스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 1 학습목표 이 장을 공부한 후, 다음을 할 수 있어야 한다. 영양소의 주요 분류를 설명한다. 탄수화물의 여러 형태(단순당, 이당, 다당, 식이섬유)를 설명한다. 서양식 식사의 주요 구성을 설명한다. 다양한 지방의 화학적 구조(포화와 불포화지방산, 시스와 트랜스지방산, 식이 지방의 기능)를 설명한다. 아미노산과 단백질의 화학적 구조 및 인체 내 단백질 역할을 설명한다. 인체 내 수분의 일반적 역할을 설명한다. 인체 내 미량영양소의 분류와 일반적 역할을 설명한다.
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 1 1장 영양소 1 1장 영양소 번역 : 이 명 천 주요용어 carbohydrate 탄수화물 lipid 지방 macronutrient 다량영양소 micronutrient 미량영양소 mineral 무기질 phytonutrient 식물성 영양소 protein 단백질 vitamin 비타민
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 2 2 대학생을 위한 스포츠영양학 1.1 영양소의 기능 식품은 인체 내에 한 가지나 그 이상 생리적이나 생화학적인 기능을 가 지고 있는 영양소(nutrient)를 제공한다. 영양소는 일반적으로 6가지 다른 범주로 분류한다: 탄수화물(carbohydrate), 지방(fat), 단백질 (protein), 비타민(vitamin), 무기질(mineral) 그리고 물(water). 영 양소의 기능은 대체로 3가지 주요 범주가 있다. 성장과 발달의 증진. 이 기능은 주로 단백질에 의해 이루어진다. 근 육, 연조직, 기관은 대개 단백질로 구성되고, 단백질은 조직 성장과 회복을 위해 필요하다. 게다가 칼슘과 인은 골격을 위한 중요한 요 소이다. 에너지 제공. 이 기능은 탄수화물과 지방에 의해 형성된다. 단백질 도 물론 연료로서 기능이 있기는 하지만, 에너지 소비에 대한 공헌 은 제한되어 있으며, 에너지 제공은 단백질의 주기능이 아니다. 대사작용의 조절. 이 기능에 사용되는 영양소는 비타민, 무기질 그 리고 단백질이다. 효소는 이것들이 동시적으로 작용하는 것보다 고 효율을 나타내기 위한 과정에서 대사작용이 허용되는 촉매제로서 중요한 역할을 하는 단백질이다. 효소의 한 예는 가인산분해효소 (phosphorylase)인데, 이는 간과 근육에서 탄수화물 저장을 분해 한다. 다른 중요한 단백질은 헤모글로빈(hemoglobin)인데, 이는 적혈구(erythrocyte)에서 발견된다. 적혈구는 폐에서 조직으로 산 소 수송을 위한 필수 요소이다. 그리고 헤모글로빈 분자는 산소 운 반체로 작용한다. 헤모글로빈 분자는 단백질의 복합체(폴리펩타이 드 사슬)이며 산소 분자가 묶여 있는 철(iron)을 가지고 있는 비단 백질 그룹(포르피린 고리)이다. 인체는 매일 어떤 영양소의 상당량을 요구하는 반면, 다른 영양소 다량영양소는 상대적으로 사람의 식사 중 많이 들어 있고, 미량영양소는 아주 적게 들어 있다. 다량영양소 탄수화물 지방 단백질 물 미량영양소 비타민 무기질 미량원소 영양소 범주 는 단지 소량만이 섭취될 수 있다. 매일 섭취할 영양소는 다량 영양소 로서 몇 그램보다 약간 높다. 다량영양소(macronutrient)는 탄수화 물, 지방, 단백질 그리고 물이다. 단지 소량(1 g/day 미만)만 요구되 는 영양소는 미량영양소(micronutrient)이다. 대부분 영양소는 미량 영양소이고 비타민, 무기질, 그리고 미량원소이다. 1.2 탄수화물 탄수화물은 탄소(carbo)와 수화물(hydrate; 물)로 구성된 분자이다. 탄수화물의 일반적인 분자식은 CH 2 O이다. 즉, 모든 탄수화물에서 탄소, 수소, 산소의 비율은 1:2:1이다. 탄수화물은 CH 2 O 단위의 1개 나 그 이상의 조합 형태이다. 이것은 O) n 으로도 쓴다. 탄수화물은 운동 중 중요한 연료이며, 운동선수의 중요한 성분이 다. 시합준비기에 탄수화물은 매우 중요하며(7장에서 논의한 바와 같 이), 운동 후 회복기에서도 마찬가지로 중요하다. 곡물, 감자, 파스타 그리고 밥을 포함한 탄수화물이 풍부한 식품은 대부분 전분과 섬유 소가 포함되어 있다. 그러나 서양에서 탄수화물의 대부분은 설탕으로 부터 얻는다(탄수화물 공급원의 예는 표 1.1 참조). 우리 식사에서 가 장 중요한 탄수화물은 포도당, 과당, 자당, 포도당 중합체(말토덱스 트린), 전분(아밀로펙틴)이다. 포도당과 포도당 중합체는 스포츠음 료의 주성분들이다. 탄수화물은 형태적으로 단당류, 이당류, 다당류, 그리고 섬유소이다. 당이란 설탕(sugar)이나 단 것(sweet)을 의미한 다. 탄수화물의 분류는 표 1.2를 참조하라. 단순당(monosaccharide)은 탄수화물의 기본 단위이며, 3종류의 단순당-포도당, 과당, 갈락토오스-은 우리가 먹는 식품 안에 있 다. 포도당(glucose)은 덱스트로오스(dextrose) 또는 포도당(grape sugar)이라 부르고, 과당(fructose)은 과일당(fruit sugar)이라 부른다. 갈락토오스는 우리 식사에 소량 들어 있으나, 이당류 젖당 (lactose)의 소화 시 상대적으로 많은 양이 생겨난다. 단순당 포도 당, 과당, 갈락토오스는 비슷한 구조이고 탄소, 수소, 산소원자의 수가 같다. 그러나 약간 다른 탄소-수소-산소 결합은 이 원자들 에게 다른 화학적 성격을 부여한다(그림 1.1 참조). 포도당은 근육 표 1.1 탄수화물 설탕(단순 탄수화물) 녹말 섬유소 탄수화물의 종류와 공급원 고탄수화물 식품 과일주스, 과일, 가당 시리얼과 제빵류, 잼, 사탕, 대부분의 스포츠음료, 사탕무, 사탕수수, 황설탕, 각설탕, 메이플 시럽, 꿀 시리얼, 감자, 파스타, 마카로니, 쌀, 빵 전곡류 시리얼과 빵, 귀리, 말린 콩과 완두콩, 과일과 채소
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 3 1장 영양소 3 그림 1.1 탄수화물과 그 구조. 인간의 영양은 세 가지의 단당류(포도당, 과당, 갈락토오스)와 세 가지의 이당류(맥아당, 자당, 젖당)를 필요로 한다. 포도당 중합체(말토덱스 트린)과 녹말은 짝 지워진 포도당 분자의 종류이다. 자료 출처: Jeukendrup and Jentjens 2000.
