흡입으로 기도 점막 등에 침입한 세균이나 바이러스의 활동억제로 폐질환등을 예방
. 기타 생물학적 효과 ㆍ 글라이코 영양은 칼슘의 결핍으로 일어나는 골다공증의 칼슘 섭취를 활성화 ㆍ 위장이나 소장의 보호와 기능을 회복 ㆍ 건강한 소화작용을 위하여 장에 필요한 장 박테이라 균형 유지에 도움 ㆍ 알츠하이머병 환자의 기억력을 회복시킴 ㆍ 흡연 및 음주욕구를 감소시킴 ㆍ 몸속의 과다한 콜레스테롤을 정상적으로 유지시킴 ㆍ 신경기능 작용을 정상적으로 조절 ㆍ 만성피로 증후군과 섬유근통을 해소함 ㆍ 중증 주의력 결핍과 과잉행동장애를 개선함 ㆍ 성장장애가 있는 소아의 성장발육에 도움 ㆍ 독서 장애를 개선함 인용: 생화학 교수 : R.K. Murray, 글 박창욱
□ 글루코스
탄소 6개를 가지며 알데히드기를 가지는 단당류인 알도헥소오스의 대표적 종류
D-글루코오스를 포도당이라고 함
분자식은 C6H12O6
D형. L형 2종의 광학이성질체가 있는데, 천연으로는 D형만이 존재하며 D-글루코오스를 포도당이라 함
자연계 존재
. 달콤한 과즙, 동물의 혈액. 림프액 등에 유리상태 . 글리코겐. 녹말. 셀룰로오스 등의 다당류 . 설탕 등의 소당류 및 여러 배당체의 구성성분 . 세포벽의 구성성분 등
글루코오스는 탄수화물 대사의 중심적 화합물로서, 에너지원으로서 분해
. 글루코오스 → 헥소키나아제의 작용으로 글루코오스-6-인산 → 피루브산으로 분해 → 호기적 조건에서는 TCA회로를 거쳐서 이산화탄소와 물로 분해
글루코오스는 이러한 세포호흡을 통해 분해되어 에너지를 생산하고, 그 에너지는 ATP의 형태로 저장됨. 이 에너지는 발효. 호흡 등에 사용됨
. ATP (Adenosine triphosphate, 아데노신 삼 인산) 우리 인체 내에서, 당을 분해하는 해당계(解糖系)와 “구연산회로”에서 생긴 수소는 산소와 결합하여 H2O를 만들고, 이 때 생긴 막대한 에너지를 이용하여 ATP 를 생산하는 것이 전자전달계라고 한다.
효소 내를 수소이온이 통과하는 힘을 이용하여 ADP와 인산(燐酸)에서 ATP를 합성한다. 생물의 에너지 대사에서 매우 중요한 역할을 하는 ATP는 아데닌에 5탄당의 탄수화물이 결합한 형태로서, 이것을 “산화적 인산화”라고 한다. 이 때 모양은 마치 댐에 저장된 물로 발전기를 돌리는 구조처럼 되어 있고, 실제로 “ATP-합성효소”의 축은 6,000 rpm의 속도로 회전한다고 알려지고 있다. 이 전자전달계는 미토콘드리아 내 세포막을 관통하고 있는 몇 종류의 단백질에 의해서 진행된다.
(생명과학 2007.2.25)
(주) 해당계(解糖系)란, 생체내에 존재하는 생화학 반응 경로의 명칭이며, 글루코오스를 피르빈산(Pyruvic acid) 등의 유기산으로 분해(이화)하여 글루코오스가 갖는 높은 결합에너지를 생물이 사용 하기 쉬운 형태로 변환하여 가는 대사 과정임. 거의 모든 생물은 해당계를 가지며, 혐기상태(嫌気状態, 무산소 상태)에서도 일어날 수 있는 대사계의 대표적인 것으로서, 혐기호흡(嫌気呼吸) 또는 무기호흡(無気呼吸) 이라고도 불림
ATP는 동식물과 미생물에서 일어나는 효소를 촉매로 하는 많은 반응에서 조효소(효소의 작용을 도와주는 물질)로 작용하는 물질이다. 에너지를 풍부하게 갖고 있는 분자인 ATP는 섭취한 식품이 산화되어 생기는 화학 에너지를 에너지가 필요한 세포로 전달하는 운반자 역할을 한다. ATP는 화학적•전기적•삼투 작용 등과 같은 에너지를 필요로 하는 과정에서 아데노신이인산(ADP)과 무기 인산이 되거나 또는 아데노신일인산(AMP)과 무기 피로인산으로 전환된다. ATP를 만드는 3가지 물질대사원으로는 발효, TCA 회로, 전자전달이 일어나는 산화적 인산화반응이 있다.
한편, 필요할 때까지 글루코오스를 저장해 두는 경로도 존재
동물에서는 글루코오스가 우리딘삼인산과 반응하여 우리딘이인산글루코오스가 되고, 글리코겐 합성효소의 작용으로 글리코겐에 흡수되어 저장됨
식물에서, 우리딘이인산글루코오스를 거쳐 수크로오스. 녹말로서 저장
동물에서, 간에서 옥살로아세트산으로부터 포스포에놀피루브산을 생성하고, 해당경로를 거의 역행하여 재합성됨, 대부분의 아미노산이 글루코오스로 변환되는 경우는 이 경로를 따름
글루코오스는 영양제. 강장제. 해독제 외에, 감미제로도 사용됨
□ 글리코 생물학
. 글리코 생리학의 새로운 발견
인체 건강은 수 많은 성분들이 매우 복잡한 조화를 이루면서 정확한 생화학적 의사전달이 우리 몸 안에서 이루어져야 하는데, 이러한 것의 기본적인 형태는 세포단위에서의 의사전달로서, 분자생물학에서는 “세포간 의사전달 (cell to cell communication)”이라고 함
우리 몸의 기능을 살펴보면 모두가 세포간 의사전달을 필요로 함
어떻게 우리의 세포가 의사소통을 하는가?
세포들이 단어와 부호로 된 언어를 가지고 있다고 할 수 있는데,
그 단어들은 여러 가지 당질분자들이 단백질줄기들 속에 결합된 형태로 만들어진 것으로
글리코 단백(glycol-proteins)이라고 함
또 어떤 형태의 당질의 결합구조는 글리코 지질(glycol-lipids)형태로 지방질에 결합됨
모든 세포의 표면에 뒤덮인 이러한 단어들은 일초에 수 천 번의 변화를 하며,
세포들은 실제 서로를 접촉하면서 세포 표면의 메시지(언어)를 읽고 의사전달을 함
질병과 신체기능의 이상은 이러한 세포간 의사전달의 기능이 사라질 때 발생한다고 봄
존 하지슨(John Hodgson)는 논문 “탄수화물의 문자화”("Capitalizing on Carbohydrates")에서 “거의 예외 없이 두 개 이상의 활성세포가 특정한 방법으로 접촉할 때마다, 세포 표면의 탄수화물이 관여한다. 난자와 정자가 처음 결합하는 것에서부터, 태아수정, 성장과 발달 과정에 탄수화물 분자가 특수하고 정교한 세포간 상호작용(cell-cell interactions)을 한다.”고 함
. 건강한 세포와 건강한 신체의 핵심8가지 특정 탄수화물(당질)이 단백질과 결합하여 글리코단백 의사전달물질을 만들어내며, 이것들이 세포간 의사전달의 핵심인 것으로 보이며, 그 중 글루코스(glucose)와 갈락토스(galactose) 단지 2가지만이 우리의 식탁에서 찾을 수 있을 뿐임
그 외의 6가지 단당질 성분: 만노스(Mannose), 푸코스(Fucose), 크실로스(Xylose), 엔 아세틸 글루코사민(N-Acetylglucosamine), 엔 아세갈락토사민(N-Acetylgalactosamine), 그리고 엔 아세틸뉴라민산(N-Acetylneuraminic acid)
우리 몸은 글루코스와 갈락토스를 효소의 변화를 통해 결핍되는 다른 6가지 성분으로 변환시키는 잠재력을 가지고 있으나, 변환과정에 많은 에너지를 필요로 하며, 이것은 다른 질병과 다양한 약물, 자유기(free radicals)를 막아내는 기능을 가로챌 수 있음
자유기가 산화로 입히는 손상은 기존의 글리코단백 구조를 파괴하고, 그 손상을 수리하기 위해 다른 당질을 변환하도록 만들 수 있음. 모유에는 세포간 의사전달에 필요한 8가지 필수 글리코성분이 모두 들어있다고 함
8 가지 글리코영양소의 신기원 노니 카우프만(Noni Kaufman), 미국의 영양학자
□ 글루코 영양소 만노스 (Mannose)의 항암 항염 효능
탄수화물 성분의 단당류인 만노스는 유리상태로 존재하지 않고 반섬유소, 만난(Mannan)의 구성성분으로 존재
. 만노스
세포간 상호작용에 매우 중요한 역할을 하며,
혈당 수준을 낮추는 역할을 함
바이러스 세균의 침투를 막는 면역기능에 중요한 역할을 하며,
천연적 항염 효능도 있음
. 만노스의 공급원
알로에(Aloe Vera)와, 식품으로는 곤약(崑蒻)의 주성분이 만난(Mannan)임
그러나 알로에는 성분이 불안정하므로 신선한 상태로 섭취해야 함
곤약은 인도지나반도가 원산지, 중국. 일본에서는 식용 및 약용으로 재배
중국 당(唐)나라의 사류전집(事類全集)에는 간을 개선하는 효과가 있다고 기록됨
□ 장 관련 세미나
건강에 유익한 올리고당은 작은창자에서 소화, 흡수되지 않고 큰창자에 도달하여 장내 박테리아에 의해서 완전히 발효됨
일본에서 기능성식품에 활발히 개발되어 사용되는 기능성의 올리고당은 fructo-oligosaccharide, galactosyl-sucrose, 4'-galacto-oligosaccharide, 6'-galacto-oligosaccharide, isomalto-oligosaccharide, xylo-oligosaccharide, soybean oligosaccharide, 1-kestose, raffinose, lactulose, cellobiose, trehalose 등
대두 올리고당은 이당 분해효소에 의해 분해되지 않는 30 %의 raffinose, stachyose, 50 %의 sucrose, 20 % 의 포도당과 과당의 혼합물로 이루어져 있음 Trehalose는 포도당 2분자가 α-1,1 linkage로 연결되어 있으며 이당 분해효소에 의해서 천천히 소화됨. 그러므로 많은 양의 trehalose를 입으로 섭취했을 때 그 일부분이 큰창자로 이동됨
이번 세미나에서는 적은 에너지 생산과 인슐린분비를 적게할 수 있는 장내균총의 개선, noncarcinogenic, 장내 무기질 흡수의 촉진 등의 측면에서 건강에 유익한 올리고당의 대사, 에너지, 최대 섭취 가능량 등에 대해 논의……
. 비소화성 fructo-oligosaccharide의 특성 및 대사
Fructo-oligosaccharide는 대표적인 비소화성 올리고당이며 독특한 경로를 통해 대사됨. Fructo-oligosaccharide는1-kestose (GF2), nystose (GF3), fructo-furanosyl nystose의 혼합물인데, 몇몇의 식물에 들어있지만, 현재 설탕으로부터 효소에 의해 제조됨. GF2 와 GF3은 쥐의 작은창자 점막에 있는 효소에 의해 가수분해되지 않는 반면, 맥아당과 설탕은 소화효소에 의해서 쉽게 가수분해 됨. 한편 14C-fructo-oligosaccharide가 일반 쥐에 정맥으로 주사되면 그것은 분해되지 않고 소변으로 배설됨. 이런 결과들은 구두로 투여된 fructo-oligosaccharide은 대사되지 않고 host의 에너지원 쓰이지 못한다는 것을 말해줌. ……
요약하면, 작은창자에서 소화되지 않는 올리고당은 장내 박테리아에 의한 발효를 통해서 대사되는 반면, 설탕, 전분과 같이 소화되는 당은 작은창자에서 단당류로 가수분해 됨.
