고급영양학 chapter 3. 탄수화물

[문형철]

beyond reason

탄수화물(CH2O)n --> Cm(H2O)n

단당류, 이당류, 올리고당, 다당류로 분류

탄수화물의 특성과 분류

사람은 생명을 유지하고 활동하는데 필요한 열량 대부분을 탄수화물에서 섭취하고 있음. 탄수화물은 곡류, 감자류 등의 주성분인 전분이 주를 이루고 있으며 가장 값싸고 쉽게 얻을 수 있는 열량원

1. 탄수화물 특성

# 탄수화물은 탄소, 수소, 산소 3가지 원소로 구성된 유기화합물(CH2O)n이며 대부분 수소와 산소의 비율이 물과 같음. 육탄당과 오탄당 그리고 이들의 복합물은 영양적으로 중요한 역할.

# 식물은 엽록소에서 전분을 구성하는 포도당을 광합성작용으로 합성하기 때문에 식물에 널리 분포

# 사람은 식물이 합성해 놓은 포도당, 전분등의 탄수화물을 주된 열량원으로 이용중

# 탄수화물은 많은 양을 섭취해도 인체내 함량(혈액내 포도당, 간과 근육내 글리코겐)은 소량에 불과함.쓰고 남은 나머지 열량원은 지방으로 전환하여 저장함. 

광합성(photosynthesis)과 탄수화물

식물은 잎에 분포되어 있는 엽록소에서 공기중의 이산화 탄소와 뿌리에서 빨아들인 물, 태양에서 얻은 에너지를 이용하여 포도당을 합성하고 산소를 내놓음. 이를 광합성이라고 함. 이렇게 합성된 포도당을 식물이 생명을 유지하고 성장하기 위한 에너지로 사용되며 나머지는 다당류인 전분형태로 전환되어 식물의 열매, 잎, 줄기, 뿌리에 저장됨. 

6CO2+6H2O + 햇빛 ---> C6H12O6(포도당) + 6O2

일부는 포도당이나 과당형태로 저장되기도 함. 또한 식물을 지탱하기 위해 섬유소 등으로 전환하여 존재하기도 함. 엽록체(식물의 세포소기관)에서 아미노산, 지질, 색소등을 합성함. 

2. 탄수화물의 분류

단당류(Simple sugar, monosaccharide)  - 더 간단한 화합물로 가수분해되지 않는 단위. 포도당(glucose 육탄당), 과당(fructose), 갈락토스(galactose) 등이 있음. 

Although glucose, galactose, and fructose all have the same chemical formula (C6H12O6), they differ structurally and chemically (and are known as isomers) because of the different arrangement of functional groups around the asymmetric carbon; all of these monosaccharides have more than one asymmetric carbon.

이당류(disaccharide) - 두개의 단당류가 글리코사이드 결합으로 연결되어 형성되는 당. 단당류와 마찬가지로 물에 용해됨. 자당(설탕, sucrose), 젖당(lactose,유당), 엿당(maltose, 맥아당) 등이 있음. 

참고) 수크로스(영어: sucrose) 또는 자당(蔗糖) 또는 설탕(雪糖)은 1분자의 프럭토스(과당)과 1분자의 글루코스(포도당)가 글리코사이드 결합으로 연결된 이당류이며, 화학식은 C₁₂H₂₂O₁₁이다. 수크로스는 식물에서 자연적으로 생산되며, 식물에서 추출한 수크로스를 정제해서, 일상에서 소비하는 설탕을 만든다. 인간의 소비를 위해, 사탕수수 또는 사탕무로부터 수크로스를 추출하여 정제한다.

참고) 락토스(영어: lactose) 또는 유당(乳糖, 젖당)은 1분자의 갈락토스와 1분자의 글루코스(포도당)가 β(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 이당류이며, 화학식은 C₁₂H₂₂O₁₁이다. 락토스는 우유 중량의 약 2~8%를 차지한다. 

참고) 말토스(영어: maltose) 또는 엿당 또는 맥아당(麥芽糖)은 2분자의 포도당이 α(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 이당류이며, 화학식은 C₁₂H₂₂O₁₁이다. 이성질체인 아이소말토스에서 2분자의 포도당은 α(1→6) 글리코사이드 결합으로 연결되어 있다. 말토스는 녹말의 핵심적인 구조 모티프인 아밀로스의 2단위 구성원이다. β-아밀레이스가 녹말을 분해할 때, 한 번에 2분자의 포도당을 제거해서 말토스를 생성한다. 이러한 반응의 예가 발아 중인 종자에서 발견되는데, 이러한 이유로 인해 "맥아(malt, 엿기름)의 이름을 따서 "말토스(maltose)"로 명명되었다.^[1] 수크로스(설탕)과는 달리 말토스는 환원당이다.

일부 사람들은 고과당 옥수수 시럽이 건강에 해로운 것으로 간주한다.^[27][28] 그러나 임상 영양학자, 의료 당국 및 미국 식품의약국은 "수크로스, 고과당 옥수수 시럽, 전화당, 꿀, 많은 과일과 주스는 동일 조직에서 동일한 당을 동일한 대사 경로를 통해 처리된다."라며 그러한 우려를 일축했다

옥수수 시럽, 콘 시럽(영어: corn syrup)은 옥수수의 녹말로 만든 식용 시럽의 하나로, 등급에 따라 다양한 양의 말토스와 더 높은 수준의 소당류를 포함한다. 옥수수 시럽은 음식의 결을 부드럽게 하고 양을 더하며 당의 결정화를 막고 맛을 풍부하게 한다. 옥수수 시럽은 옥수수 시럽을 효소처리시켜 더 높은 수준의 프럭토스를 포함한 감미료 화합물을 만들어내는 고과당 옥수수 시럽(HFCS)과는 구분한다. 더 넓은 뜻으로 쓰이는 용어인 글루코스 시럽은 옥수수 시럽과 동의어로 쓰이기도 하는데, 그 까닭은 글루코스 시럽은 미국에서 일반적으로 옥수수 녹말로 만들어지기 때문이다

갈색설탕(brown sugar)은 설탕이 유의미한 당밀 함량의 미세결정을 형성하는 사탕수수 설탕 정제의 후기 단계로부터 생성되거나, 사탕수수 당밀 시럽(블랙스트랩 당밀)으로 정제된 백설탕을 코팅할 때 생성된다. 또한 갈색설탕의 맛과 색은 당밀 함량이 증가함에 따라 강해지고, 습기를 유지하는 특성도 높아진다. 또한 갈색설탕은 적절하게 취급되지 못하고 공기 주에 노출되면 굳어지는 경향

황설탕은 완전히 정제된 백설탕 결정에 사탕수수 당밀을 추가함으로써 생산. 당밀(糖蜜, 영어: molasses)은 사탕수수나 사탕무를 설탕으로 가공할 때 부수적으로 나오는 찐득한 시럽을 말한다. 당밀의 질은 사탕수수나 사탕무의 성숙도, 설탕 추출량, 설탕 추출 방법 에 따라 달라진다

일반적인 꿀의 분석

• 과당: 38%
• 포도당: 31%
• 자당: 1%
• 수분: 17%
• 다른 당분: 9% (맥아당 등)
• 재: 0.17%
• 기타: 3.38%

꿀의 당분에 대한 분석은 품질을 평가(가짜가 섞여 있는지 등을 확인)할 때 쓰인다.

