당류

단당류는 더 이상 가수분해될 수 없는 가장 단순한 형태의 당류이다. 일반적으로 3개에서 7개의 탄소 원자를 가지며, 그 중 6탄당인 헥소스가 가장 흔하다. 단당류의 화학식은 (CH₂O)ₙ으로 표현되며, n은 3부터 7까지의 숫자이다.

주요한 단당류로는 포도당, 과당, 갈락토스가 있다. 이들은 모두 동일한 분자식(C₆H₁₂O₆)을 가지지만, 원자 배열이 다르기 때문에 서로 다른 물리적, 화학적 성질을 지닌다. 예를 들어, 포도당은 혈액을 통해 운반되는 주요 에너지원이며, 과당은 과일과 꿀에 많이 들어 있어 단맛이 가장 강하다. 갈락토스는 주로 젖당의 구성 성분으로 존재한다.

단당류는 그 구조에 따라 알데하이드기를 가지는 알도스와 케톤기를 가지는 케토스로 분류된다. 포도당과 갈락토스는 알도스에, 과당은 케토스에 속한다. 또한, 분자 내 비대칭 탄소 원자의 존재로 인해 여러 가지 입체 이성질체를 형성할 수 있다. 이는 글리코시드 결합을 통해 더 복잡한 이당류나 다당류를 구성하는 기초 단위가 된다.

이당류는 두 개의 단당류 분자가 글리코시드 결합을 통해 연결된 형태이다. 이 결합은 탈수 축합 반응을 통해 형성되며, 가수분해되면 다시 구성 단당류로 분해된다. 가장 흔한 이당류로는 자당, 유당, 맥아당이 있다.

각 이당류는 구성 단당류와 결합 방식에 따라 특성이 다르다. 자당은 포도당과 과당이 결합한 것으로, 사탕수수나 사탕무에서 추출하며 설탕의 주성분이다. 유당은 포도당과 갈락토스로 이루어져 있으며, 우유와 유제품에 함유되어 있다. 맥아당은 두 개의 포도당 분자로 구성되고, 곡물의 발효 과정이나 녹말의 분해 중에 생성된다.

이당류의 소화는 소장에서 특정 효소에 의해 이루어진다. 자당은 수크레이스 효소에 의해, 유당은 락테이스 효소에 의해, 맥아당은 말테이스 효소에 의해 각각 구성 단당류로 분해된 후 흡수된다. 유당 불내증은 락테이스 효소가 부족하여 유당을 소화하지 못하고 발생하는 증상이다.

다당류는 단당류가 글리코시드 결합을 통해 수십 개에서 수천 개까지 길게 연결된 고분자 탄수화물이다. 전분, 글리코젠, 셀룰로스 등이 대표적이며, 물에 대한 용해도가 낮고 단맛이 거의 없는 것이 특징이다. 구조와 기능에 따라 저장 다당류와 구조 다당류로 구분할 수 있다.

저장 다당류는 생물체가 에너지를 비축하는 형태로 작용한다. 동물의 경우 간과 근육에 글리코젠 형태로 저장되며, 필요 시 빠르게 포도당으로 분해되어 에너지원으로 사용된다. 식물은 전분을 저장 다당류로 사용하며, 이는 아밀로스와 아밀로펙틴의 혼합물로 구성된다. 반면, 구조 다당류는 세포나 조직의 구조적 지지체 역할을 한다. 식물 세포벽의 주요 성분인 셀룰로스는 β-글루코스가 선형으로 결합한 것으로, 인간은 이를 소화할 수 있는 효소를 갖고 있지 않다. 갑각류의 껍데기나 곤충의 외골격을 구성하는 키틴도 구조 다당류에 속한다.

이러한 다당류는 소화 과정에서 해당 효소에 의해 점진적으로 분해된다. 예를 들어, 전분은 아밀라아제에 의해 먼저 말토스 같은 이당류로, 최종적으로는 단당류로 분해되어 흡수된다. 소화 불가능한 다당류인 식이섬유는 장 건강을 유지하고 혈당 상승을 완만하게 하는 데 기여한다.

당류는 생명체가 사용하는 가장 기본적이고 효율적인 에너지원이다. 포도당은 세포 호흡 과정을 통해 아데노신 삼인산(ATP)으로 전환되어 모든 세포 활동에 필요한 에너지를 공급한다. 특히 뇌와 적혈구는 포도당을 주요 연료로 사용하는데, 뇌는 휴식 시에도 전체 기초 에너지 소비량의 약 20%를 소모할 정도로 포도당에 대한 의존도가 높다.