또한 본 실험결과 작은창자에서 소화, 흡수되지 않는 올리고당은 큰 창자에서 단쇄지방산, 이산화탄소, 메탄, 수소 같은 최종산물로 대사되고, 생산된 단쇄지방산은 창자 아래 부분에서 쉽게 흡수되며 계속 대사되어 열량을 생산함. 그런데 비소화성 올리고당은 혈당을 올리지는 않는데 이는 포도당이 소화와 발효시 생산되지 않기 때문임
□ 올리고당(oligosaccharides)
. 올리고당이란 . 수 개의 단당이 글리코시드 결합으로 탈수 축합된 것 . 감미를 가지는 수용성의 결정성 물질 . 기존의 감미료인 설탕, 맥아당 등도 이러한 범주에 속하나 이들이 가진 건강상의 단점을 개선할 목적으로 효소적 방법으로 만들어진 2∼5개의 당으로 구성된 물질을 말함
. 상업생산되는 올리고당류의 기능상 분류특성 . 체내에서 대사가 어려워 저칼로리인 것 . 충치 예방 . 장내 유용세균의 증식인자로 이용되는 것 . 식이섬유와 유사한 기능 등
. 물성면의 특성 . 설탕보다 낮은 감미도, 비발효성, 보습성, 난흡습성, 침투성, 청량감, 변색방지, 감칠맛 보강, 수분활성 저하작용 등 . 제품의 목적에 맞게 특성을 이용할 수 있음
. 비슷한 기능을 가지는 식이섬유와는 . 물성이 크게 다르고 . 고분자 물질이 아니므로 식품에 첨가하여도 물성과 조직감이 크게 달라지지 않는 장점이 있음
. 올리고당의 이용 . 음료수, 과자, 캬라멜, 초콜렛, 쿠키, 빵, 빙과류, 쨈, 젤리, 요구르트, 건강식품 등
. 각종 올리고당의 종류 및 기능
구 성 당 수 원 료 제조법 난소화성 정장작용 충치유발 기 타
. 락튜로스 2 유당 화학변환 O O . 프락토올리고당 3~5 설탕 효소변환 O O △ 지질대사개선 . 갈락토올리고당 2~6 유당 효소변환 O O △ . 대두올리고당 3~4 유청 추출.정제 O O . 분지올리고당 2~4 전분 효소변환 O O △ . 자일로올리고당 2~ 자일란 효소변환 X △ . lactosucrose 3 설탕.유당 효소변환 O O . 팔라치노스올리고당 4~8 팔라티노스 화학변환 △ O . 키토올리고당 2~7 키틴 화학변환 O O 항균작용 . 겐치오올리고당 2~ 포도당 효소변환 O O
□ 탄수화물(炭水化物)
자료 : ウィキペディア（Wikipedia）. 곡물은 탄수화물을 많이 포함하고 있음. 탄수화물(carbohydrates) 또는 당질(saccharides)은 단당을 구성 성분으로 하는 유기 화합물의 총칭이며, 단백질, 지방질, 핵산에 이은 중요한 생체 물질임 . 탄수화물의 상당수는 분자식이 CmH2nOn 또는 Cm(H2O) n로서, . 탄소에 물이 결합한 물질과 같이 보여서 탄수화물로 불림 단, 데오키시리보스(C5H10O4)는 m과n이 다르지만 탄수화물이며, 포름알데히드(CH2O)는 m과n이 해당 되지만 탄수화물이라고 부르지는 않음. 탄수화물 정의는 당 및 그 유도체의 총칭이며, 요즘에는 총칭하여 당질(糖質) 또는 당(糖) 이라고 부르기도 함. 탄수화물은 주로 식물의 광합성으로 만들어짐
□ 탄수화물 분류
. 영양 표시에 의한 분류 . 법에 근거한 영양 표시 기준: 소비자용 판매 식품에는 영양 성분을 표시 「탄수화물」「당질」및「식이섬유」 함유량 표시
. 탄수화물 . 당질(식이섬유가 아닌 탄수화물) . 당류(단당류 또는 이당류이며, 당 알코올이 아닌 것) . 그 외(전분 등) . 식이섬유
. 화학적 분류 보다 엄밀하게는, 탄수화물이란 다음을 총괄한 일반 명칭임 . 당(糖): 알데히드기 또는 케톤기의 다가 알코올(카르보닐기의 다가 알코올) . 단당(単糖).소당(少糖): 단당이 2개~20개 정도 결합한 것. 올리고당이라고도 함 단당의 결합한 수에 따라 특히 이당, 3당 등이라고 하는 경우도 있음 . 다당(多糖): 단당이 올리고당 이상으로 결합한 것 . 당의 유도체
□ 탄수화물의 생리 작용
. 탄수화물은 생물에게 있어 크게 3 종류의 기능으로 분류됨 . 에너지원 . 형태 구축의 재료 . 분자적인「표식」. 단당인 글루코오스는 세포의 주된 에너지원이며 특히 인간에게 있어서는, 생각을 할 때 뇌의 에너지원으로서 매우 중요함. 글루코오스는 식물은 전분, 동물은 글리코겐으로서 고분자로서 체내에 비축할 수 있음. 식물의 몸체는 셀룰로오스라는 다당체로 구성됨 셀룰로오스는 전분과 같은 글루코오스의 다량체이지만, 결합 양식이 다르므로 화학적으로 극히 강한 구조임 셀룰로오스는 세포벽의 주성분으로서 활용되고 있음 . 세포의 표층은 당쇄(糖鎖)로 불리는 당의 다량체가 결합하고 있음 이것은 단백질에 대한 수용체만큼 강하지는 않지만, 생체내에서 종의「표식」으로 작용하고 있음
. 섭취 기준 . 사람이 하루 필요한 탄수화물은 총에너지 필요량의 50~70% 정도 라고함 . 설탕섭취는 총에너지 필요량의 10% 미만을 권고 (WHO/FAO 2003년 보고서)
□ 식이섬유(食餌纖維)
. 식이섬유(dietary fiber)란 음식에 포함되어 있는 난소화성 성분의 총칭 사람의 소화효소에 의해 소화되지 않음. 대다수가 식물, 해초류, 균류 식물의 세포벽을 구성하는 성분으로서, . 화학적으로는 다당류가 많음. 종래에는 소화되지 않으므로 쓸모없는 것으로 여겼으나,. 후에 유용성이 있는 것으로 확인 됨
. 사람의 소화관은 자력으로 전분이나 글리코겐 이외의 여러가지 다당류를 소화할 수 없지만, 대장내의 장내 세균의 혐기발효(嫌気発酵)에 의해, 일부가 낙산이나 프로피온산과 같은 단쇄(短鎖) 지방산으로 변환되어 에너지원으로서 흡수되므로, 대장의 기능은 식이섬유의 존재를 전제로 한 것이므로, 이것이 부족하면 대장의 기능 부전으로 연결되게 됨
. 역사1918년 의사인 존 하베이 케록은 ”자가 중독”이라고 하는 저서에서, 장 내에서 세균이 미소화 (未消化) 단백질로부터 만드는 독이 건강을 해친다고 하는 자가 중독설을 기초로, 미소화 고기에는 세균이 번식하기 쉽지만, 식물 섬유는 장을 자극하여 활성화 시키므로 독의 생성이 어렵다는 이유로 채식을 권장함
그러나, 영양학에서는「음식의 앙금」이라 하여, 오랫동안 도움이 되지 않는 것으로 여겨 옴
그 예로 영양학의 창설자인 사에키구는, 현미는 영양이 많지만 미 소화물이 많기 때문에 소화 흡수 효율이 나쁘다는 등의 이유로, 백미 보다는 칠분도 미를 권장함
1960년대의 남아프리카의 George Oettle은 식이섬유와 대장암 연구하던 중, 1967년 인도의 마루호 호랑이는 식이섬유 섭취가 많은 경우, 암 리스크가 줄어 든다는 보고서를 냄
1970 년 전후, 바킷 은 Oettle의 연구를 발전시켜, 식이섬유가 적으면 장내 질환의 리스크가 상승한다는 연구결과를 냈으며. 1975년 Hugh Trowell과 공저로「정제 탄수화물과 병 – 식이 섬유의 영향」을 출판하여 정백하지 않은 곡물인 전립곡물(全粒穀物)의 식물 섬유가 유익하다는 연구내용을 공표함
일본, 2000년 일본인의 영양 소요량에 영양소의 하나로서 섭취량에 등재함
. 종류 . 수용성 식물 섬유 (SDF : soluble dietary fiber) . 불용성 식물 섬유 (IDF : insoluble dietary fiber)로 나눌 수 있음
. 수용성 식이섬유 . 펙틴 - 과일에 많이 포함됨 . 그아 콩 효소 분해물 – 증점(増粘) 안정제(식품첨가물)로 이용 . 아가 로스 - 해조 중 홍조(紅藻)의 세포벽의 주요 구성요소이며 단당류, 홍조로부터 추출되는 한천의 주성분 . 글루코 맨 낭 - 곤약의 주성분 . 포리덱스트로스（Polydextrose） - 인공합성의 수용성 식이섬유 . 알긴산나트륨 - 해조 중 갈조(褐藻)의 세포벽의 주요 구성요소이며, 다시마 등에 포함
. 불용성 식이섬유 . 셀룰로오스, 헤미세룰로오스, 리그닌 - 식물의 세포벽의 주요 구성요소로, 야채 등 식물성 식품으로부터 많이 얻을 수 있음 . 키친, 키토산 - 갑각류의 껍질이나 균류의 세포벽 등의 주성분
. 효과
익은 과일 등에 포함되어 있는 수용성 식이섬유는 식후 혈당치의 급격한 상승을 막거나 콜레스테롤의 흡수를 억제하거나 함
야채나 곡류, 콩류 등에 포함되어 있는 불용성 식물 섬유는 대장의 기능을 촉진하며.