올리고당(oligosaccharide) - 단당류 3-10개 결합. glycoprotein, lipoprotein 구조의 성분

소당류(少糖類), 과당류(寡糖類) 또는 올리고당류(oligosaccharide)는 단당류가 2~10개 결합되어 있는 탄수화물을 의미한다. 당단백질이나 당지질의 구성성분으로서 세포내에서는 주로 생체막에 부착되어 있고, 소포체와 골지체 등의 분비형 단백질과 결합되어 있다. 일부 기능성 올리고당의 경우 소화효소에 의해 분해되지 않고 대장으로 내려가 장내 유익균의 영양원이 되어 대장 환경을 개선하는 데 도움을 준다고 알려져 있다.^[1] 당은 우리 몸에서 에너지원으로 사용되지만 그 당이 연결된 당쇄는 그 외에도 생명현상을 유지하기 위해 중요한 역할을 담당하고 있다. 세포간의 정보 전달, 세포 분화, 바이러스나 세균의 감염, 암세포의 전이 등을 예로 들 수 있다. DNA의 경우 뉴클레오타이드가, 단백질의 경우 아미노산이 1차원적으로 연결된 생체고분자로서 존재하지만 당쇄의 경우 가지친 구조를 지닐 수 있기에 더욱 다양한 분자 구조를 지닐 수 있다

다당류(polysaccharide) - 단당류가 수십에서 수천개의 결합(녹말, 글리코겐 등)

다당류(多糖類, 영어: polysaccharide)는 글리코사이드 결합에 의해 결합된 단당류 단위체의 긴 사슬로 구성된 중합체 탄수화물 분자이며, 가수분해시 단당류 또는 올리고당으로 분해된다. 다당류는 선형 또는 고도로 분지된 구조를 가지고 있다. 다당류에는 녹말, 글리코젠과 같은 저장 다당류와 셀룰로스, 키틴과 같은 구조 다당류가 있다.

참고) 글리코사이드 결합(영어: glycosidic bond)은 화학 및 생화학에서 탄수화물(당) 분자를 다른 기(group)와 결합시키는 공유 결합의 한 유형으로, 또 다른 탄수화물이 될 수도 있고 아닐 수도 있다. 글리코사이드 가수분해효소(글리코시데이스)는 글리코사이드 결합을 분해하는 효소

1) 단당류

단당류는 가수분해에 의해 더이상 분해되지 않는 당. 흔한 단당류는 6탄당으로 포도당, 과당(fructose), 갈락토스(galactose)가 있음. 탄소수가 5개인 5탄당에는 리보오스(ribose), 디옥시리보오스(deoxyribose)가 있음. 

참고) 리보스(영어: ribose)는 5개의 탄소 원자가 포함된 단당류이고, 알데하이드기를 가지고 있는 알도스이며, 화학식은 C₅H₁₀O₅이다. 피셔 투영식에서 모든 하이드록시기가 같은 쪽에 위치하고 있다. D-리보스와 L-리보스는 서로 거울상 이성질체이다. D-리보스는 자연계에서 흔히 생성되는 반면 L-리보스는 자연계에서 발견되지 않는다. 리보스 중 β-D-리보푸라노스는 RNA 골격의 일부를 형성한다. 이것은 DNA에서 발견되는 디옥시리보스와도 관련이 있다. ATP와 NADH와 같은 리보스의 인산화된 유도체는 물질대사에서 중심적인 역할을 수행한다. ATP 및 GTP로부터 형성된 cAMP와 cGMP는 일부 신호 전달 경로에서 2차 전달자로 작용한다. RNA는 DNA의 정보를 전사하고 운반하며, 단백질을 합성하는 유전자 발현 과정에 참여한다.^[2]

생물학에서 D-리보스는 세포에 의해 인산화되어야 사용될 수 있다. 리보키네이스는 리보스를 리보스 5-인산으로 전환하는 반응을 촉매한다. 일단 전환되면 리보스 5-인산은 트립토판 및 히스티딘 아미노산 생성에 이용 가능하고, 펜토스 인산 경로에서 이용될 수 있다. D-리보스의 흡수는 소장에서 88~100% (최대 200 mg/kg/h)이다

# 포도당 Glucose

포도당은 영양상 가장 중요한 단당류로서 전분이나 글리코겐, 자당, 맥아당, 유당등의 가수분해, 소화과정에서 생성됨. 과다 섭취하면 글리코겐과 지방으로 전환

# 과당 fructose

과당은 과일과 꿀에 다량 함유되어 있으며 자연에 존재하는 당 중에서 가장 달다. 과다 섭취하면 글리코겐으로 전환. 

# 갈락토스 galactose

포유동물의 유즙에 함유된 단당류. 토란, 해조류에는 (점액질때문에 끈적한 성분) 갈락토스의 다당류 형태인 갈락탄(galactan)이 다량함유되어 있음. 동물의 체내에서 당단백질, 당지질의 성분으로 존재함. -- 참고) 올리고당

Galactan (galactosan) is a polysaccharide consisting of polymerized galactose.^[1] In general, galactans in natural sources contain a core of galactose units connected by α(1→3) or α(1→6), with structures containing other monosaccharides as side-chains.^[2] Galactan derived from Anogeissus latifolia is primarily α(1→6), but galactan from acacia trees is primarily α(1→3)

# 만노스

만노스는 포도당과 결합하면 만난(mannan)이라는 다당류 형태로 곤약에 다량 함유

만노스(영어: mannose)는 6개의 탄소 원자가 포함된 단당류이고, 알데하이드기를 가지고 있는 알도스이며, 화학식은 C₆H₁₂O₆이다. 만노스와 포도당은 2번 탄소(C-2)에서 입체화학적 성질이 다른 에피머이다. 만노스는 사람의 물질대사, 특히 특정 단백질의 글리코실화에서 중요하다. 글리코실화에 관한 몇 가지 선천성 질환은 만노스 대사에 관여하는 효소들의 돌연변이와 관련이 있다.^[1]

만노스는 필수적인 영양소는 아니지만, 인체 내에서 포도당으로부터 생성되거나 포도당으로 전환될 수 있다. 만노스는 2~5 kcal/g 의 열량을 제공한다. 만노스는 소변으로 부분적으로 배설된다.