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 4 4 대학생을 위한 스포츠영양학 표 1.2 탄수화물 단당류 이당류 다당류 섬유소 탄수화물의 분류 고탄수화물 식품 글루코오스 또는 덱스트로오스(포도당) 프록토오스 또는 레불로오스(과일당) 갈락토오스(뇌당) 말토오스(맥아당) 수크로오스(각설탕, 사탕수수, 자당 또는 사탕무) 락토오스(젖당) 트리할로오스 또는 마이코오스 아이소말투로오스 말토덱스트린 녹말 식물 녹말 아밀로오스 아밀로펙틴 저항성 녹말 동물성 녹말 글리코겐 식이섬유소 저항성 녹말의 유형 기능성 섬유소 헤미셀룰로오스 저항성 녹말(특정 유형) 식이섬유소, 기능성 섬유소 셀룰로오스 베타-글루칸 검 펙틴 에서 산화될 수 있는 유일한 탄수화물이다. 이당류(disaccharide)는 2개의 단당 조합이다. 이당류와 단당류는 설탕이나 단순당 또는 단순 탄수화물이라고 부른다. 주요 이당류 는 자당(sucrose), 젖당(lactose) 그리고 맥아당(maltose)이다. 식 이 이당이 풍부한 자당은 서양에서 하루 에너지 섭취량의 20~25% 를 제공한다. 자당은 포도당 분자와 과당 분자로 구성되어 있다. 자당이 포함된 식품들은 사탕무와 사탕수수, 황설탕, 각설탕, 메이 플 시럽, 그리고 꿀이다. 젖당은 우유에서 찾을 수 있고, 포도당과 갈락토오스로 구성되어 있다. 맥아당은 맥주, 시리얼, 배아 씨앗에 들어 있고, 2개의 포도당으로 구성되어 있다. 과당류(oligosaccharide)는 3~9개의 단당류로 조합되어 있고, 대 부분의 채소에 들어 있다. 다당류(polysaccharide)는 한 분자에 10개 이상의 단당류로 구성되어 있다. 다당류는 10~20개의 단당 류로 구성될 수 있고(포도당 중합체 또는 말토덱스트린), 수천 개 의 단당류로 구성될 수 있다(전분, 글리코겐, 섬유소). 전분, 글리 코겐, 섬유소는 다당류의 뛰어난 형태로 구성되어 있다. 필수적으 로 다당류는 탄수화물의 저장 형태이다. - 복합탄수화물인 전분(starch)은 씨앗, 쌀, 옥수수, 빵을 만드는 여 러 가지 곡류, 시리얼, 파스타에 들어 있다. 전분은 식물에서 탄수 화물의 저장 형태이다. 전분의 다른 두 가지 형태는 아밀로펙틴 (amylopectin)과 아밀로오스(amylose)이다. 아밀로펙틴은 포도 당 분자의 많은 수로 구성된 큰 가지 분자인 반면, 아밀로오스는 헬리칼코일(helical coil)로 꼬여진 포도당 분자(200~4,000개)의 장쇄이다. 대개 아밀로펙틴의 많은 양으로 구성된 전분은 쉽게 소 화되고 흡수되지만, 아밀로오스 구성물은 천천히 소화된다. 대부 분 전분은 아밀로펙틴과 아밀로오스로 구성되어 있고 식품의 특성 을 결정한다. - 글리코겐(glycogen)은 사람을 포함한 동물에 있는 탄수화물의 저 장 형태이다. 이것은 간에 80~100 g 그리고 골격근에 300~900 g 이 저장되어 있다(3장과 6장에서 자세하게 비교할 수 있다). - 식이섬유소는 라파제(roughage)로 알려져 사용된다. 사람의 위장 관에서 분해되지 않고 흡수되는 먹을 수 있는 식물로 구성되어 있 다. 섬유소(fiber)는 셀룰로오스(cellulose)와 같은 식물성 다당류 로 구성되어 있다. 셀룰로오스는 일반적인 섬유소 형태임에도 불구 하고 검(gum), 헤미셀룰로오스, 베타-글루칸, 펙틴을 포함한 섬 유소의 다양한 형태이다. 식이섬유소는 수용성 섬유소와 불용성 섬유소로 나눈다. 수용성 섬 유소(soluble fiber)는 물에 잘 녹는 반면, 불용성은 그렇지 않다. 섬 유소 둘 다 식물성 식품에 있다. 어떤 식물은 수용성 섬유소가 많고 또 어떤 것들은 불용성 섬유소가 많다. 불용성 섬유소(insoluble fiber) 는 부피가 커지고, 변을 부드럽게 해주는 친수적인 특성을 가지고 있으 며, 장관을 통해 변환시간을 단축한다. 수용성 섬유소는 발효, 폭넓은 최종산물 생산, 중요한 건강효과를 통해 대사과정을 수행한다. 섬유 소의 좋은 공급원은 표 1.3에 제시되어 있다. 영양학자나 영양사는 일반적으로 탄수화물을 단순당이나 복합 탄수화물(complex cabohydrate; 전분)로 분류한다. 복합탄수화 물 용어는 미국의 식사목표(1977) 를 출간한 상원선정위원에서 처음 사용하였다. 그것은 과일, 채소 그리고 전곡류 이다. 당지수(glycemic index)와 당부하시스템(glycemic load system)은 혈당 수준에 따른 효과들을 기준으로 탄수화물이 풍부한 식 품 순위를 결정하는 대중화된 선택 분류 방법이다. 인슐린 지수도 비 슷한데, 혈중 인슐린 수준에 따른 효과들을 기준으로 식품들의 순위 를 결정하는 최신 분류방법이다. 1) 탄수화물의 기능 탄수화물은 에너지 공급과 운동수행능력을 위해 중요한 역할을 한 다. 탄수화물은 고강도 운동 시 뛰어난 연료이다(3장 참조). 근글리 코겐과 혈중 포도당은 고강도 운동 시 32 kcal/min (130 kj/min) 이상을 제공할 수 있다. 탄수화물은 근육과 간에 적은 양이 저장되
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 5 1장 영양소 5 표 1.3 섬유소의 유형 수용성 섬유소 불용성 섬유소 식이섬유소와 식품 공급원 식품 공급원 콩(완두콩, 대두 그리고 다른 콩류) 귀리, 호밀, 보리 특정 과일과 과일주스(특히 프룬 주스, 자두, 장과류) 브로콜리나 당근과 같은 특정 채소 감자, 고구마, 양파와 같은 뿌리채소(이 채소의 껍질은 불용성 섬유소의 공급원) 차전자(질경이 씨앗) 껍질 전곡류 식품 겨 견과류, 씨앗류 깍지콩, 콜리플라워, 호박, 샐러리와 같은 채소 토마토를 포함한 특정 과일의 껍질 고, 장시간 지속적인 운동 후 완전히 사용된다. 탄수화물의 주입은 빠르게 탄수화물 축적을 하게 되고 과잉의 탄수화물은 지방으로 변 환되어 피하조직에 저장된다. 일반적인 조건에서는 혈당은 중추신경세포에 의해 사용되는 유일 한 연료이다. 장시간(약 3일간) 금식 후, 간에서 지방산으로부터 케 톤체가 생산되는데(특히 장시간 기아 상태 후), 이는 중추신경계를 위 한 선택 연료로 사용될 수 있다. 중추신경계는 혈당농도가 4 mmol/l 을 유지할 때 최적으로 기능한다. 정상 혈당농도는 약 5.5 mmol/l 이다. 3 mmol/l 이하의 농도일 때 허약함, 배고픔, 어지러움, 떨림을 포함한 저혈당 증상이 나타날 수 있다. 장시간 그리고 심한 저혈당은 의식불명과 번복할 수 없는 뇌 손상을 가져올 수 있다. 2) 섬유소의 기능 섬유소의 특이한 형태의 기능은 섬유소가 수용성 또는 불용성으로 분 류하는 데 따라 결정된다. 불용성 섬유소는 큰창자에서 주로 효과가 있는데, 용적을 넓히고 수분을 간직하여 부드럽고 많은 양의 대변을 보게 한다. 장관을 통해 배설물의 운반 시간을 감소시킨다. 불용성 섬유소의 과량 섭취는 불량한 식사습관에서 오는 변비 치료에 자주 사용되며 장관의 규칙적인 운동을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 게다가, 수용성 섬유소는 발효가 잘 되고, 발효 섬 유소는 친박테리아의 건강한 수치를 유지한다. 필수 단쇄지방산 외에 이 박테리아는 장관에서 살아남아 병인(disease-causing) 박테리아를 예방함으로써 면역계에 중요한 역할을 한다. 