암 예방에도 효과가 있을 것으로 기대 함
반대로, 소화관내의 필수 영양소인 칼슘과 결합해 장관에서의 흡수를 저해하는 기능도 함
일본은 특정 보건용 식품으로 과학적 근거가 있는 식품은 기능의 표시가 허가되는데 허가된 식이섬유가 많은 식품에는 대변 회수나 대변 량이 증가하고, 무른 변으로 개선된다는 연구내용이 많음
”식사, 영양과 생활 습관병의 예방(Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases, 세계 보건기구(WHO)와 유엔식량 농업기구(FAO), 2003년)” 에서 비만, 2형 당뇨병, 심장병의 리스크를 내린다고 보고했으며, 야채나 과일, 현미와 같은 전립곡물(全粒穀物) 섭취를 권장함
N.W. Read 와 J.M. Timms 논문 ”터널 저 편의 빛은 보일까”에서, 식이섬유로 중증 변비의 경감은 적다고 기술했음
육식이 많을수록 식이섬유의 섭취가 부족한 만큼, 대장암의 리스크가 증가한다고 여겨지기는하나 필요량만 섭취하여 잘 공급하면 되며, 대량 섭취했다고 해서 리스크가 한층 더 감소하는 것은 아님
식이섬유 섭취량과 대장암발생 리스크 사이에는 상관관계가 없다는 연구결과도 있음
. 비만 방지 SDF는 위(胃)에서 팽윤되어 음식 크기를 크게 하고, 점성을 높여 위 내의 체류시간을 연장시켜 주므로서 만복감(満腹感)을 주며, IDF는 음식의 저작 회수를 증가시켜 타액이나 위액의 분비를 재촉하여
식괴(食塊, 음식물 덩어리)를 크게 하여 줌으로서 효과를 나타냄
. 콜레스테롤 상승 억제 SDF가 효과적인데, SDF는 음식 콜레스테롤 흡수를 억제하고, 콜레스테롤의 이화. 대사. 배설을 촉진하고, 담즙산이 회장(回腸, 대장에 이어지는 소장의 일부)으로부터의 재흡수 저해에 의한 대사. 배설을 촉진함
. 혈당치 상승 억제SDF는 체내에서 높은 점성을 가지기 때문에, 십이지장이나 공장(空腸, 소장(小腸)의 일부)에서의 내용물 확산속도와 이동속도를 늦게 하여, 글루코오스의 흡수를 완만하게 하여 주므로서 혈당치 상승을 억제함
. 대장암의 발생 억제 IDF는 결장이나 직장으로 변의 용적을 증대시켜, 원활한 대변을 촉진함
발암성 물질을 장내에서의 농도를 낮춰 발암성 물질이 장관과 접촉하는 시간을 짧게 함
SDF는 장내에서 발효하여 단쇄지방산이나 유산을 생성함
발효는 장내의 pH를 낮게 유지하여 장내 환경을 개선하고
장내 세균에 의한 2차 담즙산. 아미노산 등 발암성 물질 생산을 억제함
. 다이옥신류의 배출
다이옥신류를 흡착하여 배설하는 효과도 있기 때문에, 체내로부터의 배출 속도를 2~4배로 높이기 때문에 다이옥신류가 건강에 미치는 영향을 막을 수 있다고 보고 있음
□ 식이섬유를 많이 포함한 대표적인 식품
. 전립곡물(全粒穀物)이나 콩에 많이 포함됨 . 식품에 포함된 영양소（식품 100 g 당, 식이섬유 량） . 몰로헤이야 5.9 g (지중해산 야채) . 현미 3.0 g . 오트밀 9.4 g . 고구마 2.3 g . 콩가루 16.9 g . 청국장 6.7 g (띄워서 실이나는 콩) . 참깨 10.8 g . 우엉 5.7 g . 당근껍질 2.5 g . 양파 1.6 g . 양배추 1.8 g . 양상추 1.1 g . 프룬 1.9 g (서양자두) . 사과 1.5 g
. 식이섬유가 풍부한 음식 인용: 네이버 지식iN . 식물세포의 세포벽 또는 식물종자의 껍질부위에 분포 . 과일과 채소 그리고 해조류에 널리 함유됨 . 특성은 거의 점성이 강한 풀과 같으며 . 젤리를 만드는 펙틴, 한천, 해조류에 있는 알긴산, 곤약에 있는 글루코만난 등 . 건강보조식품인 차전자피와 키틴(키토산)도 식이섬유에 속함
. 식이섬유 성분별 . 셀룰로오스(섬유소) - 식물 세포 벽의 기본조직 . 헤미셀룰로오스 – 식물의 잎과 종자 등에 함유된 탄수화물 . 펙틴 - 식물의 세포벽과 세포 사이의 층을 이루고 있는 물질 . 수지 – 식물 잎이나 표피의 상처 난 부위에서 분비 . 점액질 - 종자 또는 해조류에 주로 들어 있음 . 리그닌 - 과일에 많음 . 키틴 - 유일한 동물성 식이섬유 (새우. 게 등의 껍질에 많음) . 글루코만난 - 곤약, 구약감자에 많음 . 알긴산 - 다시마. 미역의 끈끈한 성분 . 한천 - 우뭇가사리
. 식이섬유가 풍부한 종류별 . 곡류: 현미, 율무, 보리, 옥수수, 귀리, 토란, 오트밀, 콘후레이크 . 콩류: 팥, 대두, 강낭콩, 완두콩, 된장, 녹두 . 버섯류: 표고버섯, 느타리버섯, 송이버섯 . 과일류: 사과, 딸기, 배, 대추, 건도, 오얏, 무화과, 살구, 파인애플, 감 . 견과류: 밤, 호두, 잣, 아몬드 . 해조류: 다시마, 미역, 김, 파래, 톳, 한천 . 차전자피, 쑥갓, 미나리, 상치, 부추, 고사리, 우엉, 셀러리, 숙주, 파슬리, 근대, 쑥, 양상추, 연근, 양배추, 토란, 등
. 주요 식품 100g당 식이섬유 함량 (g / 100g) . 곡류: 보리(10.8), 백미(3.2), 밀가루(2.1) . 감자 및 콩류: 검정콩(19.9), 팥(16.2), 두부(2.1), 고구마(1.8), 감자(1.1) . 과일류: 감(2.9 ~ 4.5), 사과(1.3), 딸기(1.27), 참외(0.77), 포도(0.54), 수박(0.19) . 채소류: 마늘(7.4), 깍두기(2.5), 시금치(1.7), 양파(1.5), 무(1.3) . 해조 및 버섯류: 미역(30), 김(29), 다시마(23.9), 표고버섯(23.4 ~ 39.8)
. 수용성 섬유질이 많은 식품 . 살구, 푸룬, 청국장, 토란, 키위, 사과, 바나나등 과일 . 양상추, 브로콜리, 오이, 당근, 무 . 다시마, 미역, 김 등의 해조류
. 불용성 섬유질이 많은 식품 . 고구마, 감자, 현미, 시금치, 부추, 브로콜리, 양배추, 강낭콩, 팥, 대두, . 두부, 호박, 옥수수등
. 조리법 . 양배추: 약효는 흰 배추 속보다는 바깥쪽의 푸른 잎에 더 많고 신선한 양배추 즙이나, 삶아서 쌈을 싸 먹음 . 사과: 주성분은 당질(10~15%), 유기산(0.5%), 펙틴(1.0~1.5%) 등 펙틴은 식이섬유의 일종 . 고구마: 고구마는 감자류 중에서 식이섬유가 가장 많음 . 미역: 미역의 미끈거리는 성질은 수용성의 식이섬유 ……
. 식이섬유의 인체에서의 역할 . 소장에서 당질의 흡수를 지연시켜 식사 후 혈당치의 급격한 상승을 억제 . 소장에서 콜레스테롤을 흡착하여 배출 . 장내 독성물질을 흡착하여 배설함으로써, 이런 물질이 대장과 접하는 시간을 줄여 줌 . 수용성 식이섬유는 물과 결합하여 포만감을 형성하므로 과식을 방지 . 지방을 흡착하여 흡수속도를 늦추고 배설을 촉진함으로써 체내 지방의 축적을 감소시킴 . 변의 양을 많게 하고, 수분을 많이 흡수하여 쾌변을 유도함 . 리그닌과 대부분의 셀룰로오즈는 발효되지 않고 대변으로 배설되는데, 일부 셀룰로오즈 (6~50%), 헤미셀룰로오스 및 펙틴 대부분은 결장에서 미생물에 의해 발효
. 곤약 (崑蒻)
. 글루코만난 성분이 많은 곤약(崑蒻) . 곤약은 토란과에 속하는 다년생 초본으로 구약나물이라고도 함 . 일반적으로 곤약이라 함은 알줄기를 가리킴 . 곤약은 수분 92%, 탄수화물 6.5%, 단백질 1%, 지방 0.1%와 기타 물질을 함유함 . 이 탄수화물 주성분이 비소화성의 곤약 만난(Konjak mannan, 헤테로다당류(Heteropolysaccharide))임 . 가수분해하면 포도당 1에 대해 만노오스 2의 비율로 생성되는 다당류가 됨
. 글루코 만난 (Glucomannan) . 글루코만난은 D-글루코오스와 D-만노오스를 주 구성성분으로 하는 다당류(多糖類)의 총칭 . 난초과 식물, 곤약, 잔디의 덩이줄기 속에 포함되어 있으며 겉씨 식물의 목질부에도 3～5%함유되어 있고, 셀룰로오스와 공존하며, D-갈락토오스: D-글루코오스: D-만노오스의 비가 2:10:30임 . 흡수성이 높은 알칼리성으로서 물을 흡수하여 점착성을 지니며 가열하면 응고하여 반투명의 탄력성이 풍부한 겔을 형성하는 성질이 있는데 이 성질을 이용하여 식용 곤약을 만듬
. 식용 곤약 . 수분이 약 97%의 저에너지 식품이므로 최근 비만 방지 식품으로 사용되고 있으며 . 가공방법에 따라 분말, 과자, 묵, 국수 등으로 제조하여 다이어트식품으로 이용됨 . 약 2% 포함되어 있는 글루코만난은 혈액 속의 콜레스테롤 값을 낮추는 작용을 하고, . 일종의 식이섬유로서 장내에서 정장작용을 하며 쾌변을 가져오는 식품 인용 : 제트리션
□ 감자와 고구마의 특성 비교
| 구 분 | 감 자 | 고구마 | 비 고 |
| . 식물분류 | 가지과 덩이줄기 |
메꽃과 덩이뿌리 |
|
| . 열량: 생 것 100g당 구운 것 튀긴 것 | 66㎉70㎉532㎉ | 128㎉120㎉ | . 고구마 열량은 쌀의 1/3정도 . 튀긴 포테이토 칲 |
| . 섬유질. 당지수(GI), 구운 것. 당부하(GL), “ | 0.2% 85 26 |
0.9% 44 11 |
. 당뇨 환자에게는 GI GL지수가 낮을수록 좋음 |
| . 비타민 C (100g당). 칼륨 (100g당) | 36㎎485㎎ | 26㎎429㎎ | |
| . 단백질. 탄수화물. 무기질 | 1.8~3.2% 14~16% 0.6% |
1.4~1.5% 28~30% 0.7% |
고구마: 칼륨40%, 인6%, 칼슘3% |
. 감자는 맛이 강하지 않아 다양한 음식에 두루 어울리므로 요리에는 감자가 더 적합함. 먹는 사람 입장에서 보면 감자가 덜 질리고 소화도 더 잘됨. 고구마는 섬유소 함량이 감자보다 높아서 가스를 생산하는 데는 고구마의 능력이 월등함. 또 고구마를 많이 먹으면 장내에서 이상 발효가 일어나며,
이를 줄이려면 무즙과 함께 먹는 것이 효과적임
□
당지수(GI), 당부하(GL)
작성; blog.naver.com/rang2121
. 당부하(GL: Glycemic Load)
. 탄수화물의 함량과 질(GI)를 고려하여 당부하를 계산한 것
. GI * 탄수화물 섭취량 / 100으로 계산 됨
. 당부하의 의미는 당지수가 높은 음식이라도 적게 먹으면 혈당을 높이는 정도가 낮다는 것
. 당지수(GI: Glycemic Index)
. 탄수화물 음식이 소화되어 혈당치를 올리는 정도를 지수화 한 것
. 측정 시 기준으로 순수 포도당 50g이 올리는 혈당에 100의 값을 부여 한 지수임
| 구 분 | 당지수(GI) | 1회 섭취량 | ||
| 포도당=100 | 무게 (g) | 탄수화물 량 | 당부하(GL) | |
| . 주식류(곡류) | ||||
| . 쌀밥 | 92 | 150 | 48 | 44 |
| . 쌀(백미) | 86 | 150 | 43 | 37 |
| . 찹쌀 | 92 | 150 | 48 | 44 |
| . 현미밥 | 66 | 150 | 33 | 21 |
| . 보리 | 25 | 150 | 42 | 11 |
| . 호밀 | 34 | 50 | 38 | 13 |
| . 바게트(흰색) | 95 | 30 | 15 | 15 |
| . 흰 밀가루빵 | 73 | 30 | 14 | 10 |
| . 통밀 보리가루빵 | 70 | 30 | 20 | 14 |
| . 통밀 호밀빵 | 58 | 30 | 14 | 8 |
| . 감자, 삶은 것 | 78 | 150 | 21 | 16 |
| . 감자, 구운 것 | 85 | 150 | 30 | 26 |
| . 감자, 가염 | 57 | 50 | 18 | 10 |
| . 고구마 | 44 | 150 | 25 | 11 |
| . 검은콩 | 30 | 150 | 23 | 7 |
| . 강낭콩 | 28 | 150 | 25 | 7 |
| . 강낭콩, 통조림 | 52 | 150 | 17 | 9 |
| . 대두콩, 삶은 것 | 14 | 150 | 6 | 1 |
| . 완두콩 | 48 | 80 | 7 | 3 |
| . 면, 국수류 | ||||
| . 마카로니, 삶은 것 | 47 | 180 | 48 | 23 |
| . 스파게티, 끓인 것 | 44 | 180 | 48 | 21 |
| . 소바, 인스턴트 | 46 | 180 | 49 | 22 |
| . 우동 | 55 | 180 | 48 | 26 |
| . 과일류 (생것 기준) | ||||
| . 사과 | 38 | 120 | 15 | 6 |
| . 배 | 38 | 120 | 11 | 5 |
| . 바나나 | 52 | 120 | 24 | 12 |
| . 복숭아 | 42 | 120 | 11 | 5 |
| . 수박 | 72 | 120 | 6 | 4 |
| . 오렌지 | 42 | 120 | 11 | 5 |
| . 포도 | 46 | 120 | 18 | 8 |
| . 유제품 | ||||
| . 두유 | 44 | 250 | 17 | 8 |
| . 우유 | 27 | 250 | 12 | 3 |
| . 우유 - 무지방 | 32 | 250 | 13 | 4 |
| . 아이스크림 | 61 | 50 | 13 | 8 |
| . 음료 | ||||
| . 게토레이 | 78 | 250 | 15 | 12 |
| . 콜라 | 63 | 250 | 26 | 16 |
| . 환타 | 68 | 250 | 34 | 23 |
| . 오렌지쥬스 | 52 | 250 | 23 | 12 |
| . 토마토 주스 | 38 | 250 | 9 | 4 |
| . 시리얼, 스낵, 과자 | ||||
| . 올브렌 켈로그 | 38 | 30 | 23 | 9 |
| . 코코팝스 켈로그 | 77 | 30 | 26 | 20 |
| . 다이제스티브 | 59 | 25 | 16 | 10 |
| . 스니커즈 | 68 | 60 | 34 | 23 |
| . 쵸코릿 | 43 | 50 | 28 | 12 |
| . 야채류 | ||||
| . 당근 | 47 | 80 | 6 | 3 |
□ 글루코오스
. 글루코오스(glucose)는 대표적인 단당(単糖) 중 하나 . 덱스트로스(dextrose), 포도당(포도당)이라고도 불림. 독일어 Traubenzucker로부터 Tz 기호로 쓰임. 헥소스 (6탄당, 炭糖), 알도스로 분류됨(즉, 알도헥소스) . 사람을 비롯한 동식물의 활동 에너지가 되는 물질 중 하나. 광학 활성물질이며, 천연에 대량으로 존재하는 것은 D형 임. 뇌의 유일한 에너지원이기도 함
. 발효
글루코오스는, 치마제로 불리는 효소군에 의해 에탄올과 이산화탄소로 분해됨
이 반응을 알코올 발효라고 함
. C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
. 소재와 제법
글루코오스는 과실, 벌꿀, 체액 중에 유리하여 존재함
. 이용
여러가지 농도(5%, 20%, 50%등)의 포도당주사 제재를 제약사에서 제조. 판매함
의료 현장에서는 “5 프로 당” ”쥬-카”(독일어 Zukker(= 당)에서 유래)로 불림
당뇨병 치료약 과량 복용 등으로 저혈당이 되었을 때 등의 경우, 휴대용 포도당 과립의 경구 섭취로도 쓰임
저혈당(ショ糖)에서는 혈중 포도당 농도가 속히 상승하지 않으므로 포도당 섭취가 바람직함
□ 푸코스
. 푸코스(fucose)는 디옥시당의 일종인 6-디옥시갈락토오스로서 . 화학식은 C6H12O5, 분자량 164.16, 융점 163℃, 6탄당, 단당으로 분류됨. 6-디옥시헥소스는 메칠펜토오스라고도 불림. 천연에는 L형이 L-푸코시드의 형태로, 동식물에 폭넓게 존재함. 이름 유래는 Fucus라는 해조의 세포벽 다당류로서 다시마성분으로서도 알려진 후코이단(Fucoidan) 으로 발견되었기 때문임. 포유류와 식물에서는 세포 표면의 N결합 당(糖)의 고리에서 발견됨
□ 만노스
. 만노스(mannose)는, 알도헥소스로 분류되는 단당의 일종. 만노스 명칭은 구약성서의 출애굽기에 나오는 만나(manna)라고 하는 음식에서 유래함
. 화학적 성질
화학식은 C6H12O6, 분자량은 180.16. 융점은 132~133℃.