# 오탄당

오탄당인 리보스는 핵산의 DNA, RNA의 구성물질. 아라비노스, 자일로스, 람노오스 등은 대부분 다당류 형태로 식물의 줄기, 잎과 과피 등의 세포막을 구성. 초식동물은 5탄당을 효과적인 열량원으로 이용하여 비타민 B2전구체로 이용함. 

2) 이당류(disaccharide)

두개의 단당류가 글리코시드 결합에 의해 연결된 탄수화물로 '자당(sucrose), 맥아당(maltose), 유당(lactose)'이 있으며 모두 포도당을 함유하고 있음. 가수분해되어 단당류가 됨. 

# 자당 sucrose - 포도당과 과당

자당은 소장에서 분비되는 수크라아제에 의해 쉽게 포도당과 과당으로 가수분해

# 맥아당 maltose - 2분자의 포도당

곡식의 싹이나 당화된 곡류, 우유, 맥주 등에 함유. 옥수수 시럽에는 26%, 옥수수 당에는 4% 들어있음. 엿기름을 넣어 흰밥을 당화시킨 식혜는 엿기름의 디아스타아제(diastase)가 작용하여 포도당이 생성, 단맛이 남. 

# 유당 lactose - 포도당과 갈락토스

유당은 포유동물의 유즙에만 들어있는 포도당과 갈락토스가 결합된 이당류. 유당은 영유아의 뇌발달에 필요한 갈락토스를 제공함. 유당은 단맛이 나며 물에 잘 녹지 않음. 위에서 잘 발효되지 않으므로 위자극이 적으며 유용한 장내세균이 유산균의 발육을 왕성하게 하여 다른 잡균의 번식을 억제함. 모유에는 약 100mL 당 약 6.8g, 우유에는 4.8g의 유당이 들어있음. 

참고) 선천성 유당불내증 환자는 체내에서 유당을 분해하는 락타아제가 없으므로 발효유나 유당제거유를먹어야 함. 

유당내성검사( lactose tolerance test)

검사 전에8~12시간정도 음식을 섭취하지 않고 우유0.95L에 들어 있는 유당(50g)을 섭취한다. 정상인 경우 유당은 분해되어 혈당을 올라가는데 유당불내증의 경우 대부분이 유당분해효소(Lactase)의 결핍으로 유당이 분해가 잘 되지 않아 혈당이 올라가지 않으며 우유섭취 후 혈당 상승이20mg/dl 이하로 내려가고 혈당 곡선은 평탄해지면 유당불내증 진단을 내린다.

참고) 올리고당

올리고당은 3-10개의 단당류로 이루어져 있으며 세포막의 당지질이나 당단백질의 구성성분으로 작용. 일부 올리고당은 다당류가 분해되는 과정 중에 만들어지며 콩, 양파, 바나나같은 식품에 함유되어 있음.  영양학적으로 중요한 올리고당은 콩속의 라피노스(raffinose)와 스태키오스(stachyose)가 있으며 이들은 소장에서 소화효소에 의해 거의 분해되지 않고 대장내에서 피피더스 균에 의해 대사되어 가스를 생성함.

기능성 올리고당이란 프락토 올리고당(fruto-oligosaccharide), 갈락토 올리고당(galacto-oligosaccharide),이소말토 올리고당(isomalto-oligosaccharide) 등을 말하며 이들은 대장내의 비피더스 균을 활성화해 장건강에 도움을 줌. 또한 혈청 콜레스테롤 저하, 혈당수준 개선등의 기능성 식품의 개발에 이용됨.

3) 다당류

다당류는 주로 수십개에서 수천개의 단당류가 결합된 중합체로서 동물과 식물에서 에너지 저장형태로 존재함. 다당류에는 전분, 글리코겐, 식이섬유(beta1,4 글리코시드 결합)가 있음. 전분은 식물에 저장되는 형태의 다당류이고 글리코겐은 동물의 간과 근육에 저장되는 형태인 동물성 다당류임. 

# 전분(녹말, starch)

전분은 식물의 대표적인 저장 탄수화물 형태로 곡류와 감자류에 많음. 전분은 포도당이 수백개에서 수천개이상 결합된 중합체로서 아밀로스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)으로 구성됨. 아밀로오스는 100-1000개의 포도당이 알파-1,4 글리코시드 결합으로 연결된 직선상의 긴 사슬형태이며 물에 잘 녹지 않지만 물에서 수화된 미셸을 형성함. 아밀로펙틴은 알파1,4 결합사슬 중간에 알파 1,6결합으로 가지를 많이 가진 형태로 가지가 많아서 전분 gel을 형성하므로 더 많은 수분을 함유함. 

찹쌀은 주로 아밀로펙틴으로 구성되어 있어 가열시 투명해지면 끈기가 생김. 맵쌀은 아밀로스가 20-30% 함유되여 찹쌀에 비해 아밀로펙틴 함량이 적음. 

백미와 현미의 구조와 성분

벼의 씨앗인 쌀은 왕겨와 쌀겨(과치, 종피,호분)라는 껍데기 안에 쌀알이 들어 있는 구조이다. 쌀알은 쌀눈인 배아와 쌀눈을 제외한 녹말 덩어리인 배유로 되어 있다. 먹지 못하는 왕겨만 벗겨내고 나머지 부분이 온전히 남아 있는 것이 현미인데 껍질 때문에 어두운 색이 나서 ‘검을 현(玄)’자를 써서 현미라고 한다.

현미에서 쌀겨와 쌀눈을 제거하고 단지 하얀 녹말 덩어리인 배유만 남은 것이 바로 백미이다. 현미에서 백미를 만들려면 쌀 무게의 10%가 없어진다. 쌀로 술을 만들려면 더 깎아야 하는데 전체 무게의 40~60%가 없어진다. 현미를 기준으로 3대 영양소의 열량 비율은 탄수화물 86%, 단백질 7%, 지방 7%로 대부분 탄수화물이고, 탄수화물 대부분은 녹말이다. 100g당 칼로리는 현미, 백미 할 것 없이 약 370kcal이다. 

그러나 현미에는 껍질과 쌀눈에 많은 영양소가 있다. 식이섬유소와 칼슘과 철분이 풍부하고 탄수화물대사에 중요한 비타민인 티아민(비타민B1)과 리보플라빈(비타민B2) 그리고 나이아신(비타민B3) 등이 포함되어 있다. 쌀눈에는 특히 오메가6 등의 불포화지방이 많이 들어 있다. 현미를 도정해서 백미로 만들면 먹기 부드럽고 소화가 잘 되지만, 지방과 영양소 그리고 섬유질은 거의 없는 소량의 단백질과 녹말 덩어리만 먹어 빈 칼로리(emptycalorie)라고 한다. 섬유질이 적어서 혈당도 빨리 올라가므로 특히 당뇨인은 백미 밥은 피하는 것이 좋다.

