영양소(펌)

 

이수영 - 당신은 사랑받기 위해 태어난 사람 (Miracle )

영양소 (營養素)인쇄하기

요약

생물이 생명현상을 유지하기 위해 외부로부터 물질을 섭취하는 것. 섭취되는 물질을 사람과 동물에서는 영양소라 하고 식물에서는 양분이라 하여 구별한다.

설명

생물이 생명현상을 유지하기 위해 외부로부터 물질을 섭취하는 것. 섭취되는 물질을 사람과 동물에서는 영양소라 하고 식물에서는 양분이라 하여 구별한다.

사람의 영양

사람은 태어나면서부터 발육·성장·죽음에 이르기까지 건강 유지, 생활활동, 운동, 임신 등 생명의 영위에 필요한 물질을 음식물로 섭취한다. 이처럼 건강을 유지·증진하고 생활활동을 영위하기 위해 필요한 물질을 외부에서 신체로 들여와 이용하여 생명을 유지하는 현상을 영양이라 한다. 외계에서 들여오는 물질을 영양소(nutrients)라 하며, 이것은 음식물에 들어 있으므로 음식물을 섭취함으로써 영양소는 섭취된다. 영양소가 결핍되어 있거나 환자인 경우에는 식품에 의하지 않고 포도당·아미노산·비타민 등의 영양소를 경구(經口) 또는 정맥을 통한 비경구의 방법으로 보충하기도 한다. 보통은 음식물을 섭취하고 소화·흡수하여 영양소를 몸 안으로 들여온다. 몸 안에 들어온 영양소는 몸 성분으로 전환하는(同化) 한편 분해되어 에너지로 이용된다. 분해하는 과정을 이화(異化)라 한다. 영양소가 섭취되어 동화·이화되는 과정을 총괄하여 대사 또는 신진대사라 한다. 대사를 통해 사람은 성장하고 건강한 신체를 유지하며 생활을 영위한다. 음식물 섭취에서 소화·흡수·대사에 이르는 전과정이 영양의 현상이다. 간혹 영양과 영양소를 혼동하여 영양을 섭취한다라는 말이 쓰이는 경우가 있는데, 이 말은 잘못된 말이다. 영양소는 물질이고 영양은 몸 안의 생명현상을 뜻하며, 음식물 속에 들어 있는 것은 영양소이지 영양이 아니다. 즉 음식물 속에 함유되어 있는 영양소가 몸 안에 들어와서 영양의 메커니즘이 일어난다.

영양소

영양소로는 단백질·지방·탄수화물·비타민·무기질의 5종류가 있으며, 이것들을 5대영양소라 한다. 이 밖에 물도 영양상 중요한 물질이지만, 물은 쉽게 공급되기 때문에 영양소 안에는 들지 않는다. 단백질·지방·탄수화물은 각각 화학적으로 공통된 성질을 가진 물질이고, 비타민과 무기질은 반드시 화학적으로 공통된 성질을 가진 물질은 아니지만 생리기능의 면에서 분류된 것이다. 5대영양소의 기능은 ① 신체의 구성·유지(단백질·무기질) ② 에너지원(단백질·탄수화물·지방) ③ 신체의 기능 보전·조절(무기질·비타민) 등이다. 이 분류는 개념적인 것으로, 실제로 이처럼 명확히 구분될 수 있는 것은 아니지만 영양의 기초를 이해할 수 있다. 예를 들면 지방은 에너지원으로 되어 있지만 신체 구성과 조절에도 관여한다. 탄수화물·지방·단백질은 에너지에 이용되는 성분으로, 이것들을 열량소(熱量素)라 한다. 이것에 대해 단백질·무기질·비타민은 보전소(保全素)라 한다. 열량소와 보전소의 구분은 영양소의 기능에 근거한 개념적인 구분이다. 단백질은 열량소임과 동시에 보전소이기도 하다. 열량소의 하루 필요량은 매우 많으나 비타민·무기질의 필요량은 비교적 소량이다. 이 때문에 비타민 및 무기질의 일부를 미량영양소라 한다.