단량체로서 D형이 과실이나 과피 등에 포함된 것 외에는 다당체임
가수분해에 의해서 대량으로 얻을 수 있음
L형은 천연에는 존재하지 않음
. 대사
만노스는 헥소키나제에 의해서 만노스-6-인산으로 바꿀 수 있고
그 다음 만노스-6-인산 이소멜라제에 의해 분해당 계의 중간체인 후룩토스6-인산으로 바꿀 수 있음
□ 크시로스
크실로오스(xylose, 목당(木糖), Xyl)는 C5H10O5, 분자량 150.13의 당으로,
단당(単糖), 5탄당 및 알도스로 분류됨
천연에는 D형만 존재하며 L형은 유기화학합성으로 만들어짐
. 존재
단량체로는 거의 볼 수 없지만, 헤미세룰로스의 하나인 크실란을 구성하는 형태로 식물에 넓게 존재, 환원하여 자일리톨이 되며, 크실로스이소멜라제에 의해 크실로스가 됨
□ 뉴라민산
Ganglioside는 당(糖) 쇄상에 1개 이상의 시알산(N-아세칠노이라민산： 약칭 NANA, Neu5Ac)이 결합한 스핀고 당(糖) 지질의 일종임
현재 40 종류 이상이 발견되며, 각각 N-아세칠노이라민산의 수와 위치로 차이가 남
. 강리오사이드는 세포막 표면의 지방질 라후트에 집중하여 존재. 세포의 시그널 전달을 조절하고 있음. 면역 학문적으로 중요한 기능을 하고 있음 . 천연, 혹은 반합성의 강리오시드는 신경변성질환의 치료에 도움이 될 가능성이 있음 . 인플루엔자 바이러스의 헤마그르치닌은 특정 강리오시드와 결합하여 세포에 감염함
. aNeu5Ac = 5-acetyl-α-neuraminic acid
. aNeu5Ac9Ac = 5,9-diacetyl-α-neuraminic acid
. bDGalp = β-D-galactopyranose
. bDGalpNAc = N-acetyl-β-D-galactopyranose
. bDGlcp = β-D-glucopyranose
. Cer = general N-acylated sphingoid
□ 글루코사민
글루코사민(Glucosamine, 화학식 C6H13NO5)은 글루코오스의 일부의 수산기가 아미노기에 치환된 아미노당의 하나
. 동물에서 아미노기가 아세틸화 된 N-아세칠글루코사민의 형태로 당 단백질, 히알론산 등 . 글리코사미노그리칸(무코 다당)의 성분임. N-아세칠그르코사민은 아스파라긴에 만노스를 중심으로 하는 올리고당 사슬이 결합한 N 결합형 당 단백질의 골격을 이루는 것 외(키트비오스 구조)에도, 더욱 복잡한 구조를 가진 당 사슬의 주요 구성 당임 . 히알론산은 연골에 대량으로 존재하는 프로테오그리칸 복합체(아그리칸, 히알론산, 링크 단백질의 3 성분을 중심으로 한 복합체)의 중심을 차지하는 거대한 그리코사미노그리칸임. 히알론산은 보습 물질, 혹은 연골과 같은 쿠션 작용을 하는 조직의 성분으로서 중요함 . 그르코사민은 자연계에서 게나 새우 등의 키틴질 주요성분으로서 다량 존재하고 있음 . 단일 성분이나 콘드로이친(콘드로이친 황산)과의 혼합물로서 보조제나 건강식품으로서 판매 되어 관절 건강에 좋다고 여겨짐
□ 말토스
말토스(maltose, 맥아당)이란, α-글루코오스 2 분자가 α 1-4글리코시드 결합한 환원성 이당.
화학식은 C12H22O11
물엿의 주성분이며, 명칭 유래는 대맥을 발아시켜 뜨거운 물을 부어 전분을 당화(糖化) 한 것(몰트, Malt)에 많이 포함되었기 때문
이 때 작용하는 효소는 60℃에서 가장 활성이 높아, 미생물이 번식하지 않고 당화가 일어남,
즉 부패를 일으키지 않고 몰트만을 얻을 수 있음
전분이나 글리코겐 등에서, β-아밀라제(타액에 포함된 소화 효소, EC 3.2. 1.2)의 작용에 의해 분해되어 생성됨, α글루코시다제(EC 3.2. 1.20), 혹은 산에 의해 글루코오스에 분해됨
물엿은 맥아당으로 구성됨
. 응용
α 글루코시다제에 의한 이당류로부터 포도당으로의 변환을 억제하므로, 식후 고혈당을 막기 때문에,
당뇨병 치료제들이 출시되고 있음 (대표적 αGI 제: 베이슨, 베이슨OD , 그르코바이, 세이불 등)
또, 당을 포함한 전해질 수액에서도 갑작스러운 혈당 상승을 막기 때문에 글루코오스가 아니고,
말토스를 포함한 수액제가 시판 되고 있음 (말토스 첨가 수액제의 대표： 솔라크트 TMR , 포타콜 , 마렌톨 , 라크트린겔 M , 아크팃트 )
□ 사크로스
사크로스(sucrose) 또는 자당(蔗糖)은 화학식： C12H22O11의 이당(글루코오스+프락토오스),
설탕의 성분으로서 사탕수수는 그 액즙의 20%, 사탕무는 15%를 차지함
조직명은 α-D-glucopyranosyl-(1 2) -β-D-fructofuranoside)
어미가 - 오시드( - oside)로 된 것은 환원당이 아니기 때문임
. 성질 Sucrose 는 글루코오스와 프락토오스가 글리코시드 결합한 이당류임
글루코오스의 알데히드기와 프락토오스의 케톤기가 모두 글리코시드 결합이므로 산화되지 않으며, 당류에서는 예외적으로 환원성을 갖지 않음
황산으로 탈수반응이 촉매 되어 단량체 탄소를 얻을 수 있음
또, 각설탕에 불을 대면 융해될 뿐이지만, 재에 불을 대면 연소가 일어남
. 생산
사크로스는 공유결합성 화합물로서 사탕수수나 사탕 무우로부터 추출해 순도를 높여 결정화한 것임
. 용도
순수한 사크로스는 중요한 감미료이며, 설탕의 주성분임
고양이과 이외의 포유류는 공복이 아닐 때라도 사크로스로 단맛을 붙인 음식을 맛나게 섭취함
. 인체에서의 소화
사크로스는 소장에 존재하는 소화 효소(사크라제, 별명： 인베르타제)에 의해 글루코오스(포도당)와 프락토스(과당)로 가수분해 되어(전화당) 소장에서 흡수되어 혈류로 들어감
. 건강에 주는 영향
사크로스는 건강에 나쁜 영향을 줄 수도 있음
그 대표적인 예가 충치, 구강내의 세균이 사크로스를 재료로 하여 에나멜질이나 상아질이라고 하는 치아질을 파괴하는 산을 생성하기 때문임
일반적으로 사크로스는 칼로리가 높고, 비만의 원인이 되어, 당뇨병 환자는 사크로스 섭취를 제한해야 한다는 설이 있지만, 음식 탄수화물 총량 중 사크로스가 차지하는 비율은 극히 일부에 지나지 않기 때문에 사크로스만을 제한해서 의미는 없음
반대로 사크로스로 약 180 g 이상을 한 번에 섭취하면 정상인이라도 일과성 당뇨를 생산함
이 양은 식품 성분표의 콜라. 캔커피 등에 나타나는 양을 기본으로 하면 2.5리터 전후의 양(약 1,100 kcal)에 상당함
. 대용 감미료
건강에의 영향을 생각해서 사크로스를 피하기 위한 다수의 대용 감미료가 개발됨
그러나, 예를 들면 아스파탐(aspartame)은 가열하면 단맛이 저하하는 등, 조리용으로 설탕의 대체로 이용하기 어려운 면이 있음
또 다른 건강상의 문제도 일으킬 수 있는 등 안전성이 불확실함
□ 락토스
. 락토스는 유당이라고도 불리는 화학식 C12H22O11, 분자량 342.3의 이당. D-갈락토오스와 D-글루코오스가 β-1, 4 갈락시드 결합한 것 . 우유나 모유를 비롯한 포유류의 젖에 포함되어 있음. 또, 식물에서는 개나리의 화분 중에 포함되어 있는 것으로 알려짐. β-갈락토시다아제에 의해서 갈락토오스와 글루코오스로 가수분해됨
□ 트레하로스
트레할로스(trehalose)는 글루코오스가 1,1-글리코시드 결합된 이당류
1832년 위가즈가 호밀로부터 발견하여, 1859년, 바 더로가 바구미 벌레가 만드는 트레하라만나(만나)로부터 분리하고, 트레할로스라고 명명했음
높은 보수력을 가지므로 식품과 화장품에 사용됨
추출 방법이 어렵고 고가였지만, 최근 전분에서 싸게 대량생산 하는기술이 일본 “林原”사에서 개발하여 여러가지 용도로 이용되고 있음
. 구조
트레할로스는 2개의 α-글루코오스가 1,1-그리코시드 결합한 이당류
환원기끼리 결합하고 있기 때문에 환원성이 없음
. 물리적 성질
상온 상압에서 백색 분말상 결정(結晶)
20℃에서 100 g의 물에 68.9 g용해
사크로스(자당) 대비 약 45% 정도의 감미를 가짐
. 화학적 성질
환원성 – 비환원성임
분해성 - 트레할라제에 의해 분해되어 글루코오스로 됨
. 생물학적 성질
. 소재
트레할로스는 자연계의 여러 동.식물, 미생물 중에 있음
동물은 새우나 곤충류에 포함됨
메뚜기, 나비, 벌 등 많은 곤충의 혈당은 트레할로스이며
분해효소 트레하라제에 의해 포도당(글루코오스)으로 바뀌어 이용됨
또, 말벌과 그 유충의 영양 교환액 안에도 있음
식물은 해바라기 씨, 부처손(양치류 식물), 해조류 등에 포함됨
균류에서는 표고버섯, 송이 버섯, 담자균류(擔子菌類)의 식용 버섯, 목이버섯 등 버섯중에 건조 중량당 1-17%나 있어, 별명 머시룸 당이라고도 함
그 외에 빵 효모나 술효모 등의 미생물에도 포함되어 있음
. Crypto-biosis
완보동물(緩歩動物) ”곰 벌레”는 건조 상태가 되면, 체내 글루코오스를 트레할로스로 바꾸어 건면(乾眠) 함
일단 죽은 것처럼 보이는 상태를 Crypto-biosis라고 부르는데, 수분을 얻으면 부활해서 활동을 개시함
이 밖에도 특정 모기의 유충이나 시몽키(바다 원숭이, 플랑크톤의 일종)의 알 등이 건조 상태에 견딜 수 있는 것도 세포내에 트레할로스를 저축하기 때문이라고 생각되고 있음
식물도 사막이나 산악 지대에 있는 부처손(양치식물류)는 트레할로스를 가지고 있어 건조하여 바싹바싹 되어 있어도 비만 오면 파랑들로 부활하기 때문에 “부활풀”이라고도 불리고 있음
마른 표고버섯이 생것으로 돌아오는 것도 트레할로스를 함유 하기 때문이라고 함
이러한 Crypto-biosis 때의 생체 내에서의 트레할로스 작용 메카니즘은 분자운동을 제한하는 상태를 유지하는 유리 전이설, 물 대신에 치환하는 물치환설, 또는 그러한 복합작용에 의한다고 보고 있음
. 생산. 제법