식사가 80% 탄수화물로 구성되어 있는 반면, 서양에서는 탄수화물 섭취가 40~50%이다. 지중해 나라들은 탄수화물 섭취가 65%인데, 이는 일일 탄수화물 섭취권장량에 근접한다. 40~50%의 탄수화물 섭 취는 좌업생활자의 하루 약 300 g의 탄수화물 섭취량이다. 고강도 트레이닝 프로그램을 적용하는 운동선수는 하루 1,000 g의 탄수화 물을 소비한다. 운동선수들은 자신들의 총 에너지 섭취량의 60%를 탄수화물로 섭취하는 것이 보통이다. 서양식사에서는 탄수화물의 섭취의 약 50%가 당류인데, 특별히 자당과 고과당 옥수수시럽이다. 과거 수 세기 동안 단순당의 연간 섭 취량은 1인당 약 50 kg 정도 극적으로 증가해 왔다. 이는 100년 전 보다 5배 많은 양이다. 이러한 증가의 대부분은 탄산음료의 소비에 기인하지만, 사탕, 쿠키, 케이크, 파이 등도 이 증가에 일조해 왔다(그 림 1.2). 단순당의 많은 양의 섭취가 비만과 심혈관질환의 위험 증가에 관 련된다는 축적이 그 증거이다. 그러나 이 주제에 대해서는 아직도 논 의해야 할 토론이 존재한다(Gibson 1996). 그리고 이러한 연구결과 들이 설득력이 있는 것은 아니다. 일반적으로 섬유소가 낮고 단순당 이 높은 식사는 인슐린 비의존성 당뇨(NIDDM)나 제2형 당뇨의 위 험을 증가시키는 것과 관련 있다. 이러한 질환은 인슐린에 대한 다양 한 조직의 저항성에 의해 특징지어지며, 다양한 대사 결과를 가지고 3) 탄수화물 섭취와 건강 효과 탄수화물 섭취는 세상의 여러 나라별로 매우 다양하 다. 예를 들면, 아프리카의 여러 나라에서 전형적인 그림 1.2 서양식사의 설탕 공급원. 자료 출처: Journal of the American Dietetic Association, 100 (1), J.F. Guthrie and J.F. Morton, Food source if added sweetners in the diets of Americans, pgs. 43-51, Copyright 2000, with permission from Elsevier.
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 6 6 대학생을 위한 스포츠영양학 오며 합병증과 관련되어 있다. 기본적으로 전분뿐만 아니라 포도당, 과당, 자 당과 다르게 어떤 탄수화물은 박테리아 발효를 위 한 물질을 제공함으로써 충치를 일으킨다. 특별히 자당은 충치 발현이나 진행을 증가시킨다(Depaola et al. 1999). 설탕은 그것들이 식사와 오랫동 안 입에 남아 있는 물질 사이에서 소비된다면, 설탕 은 가장 유해한 것이다. 만약 설탕이 탄산음료나 스포츠음료처럼 ph가 낮은 음료로 소비된다면, 충치와 치아부식은 더 많이 증가한다. 불소물을 마시거나, 칫솔질, 실칫솔질을 함으로써 탄수화물 과 접촉하는 빈도나 시간을 줄인다면 위험은 감소 할 수 있다. 4) 섬유소 섭취와 건강 효과 미국과 캐나다에서는 식이 에너지 섭취의 1,000 kcal당 10~13 g의 섬유소가 권장된다(2장 참조). 대부분의 사람들을 위해서 이러한 섭취가 하루 20~35 g의 섬유소 섭취와 동일하다. 그러나 서양 에서 전형적인 섬유소 섭취는 하루 14~15 g이다 (ADA 1997). 아프리카 나라에서는 섬유소의 섭취 가 많이 높은데, 하루 약 40~150 g이다. 과일과 채 소의 고소비는 여러 가지 암 형태의 위험을 감소시 킬 수 있음을 제시하였다. 이 감소는 이러한 식품의 높은 섬유소 섭취와 연결된다. 잠재적인 메커니즘은 섬유소 섭취 때문에 위에서 음식이 보내지는 시간이 감소되는 것을 포함하는 데, 이는 칼시노겐 물질의 섭취를 감소시킬 수 있 다. 두 번째 가능한 메커니즘은 섬유소 자체가 이 러한 몇몇 칼시노겐 물질을 흡수할 수 있다는 것이 다. 게다가 섬유소 섭취의 변화는 칼시노겐 물질의 발현을 감소시키는 영양학적 습관들의 선택을 가 져올 수 있다. 1.3 지 방 지질(lipid)은 아세톤, 에테르, 그리고 클로로포름 등과 같이 기관 용 해제 안에서 용해되는 성분이다. 그리스어인 lipos(fat)에서 온 지질 (lipid)은 기름, 지방, 왁스, 그리고 관련된 성분의 일반적인 이름이 다. 기름은 실내온도에서 액체이지만, 지방은 고체이다. 지질 분자는 그림 1.3 지방산과 트리아실글리세롤, 지단백질, 인지질을 포함하는 지질. 지방산은 가지고 있는 사슬 의 길이(탄소의 숫자)와 이중결합의 위치가 다르다. 탄소, 수소, 산소로 된 탄수화물로서의 같은 구조를 가지고 있다. 그 러나 탄소와 수소에 비해 적은 산소를 가지고 있다. 지방산의 구조 는 CH 3 ) 14 COOH(팔미트산 또는 팔미트산염): 16개의 탄소, 32개의 수소 그리고 2개의 산소이다. 지방산은 분자의 한 끝에 카르복실산(COOH)을 가지고 있고, 다 른 한 끝에는 메틸기를 가지고 있으며, 바로 길이에 따라 변할 수 있 는 수소탄소 사슬에 의해 분해되었다(그림 1.3 참조). 카르복실산기 은 글리세롤에 1개, 2개 그리고 3개의 글리세롤을 묶을 수 있다. 다른 지질의 용해성은 다양하지만, 이것은 일반적으로 물에서 쉽게
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 7 1장 영양소 7 표 1.4 지질의 세 가지 분류 지질의 분류 지질의 유형 예 단순 지질 자연 지방 트리아실글리세롤(중성지방) 왁스 밀랍 복합 지질 인지질 레시틴, 세팔린, 리포시톨 당지질 세레브로사이드, 갱글리오사이드 지단백질 유미입자, 초저밀도 지단백질(VLDL), 저밀도 지단백질(LDL), 고밀도 지단백질(HDL) 유도 지질 지방산 팔미트산, 올레산, 스테아르산, 리놀레산 스테로이드 콜레스테롤, 에르고스테롤, 코티졸, 담즙산, 비타민 D, 에스트로겐, 프로게스테론, 안드로겐 탄화수소 테르펜 용해된다. 지질의 3종류는 대부분 단순 지질, 복합 지질 그리고 유도 지질이다(표 1.4 참조). 다양한 지질과 그 구조의 개관은 그림 1.3에 제시되었다. 트리아실글리세롤(triacylglycerol)과 중성지방(triglyceride)은 사람에게 섭취되는 가장 풍부한 식이 지질이다. 그들은 3개 의 탄소글리세롤과 3개의 지질산으로 에스테르화되어 구성된다. 사람에게서 지방산의 사슬 길이는 단쇄나 장쇄로 나타날 수도 있 지만, C14로부터 C24에 이르기까지 다양하다(표 1.5 참조). 사슬 길이가 C8이나 C10인 지방산은 중쇄지방산(medium-chain fatty acid, MCFA)이고, 사슬 길이가 C6이거나 그보다 적은 것들은 단쇄 지방산(short-chain fatty acid, SCFA)이다. 가장 풍부한 지방산은 장쇄지방산(long-chain fatty acid, LCFA)인데, 사슬 길이가 C12이 거나 그 이상이다. 장쇄지방산 중 팔미트산(C 16)과 올레산(C18, 1 개 이중결합)은 가장 풍부하다. 수소탄소 사슬에서 이중결합이 없 는 지방산은 포화지방산(saturated fatty acid, SFA)이라고 부른다. 1개 혹은 더 많은 이중결합을 한 것들은 불포화지방산(unsaturated fatty acid, UFA)이다. 단순불포화지방산(monounsaturated fatty acid, MUFA)은 1개 의 이중결합, 그리고 수소원자가 이중결합의 같은 쪽에 붙는다. 