탄수화물 식품의 기능성

 탄수화물은 신체의 주요 에너지원 역할을 합니다. 섭취되면 탄수화물은 포도당으로 분해되어 세포에서 에너지 생산에 사용됩니다. 에너지로 즉시 필요하지 않은 포도당은 나중에 사용하기 위해 간과 근육에 글리코겐으로 저장됩니다. 탄수화물은 또한 혈당 수치를 유지하고 뇌와 신경계에 연료를 공급하는 데 중요한 역할을 하며, 에너지 외에도 탄수화물은 신체의 다양한 기능을 수행합니다. 탄수화물 식품의 기능적 특성으로 당알코올, 기능성 올리고당, 식이섬유로 구분할 수 있습니다.

당알코올

 폴리올이라고도 알려진 당알코올은 다양한 식품의 감미료로 일반적으로 사용되는 탄수화물의 일종이며, 특정 식물, 과일 및 채소에서 자연적으로 발견되는 설탕의 파생물입니다. 이는 일반적으로 산업 공정, 주로 수소 첨가반응 또는 발효 방법을 통해 대량 생산됩니다. 당알코올은 음식과 음료에 단맛을 제공하지만, 일반 설탕에 비해 그램당 열량이 적고, 신체에 완전히 흡수되고 대사 되는 설탕과 달리 당알코올은 소장에서 부분적으로 흡수됩니다. 이는 소화가 제한되어 혈류로의 흡수 속도가 느리고 불완전하다는 것을 의미합니다. 당알코올은 자당보다 혈당 지수가 낮습니다. 즉, 섭취 시 혈당 수치가 더 적게 증가하여, 당뇨병이 있거나 혈당 수치를 관리하려는 사람들에게 적합합니다. 당알코올을 과도하게 섭취하면 완하제 효과가 나타나 복부 팽만감, 가스, 설사 등의 위장 불편을 유발할 수 있습니다. 이는 흡수되지 않은 당알코올이 물을 장으로 끌어들이고 결장에서 발효되어 가스 생성이 증가하고 변이 묽어질 수 있기 때문입니다. 

당알코올의 수분 조절 특성은 식품의 전반적인 안정성에 기여합니다. 당알코올은 수분 활성을 조절함으로써 부패나 품질 저하를 초래할 수 있는 미생물 성장, 효소 활성 및 화학반응을 억제하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 제과, 유제품 등 다양한 식품의 유통기한과 안정성이 향상됩니다. 또한 식품의 점도에 영향을 주어 원하는 질감과 식감에 기여할 수 있습니다. 소스, 드레싱, 충전재와 같은 제품에서 당알코올은 증점제 역할을 하여 점도를 높이고 부드럽고 크림 같은 질감을 제공할 수 있으며, 점도 외에도 식품의 전반적인 질감에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 사탕, 껌, 냉동 디저트와 같은 품목의 바람직한 식감, 씹는 느낌 및 부드러움에 기여합니다.

기능성 올리고당

 기능성 올리고당은 기본 영양 이상의 건강상의 이점을 제공하는 탄수화물 종류입니다. 이 올리고당은 글리코시드 결합을 통해 서로 연결된 간단한 단당류의 짧은 사슬로 구성됩니다. 이 독특한 분자 구조는 기능성 올리고당에 다양한 건강 증진 효과에 기여하는 독특한 특성을 부여합니다. 기능성 올리고당은 프리바이오틱스 역할을 하고, 장 건강을 지원하고, 혈당과

콜레스테롤 수치를 조절하고, 포만감에 영향을 줍니다. 

올리고당은 대두, 우엉, 양파와 같은 특정 식품에서 자연적으로 발생하지만, 그 존재가 매우 적은 양이 함유되어 있어 식이 섭취만으로 중요한 생리학적 효과를 얻기가 어려울 수 있습니다. 따라서 대규모로 올리고당을 생성하기 위해 산업적 생산 방법이 사용되며, 이러한 방법에는 고분자량 탄수화물을 올리고당으로 전환하는 효소적 또는 화학적 공정이 포함됩니다. 

1) 효소적 가수분해

 기능성 올리고당의 효소적 가수분해에는 긴 탄수화물 사슬을 더 짧은 올리고당 분자로 분해하기 위한 특정 가수분해 효소의 사용이 포함됩니다. 효소 가수분해의 첫 번째 단계는 올리고당으로 분해될 고분자량 탄수화물을 포함하는 적절한 기질을 선택하는 것입니다. 일반적인 기질에는 전분, 키틴 또는 이눌린이 포함됩니다. 선택된 효소는 온도, pH 및 반응 시간이 제어된 조건에서 기질 용액에 첨가됩니다. 효소는 가수분해 반응을 촉매 하여, 기질 분자 내의 글리코시드 결합을 끊습니다. 가수분해 반응이 진행됨에 따라 긴 탄수화물 사슬이 점진적으로 더 짧은 올리고당 분자로 분해되며, 이러한 올리고당은 일반적으로 서로 연결된 2~10개의 당 단위로 구성됩니다. 가수분해 반응이 완료된 후, 올리고당을 함유한 혼합물은 일반적으로 효소, 잔류, 크로마토그래피 또는 침전 방법이 포함될 수 있습니다. 정제된 올리고당 제품은 농축, 건조되거나 식품, 의약품 또는 기타 산업 응용 분야에 사용하기 위해 분말, 시럽 또는 농축액과 같은 다양한 형태로 추가 가공될 수 있습니다.