효모를 배양해 추출하는 제법이 있지만, 1 kg에 수 십만원의 고가이기 때문에 일부의 화장품이나 시약에만 사용되어 왔음
1994년에 일본 전분 당화(糖化) 업체인 林原의 마루타 카즈히코(丸田和彦)가 종래에는 불가능하다고 했던 곡물가루로부터 염가의 대량생산법을 개발하고 다음 해부터 종래 약 100분의 1 가격인 1 kg 당 몇 천원 대로 판매를 개시함
이것은 전분의 환원 말단을 트레할로스 구조로 바꾸는 글리코실트레하로스 생성 효소와 그 트레할로스 구조 부분을 떼 내어가는 트레할로스 유리 효소의 2개의 효소를 작용시키는 것으로, 전분으로부터 매우 높은 수율의 고순도 트레할로스를 염가로 대량생산이 가능하게 �음
. 용도
다른 당류에서는 볼 수 없는 다양한 기능을 가지므로 가공식품 다양화를 하게 됨
. 식품
화과자. 양과자, 빵, 총채, 수산가공품, 축산 가공품, 레토르트 식품, 냉동식품, 음료등의 가공 식품으로부터 중식, 외식, 가정에서의 조리까지, 여러가지 식품으로 사용되고 있음 이것은 트레할로스가 시원한 기품있는 감미를 내고, 식품의 삼대 영양소인 탄수화물(전분 등), 단백질, 지방질에 대해서 품질 보관 유지 효과를 발휘하며, 강력한 수화력에 의해 건조나 동결로부터도 식품을 지켜 먹을 때 느낌을 유지하며, 교미교취(矯味矯臭, 맛과 냄새를 바로잡아 주는)효과에 의해 쓴 맛이나 떫은 맛, 맛, 비린내, 짐승냄새, 레토르트(조리하여 밀봉한 음식) 냄새 등을 억제하는 등, 다양한 작용에 의한 복합적 효과를 기대할 수 있기 때문임
. 화장품 보수력을 살려 보습 성분으로서 각종의 기초 화장품이나 입욕제, 육모제(育毛剤)로 사용됨. 의약품 조직이나 단백질의 보호작용을 살려 장기 이식시의 장기 보호액 등. 기타 방취효과를 위한 섬유, 식물 활성제, 항균 시트, 곤충 영양제 등
. 관련 연구
트레할로스의 염가 대량 공급이 가능해졌기 때문에 트레할로스를 이용한 각종 연구도 급증하고 있으며, 특히 의학과 관련해 수술 개복 후 유착 방지제, Dry eye 치료약, 건조 혈액 제조등의 용도를 목표로 연구를 진행하고 있음
. 삼양사 (트레하로스 관련) 삼양사
예전부터 생명의 경이성에 깊이 관계되어 있다고 하는 당질, 트레할로스는 전분을 원료로 최신의 발효기술로 제조되는 비환원성의 천연 이당류임. 트레할로스는 식물이나 미생물등 자연계에 널리 존재하고 있는 당질이며 오랜 세월동안 인간이 식품으로 섭취해온 당질중의 하나임
트레할로스는 식품의 건조나 동결에 대한 보호작용은 물론 전분노화방지, 지방산패방지, 식품조직의 안정화, 맛과 향의 개선 등 여러 뛰어난 기능을 갖고 있어 식품산업뿐만 아니라 화장품, 의약품 등 각 분야에 폭 넓게 이용될 수 있음
. 특성 . 전분노화방지 특성이 뛰어나 전분사용 식품에 탁월한 효과 . 냉동. 냉장 건조시 단백질 변성방지 능력이 우수 . 뛰어난 보습효과로 제품의 조직을 개선시킴 . 온화한 감미질로 식품의 맛을 향상시킴 . 비환원성 당질로서 아미노산, 단백질과의 공존하에 가열해도 갈변이 일어나지 않음 . 내열. 내산성이 뛰어남
. 용도 . 건조식품 냉동식품 제과 음료 발효식품 수.축산품 농산가공품 유제품 등
□ 글리코겐
글리코겐(glycogen) 이란, 다수의 α-D-글루코오스(포도당) 분자가 글리코시드 결합으로 중합하여 가지가 매우 많은 구조로 된 고분자임
동물의 저장용 다당(多糖)으로서 알려져 동물전분이라고도 불림
식물 전분에 포함된 아밀로펙틴보다 훨씬 가지가 많아 8~12 잔기(残基) 마다 한개씩 가지를 치며(당(糖) 합성은 DNA에 지배되지 않기 때문). 직쇄 부분 길이는 12~18잔기, 분기(分岐)의 앞이 한층 더 가지를 쳐서 망상구조를 함, 일본말로 당원(糖原)이라고도 함
글리코겐은 간장과 골격근에서 주로 합성되어 잉여 글루코오스를 임시 저장해 두는데 의의가 있고, 당분 저장 수단으로서는 그 밖에 지방과 아미노산이라고 하는 형태에 의하는 것이 있음
지방산이라고 하는 형태로만 에너지를 꺼낼 수밖에 없는 지방이나, 합성 분해에 질소대사의 필요한 아미노산과 달리, 글리코겐은 직접 포도당으로 분해할 수 있다는 이점이 있음
다만, 지방만큼 많은 에너지를 저장하는 목적으로는 적합하지 않고, 식후 등의 일시적인 혈당 과잉에 대응하고 있으며, 글리코겐의 합성과 분해는 갑상선, 췌장, 부신이 각각 혈당에 따라 티로키신, 글루카곤 및 인슐린, 아드레날린 등을 분비하는 것으로 조정됨
간장에서 합성된 글리코겐과 골격근에서 합성된 그것과는 분자량이 수배나 다르며, 전자 쪽이 큼
. 성질
뜨거운 물, 포름아미드, 디메틸 황산에 녹고. 냉수, 알코올에는 불용
분자량 1×10^6에서 1×10^7 정도(글루코오스 잔기(残基)로 6,000에서 60,000 정도) 옥소 전분 반응에서 나는 색은 갈색~적색
사람의 간장에는 약 100 g의 글리코겐이 포함되어 약 600 kcal의 에너지에 상당함
. 생합성
글루코오스에 의해, 글루코키나제(EC 2.7. 1.2). 헥소키나제(EC 2.7. 1.1), 등의 작용에 의해 합성되며, 분지는 1,4-α-글루칸 (1. D-글루코오스로 구성되는 다당류의 총칭((치석의 주성분)) 분지효소(EC 2.4. 1.18)에 의해 형성
. EC 2.7.1.2 : ATP + D-hexose = ADP + D-hexose-6-phosphate
. EC 2.7.1.1 : ATP + D-glucose = ADP + D-glucose-6-phosphate
. EC 5.4.2.2 : a-D-glucose-6-phosphate = a-D-glucose-1-phosphate
. EC 2.7.7.9 : UTP + a-D-glucose-1-phosphate = diphosphate + UDP-glucose
. EC 2.4.1.11 : UDP-glucose + (1,4-a-D-glucosyl)n = UDP + (1,4-a-D-glucosyl)n+1
. EC 2.4.1.18 : Transfers a segment of a 1,4-a-D-glucan chain to a primary hydroxy group in a similar glucan chain
. 기타
글리코겐을 효율적으로 저장하는 것을 스포츠 의학에서는 글리코겐-로딩 또는 카보-로딩이라고 부름
글리코겐 저장을 늘리기 위한 것으로서 글리코겐 고갈에 의한 운동능력 한계를 올리기 위해 이용됨
사전처리로서 글리코겐을 고갈시키고, 글리코겐 합성능력을 올린 후, 탄수화물 식품을 섭취하는 고전적 방법이나, 탄수화물과 글리코겐 분해를 저해하는 구연산을 동시에 섭취하는 고속 로딩법 등이 있음
□ 전분
전분(전분, Starch)이란, 분자식 (C6H10O5) n의 탄수화물(다당류)로, 다수의 α-글루코오스 분자가 그리코시드 결합에 의해서 중합한 천연 고분자임
구성 단위인 글루코오스와는 다른 성질을 나타냄
종자나 구근 등에 많이 포함되어 있음
고등 식물의 세포에 있는 전분결정(전분알갱이)이나 그것을 꺼내 모은 것 모두 일반적으로 전분이라 함
전분알갱이의 형상이나 성질(특히 호화 특성)은 나온 식물의 종류마다 상당히 다름
옥수수로부터 꺼낸 것을 특히 옥수수 전분이라 함
. 가수분해
전분 수용액에 희석황산을 더해 가열하면, 전분은 덱스트린. 말토스를 거쳐 글루코오스까지 분해됨
. 전분의 소화
사람이 전분을 먹으면 우선 입에서 타액중의 소화 효소 아밀라제(타액 아밀라제； 프치아린)에 의해, 아밀로스와 아밀로펙틴의 α1-4결합이 불규칙하게 절단 되어 덱스트린이나 말토스(맥아당)로 분해되어 감. 전분을 포함한 식품을 계속 씹으면 감미가 느껴지게 되는 것은 이 때문임
타액 아밀라제의 작용은 음식이 위에 보내진 후도 당분간 계속 되지만, 강산성의 위액에 의해서 아밀라제는 점차 활성을 잃게 됨
위(胃)의 내용물이 십이지장으로 보내지면, 췌장에서 분비된 췌액에 의해서 중화 되고,
그리고 췌액에 포함된 아밀라제(췌아밀라제； 아미로프신)에 의해 전분은 말토스로 분해됨
그 다음, 말토스는 췌액과 장액에 포함되는 α-글루코시다제(말타제)에 의해 최종적으로 글루코오스(포도당)로 분해되어 소장에서 흡수됨
. 전분의 이용
고분자 특성을 이용하거나 식품 제조 등에 여러 형태로 이용됨
점도 증가 안정제, 콜로이드 안정제, 보습제, 겔화제, 점결제,
섬유 호화 전분, 가공 전분의 이용
세탁 김 제지 가공 전분의 이용
접착제 호화 전분, 가공 전분의 이용
발효 원료로서의 이용, 알코올 음료의 양조, 아미노산이나 다당 같은 미생물 생산 등
. 전분 자체를 이용
호화. 노화시켜 이용하거나 화학적 처리 또는 가수분해물의 이용, 포도당올리고당 이성화당 덱스트린 시클로 덱스트린 가공 전분(화공 전분), 물리적 처리, 습열처리 전분, 고주파 처리 전분, 방사선 처리 전분 등
□ 셀룰로스
셀룰로오스(cellulose)란, 분자식 (C6H10O5) n로 표시되는 탄수화물 (다당류)
식물세포의 세포벽 및 섬유의 주성분으로, 천연 식물질의 1/3을 차지해 지구상에서 가장 많이 존재하는 탄수화물이며, 섬유소라고도 불림
자연 상태에는 헤미셀룰로스나 리그닌과 결합해 존재하지만, 면은 그 대부분이 셀룰로오스임
셀룰로오스는 다수의 β-글루코오스 분자가 글리코시드 결합에 의해 직쇄상으로 중합 한 천연 고분자이며, 구성 단위인 글루코오스와는 다른 성질을 나타냄. 이른바 베타글루칸의 일종
■ 혈당 관련 상식
□ 혈당치
자료: ウィキペディア（Wikipedia）
. 자기 혈당 측정 시스템
혈당치는 혈액내의 글루코오스(포도당) 농도이다. 건강한 사람의 경우, 공복시 혈당치는 대체로 80-100 ㎎/㎗ 정도다.