전형 적으로 단순불포화지방산이 풍부하게 있는 식물성 자원(카놀라 오 일, 올리브 오일, 잇꽃과 해바라기 오일)은 실온에서 액체이다. 단순 표 1.5 다양한 지방산(FA)의 개요와 그들의 명명법 FA 이중결합 흔히 사용되는 이름 화학식 2:0 - 아세틱 CH 3 4:0 - 부티릭 CH 3 ) 2 6:0 - 카프로닉 CH 3 ) 4 8:0 - 카프리릭 CH 3 ) 6 10:0 - 카프리닉 CH 3 ) 8 12:0 - 라우릭 CH 3 ) 10 14:0 - 미리스틱 CH 3 ) 12 16:0 - 팔미틱 CH 3 ) 14 16:1 n-7 팔미톨레익 CH 3 ) 5 CH=CH ) 7 18:0 - 스테아릭 CH 3 ) 16 18:1 n-9 올레익 CH 3 ) 7 CH=CH ) 7 18:2 n-6 리놀레익 CH 3 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 2 ) 6 18:3 n-6 g-리놀레닉 CH 3 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 3 ) 3 18:3 n-3 a-리놀레닉 CH 3 )(CH=CHCH 2 ) 3 ) 6 20:0 - 아라키도닉 CH 3 ) 18 20:2 n-6 에이코사디노익 CH 3 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 2 ) 8 20:3 n-6 에이코사트리노익 CH 3 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 3 ) 5 20:4 n-6 아라키도닉 CH 3 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 4 ) 2 20:5 n-3 에이코사펜타에노익(EPA) CH 3 )(CH=CHCH 2 ) 5 ) 2 22:0 - 베헤닉 CH 3 ) 20 22:5 n-3 도코사펜타에노익 CH 3 )(CH=CHCH 2 ) 5 ) 4 22:6 n-3 도코사헥사에노익(DHA) CH 3 )(CH=CHCH 2 ) 6 ) 24:0 - 리그노세라틱 CH 3 ) 22
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 8 8 대학생을 위한 스포츠영양학 불포화지방산은 메틸 끝에서부터 n-7이나 n-9 탄소원자에 위치한 1개의 이중결합인 식물에 들어 있다. 음식에 들어 있는 단순불포화지 방산은 18:1n-9 올레산, 16:1n-7 팔미톨레산, 20:1n-9 에이코세노 산, 그리고 22:1n-9 에루스산이다. 다량불포화지방산은 2개나 3개의 이중결합을 가지고 있고, 대개 두 범주로 나눈다. n-6와 n-3 지방산이다. n-6 다량불포화지방산 은 18:2 리놀레산, 18:3 g-리놀렌산, 20:3 디호모-g-리놀렌산, 20:4 아라키돈산, 22:4 아드레닌산 그리고 22:5 도코사펜타에노산이다. 사람은 리놀레산(linoleic acid)을 합성할 수 없다. 그리고 그것이 부족하면 비르 같은 발진(scaly rash)과 성장 감소를 포함해 역임상 적 증상이 나타난다. 리놀레산은 조직에서 아이코사노이드 생산 물질 인 아라키돈산의 전구체이며 지질구조막의 구성분이다. 그리고 세포 신호 통로에서 중요하다. 사람들은 a-리놀렌산(a-linolenic acid) 을 합성하지 않으며, 부족할 경우 신경학적 이상과 성장둔화를 포함 한 역임상 증상이 나타난다. 이것은 EPA와 DHA 합성의 전구체이다. EPA는 n-3 아이코사노이드의 전구체이며 관상심장질환, 부정맥(arrhythmia), 그리고 혈전증(thrombosis)의 예방에 유익한 효과를 보 여 왔다. 제시된 모든 지방산들은 시스(cis) 배열 방식이라 부르고, 이 중결합의 정렬과 관계된다(그림 1.4 참조). 트랜스(trans) 배열 방식 을 가진 지방산은 트랜스지방산이라고 한다. 트랜스지방산은 트랜스 배열 방사기에서 적어도 1개의 이중결합 을 가진 불포화지방산이다. 트랜스 이중결합 배열 방식은 시스 배열 방식보다 큰 결합각을 가지고 있으며, 시스 이중결합 지방산의 그것 보다 포화지방산의 그것과 더 유사한 확장된 지방산 탄소 사슬이 된 다. 주요 트랜스지방산은 엘라이딘산(9-trans 18:1)이다(그림 1.4). 그림 1.4 트랜스지방산은 시스지방산과는 다소 다른 화학적 배열을 이루고 있으며 이는 심 혈관계 질환의 위험인자로 여겨지고 있다. 전문 용어(nomenclature) 학문적으로 여러 가지 전문 용어가 지방산으로 간주되어 사용된다. 잘못 이해나 잘못 해석을 피하기 위해서, 이 책에서의 전문 용어는 설명된다. 트리아실글리세롤과 결합하는 지방산이나 다른 분자들 그리고 트리글리 세롤과 결합하지 않는 지방산 사이에는 차이가 있다. 모노아실글리세롤, 디아실글리세롤, 트리아실글리세롤을 형성하기 위해 에스테르화되지 않 는 지방산은 비에스테르화 지방산(NEFA)라고 부르거나 유리지방산(free fatty acid, FFA)이라고 부른다. 유리지방산은 예를 들면, 혈장 안에서 지 방산이 알부민과 결합하는데 이것은 자유 가 아니기 때문에 유리지방산 은 좀 불명확할 수 있다. 다만 지방산(혈장 지방산 풀의 0.01% 이하)의 미립자(minuscule fraction)는 어떤 다른 지방산(non-protein-bound fatty acid)에 결합하지 않는다. 이 책에서는 지방산(유리지방산이 아닌)이 모노아실글리세롤, 디아실 글리세롤, 트리아실글리세롤을 형성하기 위해 에스테르화되지 않는 지방 산으로 표시하기 위해 사용된다. 그러나 알부민이나 지방산 결합 단백질 (fatty-acid-binding protein)로 결합될 수도 있다. 다량불포화지방산의 수소화 동안 소량의 여러 다른 지방산(9- trans, 12-cis 18:2; 9-cis, 12-trans 18:2)이 생산된다. 콜레스테롤(cholesterol)은 모든 동물 조직의 세포막에서 발견되는 지방이다. 이것은 혈장에서 운반된다. 스테롤(스테로이드와 알코올의 결합)로 생각되는 콜레스테롤은 세포막을 만들고 유지하기 위해서 필 요하다. 이것은 체온이 넓은 영역 전체로 흐르는 액체막(membrane fluidity)을 조절한다. 콜레스테롤은 쓸개(담낭에 저장되어 지방 소화 를 돕는) 공장에서 돕는데, 비타민 대사작용을 위해 중요하며, 비타민 D와 여러 가지 스테로이드 호르몬의 합성을 위한 중요 전구체이다. 혈장에서 발견되는 트리글리세롤(그리고 콜레스테롤 에스테 르)은 인지질(phospholipid)과 함께 지단백의 중요한 부분, 유리 콜레스테롤 그리고 그것을 감싸고 있는 아포지단백 (apolipoprotein)을 결합한다. 아포지단백은 다른 분자 형태 를 복합 활성 단백질 형태로 결합하는 단백질에게 주어지는 일 반적인 이름이다. 아포지단백은 지질을 여러 가지 지단백 알갱 이 안에서 복합 형태로 결합하는 단백질이다. 다양한 지단백은 밀도, 트리글리세롤 성분, 콜레스테롤 성분 등에서 다르지만, 기능이 완전히 다르다. 이러한 지단백의 예는 킬로마이크론 (chylomicron), 초저밀도 지단백(very low-density lipoprotein, VLDL), 저밀도 지단백(low-density lipoprotein, LDL), 중간 밀도 지단백(intermediate-density lipoprotein, IDL) 그리고 고밀도 지단백(high-density lipoprotein, HDL)이다 (그림 1.5 참조).