1000kcal 기준으로 현미에는 0.7mg의 티아민이 함유되어 있지만 백미에는 0.18mg밖에 남아 있지 않다. 티아민은 하루 0.5mg 이상을 섭취해야 건강에 이상이 없는데 단지 백미로만 식사하면 티아민 부족에 의한 병에 걸린다. 역사적으로 아주 유명한병인데, ‘베리베리(beriberi)’라고 한다. 북부 인도어로 베리베리는 ‘심한 무기력’을 의미한다. 백미를 주식으로 먹을 때 생기는 병으로 심부전, 부종,전신무력감, 호흡곤란, 신경장애 등의 증상이 동반된다.

요즘은 흔치 않은데 쌀에 티아민 등을 인공적으로 첨가하기도 하고, 또 쌀만 먹는 경우는 드물기 때문이다. 그럼에도 백미만 먹으면 영양적인 면에서 불리하고 쌀도 아까우니 현미와 섞어 먹는 것이 좋다. 가끔 현미에는 독소가 있어 먹으면 안 된다는 주장도 있지만 과학적 근거가 희박하다. 도정기술이 발달하기 전 대부분의 서민들은 씨눈이 포함되어 있는 전곡류를 먹었고, 쌀을 먹을 때도 백미보다는 덜 도정된 현미나 5분도미를 먹었다. 그것은 불과 100~150년 전의 일이다.

◇찹쌀과 맵쌀

아주 많이 듣는 질문인데 찹쌀은 쫀득하고 멥쌀은 퍼석하다. 찹쌀이 쫀득한 이유는 정상적인 녹말 성분이 결여되어 있기 때문이다. 곡류 녹말은 크게 두 가지가 있다. 아밀로즈(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)인데 아밀로즈는 쉽게 물렁해지지 않는 반면에 아밀로펙틴은 열을 받으면 쉽게 찐득해진다. 이런 상태를 호화전분이라고 한다. 아밀로펙틴이 많을수록 쫀득하고 아밀로즈가 많을수록 퍽퍽하다. 멥쌀엔 아밀로즈가 약 25% 있지만 찹쌀엔 아밀로즈가 없고 아밀로펙틴만 있다. 찹쌀이 쫀득한 이유이다.

그런데 사실 찹쌀과 멥쌀은 같은 품종이다. 찹쌀은 멥쌀의 돌연변이 때문에 만들어지는데 자연 상태에서는 찹쌀과 멥쌀이 약 1대 3으로 나온다. 찹쌀은 아밀로즈를 만드는 4000개의 염기서열 중 두 번째 실행유전자(exon)에 문제가 생겨 아밀로즈가 안 만들어진 쌀이다. 찹쌀은 주로 동남아시아에서 많이 재배하는데, 동남아사람들은 멥쌀은 사람이 먹을 수 있는 것이 아니라고 여겨 주로 닭모이로 사용했다고 한다. 찹쌀은 소화가 잘 되어서 소화장애가 있거나 나이 든 분들에게 좋다. 그러나 당뇨인에게 찹쌀은 위험하다. 소화가 잘 되어 혈당이 빨리 올라가기 때문이다. 그만큼 혈당 폭주와 인슐린 폭주를 유발하기 때문에 좋지않다.  

# 덱스트린

덱스트린(dextrin)은 전분이 효소, 산 또는 열에 의해서 가수분해되는 과정에서 생성되는 다당류. 가수분해 되는 정도에 따라서 분자량이나 중합도가 다양한 덱스트린이 형성됨. 곡류에는 소량의 덱스트린이 존재하는데 발아 중에는 그 함량이 약간 증가함. 

J Pharm Health Care Sci. 2017; 3: 15.

Published online 2017 May 16. doi: 10.1186/s40780-017-0084-9

PMCID: PMC5434557

PMID: 28515955

Effects of resistant dextrin for weight loss in overweight adults: a systematic review with a meta-analysis of randomized controlled trials

Junichi Mukai,1 Yuta Tsuge,2 Michiko Yamada,1 Katsuya Otori,1,3 and Koichiro Atsuda2,4

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Abstract

Background

Randomized controlled trials (RCTs) reported that resistant dextrin (RD) exerted pleiotropic effects on humans. However, limited information is available on the effects of RD for weight loss. We conducted a systematic review with a meta-analysis to summarize the available literature and compare the efficacy of RD for weight loss with that of a placebo in overweight adults.

Methods

We searched the electronic databases MEDLINE, EMBASE, The Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL), CINAHL, Web of Science, ClincalTrials.gov, and Japana Centra Revuo Medicina (Ichushi-web) for studies from their onset to November 2016, and there was no language restriction. Trials were included if they were RCTs (1) comparing the effects of RD with a placebo in adults (18 years or older), (2) reporting body mass index, and (3) including overweight/obese subjects as defined by the authors of RCTs. The weighted mean difference with a 95% confidence interval (CI) was calculated using a random-effects model.

Results

Of the 484 studies retrieved, 3 RCTs involving 275 subjects were included in our review. The durations of RCTs ranged between 8 and 12 weeks. All RCTs were conducted in Asian countries. RD significantly improved body mass index [mean difference −0.39 (95% CI −0.57 to −0.21) kg/m2, p < 0.01] and body weight [mean difference −0.81 (95% CI −0.93 to −0.69) kg, p < 0.01] in overweight adults.

Conclusion

Our review suggests that RD exerts beneficial effects for weight loss in overweight adults. More RCTs with different populations and longer follow-ups are needed in order to confirm‎ that supplementation with RD has beneficial effects for weight loss in overweight adults. We consider this review to provide important information for the future submission of food with health claims.

Keywords: 

Associated Data

Background

Randomized controlled trials (RCTs) reported that resistant dextrin (RD) exerted pleiotropic effects on humans. However, limited information is available on the effects of RD for weight loss. We conducted a systematic review with a meta-analysis to summarize the available literature and compare the efficacy of RD for weight loss with that of a placebo in overweight adults.

Methods

We searched the electronic databases MEDLINE, EMBASE, The Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL), CINAHL, Web of Science, ClincalTrials.gov, and Japana Centra Revuo Medicina (Ichushi-web) for studies from their onset to November 2016, and there was no language restriction. Trials were included if they were RCTs (1) comparing the effects of RD with a placebo in adults (18 years or older), (2) reporting body mass index, and (3) including overweight/obese subjects as defined by the authors of RCTs. The weighted mean difference with a 95% confidence interval (CI) was calculated using a random-effects model.

Results

Of the 484 studies retrieved, 3 RCTs involving 275 subjects were included in our review. The durations of RCTs ranged between 8 and 12 weeks. All RCTs were conducted in Asian countries. RD significantly improved body mass index [mean difference −0.39 (95% CI −0.57 to −0.21) kg/m2, p < 0.01] and body weight [mean difference −0.81 (95% CI −0.93 to −0.69) kg, p < 0.01] in overweight adults.

