음식물의 필요량과 탄수화물

음식물의 필요량

 

사람의 음식은 다음과 같은 것이 공급되어야 한다.

 

1. 에너지 필요량에 해당되는 적당한 칼로리

2. 단백질 합성에 필요하고 다른 전구체들 로부터는 합성할 수 없는 약 9개의 필수아미노산

3. 다른 전구체들로부터는 합성할 수 없는 필수지방산

4. 16종류의 무기물

5. 약 12가지의 비타민

 

왜 필수아미노산, 비타민 등에 대해서는 정확한 수를 확정하지 못하는가? 이를 설명하기 위해서는 필요량을 언급할 필요가 있다. 역사적으로 이 문제에 가장 유용하게 접근해 온 방법 중 하나는 특이한 질병과 특정 영양소의 결핍과의 관계를 관찰하는 것이다. 괴혈병(scurvy), 각기병(beriberi), 니코틴산(pellagra) 결핍증은 각각 비타민 C, 티아민(비타민 B), 니아신이 부족한 음식으로 인한 결핍증의 예이다. 영양에 관한 연구는 한번에 몇 주일 동안 정밀한 규정식(일반적으로 단조로운 음식)을 기꺼이 먹는 지원자들의 협력에 의해서 발달되어 왔다.

그럼에도 불구하고, 필수라고 여기는 어떤 성분이 정말로 필수적인지를 증명하는 것은 어렵다. 예를 들어 사람 효소의 보조인자인 크롬(chromium)은 이 목적에 필요한 양이 매우 소량이므로 크롬 결핍을 알 수 있을 정도의 양을 지닌 음식을 만들기는 어렵다. 미량원소 추출이용자들은 실험실에서 가끔 동물에 적용시키기도 한다. 그러나 우리는 쥐가 인간과 똑같이 적용되는지에 대해서는 확신할 수 없다. 실제로 어떤 경우에는 확실히 다르다. 예를 들면 쥐들은 탄수화물 대사과정에서 얻어지는 전구체들로부터 필수적 대사물질인 아스코르빈산(ascorbic acid)을 합성할 수 있기 때문에 음식에서 섭취할 필요가 없으나 사람의 경우에는 이에 대한 효소가 없기 때문에 아스코르빈산(비타민 C)을 섭취하여야 한다.

최근에 정상적으로 음식을 섭취할 수 없는 환자들을 위해 합성음식이 개발되었다. 환자의 위장관이 전혀 이용될 수 없을 때 정맥으로 음식을 주사해 준다. 이를 비경구 영양(total parenteral nutrition)이라고 한다. 이 경우 크롬과 몰리브덴 같은 몇 가지 성분을 첨가하여야 한다. 비경구 음식에 대한 성분표가 사람의 세포를 배양하는 데 필요한 성분표와 동일하지는 않지만 매우 비슷하다. 예를 들어 사람은 20개 필수아미노산 모두를 필요로 하지 않는다. 왜냐하면 간세포와 같은 세포들은 다른 아미노산으로부터 필요한 아미노산을 합성하여 합성능력이 없는 세포에 공급하기 위해서 이들을 혈액으로 방출하기 때문이다. 따라서 이런 점에서 다세포 유기체가 유리하다고 할 수 있다. 사람들은 음식에서 다양한 필수성분을 얼마나 많이 필요로 할까? 미국 과학 협회의 국립연구 위원회에서는 몇 년 동안 이 값을 확립하기 위한 노력을 하고 있다. 정기적으로 일일 최소 요구량(recommended dietary allowances, RDAs)이 안내서로 간행된다. 

 

 

탄수화물

탄수화물은 높은 칼로리를 제공한다. 사람마다 필요한 열량이 아주 다양하기 때문에 탄수화물에 대한 일일 최소 요구량을 정의하기는 쉽지 않다. 나이, 키, 성, 건강상태, 특히 격렬한 신체활동 등은 일일 최소 요구량에 영향을 미친다. 일반적으로 여성(19~22세)은 하루에 1,500~2,500kcal를 필요로 하는 반면, 같은 나이의 남성은 2,500 ~ 3,300 kcal가 필요하다.

오늘날 전세계적으로 가장 큰 문제 중 하나는 성장에 필요한 충분한 칼로리를 섭취하지 못하는 어린이들이 많다는 것이다. 이 경우 혈당 수준을 유지하기 위해서 자신들의 단백질을 이용하여야 한다. 이와 같은 상황을 쇠약(marasmus)이라고 한다.

우리가 섭취하는 전분에는 상당히 많은 양의 탄수화물이 들어 있으나 각 세포들은 당의 형태로 탄수화물을 섭취한다. 그러므로 섭취된 전분이 우선 맥아당과 포도당으로 소화되어야만 세포에서 이용될 수 있다. 전분의 소화는 아밀라아제(amylase)에 의해 이루어진다. 비록 타액이 아밀라아제를 가지고 있으나 음식에 있는 대부분의 전분은 췌장아밀라아제에 의해 소화된다. 셀룰로오스 역시 포도당의 중합체(그림 3.15참조)로 이루어져 있으나 포도당 잔기 사이의 결합은 아밀라아제에 의해 분해되지 않는다. 비록 어떤 생물체들은 셀룰라아제를 가지고 있기도 하지만 사람들은 가지고 있지 않다. 따라서 우리가 섭취하는 식물성 물질의 대부분인 셀룰로오스를 소화시킬 수 없다. 그럼에도 불구하고, 셀룰로오스는 상당히 가치있는 성분이다. 이는 섬유의 주성분으로서 창자의 내용물의 크기를 증가시키고 소화기 계통을 따라 빠른 속도로 이동하게 한다. 또한 섬유질을 많이 섭취하는 것은 결장암과 심장혈관 질병에 대한 위험을 감소시킬 수 있다는 사실이 몇 가지 연구들에 의해 제시되고 있다.