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 9 1장 영양소 9 으로 덮여 있다. 총 체지방량의 2~4%는 활력적인 기관 주위에 저장되어 있다. 지용성 비타민 A, D, E, K 그리고 카로티노이드의 섭취는 일일 지방 섭취에 의존하며, 지방은 인체 내 운반체를 제공한다. 인과 콜레스테롤은 세포막의 중요한 구성물질이다. 콜레스테롤은 쓸개를 형성하는 중요한 전구체이며 자체가 쓸개의 중요한 성분이다. 콜레스테롤은 테스토스테론과 같이 특별한 스테로 이드에서 중요한 호르몬의 전구체이다. 리놀레산은 아이코사노이드의 형성에 중요한 역할 을 하며, 호르몬과 같은 물질은 조절기능으로 세포 내에서 형성된다. 아이코사노이드는 혈압 유지, 혈 소판 침투, 장운동, 그리고 면역기능의 역할을 한다. 지방은 음식을 맛있고 매력적으로 만든다. 지방은 향기물질을 운반하고, 음식을 부드럽게 하고, 식욕 을 돋운다. 그림 1.5 다양한 지방단백질. 각기 다른 음영의 붉은색상은 각기 다른 종류의 아포지단백을 의미한다. 2) 연료로서 지방 얼마간의 지방 형태가 연료로 사용된다. 산화지질 연 료는 지방산, 근육 내 트리아실글리세롤(IMTG), 그리 고 혈장 트리글리세롤(킬로마이크론과 VLDL)이 있 다. 예를 들면, VLDL은 HDL이 콜레스테롤을 말초조 직에서 간으로 운반하고 있는 동안, 간에서 지방조직 과 근육으로 트리아실글리세롤의 중요한 운반체이다. 그러므로 킬로마이크론과 VLDL은 운동 시 에너지 대 사작용을 하지만, LDL, IDL, HDL은 아마도 근육에 에너지를 제공하는 데 중요한 역할을 하지는 않는다. 게다가, 케톤체(아세토아세트산염과 b-하이드록시 뷰티르산염)와 같은 지방에서 만든 물질은 연료로 사용되고, 글리세 롤은 간에서 당신생을 위해 포도당으로 전환되고 결국 산화된다. 1) 지방의 기능 지방은 특별히 장시간 운동 시 중요한 에너지원이다. 다량의 지방이 인체에 저장되어 있으며, 주로 피하의 지방조직에 주로 있고, 그것을 사용하는 기관으로 운반된다. 골격근에는 직접 사용할 수 있는 지 방(근육 내 트리아실글리세롤)으로 축적되어 있다. 지방은 다음과 같은 중요한 기능이 있다. 거의 대부분 세포를 위한 연료이고, 근수축을 위한 중요한 연료이다. 심장, 간, 비장, 콩팥, 뇌, 척추와 같은 활력적인 기관을 보호한다. 피하지방층은 이러한 기관을 손상으로부터 보호하기 위해서 지방 3) 서양의 지방 섭취 미국의 NHANES(National Health and Nutrition Examination Survey)라고 불리는 미국의 영양조사에 의하면, 지방 섭취는 1971~ 2004년 동안 남자는 36.9%에서 33.5%, 여자는 36.1%에서 33.9% 로 감소하였다. 식사에서 지방의 %는 줄어들었지만, 실질적인 지방 의 섭취(g으로)는 에너지 섭취가 증가하였으므로 약간 증가하였다. 서양국가에서 20% 이하의 지방을 섭취하는 사람들은 많지 않다. 일 일 지방 섭취의 95%가 트리아실글리세롤 형태이다; 인지질, 지방산,
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 10 10 대학생을 위한 스포츠영양학 콜레스테롤, 그리고 식물성 스테롤은 잔유물을 만든다. 미국의 평범 한 사람들은 식물성으로부터 지방의 1/3, 동물성 지방으로부터 2/3 를 섭취한다. 포화지방산은 총 에너지 섭취의 11% 정도이다(NHA- NES 2003~2004). 인체 내 콜레스테롤의 대부분은 간에서 합성되고, 오직 적은 양만 이 식사로 얻는다(약 4%). 콜레스테롤은 계란, 붉은 살코기, 내장고 기(심장, 간, 콩팥), 조개 그리고 전유, 버터, 치즈, 크림과 같은 유제 품에 들어 있다. 그러나 무콜레스테롤 식사를 섭취한다 하더라도, 간 은 하루에 0.5~2.9 g의 콜레스테롤을 합성한다. 마가린은 콜레스테롤을 가지고 있지 않은데, 이는 식물성 기름에 서 만든 제품인 반면, 버터는 g당 10~15 mg의 콜레스테롤을 가지고 있다. 트랜스지방의 높은 섭취는 심혈관질환의 위험을 증가시키는 것으 로 알려져 있다. 총 지방 섭취의 감소는 포화지방산과 트랜스지방산 의 섭취를 감소시킬 것이고, 이는 역시 여러 가지 암 형태의 위험을 감 소시킬 것이다. 고지방 섭취(저섬유 섭취와 함께)는 체중 증가와 함께 대장과 전 립선암의 발병을 증가시키는 것과 관련이 있다. 사실, 초저지방, 고탄수화물 섭취는 반대의 건강 효과를 가져올 수 있다. 에너지 섭취의 20% 이하로 식이 지방을 내리는 것은 혈장 트리아실글리세롤을 높이고, LDL 콜레스테롤을 높이며, HDL 콜레 스테롤을 낮춘다. 1.4 단백질 아미노산(amino acid)은 모든 단백질의 구성물이다. 아미노산은 펩 타이드 결합(peptide bond)으로 결합된다. 그리고 펩타이드로 연결 되어 있다. 대부분 단백질은 300개 아미노산에 이르는 복합단백질이 다. 단백질의 몇몇 예를 들면, 액틴, 트로포미오신, 트로포닌, 그리고 미오신이 있는데, 이것들은 근육 내에서 함께 수축 양상을 만든다(자 세한 내용은 3장 참조). 근육의 대부분은 단백질이기 때문에 육류는 단백질의 좋은 공급원이다. 20개의 다른 아미노산은 주로 단백질에 있 다. 각각의 아미노산은 1개의 탄소원자가 4개의 화학적 그룹(기)과 결 합한다: 수소원자; 질소를 함유하고 있는 아미노기; 카르복실산기; 그 리고 4번째 그룹은 부사슬이라고 부르며, 길이와 구조가 다양하다(그 림 1.6 참조). 다른 부사슬은 아미노산에 다른 특성을 부여한다. 20개의 아미노산은 보통 식이 단백질에 있으며, 사람은 11개를 합 성한다. 인체는 다른 9개의 아미노산은 생산할 수 없다. 합성할 수 있 는 아미노산을 비필수아미노산(nonessential amino acid)이라 부른 다. 합성할 수 없고 식사로부터 가져와야 하는 것들을 필수아미노산 (essential amino acid)이라고 부른다(박스 참조). 그림 1.6은 여러 가지 아미노산과 그 구조를 제시하였다. 아미노산은 많은 기관과 조직의 대사작용에서 중요한 역할을 한 다. 