Conclusion

Our review suggests that RD exerts beneficial effects for weight loss in overweight adults. More RCTs with different populations and longer follow-ups are needed in order to confirm‎ that supplementation with RD has beneficial effects for weight loss in overweight adults. We consider this review to provide important information for the future submission of food with health claims.

Keywords: Dietary fiber, Resistant dextrin, Overweight, Meta-analysis, Systematic review

# 글리코겐

글리코겐은 동물의 간과 근육에 저장. 사람의 체내에 약 350g의 글리코겐이 저장. 이중 100g은 간에250g은 근육에 저장. 

# 식이섬유

식이섬유는 사람의 소화효소에 의해 분해되지 않는 식물성의 복합탄수화물로 셀룰로오스, 헤미셀루로오스, 펙틴, 검, 점질물질과 그밖의 식물세포 목질부 성분으로 탄수화물로 분류되지는 않으나 식이섬유로 분류되는 리그닌(lignin) 등이 있음. 

대표적인 식이섬유인 셀룰로오스는 포도당이 베타 1,4 결합으로 연결된 구조임. 이를 분해하는 셀룰라아제가 인체내에서는 생성되지 않음. 

식이섬유인 펙틴, 검, 헤미셀룰로오스는 수분보유력이 높아 물과 젤을 형성하거나 점성이 높아 포만감을유지시키고 포도당의 흡수속도를 지연시킴. 또한 지질과 콜레스테롤 흡수를 방해함. 

2. 탄수화물의 소화와 흡수

1) 탄수화물 소화

탄수화물의 소화는 매우 효율적이어서 소화율이 98%. 탄수화물의 소화과정은 구강에서 시작하여 소장에서 완성.

가. 구강

타액중의 아밀라아제에 의해서 전분이 분해되기 시작. 타액 아밀라아제는 입안에서 분비되어 전분을 저분자로 분해하는데 알파 1.4 결합만을 끊을 수 있음. 이 효소의 최적 pH는 6.6이고 pH 4부근에서 불활성화되므로 위로 들어가면 염산에 의해 효소기능을 잃음. 식도는 25cm정도의 길이로 음식물이 통과하는데 약 7초 소요. 

타액(침)의 성분

침은 99.5%의 수분과 0.5%의 고형물로 이루어짐. 이 고형물에는 효소, 뮤신(점성 당단백질), 소량의 무기, 유기물질이 포함됨. 침의 분비량은 하루 1-1.5리터. 시각, 후각, 청각, 미각에 의해 분비에 영향을 받음.  

나. 위

위에는 탄수화물 분해효소가 없음. 고탄수화물 음식물은 위에서 짧게 머무르며 소장으로 이동함. 

다. 소장

탄수화물의 소화는 대부분 소장에서 이루어짐. 일부 소화된 전분이 십이지장에 다다르면 췌장 아밀라제에 의해 맥아당 또는 말토트리오스(maltotriose)로 분해됨. 췌장 아밀라제는 췌장에서 분비되며 타액 아밀라아제와 같이 알파 1.4결합에 대해서만 특이성을 가짐. 이 효소의 분비는 인슐린에 의해 조절되므로 당뇨환자에서는 방출이 저해됨. 

Maltotriose is a trisaccharide (three-part sugar) consisting of three glucose molecules linked with α-1,4 glycosidic bonds.^[1] It is most commonly produced by the digestive enzyme alpha-amylase (a common enzyme in human saliva) on amylose in starch. The creation of both maltotriose and maltose during this process is due to the random manner in which alpha amylase hydrolyses α-1,4 glycosidic bonds. It is the shortest chain oligosaccharide that can be classified as maltodextrin.

맥아당, 말토오스, 덱스트린과 주요 이당류들은 소장에서 그 구성 단당류로 분해됨. 전분의 가수분해를 마무리하는 효소들은 브러시보더 막에 결합되어 있어 막소화(membrane digestion)라는 특수한 기전에 의해 소화됨. 덱스트린, 말토오스, 자당은 이들 효소에 의해 빠르게 가수분해됨. 말타아제는 맥아당의 알파 1.4결합을 분해시켜서 포도당을 형성함. 수크라아제는 자당의 알파 1.4결합을 분해시켜 포도당과 과당을 형성하고 락타아제는 유당의 알파 1.4결합을 분리시켜서 포도당과 갈락토스를 생성함. 포도당, 과당, 갈락토스는 소장점막에서 흡수됨. 

탄수화물의 소화 - 아밀라아제, 말타아제, 수크라제, 락타아제, 이소말타제

위치	기질	효소	적용물	소화분해물
입	음식물 녹말	침 아밀라아제	치아	작은 덩어리의 음식물 짧은 길이의 덱스트린 맥아당
식도	녹말	침 아밀라아제		짧은 길이의 덱스트린 맥아당까지 가능
위	자당	췌장액 아밀라아제	염산	포도당과 과당
소장	녹말과 덱스트린 맥아당 자당	췌장액 아밀라아제 말타아제 수크라제		맥아당 포도당 포도당, 과당
	유당	락타아제		포도당과 갈락토스

참고) 이소말타제

이소말타아제는 아밀라제나 말타아제가 가수분해할 수 없는 알파 1.6결합을 가진 다당류를 분해할 수 있는 효소임. 아밀로펙틴 소화과정에서 생성되는 알파 1.6결합을 가진 알파 한계 덱스트린은 이소말타제에의해 분해되어 맥아당을 형성함.

2) 탄수화물의 흡수

탄수화물은 단당류로 분해되어 소장점막에서 흡수되며 흡수된 단당류는 모세혈관으로 이동되어 장간막에 퍼져있는 정맥을 통해 간문맥을 지나 간으로 감. 간에서 갈락토오스는 과당과 포도당으로 전환됨. 

단당류의 흡수 속도는 당의 종류에 따라 다른데 갈락토스, 포도당, 과당, 만노스 순임. 

단당류의 흡수속도

갈락토스 110, 포도당 100, 과당 43, 만노스 19, 자일로스 15, 아라비노스 9

포도당과 갈락토스는 능동수송

과당과 자일로오스(xylose)는 촉진확산

포도당이나 갈락토스도 혈액의 농도보다 소장내의 농도가 높을 때에는 확산에 의해 흡수

흡수부위는 포도당은 거의 모두 소장의 상부, 유당은 십이지장과 공장, 맥아당은 공장과 회장 상부, 자당은 주로 공장에서 흡수됨. 

당류와 대부분의 전분은 1-4시간내에 소화되어 흡수되지만 식이섬유나 올리고당은 소장내 소화효소에 의해 분해되지 않음. 이들은 결장으로 내려와서 장내 박테리아에 의해 발효되어 가스와 저급지방산을 생성함.

