영양학의 기초

영양학은 우리 생활에 필수적인 내용이지만, 단순히 식품이나 음식으로 치부된다. 영양학의 기초를 습득하여 기본적인 토대를 마련하고자 한다.

 

영양학의 기초

영양소는 식사로부터 얻는 물질로 에너지원이나 성장과 생명의 유지에 이용된다. 식사를 통해 들어온 물질 분자들이 배설되기 전까지 짧은 시간만 체내에 머물면서, 영양소들은 신체 외부와 내부 사이를 순환한다. 비록 우리 몸의 외형이 매일 거의 비슷한 모습을 유지해도 신체의 구성 성분들은 계속해서 변화한다. 변화율은 기질에 따라 다양하여 칼슘 분자는 대략 수개월 동안 체내 저장되고, 질소 원자는 단지 몇 주 동안 저장되는 것을 볼 수 있다. 이렇게 역동적인 신체는 식사로부터 충분한 에너지와 영양소를 계속 보충받아야 한다.

 

영양소는 당질, 지질, 단백질(아미노산), 비타민, 무기질, 물 이렇게 여섯 가지로 분류된다. 그중에 당질, 단백질, 지질과 비타민은 유기 화합물이며 탄소를 함유하고 전형적인 탄수-탄소 결합 혹은 탄소-수소 결합을 가진다. 나머지 물과 무기질 영양소는 비유기 화합물로 탄소 분자를 함유하지 않는다. 당질, 지질과 단백질은 에너지를 생산하는 영양소이며, 이들은 체내에서 에너지를 생산하고, 체내 구조적인 역할도 담당한다. 우리 몸은 많은 영양소를 합성할 수 있지만 합성할 수 없는 영양소를 필수영양소라고 하며 이는 반드시 식사로 섭취해야 한다. 이는 아미노산 9종, 지방산 2종, 물, 모든 비타민 그리고 모든 무기질이다.

 

탄수화물, 단백질, 지방, 비타민, 무기질, 물

 

물

물은 신체의 주요 구성 성분이며, 신생아 체중의 70%를 차지하고 성인은 체중의 60%를 차지할 정도로 중요하다. 분자구조가 단순하고, 지구상의 물은 인체의 생명에 필수적이다. 물은 신체 내의 세포 사이 물질을 수송하는 용매 역할을 한다. 매일 성인은 약 2L가 필요하여 다른 성분에 비해 월등히 많다.

 

에너지

우리 몸은 성장하고 신체 활동을 하며 영양소의 소화와 이용 및 기초대사율을 유지하기 위해 계속해서 에너지 공급을 요한다. 당질 대사는 세포가 에너지를 획득하는 기초 내용을 설명해 준다. 포도당 분자가 생성될 때 합성을 위해 에너지가 요구되며 이 에너지는 여섯 개의 탄소 원자를 연결하는 결합에 잠재적 에너지로 저장된다.

 

에너지 대사는 주요 경로인 TCA 회로에서 대사 되며, 에너지 생산을 위한 당질, 지질, 단백질 대사는 서로 다른 생화학적 경로를 갖는다. 하지만 모든 경로는 에너지 대사의 중심점인 초산염 즉 두 개의 탄소 원자로 구성된 단순한 물질로 모여 TCA 회로에서 분해되어 이산화탄소와 에너지를 생성한다. 획득된 에너지는 신체활동, 체온 유지, 단백질 합성과 같은 다양한 활동을 위해 사용된다.

 

에너지 영양소로부터 방출되는 에너지는 에너지로 측정할 수 있는데 이는 열에너지의 측정 개념으로 1000 calorie(1kcal)는 1kg의 물을 1도씨 올리는 데 필요한 열의 양이다. 식품의 에너지 함량은 지질, 당질, 단백질 함량에 따라 차이가 나며, 완전히 대사 되었을 때, 1g의 지질은 9kcal, 당질이나 단백질 1g은 4kcal를 생산한다. 생애 주기의 각 단계별로 에너지 영양소의 상대적 중요성은 다르다. 아기는 지질의 삭사 에너지가 60%를 차지하고, 성인은 30-35%가 지질로 섭취된다.