아미노산은 체단백의 합성을 위한 전구체일 뿐만 아니라 규칙적 인 생물학적 활동(예: 신경전달물질, 호르몬, DNA, RNA)으로 중요 한 대사전달매체와 합성 결합하는 전구체이며 조절체이다. 단백질은 인체 내 모든 세포에 구조를 제공한다. 단백질은 세포막, 세포질, 그리고 세포소기관의 연합체이다. 근육, 피부, 머리카락도 대 부분 단백질로 구성되어 있다. 뼈와 치아는 단백질 골격에 끼워 넣은 무기질로 구성되어 있다. 식사에서 단백질이 부족할 때, 이 구조들은 부서지고 그 결과 근육량 감소, 피부탄력도 상실, 그리고 머리가 가 늘어진다. 많은 단백질은 대사작용률을 증가시키는 효소이다. 개발국에서는 단백질 결핍이 일상적이고 카와시오르코르(kawashiorkor; 주로 어린이들에게 배가 부풀어 오르는 특성 있는 심한 단 백질 결핍)나 전신쇠약(marasmus; 총 식이 에너지 부족으로 오는 단 백질 결핍, 극심한 근육 감소)이 나타날 수 있다. 단백질 섭취 권장량은 세계적으로 0.8~1.2 g/kg b.w.로 다양하 다. 서양의 단백질 섭취는 평균 80~100 g/day로 권장량을 보통 초 과하는 편이다. 육류와 생선류가 단백질의 일반 원료이기 때문이고, 채식주의자는 단백질 섭취의 한계 위험이 있을 수 있다. 채식주의자 들은 곡류와 콩류를 섭취함으로써 보상하며, 둘 다 뛰어난 단백질 원이다. 그러나 곡류와 콩류는 모든 필수아미노산을 함유하고 있지 는 않다. 곡류는 필수아미노산 리신(lysine)이 부족하고, 콩류는 메 티오닌(methionine)이 부족하다. 지구력 트레이닝 선수들은 에너지 섭취를 증가시키면 단백질 섭취 도 늘려야 하기 때문에 2배의 권장량이 필요하다. 단백질의 양과 질 은 중요하다. 모든 필수아미노산을 함유한 단백질을 완전 단백질 또는 양질의 단백질이라고 부른다. 1개나 2개의 아미노산이 부족한 비필수아미노산 알라닌 아르기닌 아스파라긴 아스파르트산염 시스테인 글루타민 글루타민산염 글리신 프롤린 세린 티로신 비필수와 필수아미노산 필수아미노산 히스티딘 아이소류신 류신 리신 메티오닌 페닐알라닌 트레오닌 트립토판 발린
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 11 1장 영양소 11 그림 1.6 아미노산의 화학적 구조와 약자.
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 12 12 대학생을 위한 스포츠영양학 단백질의 질 단백질의 질은 단백질이 일일 요구량에 공헌하는 정도에 관련된다. 모든 필 수아미노산이 함유된 단백질은 완전 단백질 또는 양질의 단백질이라 부른 다. 1개 또는 2개 이상의 아미노산이 결핍된 단백질은 불완전 단백질이라고 부르며, 그것은 일반적으로 질이 낮은 단백질이다. 한 식품의 단백질의 질 을 측정하기 위해서 다양한 방법이 제안된다. 가장 최신의 방법은 단백질 소화도가 아미노산 수치(PDCAAS)를 정확하게 평가하는 것이다. PD CAAS는 사람의 아미노산 권장량을 기초로 한 단백질의 질을 평가하는 방 법이다. PDCAAS 방법을 사용하여 단백질 질의 순위는 표준 아미노산 프 로파일로 특별한 단백질 식품의 아미노산 프로파일을 비교함으로써 결정 된다. 최대수치인 1.0은 단백질 소화 후 단백질 단위로 제공되는 비필수아 미노산 요구량의 100%나 그 이상을 의미한다. 이 분류는 1993년 단백질 의 질을 결정하는 최상의 방법으로 미국 FDA와 FAO-WHO에서 채택된 것이기는 하지만, 많은 비판을 받고 있다. 사람은 단백질 한 종류만 먹는 것 은 아니다. 그러므로 개개 성분의 정보가 모든 식품의 정보를 주는 것은 아 니다. 게다가, 모든 다른 아미노산 프로파일인 대부분 일반적인 단백질이 1.0의 기준을 받는다는 사실은 다른 비교틀로서 제한적이다. 그러나 더 좋 은 방법이 없는 가운데, PDCAAS는 늘 사용한다. PDCAAS의 평가는 다음의 일반적인 식품의 순위를 제시할 때, 1.0은 최고 점수이고 0.0은 최하 점수이다. 밀 단백질 1.0 계란 흰자 단백질 1.0 카제인 단백질 1.0 우유 단백질 1.0 콩 단백질 아이소레이트 1.0 소고기 0.92 대두 0.91 강낭콩 0.68 호밀 0.68 통밀 0.54 단백질은 불완전 단백질이라고 부르며, 이것들은 일반적으로 낮은 질의 단백질과 관계된다. 불완전 단백질은 사람의 삶과 성장에 도움 을 줄 수 없다. 동물성 단백질이 비록 동물성 단백질과 식물성 단백 질에 있는 개개의 단백질이 독자적이고 등질이라고 함에도, 일반적으 로 식물성 단백질보다 높은 질을 가지고 있다. 아미노산의 대사 작용은 종합적이기 때문에, 20개 아미노산 모두 식사 섭취로 얻어야 한다. 어떤 아미노산의 단기간 공급은 정상적인 단백질 합성에 방해될 수 있다. 식물성 단백질 원료의 적절한 선택은 아미노산의 적당한 공급을 해줄 수 있지만, 동물성 단백질의 섭취가 균형적인 섭취를 위해서 더 쉽게 공급할 수 있다. 그러나 쌀과 콩과 같은 식물성 식품을 조합하는 것은 균형된 아미노산 섭취가 가능하 다. 한 식품에서 부족한 필수아미노산은 다른 것으로부터 얻을 수 있 고, 식사를 골고루 섭취함으로써 모든 아미노산을 얻을 수 있다. 아 미노산 섭취를 균형 있게 하는 원료로서 단백질은 보상단백질(complementary protein)이라고 부른다. 1.5 수 분 성인은 체중의 60%가 물이다. 그래서 70 kg인 사람은 약 40 kg이 물 이다. 물의 %는 영아에게 가장 높고 나이가 들어감에 따라 일반적으 로 감소한다. 물 함량은 인체의 다른 조직에 따라 다양하다. 혈액은 약 90%가 물이고, 근육은 약 75%, 뼈는 약 25%, 그리고 지방조직은 약 5%가 물이다. 여러 인체부분에서 물의 비율은 역시 다양하다. 체 수분의 2/3는 세포내액과 같이 세포 안에 있다. 나머지 1/3은 세포 외액(extracellular fluid)과 같이 세포 밖에 있다. 세포외액은 혈액, 림프에서 물을 가지고 있고, 세포 사이에 있는 물이 있는 것처럼 뇌척 수액은 간질액이라고 부른다. 물은 영양소를 운반하고, 보호하고, 체온조절을 도우며, 생화학 적 작용에 참여하며, 이러한 작용들이 원활하게 되도록 중간매체를 제공한다(혈액은 조직에 영양소와 산소를 운반하고, 이산화탄소를 운반하며, 배설물을 조직 밖으로 내보낸다). 