3) 운반

당질은 극성을 띠고 있으므로 비극성의 세포막을 통과하기 위해서는 운반체의 도움이 필요함. 

일반적으로 생체막을 통한 물질의 이동은 능동수송, 촉진확산, 단순확산에 의해 이루어지며 당질의 운반도 이러한 기전 중 하나 이상에 의해 이루어짐. 

능동수송의 기전은 포도당이 Na+와 함께 운반체에 결합되어 소장 점막세포 내로 이동하며 ATP를 소모하는 Na+ 펌프에 의해 Na+의 농도경사에 역행하여 Na+를 세포외로 내보냄. 과당은 운반체는 필요하지만 Na+는 필요하지 않는 형태로 촉진확산에 의해 세포내로 이동함. 모세혈관으로 들어온 단당류는 간으로 가서 다른 조직세포로 운반되거나 글리코겐 혹은 지방으로 합성됨. 

3. 탄수화물의 대사

락트산(lactic酸, Lactic acid), 유산(乳酸) 또는 젖산(―酸)은 체내에서 에너지를 만드는 글리코겐이 근육의 사용으로 분해되면서 생성되는 물질이다. 흔히 락트산을 강도가 높은 운동 후에 발생하는 근육의 피로의 주범으로 많이 생각하는데, 한편으로는 락트산은 지근섬유에서의 간단한 젖산 탈수소화 효소 반응으로 쉽게 산화시켜 에너지원으로서 TCA 회로로 들어갈 수 있다. 근육에서 발생한 젖산은 혈액을 통해 간으로 이동하여 포도당 생합성에 이용. 

니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(영어: nicotinamide adenine dinucleotide, NAD)는 모든 살아있는 세포에서 발견되는 보조 인자이다. 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드는 인산기를 통해 결합된 두 개의 뉴클레오타이드로 구성되어 있기 때문에 다이뉴클레오타이드라고 불린다. 뉴클레오타이드 중 하나는 아데닌 핵염기를 가지고, 다른 하나는 니코틴아마이드를 가지고 있다. 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드는 산화형과 환원형의 두 가지 형태로 존재하며, 산화형은 NAD⁺, 환원형은 NADH로 약칭된다. 물질대사에서 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드는 산화환원 반응에 관여하며, 한 반응에서 다른 반응으로 전자를 전달한다. 따라서 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드는 세포에서 두 가지 형태로 발견된다. NAD⁺는 산화제로서 다른 분자로부터 전자를 받아서 환원된다. 환원된 NAD⁺는 NADH가 되어 전자를 공여할 수 있는 환원제로 사용될 수 있다. 이러한 전자전달 반응은 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드의 주요 기능이다. 또한 이것은 다른 세포 과정에서도 사용되며, 특히 번역 후 변형에서 단백질로부터 작용기를 추가하거나 제거하는 효소들의 기질에 사용된다. 이러한 기능의 중요성 때문에 NAD 대사에 관여하는 효소들은 신약 개발의 표적이 된다.

생물체에서 NAD는 아미노산인 트립토판이나 아스파르트산으로부터 합성될 수 있다. 다른 방식으로 조효소의 보다 복잡한 구성 성분들이 니아신처럼 음식물로부터 섭취된다. 

참고) 니아신 (비타민 B-3) 은 훌륭한 건강을 위해 필요한 필수 B-비타민입니다. 많은 니아신 보충제들은 과다 복용시 피부에 일시적인 니아신 플러시 또는 따끔거리는 빨간 반점을 유발합니다. 이 플러시-프리 니아신은 이러한 반응을 피하기 위해 제조됩니다.

유사한 화합물들이 NAD의 구조를 파괴하는 반응에 의해 방출된다. 그런 다음 이들 예비 화합물들은 회수 경로(salvage pathway)를 거치면서 활성형으로 재활용된다. 일부 NAD는 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(NADP)으로 전환된다. NADP는 NAD와 비슷하지만, 물질대사에서 다른 역할을 수행한다.

NAD⁺는 특정 질소 원자에 대한 형식 전하 때문에 위첨자 "+"로 표기되었지만, 생리학적 pH에서 대부분은 1가 음이온이고, NADH는 2개의 연결된 인산기 때문에 2가 음이온이다.

NAD의 모든 형태는 흡습성이 있고, 물에 잘 녹는 흰색의 무정형 분말이다.^[4] NAD는 건조하고 어두운 곳에 보관하면 안정적이다. NAD⁺ 용액은 4 °C 및 중성 pH에서 약 1주일 동안 무색이며 안정적이지만, 산이나 알칼리에서는 빠르게 분해된다. NAD는 분해시 효소 저해제인 생성물을 형성한다

NAD⁺는 조효소가 세포막을 가로질러 확산될 수 없기 때문에 특정 세포막 운반 단백질에 의해 미토콘드리아로 운반된다.^[15]

니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드의 산화형(NAD⁺)과 환원형(NADH) 사이의 균형을 NAD⁺/NADH 비율이라고 한다. 이 비율은 세포의 산화환원 상태와 세포의 대사 활성과 건강을 반영하는 중요한 요소이다.^[16] NAD⁺/NADH 비율의 영향은 복잡하며, 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소 및 피루브산 탈수소효소를 비롯한 여러 주요 효소들의 활성을 조절한다. 건강한 포유류의 조직에서 세포질의 유리 NAD⁺와 NADH 사이의 비율은 일반적으로 약 700이며, 이 비율은 산화반응에 유리하다.^[17][18] 전체 NAD⁺/NADH의 비율은 훨씬 더 낮으며, 포유류의 경우 3~10 에 이를 것으로 추정된다.^[19] 대조적으로 NADP⁺/NADPH 비율은 일반적으로 약 0.005이므로, NADPH가 보다 더 지배적인 형태이다.^[20] 이러한 다른 비율은 NADH와 NADPH의 서로 다른 대사상의 역할에 핵심이다.

니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드의 산화형(NAD⁺)과 환원형(NADH) 둘 다가 이러한 일련의 반응들에서 사용되기 때문에, 세포는 NAD⁺와 NADH 둘 다를 상당한 농도로 유지하며, 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드가 산화제와 환원제의 역할을 모두 수행할 수 있도록 높은 NAD⁺/NADH 비율을 유지한다.

조효소인 NAD⁺는 ADP-리보스 전이반응에서도 소모된다. 예를 들어 ADP-리보실트랜스퍼레이스라고 불리는 효소는 ADP-리보실화라고 불리는 번역 후 변형에서 NAD⁺의 ADP-리보스 잔기를 단백질에 첨가한다.^[53] ADP-리보실화는 모노 ADP-리보실화에서 단일 ADP-리보스 잔기의 첨가 또는 폴리 ADP-리보실화라고 불리는 긴 분지형 사슬을 만드는 과정에서 단백질로 ADP-리보스가 전이되는 것을 포함한다.^[54] 모노 ADP-리보실화는 세균의 독소들, 특히 콜레라 독소의 메커니즘으로 처음 확인되었지만, 정상적인 세포 신호전달에도 관여한다.