 

 

에너지영양소

• 당질: 이름에서 알 수 있듯이 당질(탄수화물)은 탄소와 수소로 구성된 물질이며, 식사의 상당량을 차지하며 에너지 공급에 가장 많이 기여한다. 그러나 체내 당질 함량은 총체중의 1% 미만이며 식사로 섭취된 당질의 주요 기능은 에너지를 제공하고, 에너지 생성에 이용되지 않은 당질을 글리코겐 형태로 저장되거나 혹은 지질로 전환한다. 글리코겐은 즉시 이용 가능한 형태의 당질로 주로 근육에 저장된다. 포도당, 과당과 같은 단당류가 당질의 기본이며 두 개의 단당류 결합으로 꿀의 설탕, 곡식의 맥아당, 우유의 유당 같은 이당류가 형성되고, 많은 수의 단당류가 결합하면 전분이 된다. 식이섬유소는 인체의 소화효소에 의해 분해되지 않는 여러 복합 당질이다. 대부분 셀룰로스, 펙틴, 고무질, 점액물질 과 같은 전분성 다당류이며, 비록 인체 효소에 의해 분해되지 않지만 대장에 서식하는 박테리아가 이들을 대사 하므로 식이 섬유소의 일부는 흡수될 수 있다. 그러나 에너지나 영양소 공급원으로 의미는 적다.
• 지질: 지질은 트리글리세라이드, 스테로이드, 인지질을 포함하여 다양하고 수많은 화합물을 통칭한다. 지방산은 탄소 원자로 구성된 고리 구조이며 탄소는 수소 원자로 둘러싸여 있다. 지방산은 탄소 사슬에 붙어있는 수소의 수에 의해 포화 또는 불포화 상태로 구분이 되는데 우리가 알고 있는 나쁜 지방인 포화지방은 탄소 분자가 완전히 수소와 결합하고 있다. 수소가 모자라면, 탄소들이 서로 이중 결합을 형성하는데 이것이 좋은 지방으로 인식하는 불포화 지방이 갖는 특성이다.
• 아미노산과 단백질: 모든 아미노산은 중심 탄소 원자에 네 개의 결합기를 지닌 기본 구조를 하고 있는데, 수소 원자, 아미노기(-NH2), 산기(-COOH) 그리고 고유한 측쇄기인데 이것은 하나의 수소원자로부터 복잡한 고리 구조까지 다양하다. 성인기에는 12종의 아미노산이 체내에서 합성되므로 나머지 9종은 필수아미노산이다. 단백질은 펩티드 결합에 의해 아미노산들이 수십 개에서 수백 개가 연결되어 형성된다. 체내의 모든 효소는 단백질이며 다수의 호르몬과 성장인자들도 단백질이나 단백질 유도체이다. 항체나 응고인자도 단백질이며 혈류를 통해 많은 기질을 수송하는 운반체도 단백질이다. 세포분열과 조직의 성장은 새로운 단백질의 합성을 요구하므로 임신기나 영아기 또는 사춘기같이 급격한 성장이 일어나는 기간에는 특히 필요량이 커진다.

 

미량영양소 비타민

비타민은 인간의 삶에 필수적인 유기화합물이며, 대사되어 에너지 생산은 하지 않지만 비타민 B군을 포함하여 많은 비타민이 에너지 대사반응에 조효소로 작용한다.

비타민은 물에 녹는 수용성과 기름에 녹는 지용성으로 구분할 수 있는데, 수용성은 비타민 B군과 C, 지용성은 비타민 A, D, E, K이다. 비타민들의 용해도가 신체가 비타민을 조절하는 기전에 영향을 미치게 되는데, 이는 지용성 비타민들이 대부분 간이나 지방조직에 쉽게 저장되고 느리게 배출되는 것이다. 반대로 수용성 비타민은 체내 일정량 이상 저장되지 않으며 과량 섭취 시 신장을 통해 즉시 배설된다. 이런 이유로 수용성 비타민은 섭취가 불충분한 경우 결핍 증세가 쉽게 나타나고, 지용성은 과잉 섭취 시 독성을 일으키기 쉬운 것이다.

 

 

미량영양소 무기질

무기질은 무기 화합물인 미량영양소로 체내 존재하는 양에 따라 다량 무기질, 미량 무기질로 나뉜다. 체내 함량이 5g 이상인 무기질은 다량, 그 미만을 미량으로 구분하는데 모든 필수 무기질이 생명에 중요하나 체내 함량은 상당히 다르다. 성인 체내 칼슘은 1000g 이상이지만, 요오드는 단지 0.025g 정도인 것을 예로 들 수 있다.

다량 무기질은 칼슘 나트륨, 인, 마그네슘, 황, 칼륨이며 현재 필수성이 인정된 미량 무기질은 철, 구리, 아연, 요오드, 망간, 불소, 크롬, 셀레늄, 몰리브덴이다. 비록 무기질의 체내 함량은 체중의 5%에도 미치지 못하나 무기질의 생리적, 구조적 기능은 대단히 중요한 역할을 수행한다.