소변으로 나오는 물은 요소, 과도한 염분과 같은 배설물과 케톤을 몸 밖으로 내보낸다. 물의 보호 기능은 윤활(lubrication), 청결, 그리고 완충 역할이다. 눈물은 눈을 씻겨주고 먼지를 제거한다. 활액은 관절을 씻어준다. 침은 입을 씻어주고, 음식을 씹고 삼키도록 해준다. 눈알과 척주 안 에 있는 수분은 충격에 대한 완충 역할을 한다. 임신 중에는 양수에 있는 수분이 태아의 보호를 위한 완충 역할을 한다. 운동 중 물의 중요한 역할은 체온을 조절하는 것이다(9장 참조). 체온이 정상 체온인 37 (98.6 )보다 상승할 때, 혈액이 체표면으 로 가깝게 흘러가 체온을 방출하기 위해 피부 내 혈관은 확장된다. 이러한 방출은 열이 날 때, 환경온도가 높아질 때, 운동할 때 일어난 다. 추운 환경인 경우, 피부 내 혈관은 수축하고, 표면으로 가는 혈 액의 흐름을 제한하여 체온을 보존한다. 체온을 조절하는 것을 돕는 물은 땀을 통해서 한다. 체온이 높아질 때, 피부 내 땀샘은 땀을 배 출한다. 땀이 증발할 때, 열은 체표면에서 떠난다. 또한 물은 용액(solution)을 형성하기 위해 용질(solute)을 용해 시키는 액체인 용매(solvent)처럼 체내에서 작용한다. 물은 극성이기 때문에 어떤 물질의 용매이다. 이것은 두 측에서, 또는 양극에서, 물 분자가 서로 다른 전기적 전하를 가지고 있는 것을 의미한다. 물 분
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 13 1장 영양소 13 자의 산소 측은 약하게 음전하를 가지고, 수소 측은 약하게 양전하 를 가진다. 이 양극성은 물이 다른 전극 분자 주위에 있게 하고 그들 을 분산시킨다. 모든 영양소와 같이 규칙적이고 충분한 수분 섭취는 건강과 좋은 경기력을 유지하기 위해 필요하다. 인체의 수화 상태는 수분 섭취와 수분 손실의 균형에 의해 결정된다. 수분 손실(설사나 땀을 통해)은 탈수의 결과를 가져온다. 며칠 이상 수분을 섭취하지 않으면 사망한 다. 총 체중의 3% 수분 손실은 혈액량을 감소시키고 경기력을 떨어뜨 린다(9장 참조). 5% 손실은 혼돈하고 방향감각을 잃는다. 10% 이 상의 손실이 되면, 생명이 위험하다. 탈수는 어떤 종목에서는 흔히 일 어나는 문제이다(자세한 논의는 9장 참조). 성인의 수분 섭취는 2.0~2.8 L/day이다. 수분 요구량은 발한량에 따라 높게 의존하고, 발한량은 엄지 법칙(a rule of thumb)과 같이, 수분 필요량은 1 ml/kcal이다. 일일 2.0~2.8 L의 섭취 중 1.0~1.5 L 는 수분 형태이고 나머지는 식품으로부터 얻어진다. 고온 환경에서 트 레이닝을 하거나 시합을 하는 선수들은 15 L/day 이상이 필요할 수 있다. 1.6 비타민, 무기질 그리고 미량원소 비타민은 유기물질이고, 무기질과 미량원소는 무기물질이다. 공통 으로는 미량영양소로 알려진, 이 필수물질은 많은 생물학적 기능을 가지고 있다. 이것은 조절체로서 그리고 식품으로부터 에너지를 만 별표(*)는 콜린이 필수비타민으로 분류되지 않았음을 나타낸다. 비타민 B 1 (티아민) 비타민 B 2 (리보플라빈) 비타민 B 3 (나이아신) 비타민 B 6 (피리독신) 비타민 B 12 비오틴 판토텐산 엽산 콜린* 비타민 C(아스코르브산) 비타민 A 비타민 D 비타민 E(알파-토코페롤) 비타민 K 지용성과 수용성 비타민 알코올 알코올 또는 에탄올은 7 kcal/g (28 kj/g)의 에너지를 제공하는 영양소 이다. 그러나 우리의 식사에서 필수는 아니다. 미국의 평균 알코올 섭취 는 일일 에너지 섭취의 2~3%이다. 알코올은 광범위하게 남용되는 중독 되는 약이고 간과 다른 장기를 손상시키는 원인이다. 이것은 미국에서 20명의 사망 중 약 1명에 해당한다(McGinnis & Foege 1993). 그러나 적당히 섭취하면 건강상 유익이 있다. 적당한 알코올 섭취는 스트레스를 감소시키고 HDL 콜레스테롤 수치를 높여주는데, 심혈관 질환의 예방효 과를 가지고 있다. 예방은 적포도주에 들어 있는 페놀(phenol)에 의해 제공되며, 지단백 산화를 감소시키는 항산화 성분 그리고 동맥경화증 혈 전 형성을 예방하거나 감소시킨다. 그러나 많은 양의 알코올 섭취는 혈 압을 올리고, 알코올 섭취의 양성적 영향으로 체중을 늘린다. 알코올 섭 취는 경구암, 식도암, 유방암의 위험을 증가시키는 것으로 보인다. 드는 과정 안에서 연결된다. 이것은 다양한 화학적 작용 안에서 중 요한 공동요인이다. 마찬가지로 항상성(상대적으로 변하지 않는 내 적 조건)을 유지하기 위해서 중요하다. 13가지로 알려진 모든 비타민은 인체에서 대부분 대사과정에 중요 한 역할을 한다. 비타민은 식사로부터 얻는다. 비타민 D는 제외인데 햇빛으로부터 비타민 D를 합성되고, 비타민 K는 장관 내 박테리아로 부터 합성된다. 비타민은 식사에서 이용할 수 없을 때, 3~4주 내에 결 핍이 일어난다. 비타민은 수용성 또는 지용성이다(박스 참조). 수용 성 비타민은 물에 녹고, 지용성 비타민은 유기용매에 녹는다. 무기질 은 체중의 0.01%보다 많은 양인 100 mg보다 많은 일일섭취량을 필 요로 하는 다량영양소와 체중의 0.01%보다 많은 양인 100 mg보다 적은 일일섭취량을 필요로 하는 미량영양소(미량원소)로 나뉜다. 가끔 염화나트륨(소금)으로 섭취되는 나트륨은, 약간은 체내에서 근수축에 얼마간 관계가 있는 것을 포함해서 많은 기능을 가지고 있 다(10장 참조). 그러나 과도한 나트륨 섭취는 고혈압 발생에 관계된 다. 사람들은 소금이 적게 들어간 음식을 선택하고 준비하는 것이 권 장된다(USDA 2000). 저칼륨 섭취(과일과 채소를 적게 먹기 때문에) 는 역시 혈압을 올릴 수 있다. 1.7 식물성 영양소 또 다른 식품의 성분은 식물성 영양소(phytonutrient)라고 부른다. 식물성 영양소(phyto는 그리스어로 식물)는 건강을 증진하는 것으 로 생각되는 어떤 식물성 유기물이지만 영양소는 아니다. 식물성 영양소의 많은 형태는 다르게 분류될 수 있다(박스 참조). 이 런 것들 중 잘 알려지고 연구된 것은 아마 카로티노이드(carotenoid)
