탄수화물, 단당류와 이당류, 화학적 구성

탄수화물

탄수화물은 영양소 중  주요 3 종류 중 하나입니다(다른 두 가지는 지방과 단백질입니다).

이는 설탕과 전분 형태로 음식물에 나타나며, 인간 신체의 주된 에너지원입니다. 소화 가능한 탄수화물은 그램 당 대사된 에너지로 4칼로리를 기여합니다. 하루 칼로리 섭취의 약 50%는 탄수화물에서 나와야 하며, 섭취하는 대부분의 탄수화물은 단순한 설탕과 같은 단당류가 아닌 전분과 같은 복잡한 다당류(폴리사커라이드) 형태여야 합니다.

 

 단당류

 

음식물에서 발견되는 주요 단당류는 포도당(glucose), 프루토스(fructose;과당) 및 갈락토스(galactose)입니다. 이들은 간단한 탄수화물로, 달콤한 감각을 부여하는 능력이 그들의 주요 기능 중 하나입니다. 그러나 설탕은 달콤함의 정도에 따라 다릅니다. 

 

이원당류

 

이원당류는 두 단당류 분자의 결합으로 형성됩니다. 이원당류는 또한 "단순" 탄수화물로 간주됩니다. 효소 또는 희석 산과의 끓임으로 이원당류를 이루는 단당류로 나뉠 수 있습니다. 음식물에서 가장 중요한 이원당류는 슈크로스, 락토스 및 말토스입니다. 이들 이원당류는 용해도, 달콤함 및 기타 특성에서 서로 다릅니다.

 

자당(sucrose)

사탕수수나 비트에서 얻은 테이블 설탕은 주로 순수한 자당입니다. 이는 포도당과 과당이 연결된 구조입니다. 자당은 여러 과일, 풀 및 뿌리에서 찾을 수 있습니다.

식품 산업에서 탄산음료를 중심으로 한 최근 트렌드 중 하나는 과당 함유 감미료 시스템의 단위 중량당 달콤함이 기본적으로 더 높기 때문에 자당 대신 인버트 설탕을 사용하는 것입니다. 인버트 설탕은 슈크로스를 인버트레이스 효소 또는 산으로 가수분해하여 포도당 + 과당(1:1) 혼합물을 생성합니다. 덧붙여, 꿀의 기본 설탕은 포도당과 과당의 40:60 비율입니다. 꿀 벌에 의해 수집된 대부분의 꿀이 벌의 침에서 인버트레이스에 의해 가수분해되는 자당을 포함합니다. 일부의 포도당은 벌의 침에 의해 수집된 꿀에 분비되는 다른 효소, 포도당 산화 효소에 의해 글루코닉 산 및 수소퍼옥사이드로 변환됩니다.

 

글루코닉 산과 수소퍼옥사이드는 꿀에서 보존제로 작용합니다. 꿀에는 또한 이원당류 및 복잡한 설탕의 작은 양이 함유되어 있습니다. 달콤함이 식이에 대한 감미료의 열량 기여와 관련이 없다는 점에 주목하는 것이 중요합니다. 과당과 젖당은 소화되고 흡수될 때 그램당 4칼로리의 대사 에너지를 생성하지만, 젖당은 과당의 1/7만큼 달콤합니다. 따라서 동일한 달콤함 강도를 가지려면 과당보다는 젖당이 더 적게 필요할 것입니다. 반대로 젖당을 단맛을 낸 제품은 과당으로로 단맛을 낸 제품보다 최대 일곱 배의 칼로리 함량을 포함할 수 있습니다.

 

젖당(lactose)

 

락토스 또는 우유 설탕이라고도 알려진 락토스는 모든 동물의 우유에 나타납니다. 소의 우유는 약 4-5%를 포함하고 있으며, 모유에는 6-8% 락토스가 포함되어 있습니다. 락토스는 포도당과 갈락토스를 결합하여 형성됩니다. 유제품에서 찾을 수 있는 락토스를 그 구성 요소 단당류로 분해하는 것은 락토스 효소에 의해 촉매됩니다.

 

락토스를 분해하면 달콤함이 상당히 증가합니다. 락토스는 또한 락틱 산을 생성하기 위해 유산균에 의해 발효될 수 있습니다. 이것은 요구르트 및 다양한 치즈에서 산미 및 보존제로 작용합니다. 시장에서  "락토스 불내성"이라는 용어를 들어보았거나 만난 적이 있나요?

락토스 불내성이 있는 사람들은 락토스(우유 설탕)를 소화(분해)하는 데 필요한 락토스 효소가 없는 사람들입니다. 락토스 불내성자들은 소량의 경련에서부터 심한 장 불편함까지 겪을 수 있습니다. 라토스 프리 제품은 이 효소를 첨가한 제품입니다(일반적으로 효모로부터 분리된 것). 또는 락토스 불내성 개인은 락토스나 유당이나 유분이 포함된 제품을 먹거나 마시기 전에 이 효소가 첨가된 알약을 복용할 수 있습니다.

 

엿당(maltose)

 

엿당은 두 포도당 단위가 결합된 설탕입니다. 이는 전분(예: 옥수수 전분)이 아밀라아제 효소에 의해 가수분해되거나 희석 산과 함께 가열될 때 생성됩니다. 말토스는 말토스 효소에 의해 그 구성 D-글루코스 단위로 더욱 가수분해될 수 있으며, 그런 다음 포도당 이성질체를 생성하기 위해 포도당 이소메라아제 효소에 의해 효소적으로 이성질화 됩니다. 42% 프루토스로 구성된 액체 시럽으로 변환되는 당 구성물은 고공(이상적으로는 90% 이상) 무작위 발효의 형태입니다. 여기에는 42% 프루토스, 52% 포도당 및 6% 전분이 포함됩니다. 시럽이 이온 교환을 통과하면서 괴당을 보존하는 기술적인 향상 덕분에 90% 프루토스 시럽이 생산될 수 있습니다. 오늘날 HFCS 90은 HFCS 42와 혼합되어 HFCS 55를 생성하는 데 사용되며,  많은 탄산음료가 비용 때문에 이러한 시럽으로 달아지고 있습니다.