에너지 생산 효율을 비교하면, 1그램의 당류는 약 4킬로칼로리의 에너지를 발생시킨다. 이는 단백질과 동일한 수치이지만, 지방(9킬로칼로리/그램)보다는 낮다. 그러나 당류는 산소가 비교적 적은 환경에서도 빠르게 분해되어 에너지를 낼 수 있어, 고강도 운동 초기나 산소 공급이 원활하지 않을 때 중요한 역할을 한다.

체내에서는 과잉 섭취된 당류가 간과 근육에 글리코젠 형태로 저장되어 에너지 부족 시 동원된다. 글리코젠 저장량은 제한적이므로, 장기간의 금식이나 지속적인 운동 시 저장된 글리코젠이 고갈되면 체지방이나 단백질을 분해하여 에너지를 얻는다. 따라서 균형 잡힌 식사를 통한 적절한 당류 섭취는 지속적인 에너지 공급과 체내 대사 항상성 유지에 필수적이다.

혈당은 혈액 내 포도당의 농도를 의미하며, 신체는 이를 일정 범위 내로 유지하기 위해 복잡한 조절 기전을 갖추고 있다. 이 조절의 핵심은 췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤이라는 두 가지 호르몬이다. 음식을 섭취하여 혈당이 상승하면 췌장의 베타 세포가 인슐린을 분비한다. 인슐린은 간, 근육, 지방 조직 등의 세포가 혈액에서 포도당을 흡수하도록 신호를 보내 혈당을 낮춘다. 흡수된 포도당은 즉시 에너지원으로 사용되거나, 글리코젠이나 중성지방 형태로 저장된다.

반대로, 공복 시나 운동 중에 혈당이 낮아지면 췌장의 알파 세포가 글루카곤을 분비한다. 글루카곤은 간에 저장된 글리코젠을 포도당으로 분해(글리코겐 분해)하거나, 아미노산 등 다른 물질로부터 새로운 포도당을 합성(당신생작용)하도록 지시하여 혈당 수준을 다시 올린다. 이 두 호르몬의 상호작용은 혈당을 항상성 범위(대략 70-140 mg/dL) 내로 유지하는 균형추 역할을 한다.

이 조절 기전에는 부신에서 분비되는 에피네프린(아드레날린)과 코르티솔 같은 스트레스 호르몬들도 관여한다. 스트레스나 긴급 상황에서는 이들 호르몬이 글루카곤과 유사하게 작용하여 간에서의 포도당 방출을 촉진하고, 근육 등에서의 포도당 이용을 일시적으로 억제하여 혈당을 높인다. 또한, 소화관에서 분비되는 인크레틴 호르몬들은 식후 인슐린 분비를 촉진하고 글루카곤 분비를 억제하는 방식으로 혈당 상승을 부드럽게 조절하는 데 기여한다[3].

당뇨병은 인슐린 분비 장애나 기능 저하로 인해 혈중 포도당 농도가 비정상적으로 높아지는 만성 대사 질환이다. 당류 섭취는 당뇨병 발병 위험과 직접적인 인과 관계보다는, 총 에너지 섭취, 체중 증가, 그리고 식이의 전체적인 질과 복합적으로 연관되어 있다. 특히 첨가당이 많이 포함된 가당 음료의 과다 섭취는 제2형 당뇨병 발병 위험을 높이는 것으로 여러 연구에서 일관되게 보고되고 있다[5].

이러한 음료는 많은 양의 단당류나 이당류를 빠르게 공급하여 혈당을 급격히 올리고, 상대적으로 낮은 포만감으로 인해 총 열량 섭취를 증가시켜 비만과 인슐린 저항성을 유발할 수 있다.

당뇨병 관리 측면에서 볼 때, 당류 섭취의 양과 종류는 혈당 조절에 중요한 영향을 미친다. 정제당이나 가당 음료와 같은 단순 당류는 소화 흡수가 매우 빨라 혈당 수치를 급격하게 상승시키므로 제한하는 것이 권장된다. 반면, 전분과 같은 복잡한 다당류를 함유한 식품이나 식이섬유가 풍부한 통곡물, 과일은 상대적으로 혈당 상승 속도가 느리다. 당뇨병 환자를 위한 식이 요법의 핵심은 총 탄수화물 섭취량을 적절히 관리하면서, 당의 원천을 가공되지 않은 복합 탄수화물로 선택하고, 혈당 지수와 혈당 부하 개념을 고려하는 것이다.