사람의 혈당치는, 혈당값을 내리는 인슐린, 혈당치를 올려 주는 그르카곤, 아드레날린, 코르티졸(cortisol, 스트레스에 의해 발산되는 부신피질(副腎皮質) 호르몬의 일종), 성장 호르몬이라고 하는 호르몬에 의해, 매우 좁은 범위의 정상치로서 유지되고 있다.
. 혈당 조절 메카니즘
혈당치는 일상 상태에서는 혈당을 내리는 인슐린과 혈당을 올리는 그르카곤의 작용에 의해서 조절되고 있다. 식사 후 혈당치가 상승하면, 글루코오스는 GLUT2 트랜스포터 또는 GLUT1 트랜스포터를 통해서 췌장의 란게르한스 섬의 β세포로 유입된다. 글루코키나제(glucokinase, 췌장 β세포와 간장에서 밖에 발현하지 않는다)의 작용에 의해 글루코오스가 글루코오스 6 인산이 되면, 세포 내에 칼슘 이온의 유입이 일어나 인슐린이 방출된다.
인슐린의 혈당 강하 작용은 세 가지의 경로에 의한다.
. 인슐린은 간장에서 글리코겐 합성을 촉진하고, 당의 생성과 글리코겐 분해 두 가지를 억제한다. . 인슐린은 골격근과 지방조직으로 글루코오스가 들어 가도록 촉진한다. (글루코오스 트랜스포터를 동원하여 작용한다). . 인슐린은 췌장 α세포에 들어와서 직접 그르카곤의 생산을 억제한다.
. 고혈당
혈당 상승에 대한 방어 기구를 동물은 거의 갖추지 않았다. 예를 들어 사람의 경우에는, 당이 많은 청량 음료를 매일 대량으로 마시는 것만으로 용이하게 당뇨병성 케토액시도시스 (ketoacidosis, 케톤체(지방의 분해에 의해 간장에서 만들어져 혈액 중으로 방출 되는 아세톤, 아세트 초산 등)의 축적으로 혈액의 PH가 산성으로 치우친 상태) 같은 위독한 질환을 일으킬 수 있다(패트병 증후군).
혈당치가 높아졌을 때, 그것을 조절하는 호르몬은 인슐린뿐이다. 이 유일한 조절 메카니즘이 무너질 경우 당뇨병이 발병하게 된다. 저혈당에서 네 가지의 회피 메커니즘과이 있는 것과는 대조적이다. 무너지는 방법에는 2가지 종류가 있다.
. 인슐린 분비가 저하될 경우와 . 인슐린은 나오지만, 거기에 따른 혈당 강하 작용이 잘 되지 않을 경우 （인슐린 저항성이 출현하는 경우）
. 뇨당
혈당치가 약 180 ㎎/㎗를 넘으면 글루코오스의 재흡수가 따라가지 못하고, 신장의 뇨 세관을 통해서 뇨로 배출되게 된다. 즉 뇨당은 당뇨병의 원인은 아니고 그 결과이다. 예로서 사카로스(자당) 약 180 g 이상을 한 번에 섭취하면 정상인이라도 일과성의 당뇨를 일으킨다. 이것은 식품 성분 표와 콜라, 캔 커피 등에 표시된 양을 기본으로 환산 하면, 약 2.5리터 (약 1,100 kcal)에 상당한다.
. 저혈당
심한 정도로 식사를 하지 않거나, 당뇨 약의 과용, 또는 특별한 병이 있다면 저혈당증을 일으키기 쉽다. 또, 이 같은 상태에서 격렬한 운동을 실시했을 때에 보다 더 쉽게 일어날 수 있다.
인체에는 저혈당에 대비해서, 몇 단계의 회피 시스템이 마련되어 있다.
. 혈당치가 약 80 ㎎/㎗를 밑돌면, 혈당값을 내리는 호르몬인 인슐린의 분비가 극단적으로 저하한다. . 약 65-70 ㎎/㎗로 저하하면, 혈당치를 올리는 호르몬인 글루카곤, 아드레날린이 대량으로 방출되기 시작한다. . 약 60-65 ㎎/㎗로 저하하면, 3번째의 혈당치를 올리는 호르몬인 성장 호르몬이 방출된다. . 마지막으로 60 ㎎/㎗에 다다르면, 마지막 혈당치를 올리는 호르몬인 코르티졸(cortisol)의 분비가 진행된다. . 혈당치가 50 ㎎/㎗를 밑돌면, 대뇌의 에너지 대사를 유지할 수 없게 되어, 정신증상이 시작되고, 의식 불명을 일으켜, 심한 경우 죽음에까지 이른다.
그러나 이 같은 회피 시스템들이 혈당치가 50 ㎎/㎗ 까지 가는 것을 막고 있기 때문에, 보통은 의식에 이상을 초래하는데 까지는 이르지 않는다. 그 대신으로서 아드레날린이 대량 방출됨에 따라 교감신경 자극 증상들이 나타난다(저혈당 발작의 증상은 여기에 따른 것). 예를 들면 대량의 식은 땀, 동계, 손발 떨림, 그리고「죽을지도 모른다」는 공포감 등이다.
이러한 저혈당 회피 메카니즘은 뇌가 저혈당 상태를 파악해서, 혈당을 올리는 호르몬을 동원하도록 명령하는 것으로 개시된다. 당뇨병 치료 중이나, 인슈리노마(insulinoma, 췌장 랑게르한스 섬 B세포에서의 내분비종양) 등의 질환으로 저혈당증이 빈발하게 되면, 빈번한 저혈당 상태를 뇌가 검출하기 위해 어느 정도의 저혈당증에 대해서는 회피 시스템이 중단되어 버린다. 보다 정확하게 말하면 뇌 내의 저혈당을 감지하는 영역에서는 세포 밖의 글루코오스를 그대로 받아들여 혈중 글루코오스 농도를 GLUT1 트랜스포터가 모니터 하지만, 저혈당을 빈번히 일으키는 곳의 GLUT1 트랜스포터의 전달능력은 저하해 조정이 부족하게 된다. 50 mg/dL에 이르러도 발동하지 않게 되면, 저혈당 발작을 일으키지 않은 채 정신 증상이 시작된다. 10-20 mg/dL에 이르러도 발동하지 않게 되면, 저혈당 발작을 일으키지 않은 채 의식이 없어져 사망하기도 한다.
반대로, 관리가 잘 되지 않은 당뇨병 환자 등에게 있어서는, 너무 높은 고혈당 상태가 계속 되기 때문에, 100 ㎎/㎗ 전후와 같은, 보통의 농도에서도 저혈당 발작을 불러 일으킨다. 이것은 뇌의 GLUT1 트랜스포터가 조정 과잉이 되어 있기 때문에 있다.
치료는 기본적으로는 혈당치가 70 ㎎/㎗이하 때는 40 kcal 정도 섭취하는 것이 바람직하다고 여겨지고 있다. 경구 섭취가 가능한 경우는 포도당 10 g이나, 글루코스 큐 1봉, 인탁트 5개 정도의 당분 보급을 한다. 물론 당분을 포함한 음료를 섭취해도 같다. 의식 장해가 있거나 30 ㎎/㎗ 이하의 저혈당이나 경구 섭취가 불가능한 경우는 링겔, 즉 급하게 치료한다. 5% 포도당액 50 ml에 50%포도당액 20 ml를 함께 주사하여 링겔 투여하는 방법이 잘 알려져 있다.
. 저혈당증의 분류
저혈당증은, 공복 시 저혈당과 식후 저혈당으로 크게 나누며, 이 분류법이 진단에 많이 이용되고 있다.
. 공복 시 저혈당
증상: 위풀의 3가지 징후(Whipple's triad)를 나타낸다.
. 발작 시 저혈당(50 ㎎/㎗ 이하) . 중추 신경 증상을 수반하는 저혈당 발작 . 포도당의 정맥주사에 의한 급속한 회복
증상은, 공복, 하품, 메스꺼움으로 시작되고, 권태감이 강해지고, 이윽고 발한 등의 교감신경 증상이 나타난다. 한층 더 저혈당이 진행하면, 이상 행동이 나타나고, 심혼수에 이른다.
. 대표적인 원인 . 당뇨병 치료약, 펜타미진, 키니네 등에 의한 약제성 . 부신부전(副腎不全, 부신피질 호르몬제의 갑작스러운 중지 등) . 인슐린 세균이 고분자물질을 생합성하는 종양(인슈리노마 등) . 간부전 (肝不全) . 중증인 만성 질환(암 등) 간세포 암은 그 자체가 인슐린 모양의 물질(IGF-II)을 만들고, 저혈당증의 원인이 되기도 함(종양수반증후군) . 자기면역성 저혈당(인슐린, 인슐린 수용체, 췌장 β세포에 대한 자기 항체에 의한다)
. 긴급 대응
치료는 긴급을 필요로 한다. 당질이 많은 음식을 취하거나, 50% 포도당액을 20-40 ml 정맥주사 함으로서 대개는 회복한다. 그런데도 의식이 회복하지 않을 때는 히드로코르티존(Hydrocortisone)을 정맥주사 하고, 그래도 의식이 회복하지 않을 때는 만니톨(Mannitol, 당 알코올의 일종)을 정맥주사 한다. 의식 장해 환자에게는 혈당 확인 없이 CT검사 하는 것은 금기이다.
. 식후 저혈당
위절제 후 덤핑 증후군 등에서 볼 수 있다. 당뇨병 아주 초기에는, 높은 혈당값을 내리려고 대량으로 인슐린이 분비되어 오히려 저혈당증을 일으키는 것이 보기 드물게 있다.
. 반응성 저혈당증
식사 등을 통해서 당으로 되는 것을 섭취했을 때, 급격하게 혈당치가 상승한 뒤, 극히 단시간에 표준치 미만까지 단번에 혈당치가 하강하면서, 이 때에 다양한 증상이 나타나는 것이 반응성 저혈당증이다.
. 무반응성 저혈당증
당부하 검사에서 30분 간격의 채혈 검사를 하더라도 채혈 간격보다 짧은 시간 중에 혈당치는 상하로 빈번한 반복을 하고 있다. 혈당치 변동이 그래프화했을 때 평탄 곡선으로 나타나기 때문에 무반응성 저혈당증으로 불린다. 만성 피로 증후군이나 우울증이라고 진단되는 일이 있다. 반응성 저혈당증 보다 중증인 것이 많고, 자살 우려를 갖기도 한다.
. 검사 5시간 당부하 검사(합계 9회의 채혈)가 필요하다. 특히 혈당치의 하강은 2시간 이상 경과하고 나서 일어나는 경우가 많기 때문에 일반적인 2시간에 행해지는 당부하 검사로는 저혈당증을 발견할 수 없다. 또 통상의 혈액검사로 발견하는 것은 어렵다. 이것은 혈당치의 낮음 자체 보다 혈당치의 급격한 하강이 원인의 하나이기 때문이다.
. 증상
강한 피로감, 일중 특히 점심 식사 후의 졸음, 집중력의 저하, 건망증, 현기증, 눈이 흐려지고, 얕은 호흡, 휘청거림, 빛이 눈부시며, 단 것을 먹고 싶고, 위장이 약하며, 구취, 실신 발작, 편두통, 울병, 패닉 발작 등 다양하다. 당이 에너지로서 연소 되기 어려워지기 때문에, 비만으로 되는 일이 있다. 저혈당증이 되면 부신(副腎)도 혹사 되므로 부신이 항알레르기 작용을 가지는 호르몬을 충분히 만들 수 없게 되어 알레르기가 일어나기 쉬워지는 일이 있다. 모든 증상이 발생하는 것은 아니다.
. 대처
포도당을 섭취하면 일시적으로 증상을 억제할 수가 있다. 긴급한 경우는 이로 대처한다. 치료로는 당뇨병과 같이 식생활을 개선할 필요가 있다(당분의 섭취 제한, 및 밸런스 잡힌 각종 영양소의 적극적 섭취). 충분한 수면이나 적당한 운동도 증상의 개선에 중요하다.