영양소의 작용

단백질

에너지원으로 이용되는데 뼈와 근육 등의 몸 구성 성분으로서 중요하며, 몸 안에서의 대사에 관여하는 효소나 조절에 관여하는 호르몬 형태로 생리기능 유지의 역할을 한다.

지방

주로 에너지원으로 이용되는데 다시 지방 형태로 몸 안에 저장되거나 세포와 세포막성분으로 몸 구성의 역할을 한다.

탄수화물

에너지원으로 이용되는데 글리코겐 형태로 저장되거나 핵산성분으로 존재한다.

비타민

지방에 녹는 것과 물에 녹는 것이 있으며, 종류가 많다. 각각 특유의 작용이 있어 효소작용을 도와주는 조효소의 성분이 되거나, 널리 생리기능 조절의 역할을 한다.

무기질

많은 종류가 있어 뼈·이 등의 구성역할을 하며, 헤모글로빈 성분이 되거나 체액(體液)의 삼투압, 수소이온농도 등 생리기능 조절 역할을 한다.

인체의 성분과 식품의 성분

인체를 구성하는 성분은 나이·성별 및 영양상태에 따라 다르고 개인차가 있다. 인체구성성분은 수분이 가장 많아 56∼68％를 차지하고 단백질은 14∼19％를 차지한다. 지방은 개인차가 특히 큰데 대략 12∼20％이며, 비만자의 경우는 더욱 많다. 탄수화물은 소량으로 1％ 이하이며 무기질은 5∼6％이다. 인체를 구성하는 원소는 55종류 이상인데, 그중에는 생명유지에 필요한 것인지 아닌지 확실하지 않은 것도 있다. 현재 생명유지에 필요하다고 인정되는 것은 산소·탄소·수소·질소·칼슘·인·황·칼륨·나트륨·염소·마그네슘·철·구리·망간·요오드·플루오르·코발트의 17종류 외에 아연·규소 등이 있다. 식품의 성분은 영양소 외에 맛을 내는 성분, 색소, 향기성분 등도 들어있으나 주성분은 물과 영양소이다. 최근 새로운 가공식품의 일부에는 소화·흡수가 떨어지는 저에너지 성분을 함유한 것이 있는데, 식품 본래의 목적에서 보면 좋지 않다. 식품의 성분은 수분·단백질·지방·탄수화물·회분·무기질·비타민 등이며, 식품의 종류에 따라 크게 다르다. 곡류·감자류는 탄수화물이 많고, 어패류·육류·알류·우유는 단백질·지방이 많으며, 채소류·과일류는 비타민·무기질이 많다.