2) 기질 선택

 기질의 선택은 생성된 올리고당의 구성, 구조 및 특성을 결정하므로 매우 중요합니다. 기질 선택 시 가장 먼저 고려해야 할 사항은 탄수화물 공급원의 가용성과 비용 효율성입니다. 이상적으로, 올리고당의 효율적이고 경제적인 생산을 보장하려면 기질을 합리적인 비용으로 쉽게 사용할 수 있어야 합니다. 기질의 화학적 조성은 생산될 수 있는 올리고당의 유형을 결정하는 데 중요한 역할을 하며, 다양한 탄수화물 공급원에는 올리고당 생산에 사용되는 효소 또는 화학반응에 영향을 주는 다양한 유형의 글리코시드 결합과 당 단위가 포함되어 있습니다. 기질 선택에서는 처리 요구 사항과 선택한 효소 또는 화학반응과의 호환성도 고려합니다. 일부 기질은 효소 접근성과 반응 효율성을 높이기 위해 젤라틴화 또는 용해와 같은 전처리 단계가 필요할 수 있습니다. 

3) 정제 및 가공

 기능성 올리고당의 정제 및 가공에는 다양한 응용 분야에 사용하기 위해 올리고당 제품을 분리, 정제 및 준비하는 여러 단계가 포함됩니다. 효소 또는 화학반응에서 얻은 올리고당 혼합물에는 효소, 잔류 기질, 단백질 및 기타 오염 물질과 같은 불순물이 포함될 수 있습니다. 정화의 첫 번째 단계는 일반적으로 여과나 원심분리를 통해 불용성 입자와 잔해물을 제거하는 정화이며, 정화 후 올리고당 용액은 증발 또는 막 여과, 결정화, 분무 건조와 같은 침전 기술이 포함된 농축을 거쳐 올리고당 함량을 높이고 용액의 부피를 줄일 수 있습니다. 

식이섬유

 기능성 식이섬유는 다양한 생리학적 이점을 제공하는 식물성 식품에서 발견되는 난소화성 다당류를 의미합니다. 이러한 섬유질은 일반적으로 물에 대한 용해도와 소화관에서의 작용에 따라 불용성 섬유질과 수용성 섬유질이라는 두 가지 주요 범주로 분류됩니다.

1) 불용성 섬유질

 불용성 섬유질은 식물성 식품의 세포벽에서 발견되는 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌과 같은 비전분 다당류로 구성됩니다. 이 섬유는 소화에 저항하는 단단한 섬유질 구조를 가지고 있습니다. 불용성 섬유질은 물에 용해되지 않는데, 섭취 시 불용성 섬유질은 구조적 완전성을 유지하며 거의 변화 없이 소화관을 통과하는데, 분해되어 흡수되는 대신 물을 흡수하여 대변에 부피를 더해 규칙적인 배변을 촉진하고 변비를 예방하는 데 도움을 주며, 규칙적인 배변을 촉진함으로써 노폐물과 독소를 더욱 효율적으로 제거해 줍니다. 불용성 섬유질은 다양한 식물성 식품, 특히 통곡물, 견과류, 씨앗, 많은 과일 및 채소에 풍부합니다. 예로는 통밀, 보리, 현미, 귀리, 옥수수, 당근, 셀러리, 브로콜리 및 콩과 식물이 있습니다. 

2) 수용성 섬유질

 수용성 섬유질은 펙틴, 검, 점액 및 일부 유형의 헤미셀룰로스를 포함한 특정 유형의 다당류로 구성됩니다. 이 화합물은 물에 용해되거나 팽창하여 점성 젤 같은 물질을 형성하는 독특한 능력을 갖추고 있습니다. 소화관을 통과할 때 그대로 유지되는 불용성 섬유질과 달리 수용성 섬유질은 물에 용해되거나 부풀어 올라 젤 같은 물질을 형성하는데, 이 젤은 수분 보유력이 높아 대변을 부드럽게 하고 부피를 늘려 배변을 촉진하는 데 도움이 됩니다. 수용성 섬유질로 형성된 젤 같은 물질은 설탕과 전분을 포함한 탄수화물을 가두어 혈류로의 흡수를 지연시킵니다. 이는 식사 후 혈당 수치가 급격히 상승하는 것을 방지해 줍니다. 수용성 섬유질은 소화관에서 담즙산과 콜레스테롤과 결합하여 혈류로의 흡수를 방지하고 체내 배설을 촉진하여 콜레스테롤 흡수를 줄여주는 역할을 합니다. 수용성 섬유질은 귀리, 보리, 콩, 렌즈콩, 사과, 오렌지, 딸기, 고구마를 포함한 다양한 식물성 식품에서 발견됩니다.