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 14 14 대학생을 위한 스포츠영양학 식물성 영양소의 일반적 분류 표 1.7 폴리페놀과 그 식품 공급원 비플라보노이드 공급원 카로티노이드 아이소플라본(phytoestrogen)을 포함한 플라보노이드(폴리페놀) 이노시톨 인산(phytate) 리그난(phytoestrogen) 아이소티오시아네이트와 인돌 페놀과 고리형 성분 사포닌 설파이드와 티올 테르펜 엘라그산 쿠머린 플라보노이드 안토시아닌 카테킨 플라바논 플라본 플라보놀 이소플라본 딸기, 블루베리, 라즈베리 피망, 청경채, 곡물, 브로콜리 공급원 과일 차, 포도주 감귤류 과일과 채소 과일, 채소, 차, 포도주 대두 인데, 당근, 브로콜리, 녹황색 채소, 시금치, 그리고 기타 채소들에 들어 있다. 폴리페놀(polyphenol)은 다양한 딸기, 과일, 포도주에 있다. 식물성 영양소 중 카로티노이드가 많은 주목을 받고 연구된 것이 다. 카로티노이드는 과일과 채소에 있는 적색, 주황색, 노란색의 색소 이다. 대부분 채소에 들어 있는 카로티노이드는 이 성분의 원료와 함 께 표 1.6에 제시되어 있다. 카로티노이드가 높은 과일과 채소는 암, 심장질환, 검버섯(agerelated macular degeneration)을 예방하는 것으로 알려진다. 폴리페놀 성분은 다양한 식물의 자연 성분이다. 폴리페놀이 풍부 한 식품원은 양파, 사과, 차, 적포도주, 포도, 포도주스, 딸기, 라즈 베리, 블루베리, 크랜베리 그리고 견과류이다(표 1.7). 대부부의 나 라에서 폴리페놀의 평균 섭취량이 이 성분에 대해서 식품류가 현재 존 재하지 않기 때문에 정밀하게 결정되지는 않았다. 플라보노이드 (flavonoid; flavonol & flavone)는 하루 23 mg으로 제시된 네덜 란드 식사에 기술되어 있다. 그러나 이 적은 양이 큰 효과를 보일 수 있다. 폴리페놀은 비플라보노이드(nonflavonoid)와 플라보노이드로 분류된다. 플라보노이드 쿼르세틴과 카테킨은 흡수와 대사작용에 대해 가장 광범위하게 연구된 폴리페놀이다. 녹차는 카테킨의 좋은 원료이다. 1) 식물성 영양소의 섭취와 건강 효과 식물성 영양소가 인간의 건강을 보호할 것이라는 몇 가지 기전이 제 안되었다. 피토케미컬의 다양한 기능의 기전이 수립되기 위해서는 더 많은 연구가 이루어져야 한다. 가능성이 있는 기전들은 다음과 같다. 항산화제와 같은 작용 면역반응의 강화 세포 간의 소통 강화 에스트로겐 대사의 변화 비타민 A로 변화(베타-카로틴의 대사를 통해) 암세포 사멸의 원인(세포자멸사) 흡연과 기타 다른 독성물질에의 노출로 인한 DNA의 손상 복구 과일과 채소의 섭취 표 1.6 카로티노이드 알파-카로틴 베타-카로틴 베타-크립토산틴 루테인 라이코펜 제아잔틴 카로티노이드와 그 식품 공급원 일반적인 식품 공급원 당근 녹색 잎채소와 진한 노란색 채소(예: 브로콜리, 고구마, 호박, 당근) 감귤류, 복숭아, 살구 케일, 시금치, 순무와 같은 녹색 잎채소 토마토 가공식품, 홍자몽, 수박, 구아바 녹색 채소, 달걀, 감귤류 평균적으로 미국인들은 하루에 3.3회 과일을 섭취한다(NHANES). 그러 나 이 중에서 진녹색과 진노랑색의 채소는 하루에 겨우 0.2회밖에 섭취 하지 못하고 있다. 어느 날인가, 인구의 반은 권장된 채소 섭취량의 최소 섭취 횟수(하루 3회)를 채우지 못하고 있다. 인구의 10% 정도는 하루에 한 번 미만으로 채소를 섭취하고 있다. 어느 날인가 인구의 약 71%가 권 장된 과일 섭취량의 최소 섭취 횟수(하루 2회)를 채우지 못하고 있다. 인 구의 반은 하루에 한 번도 과일을 먹지 못하고 있다는 것이다. 이러한 경 향은 전 세계적인 것으로 보인다. 최근의 연구에서는 52개의 낮거나 중 간 정도 소득수준의 나라에서 77.6%의 남성과 78.4%의 여성이 하루 최소 권장섭취량인 하루 다섯 번 과일이나 채소를 섭취하는 것보다 적게 섭취하고 있는 것으로 나타났다(Hall et al. 2009).
스포츠영양학 축약본 1장 2차-최_레이아웃 1 12. 2. 15. 오후 6:33 페이지 15 1장 영양소 15 요점 정리 식품은 하나 또는 그 이상의 생리적 또는 생화학적 기능을 수행하는 영양소 를 공급한다. 영양소는 주로 여섯 가지로 분류된다: 탄수화물, 지방, 단백질, 비타민, 무기 질, 물. 영양소의 기능은 성장의 촉진, 발달, 에너지 공급 그리고 대사의 조절을 포 함한다. 설탕, 녹말, 섬유소는 탄수화물의 몇 가지 분류에 속한다. 섬유소는 비록 흡수되지는 않지만 일반적인 장의 기능 유지를 포함한 몇 가 지 중요한 기능을 가지고 있다. 대부분의 사람들에게 있어 하루에 20~35 g 의 섭취가 권장되지만 일반적인 서양 국가에서 하루에 14~15 g 정도만 섭취 되고 있다. 지방 역시 몇 가지로 나뉘는데 이는 지방산, 트리아실글리세롤, 지질단백질 이다. 주로 트리아실글리세롤의 형태로 저장된다. 역학연구에서는 식이에 포함되는 지방의 종류가 암과 관상동맥 심장질환에 대한 위험률에 영향을 미친다고 했다. 아미노산은 단백질의 기본 단위이다. 일반적인 식이에서 발견될 수 있는 20 가지의 아미노산 중 사람의 몸에서 합성될 수 있는 것은 11가지이다. 체내에 서 합성될 수 있는 아미노산을 비필수아미노산이라고 한다. 체내에서 합성될 수 없어서 식품으로 섭취되어야만 하는 아미노산을 필수아미노산이라 한다. 모든 필수아미노산을 포함하고 있는 단백질을 완전 단백질 또는 양질의 단 백질이라고 한다. 한두 가지 아미노산이 빠져 있는 단백질을 불완전 단백질 이라 하며 질이 낮은 단백질이라고도 한다. 물은 매우 중요한 영양소이다. 성인 체중의 60%는 물로 이루어져 있다. 이 중 2/3는 세포내액이고 나머지 1/3은 세포외액이다. 비타민, 무기질 그리고 미량원소는 미량영양소이다. 비타민은 유기화합물이 며, 무기질과 미량원소는 무기화합물이다. 식물성 영양소는 식물의 특정 유기화합물로 인간의 건강을 증진시킨다고 여 겨지고 있지만 영양소는 아니다. 식물성 영양소는 부족하게 될 경우 영양결 핍증이 나타나는 필수영양소가 아니기 때문에 비타민과 다르다.