영양소의 소화·흡수

소화는 입 안에서부터 시작되는데, 먼저 음식물이 소화되기 쉽게 씹어진 다음 귀밑샘에서 분비되는 침과 혼합되어 침에 들어있는 아밀라아제에 의해 녹말이 부분적으로 분해된다. 그 분해는 불완전한 채로 위로 보내진다. 침의 아밀라아제 작용은 위에 보내진 음식물이 위액과 충분히 혼합될 때까지 계속되며 녹말의 약 75％가 소화된다. 위에서는 강한 산성인 위액이 분비되며 단백질분해효소인 펩신이 소화효소로서 작용한다. 펩신에 의해 음식물 속 단백질의 펩티드결합이 끊어져 프로테오스·펩톤처럼 분자량이 작은 폴리펩티드를 생성하는데 소화는 아직 불완전하다. 또한 음식물을 위액과 혼합시켜 죽처럼 만들어 소장으로 조금씩 보낸다. 소장은 소화작용이 가장 왕성한 곳으로, 음식물의 대부분이 이곳에서 소화된다. 또 소장에서는 흡수도 이루어진다. 소장에서는 염기성인 이자액·장액·쓸개즙이 분비된다. 소장은 십이지장·공장·회장으로 되어 있는데, 산성화된 위의 내용물은 유문을 거쳐 십이지장에 이르는 사이에 중화되고 각종 효소에 의한 분해가 진행된다. 이자액은 소장소화액 중에서 가장 강력한 것으로, 단백질을 소화하는 트립신·키모트립신·카르복시펩티다아제를 함유하고, 또 지방의 분해효소로서 이자액 리파아제를 함유한다. 탄수화물에 작용하는 이자액 아밀라아제·말타아제 등의 효소도 함유한다. 쓸개즙은 간에서 만들어지며 쓸개에서 농축되어 십이지장으로 배출된다. 쓸개즙은 쓸개즙산을 함유하고 지방을 에멀션화(유화)하여 리파아제의 작용을 받기 쉽게 하거나 지용성물질 흡수를 돕는다. 장액은 십이지장으로 분비되고 트립신을 활성화하는 엔테로키나아제를 함유한다. 장점막에는 말타아제·락타아제·아미노펩티다아제·디펩티다아제·리파아제·포스파타아제 등의 효소가 들어 있어 소화의 최종 단계는 여기에서 이루어진다. 흡수의 메커니즘에는 2가지가 있는데, 단순히 물리적인 확산에 의한 흡수와 능동수송이라 하는 적극적인 흡수가 있다. 앞의 것은 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로의 이동이며, 뒤의 것은 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로의 이동이다. 소화물질은 위에서는 거의 흡수되지 않고 대부분 주름이 많이 지고 융털이 많은 소장점막에서 흡수된다. 수용성인 것(당류·아미노산·글리세롤·저급지방산·미네랄 등)은 융털세포에서 흡수되어 모세혈관으로 들어가 문맥과 간을 거쳐 혈액에 의해 온몸으로 순환된다. 지용성인 것(지방산·모노글리세리드 등)은 쓸개즙산의 작용으로 점막세포에서 흡수되어 림프관으로 들어가 가슴관을 거쳐 온몸으로 순환된다. 대장에서는 주로 물만이 흡수되며 미네랄도 흡수된다. 소화·흡수의 메커니즘을 지배하고 조절하는 작용을 하는 것에는 소화관호르몬이 있다. 소화관호르몬은 주로 위·십이지장 및 소장 윗부분에서 생산되는 것으로, 가스트린·세크레틴·콜레시스토키닌·판크레오지민 등이 알려져 있다.

에너지대사

음식물 속에 들어 있는 탄수화물·지방·단백질은 흡수되어 몸 안에서 산화될 때에 에너지를 발생한다. 산화·분해된 것은 최종적으로 이산화탄소·물·요소 등의 질소화합물로 되어 배설된다. 에너지면에서 대사를 조사한 것을 에너지대사라 한다.

에너지의 단위

물 1g을 1℃ 올리는(14.5℃에서 15.5℃) 데 필요한 에너지가 1㎈인데, 영양에서는 이것의 1000배인 ㎉(Cal)을 에너지 단위로 사용한다. 최근 줄을 단위로 쓰는 경우도 있는데, 칼로리와 줄의 관계는 1㎉가 4.184kJ에 해당한다.

기초대사

기초대사는 안정할 때에 소비하는 최소의 생리적 에너지를 말한다. 기초대사량은 이른 아침 공복일 때에 반듯이 누운 안정된 상태에서 측정한다. 기초대사는 몸무게보다도 몸 표면적과 더 잘 비례하므로 몸 표면적당 대사량이 이용되어 왔다. 이것은 열에너지의 발산이 주로 피부의 표면을 통해서 이루어지기 때문이다. 그러나 최근에는 기초대사를 몸무게당으로 표시해도 큰 오차는 없는 것으로 생각되므로 단위몸무게당 기초대사량을 기초대사기준값(㎉/㎏/일)으로 하고 있다. 기초대사기준값은 성별·나이에 따라 다르고 여성보다 남성쪽이, 성인보다 발육기인 때가 크다.