. 사람 이외의 동물에 있어서의 저혈당증
개에서는 인슈리노마를 원인으로 하는 것이 많고, 신경 증상, 허약, 실명을 일으킨다. 돼지에서는 출생 직후는 당을 생성하는 계통의 효소가 불완전하기 때문에 저혈당을 일으키기 쉽고, 신경 증상을 나타낸다
□ 인슐린(insulin)
자료 : ウィキペディア（Wikipedia）
. 인슐린(insulin)은 췌장(膵臓, pancreas)에 존재하는 란게르한스섬(췌장 내에 있는 세포군)의 β세포로부터 분비되는 펩티드 호르몬(peptide hormone)의 일종. 이름은 라틴어의 insula(섬, 島)에서 유래함21 아미노산기의 A사슬과 30 아미노산기의 B사슬이 2개의 Disulfide bond 결합으로 연결된 것. C-펩티드는 인슐린 생성 때, 프로 인슐린으로부터 잘라져서 버려진 부분임
생리작용으로서는 주로 탄수화물의 대사를 조정한다. 골격근으로 포도당, 아미노산, 칼륨이 들어가는 일을 촉진하고, 단백질 합성을 촉진하며, 간장에서 당의 생성을 억제시키고, 글리코겐 합성 촉진 및 분해 억제, 지방조직이 당을 받아 들이고 이용하는 것을 촉진시키며, 지방의 합성 촉진과, 분해 억제 등, 전체적으로 이화작용(異化作用, 고분자 → 저분자 / 에너지 방출)을 억제하여 각종 저장 물질의 생성을 촉진하는 경향이 있다. 신장 세뇨관(細尿管, renal tubule)에서는 Na 재흡수 촉진 작용도 있다.
인슐린은 혈당치의 항상성 유지에 중요한 호르몬이다. 혈당치를 저하시키기 위해 당뇨병의 치료에 이용되고 있다. 반대로 인슐린의 분비는 혈당치의 상승에 의존한다.
. 란게르한스섬 (내분비부)
췌장 중에 산재 하는 란게르한스섬의 수는 20만~200만개 정도
표본을 제작해 란게르한스섬을 특수한 염색법으로 관찰하면,
란게르한스섬을 구성하는 세포는 염색액에 의한 물드는 방법의 차이로 구분하여
A세포(α세포), B세포(β세포), D세포(δ세포), PP세포 등으로 나눌 수 있다.
A세포(그르카곤), B세포(인슐린), D세포(소마트스타틴), PP세포(췌폴리펩티드)를 분비함
그루카곤은 혈당을 상승시키는 기능이 있고, 인슐린은 호르몬 중 유일하게 혈당을 저하시키는 기능이 있다.
. 인슐린 . 분자량 5,807 . 화학식 C257H383N65O77S6
. 인슐린의 작용 메카니즘 . 인슐린은 세포막에 있는 인슐린 수용체에 결합한다. . 인슐린 수용체는, 인슐린이 결합하면, Protein Tyrosine Kinase로 활성화 해, 세포질내의 IRS-1이 인산화 된다. . IRS-1 → PI3 키나제 → PKB와 신호가 전달되어 세포질의 GLUT-4(Glucose Transporter-4)가 세포 표면에 트랜스 로케이션 한다. . GLUT-4는 글루코오스를 칼륨과 함께 혈중으로부터 세포 내로 들어간다.
. 역사
1869년 베를린의 의학생인 Paul Langerhans가 현미경으로 췌장의 구조를 연구하여, 후에 란게르한스섬(島)으로서 알려진 “작은 틀의 집합체”는 당시까지 알려지지 않았지만, Edouard Laguesse는 그들이 소화에 관련되는 큰 역할을 완수하는 것일 수 있다고 주장했다.
1889년, 리투아니아 출신의 독일의 내과의 Oskar Minkowski와 Joseph von Mehring은 건강한 개의 췌장을 없애는 연구를 실시했다. 실험이 시작되고 몇 일 후, 민코프스키는 파리가 언제나 이 개의 오줌에 모이고 있는 것에 깨달았다. 오줌을 조사해 보니 당분이 포함되어 있었고, 여기서 처음으로 췌장과 당뇨병과의 관계가 실증되었다.
1901년, 미국의 병리학자 Eugene Opie에 의해 란게르한스섬과 당뇨병과의 연관성이 밝혀져, 이 연구는 새로운 단계를 맞이했다. 즉, 당뇨병은 란게르한스섬의 부분적 혹은 전체적인 파괴에 의해서 일으켜지는 것을 알았던 것이다. 그렇지만, 란게르한스섬이 전담하는 특정 역할에 대해서는 아직 잘 몰랐다.
그리고나서 20년 후, 이에 관한 수많은 연구가 행하여 졌고, 1921년 캐나다 정형외과의 Frederick Banting과 의학생 Charles Best가 연구실에서 인슐린 추출에 성공했다.
1922.1.11, 당시 14세에 있던 1형 당뇨병 환자에게 세계에서 처음으로 인슐린 투여를 했지만, 정제 방법의 미숙함 등으로, 환자에게 심한 알레르기 반응이 나왔기 때문에 중단되었다. 바트 램과 코립은 12일간 투여량 등의 개선에 밤낮 노력하여 23일에 다시 투여를 했다. 이번은 부작용 없이 당뇨병의 증상을 없애는데 성공했다.
1922년의 봄 이후, 베스트는 대량수요에 부응할 수 있는 추출 기술을 궁리했지만 정제가 어려웠다. 1921년 발표직후 일라이릴리사로부터 지원 제의를 받았다. 11월 릴리사는 기술개발에 성공하여 매우 순수한 인슐린의 생산에 성공했다. 이 인슐린은 아이레틴이라고 하는 이름으로 바로 시장에 나왔다.
1933년, 폴란드의 정신의학자 만프레트.자켈에 의해, 인슐린을 대량 투여하여 저혈당 쇼크를 인위적으로 일으키게 하여 정신병 환자를 치료한다고 하는 인슐린 쇼크 요법(Insulin shock therapy)이 고안 되었지만, 사망 예가 많아, 그 후 약물 요법 등의 등장으로 1950년대에는 사용치 않았다.
인슐린과 관련하여 네 명이 노벨상을 수상함
. 1923 : 인슐린을 발견한 밴 팅과 John James Richard Macleod . 1958 : 단백질 중 인슐린의 아미노산 구조를 해명한 Frederick Sanger
. 1964 : Dorothy Crowfoot Hodgkin
. 약제의 종류1921년 인슐린의 분리 성공. 1형 당뇨병의 약물 요법으로서 현재로는 유일한 치료법이다.
인슐린은 단백질이기 때문에 소화관내에서 신속하게 분해됨으로 경구투여가 불가능하다. 그 때문에 피하 주사로 투여하게 된다.
인슐린 제재는 작용 발현 시간, 작용 지속 시간, 원료가 되는 동물종(소, 돼지, 사람)에 따라 분류되고 있다. DNA 변환기술에 의해 인간형 인슐린이 개발되고 나서부터는 인간형을 이용하는 것이 일반적이다. 인간형 인슐린은 대장균이나 고초균(枯草菌)에 인간 인슐린 유전자를 도입해 인슐린을 생산하고 있다.
. 작용 시간에 의한 제재의 분류
인슐린 제재는 작용 발현 시간이나 작용 지속 시간에 의해서 초속효형, 속효형, 중간형, 혼합형, 지효형용해로 분류된다. 지속형(ultralente, U)이라는 것도 있지만 근래에는 별로 이용되지 않는다. 인슐린 제재는 카드릿지 제재, 카트 제재, 바이알 제재가 있지만, 여기에서는 간단하게 바이알 제재를 이용해 설명한다.
. 초속효형 인슐린 제재
일반명 상품명 발현시간(Min) 최대작용시간(Hr) 지속시간(Hr). 인슐린 Aspart 노보라비트 10~20 1~3 3~5. 인슐린 Lispro Humalog ~15 0.5~1.5 3~5
피하 주사 후의 작용 발현이 15분 이내로 매우 빠르고 최대 작용 시간이 2시간으로 짧은 것이 특징이다. 인슐린 추가 분비 보충에 극히 적합하다. 속효형 인슐린에서는 식전 30분에 피하 주사할 필요가 있었지만, 30 분 후에 식사를 확실히 배달시킨다는 것은 일상생활 에서는 어려웠다. 초속효형 인슐린 제재에서는 15분에 작용이 발현하므로, 식사를 배달시키기 직전에 인슐린 제재를 주면 좋다는 점에서 매우 취급하기 쉬워졌다. 추천 된 사용법은 아니지만, 몸이 불편해 충분히 식사를 할 것 같지 않을 때, 식사 후에 통상량의 반량 섭취할 수 있었다고 생각하면 인슐린도 반 량 식후에 투여한다, 라고 하는 방법도 가능하다.
작용 시간이 짧기 때문에, 각 식전 1일 3회의 투여 시 식전에 고혈당이 될 가능성이 있어 중간형 인슐린을 아침과 저녁에 투여하거나 지효형용해를 아침 또는 취침 전에 투여하는 수가 많다.
속효형 인슐린은 6량체형성이 되어 응집하는 경향이 있어, 6량체로부터 단량체에의 분리가 흡수의 과정에서 속도조정단계(rate-determining step)가 되고 있었다. 초속효형 인슐린은, 새로운 유전자 재조합 기술을 이용하고, 아미노산 배열을 변경해, 6량체형성을 일으키기 어렵게 한 인슐린 아날로그이다.
Insulin Lispro (휴마로그), Insulin Aspart (노보 rapid, Asp라고 기재)가 잘 알려져 있다. 임상적 특징은 두 가지가 거의 차이가 없다.
. 속효형 인슐린 제재 상품명 발현시간(Min) 최대작용시간(Hr) 지속시간(Hr) . 노보린 R 30 1～3 8 . 휴마린 R 30～60 1～3 5～7
레귤러 인슐린, 또는 R 이라고 하며, 구조적으로 내인성 인슐린과 동일하지만, 안정성을 위해서 아연 이온이 첨가 된 것. 6량체형성 경향에 의해 내인성 인슐린에 비해 작용 발현이 늦으며, 피하 주사 외에 근육주사나 정맥내 주사가 가능하다.
식전 30 분에 투여하면 혈당치 상승을 억제한다.
. 혼합형 인슐린 제재 상품 발현시간(Hr) 최대작용시간(Hr) 지속시간(Hr) . 노보린 30 R 0.5 2～8 24 . 휴마린 3/7 0.5～1 2～12 18～24
속효형과 중간형을 10%에서 50%의 비율로 혼합한 혼합형 인슐린으로서, 널리 사용되고 있다.
. 중간형 인슐린 제재 상품명 발현시간(Hr) 최대작용시간(Hr) 지속시간(Hr) . 노보린 N 1.5 4～12 24 . 휴마린 N 1～3 8～10 18～24
neutral protamine hagedorn, NPH, N 이라고 부른다. 황산 프로타민을 부가한 것으로서 인슐린의 흡수 시간을 연장한 제재이다.
인슐린의 기초 분비의 보충용으로는 매우 취급하기 쉽다.
지효형용해 인슐린 제재 인슐린. 그라르긴(런 타스), 인슐린. 데테밀(레베밀)이 알려져 있다. 인슐린 기초 분비의 보충에 잘 이용된다.
. 투여 방법
인슐린 주입에는 2 가지 방법이 있다. 일본에서는 펜형 주사기를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 예를 들면 미국에서는 일본에 비해 인슐린 펌프의 보급이 훨씬 더 진행되고 있다. 화이자사가 발매한 흡입 인슐린은 2007년 시장규모가 작아 발매가 중단 되었다.
. 인슐린 펌프
컴퓨터 제어로 자동적으로 인슐린을 주입하는 기계로, 췌장을 흉내 낸 인슐린의 주입 스케줄. 프로그램을 입력할 수 있는 것이다. 이에 따른 치료를 인슐린 지속 피하주요법이라고 한다. 인슐린 펌프를 사용하면, 바늘이 찌르고 있다는 것 외에는 양호하며, 찌른 바늘의 대체는 3일에 1회 정도로 끝난다. 단점으로는 생체의 췌장은 컨디션에 맞추어 인슐린을 분비하지만, 인슐린 펌프는 프로그램에 맞추어 인간의 생활을 관리해야 한다고 하는 것, 또 기계가 고장 나면 당뇨병성 케트액시드시스(en: acidosis, 혈액이 산성으로 기우는 상태) 등의 사고도 일어날 수 있으므로, 환자는 펜형 주사기를 예비로 상비해 둘 필요가 있는 것이다 (참고： 2007년 현재, 미국 한 회사의 인슐린 펌프는 혈당치를 측정하면서 리얼타임으로 컴퓨터 처리해, 현재의 적정한 인슐린 주입량을 투여하는 기술 레벨에까지 달하고 있다. 일본에서는 후생 노동성의 인가에 시간이 걸리기 때문에, 최신 기종보다 항상 2~3세대 낡은 인슐린 펌프의 수입 판매가 계속되고 있는 게 현실이다.)