 NAD⁺는 세포와 세포 간의 신호전달에 관여하는 세포 외 신호전달 분자로 인식되고 있다.^[36][68][69] NAD⁺는 혈관,^[35] 방광,^[35][70] 대장^[71][72]의 뉴런으로부터 방출되고, 신경분비세포^[73] 및 뇌의 시냅토솜^[74]으로부터 방출되며, 신경으로부터 평활근의 반응기 세포로 정보를 전달하는 새로운 신경전달물질로 제안되고 있다

대부분의 생물체들은 단순한 구성 성분으로부터 NAD⁺를 합성한다.^[2] 특정 반응들은 생물체마다 다르지만 공통적인 특징은 동물과 일부 세균에서 트립토판, 식물과 일부 세균에서 아스파르트산과 같은 아미노산으로부터 퀴놀린산을 생성하는 것이다.^[21][22] 포스포리보스 잔기의 전달에 의해 퀴놀린산이 니코틴산 모노뉴클레오타이드(NaMN)로 전환된다. 이어서 아데닐산 잔기가 전달되어 니코틴산 아데닌 다이뉴클레오타이드(NaAD)를 형성한다. 마지막으로 니코틴산 아데닌 다이뉴클레오타이드의 니코틴산 부분은 니코틴아마이드로 아마이드화되어, 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드를 형성한다.^[2]

추가적인 단계에서 일부 NAD⁺는 NAD⁺를 인산화시키는 NAD⁺ 키네이스에 의해 NADP⁺로 전환된다

데노보 경로를 통해 간단한 아미노산 전구체로부터 NAD⁺를 합성하는 것 외에도, 세포는 회수 경로를 통해 피리미딘 염기를 함유하는 화합물을 형성한다. 이러한 회수 경로에서 사용되는 3가지 비타민 전구물질들은 니코틴산(NA), 니코틴아마이드(Nam), 니코틴아마이드 리보사이드(NR)이다.^[2] 이러한 화합물은 음식물을 통해 섭취할 수 있으며, 비타민 B₃ 또는 니아신이라고 불린다.

1) 단당류의 대사

탄수화물의 대사과정은 주로 포도당 대사를 중심으로 이루어지며 과당과 갈락토스는 간에서 효소의 작용에 의해 포도당으로 전환되어 대사됨. 

나트륨-칼륨-ATP가수분해효소 펌프(영어: Na⁺/K⁺-ATPase pump, sodium-potassium adenosine triphosphatase, sodium–potassium pump)는 세포막에 존재하는 막 단백질로서 Na⁺/K⁺-ATPase, Na⁺/K⁺ 펌프, 또는 나트륨-칼륨 펌프라고도 한다. 아데노신 삼인산(ATP)을 가수분해하는 효소(EC number 3.6.3.9)의 기능을 가지고 있다. 하나의 ATP를 분해할때 나오는 에너지를 이용(능동 수송)하여 3개의 나트륨을 세포밖으로 2개의 칼륨을 세포안으로 이동시킨다. 세포막 내,외부 전압(mV)의 전기적 기울기(electrical gradient)와 농도 기울기(concentration gradient)를 발생 및 유지시키며 세포의 부피가 커지는 것을 막는것으로 알려져있다.

가. 포도당

포도당이 세포내로 들어가면 이화작용이 시작되는데 포도당이 분해된 결과로 ATP형태의 에너지를 생성하고 이산화탄소와 물로 완전 분해됨. 포도당의 대사과정은 해당과정, 시트르산 회로와 전자전달계로 나눌 수 있음. 

나. 과당

과당은 간에서 포도당으로 전환되는 경로를 통함. 과당이 포도당과 함께 간으로 들어오면 이때 과당은 포도당으로 전환되기 보다는 지방산이나 중성지방을 합성함. 

다. 갈락토스

혈액으로 흡수된 갈락토스는 인슐린에 의존하지 않고도 세포내로 유입됨. 갈락토스가 대사되기 위해서는우선 인산화되어야 하는데 이때 작용하는 효소는 갈락토키나제임. 갈락토스는 간에서 우리딘디포스포글루코오스로 전환되어 글리코겐으로 합성되거나 글루코오스-1-인산으로 전환되어 포도당과 같은 경로를 통해 대사됨.

2) 포도당 대사과정

탄수화물이 소화흡수되면 세포내에서 단당류들은 포도당으로 전환되거나 중간대사과정으로 들어와 대사됨. 

해당과정은 생물체에서 포도당대사의 중심경로로서 세포내 세포질에서 일어나며 10단계 반응경로를 통해 포도당은 피르브산이 됨. 

포도당 1분자가 해당과정을 통해 피루브산으로 전환될때 2분자 ATP와 2분자 NADH가 생성됨. 전반부에서 2분자의 ATP가 소비되고 후반부에서 4분자의 ATP가 생성되어 결국 2분자의 ATP를 생성하게되는 것임. 이때 생성된 피루브산은 호기적 상태에서는 미토콘드리아 막을 거쳐 아세틸 CoA로 되어 시트르산 회로에서 대사되지만 적혈구 세포나 심하게 운동을 하는 근육등 산소가 부족한 혐기적 조건하에서는 시트르산 회로를 통한 대사가 원활하지 않아 락테이트탈수소효소에 의해 젖산으로 환원됨. 

호기적 상태의 해당과정에서 생성된  NADH 1분자는 미토콘드리아로 이동된 후 전자전달계에서 산화적 인산화를 통해 ATP를 추가로 생성함. 해당과정은 10단계의 반응경로를 통해 2분자의 ATP를 이용하여 4분자의 ATP를 생성하므로 전체적으로 보면 1분자의 포도당에서 2분자의 피루브산과 2분자의 ATP 그리고 2분자의 NADH를 얻게 됨. 

포도당 + 2NAD+ + 2ADP + Pi --> 2 피루브산 + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

참고) 피루브산 대사경로

시트르산 회로

해당과정의 결과로 생성된 세포질 내의 피루브산은 미토콘드리아로 이동되어 아세틸 CoA를 형성함. 아세틸 CoA는 옥살로아세트산과 결합하여 시트르산을 생성하며 시트르산 회로를 통해 NADH 3분자, FADH2 1분자, GTP1분자를 생성함. 

1분자의 피루브산이 아세틸 CoA로 전환될때 1분자의 NADH가 생성되며 1분자의 아세틸 CoA는 시트르산 회로를 거치면서 3분자의 NADH, 1분자의 FADH2와 1분자의 GTP를 생성함. 이들이 전자전달계를 거치는 동안 NADH, FADH2, GTP로부터 각각 한 분자당 2.5개와 1개의 ATP가 생성됨. 