특이동적작용

추울 때 단백질이 많은 식사를 하면 몸이 따뜻해지고, 더울 때 식사를 하면 땀을 흘린다. 이와 같이 음식물을 섭취하는 것에 따라서 에너지대사가 항진(亢進)하는 것을 특이동적작용(specific dynamic action；SDA)이라 한다. 특이동적작용에 의해 발생된 에너지는 근육운동 등에는 쓰이지 않고 낭비되는 에너지이기 때문에 하루의 필요에너지를 산정할 때에 가산할 필요가 있다. 특이동적작용은 음식물의 질과 양에 따라 다르며, 단백질에서는 크고 탄수화물·지방에서는 작다. 보통은 섭취하는 음식물의 약 10%의 에너지가 특이동적작용으로 쓰인다.

에너지대사율

사람이 활동을 하면 그만큼 여분에너지가 필요한데, 이를 활동대사라 한다. 활동에 필요한 에너지는 활동의 강도와 그 사람의 기초대사량에 따라 달라진다. 활동강도에 의한 에너지량을 비교하기 위해 쓰이는 것이 에너지대사율이다. 에너지대사율은 운동할 때 소비되는 에너지량에서 안정할 때의 대사량을 뺀 에너지량을 기초대사량으로 나눈 값이다.

영양권장량

인체의 정상적 성장과 활동을 위해서는 많은 영양소가 필요한데, 영양소 필요량은 그 종류에 따라 다르다. 영양소 필요량은 사람이 건강을 유지하면서 살 수 있는 최소의 섭취량이며, 그것은 개인·나이·성별 및 생활활동 정도에 따라 다르다. 한 인구집단을 대상으로 대부분의 사람들이 건강한 생활을 하기 위해 섭취해야 할 영양소의 양을 나타낸 것이 영양권장량이다. 한국인 영양권장량은 〔표 1〕과 같다.

에너지필요량

에너지필요량은 생명 유지에 필요한 기초대사, 생활활동에 필요한 활동대사, 음식물 섭취에 따른 특이동적작용의 합으로 볼 수 있다. 에너지필요량은 하루의 에너지필요량(㎉/일, A), 하루의 기초대사량(㎉/일, B), 생활활동 지수(), 음식물 섭취에 의한 에너지대사의 증가량(SDA, A/10) 으로 구해진다.
A=B＋B＋1/10A
생활활동 강도가 중등인 20대 남성은 하루 2500㎉, 여성은 2000㎉이다. 에너지필요량은 생활활동 강도에 따라 달라지므로 주의할 필요가 있다. 생활활동 강도는 개인에 따라 다른데, 일반적으로 최근에는 노동이 적어지고 있어 Ⅱ(중등)보다도 Ⅰ(가벼운) 쪽으로 가는 경향이 있다. 직종에 따른 강도의 차이는 있으나 그것은 대략의 기준이며, 개인의 생활활동강도는 각인각색이다〔표 2〕. 에너지필요량은 비만과 관계가 있으므로 특히 주의해야 한다. 현재는 에너지 섭취의 과잉이 일상생활에서의 신체 활동량의 부족, 즉 에너지소비량의 부족과 더불어 비만을 초래하여 성인병으로 이어질 염려가 있다고 지적되고 있다. 그 때문에 적극적으로 몸을 움직여 에너지를 소비하는 것이 요구되는데, 〔표 3〕은 일상 생활활동과 운동의 에너지소비량 관계를 나타낸 것이다.

지방의 필요량

지방의 필요량은 그 폭이 매우 크므로 그램으로 나타내지 않고 퍼센트로 나타낸다. 성인에서는 에너지의 20∼25％가 지방의 필요량이다. 이것을 그램으로 환산하는 방법으로는 퍼센트에 해당하는 에너지를 계산하고 그것을 9로 나누면 그램의 양이 된다. 즉, 성인에서의 평균에너지를 2500㎉이라 한다면 퍼센트에 해당하는 에너지는 500∼625㎉이고 그램으로 환산하면 약 55∼69g이 된다.