따라서 당뇨병 예방과 관리는 단순히 당류 자체를 제거하는 것이 아니라, 총 열량 균형을 유지하고, 가공된 고당류 식품을 줄이며, 영양소가 풍부한 복합 탄수화물을 중심으로 한 균형 잡힌 식단을 구성하는 데 초점을 맞춰야 한다.

과도한 당류 섭취는 비만 및 대사 증후군 발생 위험을 높이는 주요 식이 요인으로 지목된다. 특히 첨가당이 많이 포함된 가공 식품과 당이 첨가된 음료의 섭취는 에너지 섭취를 증가시키고, 포만감을 덜 주며, 간에서 중성지방 합성을 촉진하여 내장 지방 축적을 유도한다. 이로 인해 인슐린 저항성이 발생하고, 이는 대사 증후군의 핵심 병리 기전이 된다.

대사 증후군은 복부 비만, 고혈압, 고중성지방혈증, 낮은 고밀도 지단백 콜레스테롤 수치, 공복 혈당 장애 등이 복합적으로 나타나는 상태를 말한다. 당류, 특히 과당의 과다 섭취는 간에서 지방 생성(지방생성)을 직접적으로 자극하여 비알코올성 지방간 질환을 유발하고, 이는 전신적인 염증 반응과 인슐린 신호 전달 장애를 초래한다.

다양한 연구 결과는 당류 섭취와 비만 및 대사 이상의 상관관계를 보여준다.

따라서 비만 및 대사 증후군 예방을 위해서는 총 당류 섭취량, 특히 첨가당의 섭취를 줄이는 것이 필수적이다. 이는 단순히 체중 관리뿐만 아니라 심혈관 질환 및 제2형 당뇨병과 같은 만성 질환의 예방으로 이어진다.

당류의 섭취는 구강 건강, 특히 치아 우식증 발생과 밀접한 연관성을 가진다. 구강 내에 존재하는 구강 세균은 당류를 발효시켜 산을 생성한다. 이 산은 치아 법랑질의 주요 성분인 수산화인회석을 용해시키는 과정인 탈회를 유발한다. 탈회가 재광화 과정을 지속적으로 초과하면 법랑질에 손상이 쌓여 최종적으로 충치가 형성된다.

당류가 치아에 미치는 영향은 섭취하는 당의 종류, 빈도, 형태에 따라 달라진다. 자당은 가장 우식원성이 높은 당으로 알려져 있으며, 점착성이 높은 사탕이나 캐러멜 같은 음식은 치아 표면에 오래 머물러 위험을 증가시킨다. 또한, 간식으로 당류를 자주 섭취하는 것은 구강 환경이 산성 상태에 노출되는 시간을 늘려 충치 발생 위험을 높인다.

치아 건강을 보호하기 위해서는 당류 섭취를 관리하는 것이 중요하다. 식사 시간에 당류를 섭취하는 것이 간식으로 섭취하는 것보다 덜 해로우며, 섭취 후에는 물로 입을 헹구거나 양치질을 하는 것이 효과적이다. 불소가 함유된 치약 사용은 법랑질의 재광화를 촉진하고 산에 대한 저항성을 높여준다. 또한, 무설탕 껌을 씹는 것은 타액 분비를 증가시켜 자연스러운 세척 및 중화 작용을 도울 수 있다.

세계보건기구는 자유당 섭취를 제한하는 구체적인 지침을 발표하여 만성질환 예방을 촉구한다. 여기서 '자유당'이란 식품 제조 과정에서 첨가된 단당류와 이당류, 그리고 꿀, 시럽, 과일 주스에 자연적으로 존재하는 당류를 의미한다. 이는 과일, 채소, 우유에 본래 함유된 당류는 제외한 개념이다.

WHO의 핵심 권고는 자유당 섭취를 하루 총 에너지 섭취량의 10% 미만으로 유지하는 것이다. 2000kcal 기준으로 환산하면 약 50g(테이블스푼 12스푼 분량)에 해당한다. 더 나아가 건강에 추가적인 이점을 얻기 위해 섭취량을 총 에너지의 5% 미만(약 25g)으로 줄일 것을 권장한다. 이는 약 6티스푼의 설탕에 해당하는 양이다.