흡입형 인슐린(2006년1월26일에 화이자사가 FDA의 승인을 받은 것이 처음. 그러나, 화이자는 시장규모가 적어 2007.10.에 흡입 인슐린인 액스베라의 발매 정지를 발표했다. 노보사는 2008.1.14, 일라이릴리사도 2008.3.7, 개발 취소를 발표 함으로서 모두 안전성보다 시장 동향을 고려했다.)
. 인슐린 요법
인슐린 요법으로는 강화 인슐린 요법과 그 외의 치료법으로 나눌 수 있다. 우선 인슐린을 처방 할지 여부를 판단한다.
. 인슐린 요법의 절대적 처방
. 인슐린 의존 상태일 때 . 당뇨병성 혼수(당뇨병성 케트엑시드시스, 고 삼투압고혈당 증후군, 유산 엑시드시스)일 때 . 중증의 간 장해, 신장 장해를 합병한 때 . 중증 감염증, 외상, 중등도 이상의 외과 수술(전신 마취 시행 예 등) 때 . 당뇨병 합병 임신 (임신 당뇨병으로 식사 요법만으로는 양호한 혈당 컨트롤을 얻을 수 없는 경우도 포함) . 중심 정맥영양시의 혈당 컨트롤
. 인슐린 요법의 상대적 처방 . 인슐린 비의존 상태의 예에서도 높은 고혈당(예를 들면, 공복 시 혈당치 250 mg/dl 이상, 수시 혈당치 350 mg/dl 이상)을 보이는 경우 . 경구약 요법으로는 양호한 혈당 컨트롤을 얻을 수 없는 경우 (SU약의 일차 무효, 2차 무효 등) . 마른 체형으로서 영양상태가 저하되고 있는 경우 . 포도당 독성을 적극적으로 해제하는 경우
. 인슐린 처방을 한다고 판단하면,
환자 상태를 파악하여 인슐린 강화 요법을 실시할지, 그렇지 않으면 그 외의 치료법을 실시할지를 판단한다. 인슐린 요법의 기본은 정상인에 볼 수 있는 혈중 인슐린의 변동 패턴을 인슐린 주사에 의해서 모방하는 것이다. 정상인의 인슐린 분비는 기초 인슐린 분비와 식사 후의 포도당이나 아미노산 자극에 의한 추가 인슐린 분비로 되어 있다. 이것을 가장 잘 재현할 수 있는 것은 강화 인슐린 요법이지만, 번거로운 것이 흠이다. 추후의 당뇨병 관리도 강화 인슐린 요법을 실시한다고 하면 환자 교육 등을 해야 하지만, 그렇지 않고 수술이나 처치만으로 일시적인 경구 혈당 강하 약이 사용되지 않는 경우나, 생활 스타일이 강화 인슐린 요법을 실시하는 것이 불가능한 경우는 그 외의 요법이 선택된다.
. 강화 인슐린 요법
강화 인슐린 요법이란, 인슐린의 반복 주사 또는 지속 피하 인슐린 주입(CSII)으로 혈당 자기 측정(SMBG)을 병용 하고, 의사의 지시에 따라, 환자 자신이 인슐린 주사량을 결정할 수 있는 범위를 조절하면서, 양호한 혈당 컨트롤을 목표로 하는 방법이다. 기본적으로는 식사를 하고 있는 환자에게 각 식전, 취침전의 하루 4회 혈당을 측정해, 각 식전에 속효형 인슐린(R)을 취침 전에 중간형 인슐린(N)의 하루 4회를 피하주사 하는 것부터 시작한다. 전통적인 방식으로서는 각 회 3~4단위 정도, 하루 12~16단위로부터 시작한다. 아침 식사전의 R는 점심 식사전의 혈당을 내리게하고. 점심 식사전의 R는 저녁 식사전의 혈당을 내린다. 저녁 식사전의 R는 취침전의 혈당을 내려 취침전의 N는 아침 식사전의 혈당을 내린다고 생각하면 알기 쉽다. 양을 조절하는 경우는 2단위 정도까지 바꿔가며 설정하는 것이 안전하다.
. 그 외의 요법
기초 인슐린 분비가 유지되고 있는 환자에서는, 속효형(또는 초속효형) 인슐린을 매 식 전 3회 주사 등 강화 인슐린 요법에 준한 주사 방법이 있다. 또 여러 차례의 인슐린 주사가 곤란한 환자나 강화 인슐린 요법의 적응이 되지 않는 환자에서는 혼합형 또는 중간형의 하루 1회~2회 투여라고 하는 방법도 있다.
구체적으로는 N를 아침 식사 전에 1회 주는 것으로 하거나 혼합형 제재를 아침 식사 전, 저녁 식사 전의 2회 주치는 것으로 해서, 식후 혈당을 억제하기 위해 α그르코시타제 저하약을 병용 하여 넣는 것 등이 정설로 보고 있다. 병동 등에서는 인슐린 슬라이딩 스케일이라고 하는 방법을 취하는 일이 있다. 이것은 각 식전의 혈당치에 근거하고 그 때에 주는 인슐린을 결정한다고 하는 방법이며, 단기간이라면 좋지만 혈당의 변동을 격렬하게 하므로 피하는 편이 좋다. 이러한 투여법에서도 인슐린량은 0.2단위/kg에서 개시해, 0.5단위/kg까지 증량 가능하다. 중간형을 2회 주는 경우는 아침: 저녁을 2:1 또는 3:2의 비율로 하는 수가 많다. 중간형 인슐린이 하루 10단위 이상의 경우는 하루 2회로 나누는 수가 많다.
식사를 하지 않는 IVH의 환자에서는 고칼로리 수액에 R를 혼합하기도 한다. 이 경우는 글루코오스 10 g에 대해 R 1단위로부터 시작해 혈당을 측정하여 적정량을 결정해 간다. 주의사항으로는 속효형 인슐린 이외의 정맥주사(静注)는 금해야 한다.
. 당뇨병 긴급 증 때의 인슐린의 사용
당뇨병성 케트엑시드시스나 비케톤성 고 삼투압성 혼수의 경우, 인슐린을 투여하는 일이 있다. 당뇨병성 긴급 증을 의심하면, 우선은 R를 10단위 정맥주사 한다. 이후는 0.1단위/kg/hr에서 링겔 정주를 한다. 혈당이 250~300 ㎎/㎗, HCO3＞18, pH＞7.3이 될 때까지 계속한다. 인슐린 투여에서 저 칼륨혈증이 되기 위해 칼륨을 보충할 필요가 있다. 이것은 인슐린이 칼륨을 소비하는 것과, 당뇨병성 긴급증 때는 엑시드시스가 있기 때문에 칼륨이 조금 높게 측정되는 등 두 가지 이유로 설명할 수 있다.
. 인슐린 요법에서의 주의점
인슐린 요법의 절대적 처방 예에서는 입원에 의한 도입이 바람직하다고 하지만, 상대적 처방 예에서는 인슐린 요법의 시작이나 경구 혈당 강하약으로 바뀌는 경우는 외래로 실시하는 수가 많다. 이 때, 인슐린 량의 조절을 위해 외래를 여러 차례 해야 하는 수가 많다. 외래로 받으려면
. 케토시스가 없을 것. . 감염증이나 악성 종양이라고 하는 고혈당의 원인이 되는 다른 질환이 존재하지 않는 것 . 망막증(특히 후쿠다 분류로 B가 되는 것), . 신장 기능 저하라고 하는 진행된 당뇨병 만성 합병증이 존재하지 않을 것.
식사 요법, 인슐린 주사, 혈당 자기 측정이라고 하는 자기 관리 능력이 있는 지 확인하는 것이 바람직하다. 이에 대한 자기관리 능력이 없는 환자라면 당뇨병 전문의가 있는 시설이나 교육 입원을 이용하지 않고서 외래로 컨트롤하는 것은 위험하다.
인슐린 요법에서 주의해야 할 일이 몇 가지 있다. 인슐린의 도입에서는 피하 주사를 스스로 실시할 수 없으면 안 되고, 혈당 자기 측정(SMBG)을 할 수 없으면 안 된다. 시크 디(당뇨환자가 치료 중 발열 등 문제발생 시)의 대응, 저혈당의 대응과 같은 문제를 극복하지 않으면 자택에서는 실시할 수 없다. 입원 중은 간호사의 관리에 의해서 교육이 불충분해도 관리 가능하지만, 퇴원 전에 이러한 교육이 이루어지지 않으면 큰 사고로 연결될 수도 있다.
특별히 조심하는 것이 저혈당의 대응이다. 저혈당 발작은 초기라면 포도당을 섭취하는 것으로 개선할 수 있다. 그러나 이후에, 저혈당이 되었다는 것만으로 알고 다음에 투여 해야 할 인슐린을 자기 판단으로 스킵 해 버리는 경우가 많다. 저혈당이 일어났을 경우는 꼭 인슐린 조절을 해 재발 예방을 실시하지 않으면 의미가 없기 때문에 이러한 일에는 충분히 유의해야 한다.
인슐린 조절 중, 소모지 효과라고 하는 현상을 만나는 일이 있다. 이것은 인슐린량 과잉으로 인한 저혈당 발생으로, 그 반동으로서 대항 호르몬이 분비되어 고혈당이 되는 것이다. 이른 아침에 고혈당이 되는 수가 많다. 인슐린의 부족이라고 생각해서 증량 하면 위독한 저혈당 발작이 일어난다. 한밤 중 3시 등 고혈당 발작이 일어나기 전의 시간의 혈당치를 측정하면 판명된다. 그 즈음에 저혈당이 있었다면, 그것은 소모지 효과일 가능성이 높다.
인슐린 요법을 개시하면 췌장 기능이 회복되는 일이 있다. 이 기준은 인슐린 필요량의 저하에 의해서 판단한다. 이 경우는 인슐린 요법을 중지할 수 있기도 하다.
αGI등의 경구 혈당 강하약 안에는 인슐린과 병용 할 수 있는 것도 있다. SU제로 2차 무효가 되었을 때, 내복약을 중지하지 않고 취침 전에 N를 투여하는 것으로 당독성이 해제되어 SU약의 효과가 다시 나타나기도 한다.
자료 : ウィキペディア（Wikipedia）
□ 췌장과 랑게르한스 섬
다음백과췌장의 4가지 형태 세포 중, 3가지 (α, β, δ 세포)는 호르몬 분비가 알려졌으나, C-세포라고 부르는 4번째 세포는 그 기능이 아직 알려져 있지 않음
. β세포 - 수가 가장 많고, 인슐린 분비 (탄수화물. 지방. 단백질 대사의 조절)
세포가 포도당을 흡수하여 대사하도록 촉진시키며, 간에서 만들어진 포도당이 혈액 속으로 나오는 것을 억제하며, 근육세포가 단백질의 기본성분인 아미노산을 흡수하는 과정을 촉진시키고, 지방이 분해되어 혈액 속으로 나오는 것을 억제함.
소마토트로핀(somatotropin)이나 글루카곤도 β세포의 인슐린 분비를 유발할 수 있으며, 혈중의 포도당이 증가했을 경우, 즉 식사 후처럼 혈당량이 증가할 경우에도 혈당량을 떨어뜨리기 위해 인슐린이 분비됨. 인슐린을 만들어내는 β세포의 기능에 장애가 오거나 혈당량을 조절하기에 불충분한 양이 생산되면 당뇨병이 생기게 됨.
. α세포 - 글루카곤 분비, 인슐린과 반대로 간에서 포도당을 분비시키고 지방조직으로부터 지방산의 방출을 촉진함, 바꾸어 말하면 포도당과 지방산은 인슐린의 분비를 촉진하고 글루카곤의 분비를 억제함.
. δ세포 - 소마토트로핀과 인슐린, 글루카곤에 대한 강력한 억제제인 소마토스타틴(somatostatin)이 분비됨, 이것의 대사 조절 기능은 아직 분명하지 않음, 소마토스타틴은 시상하부(視床下部)에서도 만들어지는데 주로 뇌하수체 호르몬인 소마토트로핀을 견제하는 기능을 함.
그림: Wikipedia
The diagram shows the structural differences between rat islets (top) and humans islets (bottom) as well as the ventral part (left) and the dorsal part (right) of the pancreas. Different cell types are colour coded. Rodent islets, unlike the human ones, show the characteristic insulin core.
Hormones produced in the Islets of Langerhans are secreted directly into the blood flow by (at least) five different types of cells. In rat islets, endocrine cell subsets are distributed as follows:
. Alpha cells producing glucagon (15-20% of total islet cells)
. Beta cells producing insulin and amylin (65-80%)
. Delta cells producing somatostatin (3-10%)
. PP cells producing pancreatic polypeptide (3-5%)
. Epsilon cells producing ghrelin. (<1%)
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