단백질의 필요량

성인의 단백질필요량 산정은 양질의 단백질을 기준으로 한 평균필요량을 구하고, 이를 일상의 식사에서 섭취하는 혼합단백질의 질에 따라 보정(補正)을 하고, 더욱이 국민 대다수에 적용할 수 있는 안전한 목표량으로 하기 위해 스트레스 등에 대한 보정, 개인차 변동에 따른 보정을 하여 구한다. 20대 남성은 하루 75g이고 여성은 60g이다. 생활활동 강도에 따른 에너지 증가분의 10∼15％는 단백질에서 공급하는 것이 바람직하다. 단백질은 필요량보다 많이 섭취해도 에너지량이 과잉되지 않으며 비만될 염려가 없기 때문에 의식하지 않고 섭취해도 좋다.

미네랄·비타민의 필요량

특히 중요한 것에 대해서 필요량이 정해져 있다. 최소필요량에 대해 상당한 안전율을 포함하여 산정되어 있는데, 조리 등에 의해 손실되기 쉬운 성분이기 때문에 주의하여야 한다. 칼슘의 필요량은 20대 남녀 모두 하루 600㎎이고, 철의 필요량은 남성이 10㎎이고 여성은 18㎎이다. 비타민은 비타민A, B, B, C, D에 대해 설정되어 있다.

식품의 에너지

영양소를 공기 중에서 연소시킬 때에 발생하는 에너지를 연소열이라 한다. 1g당의 연소열은 탄수화물 4.10㎉, 지방 9.45㎉, 단백질 5.65㎉이다. 탄수화물과 지방은 공기 중에서 연소될 경우나 몸 안에서 산화·분해될 경우 최종적으로는 이산화탄소와 물이 되므로 같다. 단백질은 질소성분을 함유하기 때문에 몸 안에서는 완전히 산화·분해되지 않고 최종적으로 요소·크레아틴·요산 등의 에너지를 함유한 형태의 질소성분을 배설한다. 그 배설분의 에너지는 단백질 1g당 1.25㎉이다. 따라서 단백질의 생리적 에너지는 연소열에서 배설분 에너지를 뺀 4.40㎉이다. 그러나 실제로는 식품 속의 영양소는 몸 안에서 완전히 흡수되는 것이 아니므로 소화·흡수율을 고려할 필요가 있다. W.O. 애트워터는 미국인의 평균적 식사실험을 통해 영양소의 평균적 소화·흡수율을 구하였다. 이에 따르면 탄수화물은 98％, 지방은 95％, 단백질은 92％가 소화·흡수되고, 이 소화·흡수율을 계산에 넣으면 식품 속의 영양소 이용에너지는 1g당 탄수화물은 4㎉, 지방은 9㎉, 단백질은 4㎉가 된다. 이것이 유명한 애트워터계수이다. 이 계수는 기억하기 쉽고 편리하기 때문에 식품의 에너지환산계수로 널리 쓰인다. 그 뒤 각 식품에 대한 영양소의 소화·흡수 실험이 이루어지고, 식품에 소화·흡수율이 정해진 것에 대해서는 각각 그 식품에 대한 에너지환산계수가 쓰이게 되었다. 〔표 4〕는 국제연합식량농업기구(FAO)가 정한 에너지환산계수이다. 식품의 에너지는 식품의 탄수화물·지방·단백질 함유량에 식품의 에너지환산계수를 곱하면 구해진다.

식생활과 영양

사람이 건강하게 생활하기 위해서는 ① 영양 ② 운동 ③ 휴식의 3가지가 필요하다. 그중에서도 기본적이고 중요한 것은 영양이다. 영양은 식사를 함으로써 얻어지므로 영양적으로 균형잡힌 식사를 하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 〔표 5〕의 5가지 기초식품군이 균형있게 들어간 식사를 하여야 한다.