이러한 권고는 비만, 제2형 당뇨병, 치아 우식증과의 강력한 연관성을 근거로 한다. 특히 가당 음료는 액체 형태로 빠르게 흡수되어 포만감을 덜 주고 과잉 섭취를 유발할 수 있어 주요 관리 대상으로 지목된다. WHO는 회원국들에게 이 지침을 바탕으로 식품 정책을 수립하고, 소비자에게 영양 표시를 통해 정보를 제공하며, 특히 어린이를 대상으로 한 가당 음식·음료 마케팅을 규제할 것을 촉구한다.

소비자가 가공식품을 선택할 때 첨가당 함량을 확인하는 것은 건강한 식습관을 유지하는 데 중요하다. 이를 위해서는 포장지에 표기된 영양 성분 표시를 정확히 읽고 이해할 필요가 있다.

첨가당은 식품 제조 과정에서 첨가된 모든 단당류와 이당류를 의미하며, 자당, 과당, 포도당, 액상과당 등 다양한 형태로 존재한다. 영양표에서 '당류' 항목은 식품에 포함된 총 당류(자연 당과 첨가당의 합)를 나타낸다. 따라서 첨가당 함량만을 정확히 파악하려면 원재료명을 함께 확인해야 한다. 설탕, 물엿, 꿀, 과일 농축액 등이 상위에 기재되어 있다면 첨가당 함량이 높을 가능성이 크다.

일부 국가에서는 영양표에 '첨가당(Added Sugars)'을 별도로 표기하기도 한다. 또한, 성분 목록에서 당류의 다양한 이름을 인지하는 것이 도움이 된다. 다음은 첨가당으로 사용되는 대표적인 성분명이다.

식품의 선택 기준으로는 100g(또는 100ml)당 당류 함량을 비교하는 것이 실용적이다. 세계보건기구(WHO)는 첨가당을 총 에너지 섭취량의 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만으로 제한할 것을 권고한다[9]. 이를 참고하여 함량이 낮은 제품을 선택하거나, 당류가 전혀 첨가되지 않은 제품을 찾는 것이 바람직하다.

인공 감미료는 설탕과 같은 당류에 비해 매우 낮은 열량 또는 무열량으로 단맛을 제공하는 식품 첨가물이다. 이들은 천연적으로 존재하지 않거나, 천연물을 화학적으로 변형시켜 만들어지며, 당 대체제 또는 비영양 감미료로도 불린다. 그 주요 목적은 열량 섭취를 줄이면서 단맛을 유지하는 것으로, 당뇨병 환자의 혈당 관리나 체중 조절을 위한 식품 및 음료에 널리 사용된다.

대표적인 인공 감미료로는 사카린, 아스파탐, 수크랄로스, 아세설팜칼륨, 네오탐 등이 있다. 이들은 각각 다른 화학 구조와 단맛 강도, 안정성 특성을 지닌다. 예를 들어, 아스파탐은 단맛이 강하지만 고온에서 분해되므로 조리에 부적합한 반면, 수크랄로스와 아세설팜칼륨은 열에 안정하여 다양한 가공식품에 활용된다.

안전성에 대해서는 각국 식품안전당국(예: 미국 FDA, 유럽 EFSA, 한국 식품의약품안전처)이 과학적 평가를 통해 일일섭취허용량(ADI)을 설정하여 관리한다. 일반적으로 허용량 범위 내에서 섭취할 경우 안전하다고 평가받지만, 특정 감미료에 대한 개인적 민감도나 장기간 섭취의 영향에 관한 논의는 지속된다. 일부 연구에서는 인공 감미료가 장내 미생물 균형 변화를 일으키거나 단맛에 대한 기호를 변화시켜 간접적으로 건강에 영향을 줄 수 있다는 가설이 제기되기도 한다[11].

천연 감미료는 자연에서 유래된 단맛을 내는 물질을 말한다. 첨가당이나 인공 감미료에 비해 상대적으로 건강에 덜 해롭다는 인식이 있으나, 여전히 열량을 제공하며 혈당에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 한다.