아세틸 CoA+3NADH+ + FAD + GDP + Pi +2H2O 

--> 2CO2 + CoA + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP

전자전달계

1분자의 피루브산은 전자전달계를 거치면서 총 12.5분자의 ATP를 생성함. 포도당 1분자가 세포질내의 해당과정과 미토콘드리아의 시트르산 회로 및 전자전달계를 거치면서 총 30 또는 32분자의 ATP를 생성함. 세포질에서 생성된 NADH 1분자가 미토콘드리아로 운반될때 글리세로포스페이트 셔틀을 거치는 경우에는 1.5ATP를 생성함. 따라서 이 경우에는 포도당 1분자가 총 30ATP를 생성함. 

# 오탄당 인산회로

포도당은 해당과정이외에 세포질 효소에 의해 촉매화되는 오탄당 인산화회로를 통해 대사되기도 하는데 해당과정과는 달리 ATP를 생성하지 않음. 오탄당인산회로에서는 NADPH를 생성하고 뉴클레오티드의 구성요소인 리보오스를 공급함. 또한 NADPH는 지방산 합성과 스테로이드 호르몬합성에 사용됨. 

# 탄수화물 대사와 비타민 B복합체

비타민 B의 대부분은 탄수화물 대사에 필수적인 조효소의 구성성분임. 비타민 B복합체를 식이에서 얼마나 섭취하는지가 대사를 조절하는 중요한 요소임. 비타민 B가 부족하면 대사속도는 저하되며 다른 대사작용에도 영향을 줌. 

비타민	조효소명
티아민 B1	티아민 피로포스페이트
리보플라빈 B2	플라빈 아데닌 디뉴클레오티드
니아신	니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트
판토텐산	코엔자임 A
피리독신	피리독살 포스페이트
리포산

3) 포도당 신생합성

혈당이 저하되면 호르몬의 작용으로 당의 절약작용과 포도당신생합성이 증가함. 이때 간이나 신장에서 당 이외의 물질 즉 아미노산이나 글리세롤, 피루브산, 젖산을 이용하여 포도당이 합성되는 것

혈당이 저하될때 글리코겐 분해에 의한 포도당 공급이 충분치 못하면 글루카곤 분비가 증가하면서 근육단백질 분해에 의해 아미노산이 유리됨. 이들 아미노산은 포도당 신생과정에 이용됨. 

코리회로(Cori cycle)에 의한 포도당 신생(젖산의 포도당)

적혈구에서 포도당 산화과정으로부터 생성된 젖산은 혈액을 통해 간과 신장으로 운반됨. 그 다음 포도당신생과정을 거쳐 포도당을 생성하여 다시 조직으로 이동된 후 이용되는 고리회로가 진행됨. 

포도당-알라닌 회로

근육내의 알라닌은 간으로 이동하여 아미노기 전이반응과 포도당신생합성과정을 거쳐 포도당으로 전환됨. 이를 포도당-알라닌 회로라고 함. 

4) 글리코겐 합성과 분해

체내에서 포도당은 글리코겐 형태로 간과 근육에 저장. 글리코겐 합성과 글리코겐 분해는 주로 간과 근육에서 서로다른 대사경로를 통해 일어남. 

포도당 ---헥소키나아제 --> Glucose 6 phosphate <---> glucose 1 phosphage <--> glycogen

글리코겐 합성

성인의 경우 간에 100g, 근육에 250g정도를 저장. 간에 저장된 글리코겐은 혈당농도를 유지하는 기능을하지만 근육 글리코겐은 근육활동에 필요한 에너지원으로 사용됨. 

글리코겐 분해

근육에 저장된 글리코겐은 포도당 6인산으로 분해되어 해당과정과 시트르산회로를 거쳐 에너지를 공급해줌. 간과 근육에서 일어나는 글리코겐의 합성과 분해는 에피네프린, 노르에피네프린, 글루카곤 등의 호르몬 영향을 받음. 이 호르몬들이 많이 분비되면 세포막에서 cAMP를 증가시켜 글리코겐을 분해하는 효소인 인산분해효소를 활성화함으로써 글리코겐 분해를 증가시킴. 

혈당 조절을 위한 포도당 급원

단계	혈당급원	포도당 사용조직	뇌의 주된 에너지원
흡수상태(0-4시간)	섭취한 포도당	모든 조직	포도당
흡수 후 상태(4-16시간)	글리코겐 간에서 포도당 신생	간을 제외한 모든 조직 근육과 지방조직에서 포도당 이용감소	포도당
초기 절식상태(16-32시간)	간에서 포도당 신생 글리코겐	간을 제외한 모든 조직  근육과 지방조직에서 포도당 이용감소	포도당 케톤체(?)
중기 절식상태(32시간 24일)	간과 신장에서 포도당신생	뇌, 적혈구, 신장수질, 근육에서 포도당이용	주로 포도당 케톤체
장기절식상태(24-40일)	간과 신장에서 포도당신생	뇌에서 포도당이용속도 감소 적혈구, 신장수질, 근육에서 포도당이용 감소	주로 포도당 케톤체

혈당과 호르몬 작용

에피네프린, 노르에피네프린, 글루코코티코이드, 성장호르몬, 갑상선호르몬 등은 혈당이 많이 저하된 경우 분비가 촉진되어 간의 글리코겐 분해 및 포도당 신생합성과정을 증가시켜 혈당을 상승시킴. 

혈당과 호르몬작용

호르몬	분비기관	작용	혈당 영향
인슐린	췌장 베타세포	세포내 포도당 유입증가 글리코겐 합성증가, 당신생합성 억제	혈당감소
에피네프린 노르에피네프린	부신수질	글리코겐을 포도당으로 전환 간의 당신생합성 증가	혈당증가
글루카곤	췌장 알파세포	글리코겐을 포도당으로 전환 간의 당신생합성증가	혈당증가
티록신	갑상선	간의 당신생합성 증가 글리코겐 분해 포도당전환 소장에서 당흡수 증가	혈당 증가
성장호르몬	뇌하수체	근육으로 당유입 저하 간의 당방출 증가 지방이동과 이용증가	혈당증가
글루코코티코이드	부신피질	간의 당신생합성 증가 근육의 당이용 억제	혈당증가

놀랍게도 교과서 오류!!

'인체세포는 탄수화물 이외에도 지방이나 케톤체에서 에너지를 얻을 수 있으나 적혈구, 뇌신경세포 등은거의 혈당(포도당)만을 에너지원으로 사용함' - 틀렸음(뇌는 케톤체를 사용)

'케톤증 상태를 예방하기 위해서 하루 100g이상의 탄수화물을 섭취해야' - 요것도 틀렸음...