식생활의 원칙은 ① 하루 세 끼를 규칙적으로 하는 것② 과식하지 않는 것 ③ 영양의 균형을 위해 편식하지 않는 것 ④ 가공식품을 너무 많이 먹지않는 것 ⑤ 생활의 리듬에 맞추어 운동을 하고 항상 신체의 상태를 보면서 식사를 조절하는 것 등이다.

동·식물의 영양

외부에서 섭취하는 물질 즉 영양분(식물에서는 무기양분)은 동·식물이 스스로 몸을 구성·유지하고 에너지를 얻는 데 꼭 필요하다. 영양분 중에서 호흡에 쓰이는 산소와 광합성에 쓰이는 이산화탄소, 또한 모든 생물에 없어서는 안될 물은 영양분이라 하지 않는다. 생물이 섭취하는 물질이 무기물이냐 유기물이냐에 따라 독립영양생물(무기영양생물)과 종속영양생물(유기영양생물)로 나뉜다. 독립영양생물은 영양분으로서 유기물을 필요로 하지 않고 외부로부터 무기물만을 섭취하여 이것을 자신의 몸 안에서 유기물로 바꾸어 생활하는 것으로, 녹색식물을 비롯한 광합성생물과 질화세균 등의 화학합성세균이 여기에 속한다. 이것에 대해 종속영양생물은 독립영양생물이 만든 유기물을 직접·간접으로 섭취하여 생활하는 것으로, 동물과 대부분의 세균류·균류가 여기에 속한다. 식물은 물과 양분을 흡수하여 생활하는데, 양분은 무기화합물 형태이고 여러 원소로 구성된다. 질소·인·칼륨이 동물에서의 3대영양소에 해당되는 원소이다. 이 밖에 칼슘·마그네슘·황 등이 많이 필요하며, 미량이지만 없어서는 안 될 원소가 몰리브덴·구리·철·망간·아연·붕소 등이다. 식물이 양분으로서 요구하는 원소의 종류와 양은 물재배나 조직배양 등의 방법에 의해 확실히 밝혀졌다. 이에 비해 동물에서 섭취하는 유기화합물은 그 종류가 영양소로서 중요하며, 탄수화물(당류)·지방·단백질의 3대영양소 외에 비타민류·무기염류(미네랄)를 필요로 한다. 이들 영양소는 활동을 위한 에너지 공급뿐 아니라 생체의 유지와 발육에도 쓰이며, 또한 생체의 자율적 조절과 평형에 관여하는 물질을 공급한다. 따라서 영양소(양분)의 부족이나 불균형은 식물의 백화(白化)나 동물의 비타민결핍증 등과 같은 생활기능의 장애를 일으킨다. 종속영양생물의 영양소인 비타민류는 정상적인 생리기능을 영위하기 위해서는 미량이지만 꼭 필요하고, 생물이 스스로 합성할 수 없기 때문에 외부에서 섭취해야 한다. 또한 에너지원으로는 지방이 가장 유효한데, 생체 내에서 지방이 산화되어 발생하는 열량은 탄수화물이나 단백질의 배 이상이다. 인체에서 지방은 트리글리세리드로서, 탄수화물은 글리코겐으로서 각각 지방조직과 간에 저장되어 저장에너지원이 된다. 독립영양생물에서는 빛에너지나 무기물이 산화될 때 유리하는 에너지를 이용하여 탄소동화를 하고 유기물을 합성한다. 녹색식물과 사상균은 질산염이나 암모늄염을 흡수하여 질소를 얻는다. 분자상태의 질소를 고정하는 것은 뿌리혹박테리아 등이다. 세균류에는 홍색세균처럼 생활환경에 따라 무기영양에서 유기영양의 형태로 바뀌는 것도 있다. 원시생명체는 화학합성의 형태(빛에 의하지 않은 화학반응으로 에너지를 획득한다. 탄소원으로서 이산화탄소를 이용하는 것과 유기탄소를 이용하는 것이 있다)였다고 생각되어지고 있다.