대표적인 천연 감미료로는 꿀, 메이플 시럽, 아가베 시럽, 야자당 등이 있다. 또한 과일에서 추출한 과일 농축액이나 스테비아와 같은 식물 추출물도 이 범주에 포함된다. 이들은 각각 고유한 미네랄이나 항산화 성분을 소량 함유할 수 있으나, 그 양은 영양학적으로 의미 있는 수준에 미치지 못하는 경우가 많다. 따라서 천연 감미료도 주된 목적은 당류와 마찬가지로 단맛을 제공하는 것이며, 과도한 섭취는 피해야 한다.

일부 천연 감미료는 혈당 지수가 상대적으로 낮은 특징을 보인다. 예를 들어, 아가베 시럽은 주성분이 과당이기 때문에 포도당에 비해 혈당 상승 속도가 느리다[12]. 그러나 과당의 과다 섭취는 비알코올성 지방간과 같은 대사 문제와 연관될 수 있다. 스테비아는 칼로리가 거의 없고 혈당에 영향을 주지 않아 당뇨병 환자들 사이에서 인기를 얻고 있다.

천연 감미료를 선택할 때는 제품 라벨을 꼼꼼히 확인하는 것이 중요하다. "천연"이라는 표시가 반드시 건강함이나 낮은 열량을 의미하지는 않으며, 일부 제품은 가공 과정에서 영양 성분이 손실되거나 다른 형태의 당이 첨가될 수 있다.

당뇨병의 진단은 공복 혈당, 경구 당부하 검사, 또는 당화혈색소 수치를 기준으로 이루어진다. 일반적으로 공복 혈당이 126 mg/dL 이상이거나, 경구 당부하 검사 2시간 후 혈당이 200 mg/dL 이상일 때, 또는 당화혈색소가 6.5% 이상이면 당뇨병으로 진단한다[14]. 당뇨병 전단계는 이보다 낮지만 정상 범위를 벗어난 수치로 정의된다.

당뇨병 관리는 혈당 조절을 중심으로 한 포괄적인 접근이 필요하다. 주요 관리 요소는 다음과 같다.

치료 목표는 개인의 연령과 건강 상태에 따라 달라지지만, 일반적으로 당화혈색소를 7% 미만으로 유지하는 것을 목표로 한다. 환자 교육은 올바른 식이 선택, 약물 복용, 저혈당 대처법 등을 포함하여 자가 관리 능력을 키우는 데 중요하다. 최근에는 지속적 피하 혈당 측정 시스템과 인슐린 펌프 같은 기술의 발전으로 보다 정밀한 혈당 관리가 가능해졌다.

저혈당증은 혈액 내 포도당 농도가 정상 범위(보통 70 mg/dL 미만) 이하로 떨어져 나타나는 상태이다. 이는 신체의 주요 에너지원인 포도당이 부족해져 다양한 증상을 유발한다.

저혈당증의 원인은 크게 약물 유발성, 반응성, 기아성으로 나눌 수 있다. 가장 흔한 원인은 당뇨병 치료를 위한 인슐린 또는 경구 혈당강하제의 과다 복용이다. 이 외에도 장기간의 금식, 과도한 알코올 섭취, 인슐린종과 같은 드문 종양, 또는 심한 간장애 등이 원인이 될 수 있다. 증상은 자율신경계 증상과 신경당저하증 증상으로 구분된다. 자율신경계 증상은 식은땀, 심계항진, 진전, 불안, 공복감 등이 나타나며, 신경당저하증 증상은 두통, 시야 흐림, 집중력 저하, 혼돈, 이상한 행동, 심하면 경련이나 의식 소실까지 이어진다.

저혈당증의 응급 처치는 환자의 의식 상태에 따라 다르다. 의식이 있는 경우 빠르게 흡수되는 단순당류(포도당 정제, 과일주스, 사탕, 꿀 등) 15-20g을 섭취하게 한 후, 15분 후 혈당을 재측정하여 여전히 낮으면 반복한다. 혈당이 정상화되면 지속적인 효과를 위해 탄수화물과 단백질을 함께 섭취하는 것이 좋다. 의식이 없는 중증 저혈당증의 경우, 글루카곤 주사를 근육 내 주사하거나 병원에서 정맥 내 포도당 수액을 투여해야 한다.

만성적인 저혈당증을 예방하기 위해서는 당뇨병 환자는 규칙적인 식사와 약물 복용, 혈당 모니터링이 필수적이다. 또한 저혈당증 무감지증(저혈당 증상을 느끼지 못하는 상태)이 있는 환자는 더 빈번한 혈당 측정이 필요하다.