탄수화물, 단백질, 지방은 음식 내 주요 유형의 다량영양소(다량으로 매일 필요한 영양소)입니다. 이는 식사의 건식 중량 중 90%를 공급하고 100% 에너지원으로 사용됩니다. 이들 세 영양소는 모두 에너지(칼로리로 측정됨)를 제공하지만, 1그램(1/28온스)이 제공하는 에너지의 양은 서로 다릅니다.
탄수화물 또는 단백질 1그램당 4칼로리
지방 1그램당 9칼로리
이러한 영양소는 에너지를 공급하는 속도도 각기 다릅니다. 탄수화물이 가장 빠르며 지방이 가장 늦습니다.
탄수화물, 단백질 및 지방은 장에서 소화되며, 여기서 다음과 같이 기본 단위로 분해됩니다.
탄수화물은 당으로
단백질은 아미노산으로
지방은 지방산 및 글리세롤로
신체에서는 이러한 기본 단위를 사용하여 성장, 유지 및 활동에 필요한 물질(다른 탄수화물, 단백질 및 지방 포함)을 만들어냅니다.
탄수화물
탄수화물은 분자 크기에 따라 단순형과 복합형이 있습니다.
단순 탄수화물: 과당(과일 당)과 자당(설탕) 같은 다양한 형태의 당은 단순 탄수화물입니다. 단순 탄수화물은 분자 크기가 작아 신체에서 빨리 분해 및 흡수될 수 있으므로 가장 빠른 에너지원입니다. 이는 단순 탄수화물이기도 한 혈액 내 포도당(혈당) 수치를 빠르게 증가시킵니다. 과일, 유제품, 꿀 및 메이플 시럽에는 다량의 단순 탄수화물이 들어 있으며 대부분의 사탕류와 케익류에서 단맛을 제공합니다.
복합 탄수화물: 복합 탄수화물은 긴 단순 탄수화물 줄로 이루어져 있습니다. 복합 탄수화물은 단순 탄수화물보다 분자가 크므로 흡수되기 전에 단순 탄수화물로 분해되어야 합니다. 따라서 단순 탄수화물보다 신체에 더 서서히 에너지를 제공하지만 단백질이나 지방보다는 여전히 빠릅니다. 단순 탄수화물보다 더 서서히 소화되므로 지방으로 변환될 가능성이 더 적습니다. 또한 단순 탄수화물보다는 낮은 수준이나 더 오랫동안 혈당 수치를 서서히 증가시킵니다. 복합 탄수화물에는 전분 및 섬유질(빵과 파스타와 같은 밀 제품에서 발생), 기타 곡물(예: 호밀과 옥수수), 콩 및 뿌리 채소(예: 감자와 고구마)가 포함됩니다.
탄수화물은 다음과 같은 종류가 있을 수 있습니다.
정제 탄수화물
비정제 탄수화물
정제형이란 식품이 고도의 가공을 거쳤음을 의미합니다. 여러 비타민과 무기질이 포함되어 있는 섬유질과 겨가 제거되었습니다. 따라서 정제 탄수화물은 체내에서 빨리 처리되므로 거의 동일한 칼로리를 포함하더라도 영양소를 거의 제공하지 않습니다. 흔히 영양 가치를 높이기 위해 비타민과 무기질을 다시 추가하여 정제품을 강화하기도 합니다. 단순 및 복합 탄수화물 함유량이 높은 식단은 비만과 당뇨의 위험을 증가시키는 경향이 있습니다.
한 번에 필요한 양보다 더 많은 탄수화물을 섭취할 경우 신체는 이러한 탄수화물의 일부를 세포 안에 글리코겐으로 저장하고 이것을 나중에 지방으로 변환합니다. 글리코겐은 신체에서 쉽게 빨리 에너지로 변환할 수 있는 복합 탄수화물입니다. 글리코겐은 간과 근육에 저장됩니다. 근육은 격렬한 운동을 하는 동안 에너지원으로 글리코겐을 사용합니다. 글리코겐으로 저장되는 탄수화물의 양은 일일 칼로리 양에 맞먹습니다. 몇몇 다른 신체 조직도 탄수화물을 복합 탄수화물로 저장하지만 이 탄수화물은 에너지를 공급하는 데 사용될 수 없습니다.
대부분의 기관에서는 총 일일 칼로리의 대략 50~55%를 대부분 과일, 야채, 콩 및 콩과 식물, 정제되지 않은 곡물로부터 섭취하는 탄수화물로 구성할 것을 권장합니다. 가당으로부터 나오는 칼로리는 총 일일 칼로리의 10% 미만이어야 합니다. 가당은 다른 식품 제품에 사용되는 시럽 및 기타 칼로리성 감미료입니다. 가당은 음식 라벨에 성분으로 기재되어 있습니다. 가당에는 흑설탕, 옥수수 감미료, 옥수수 시럽, 덱스트로스, 프룩토스, 글루코스, 고프룩토스 옥수수 시럽, 꿀, 전화당, 락토스, 몰트 시럽, 말토스, 당밀, 원당, 수크로스, 트레할로스, 중백당이 포함됩니다. 과일이나 우유에 있는 것처럼 자연적으로 발생하는 당은 가당이 아닙니다.
혈당 지수
혈당 지수는 탄수화물 섭취가 혈당 수치를 얼마나 빨리 증가시키는지에 따라 음식을 분류하는 방법입니다. 이 값의 범위는 1(가장 느림)~100(가장 빠름, 순수 포도당 지수)입니다. 하지만 수치가 실제로 얼마나 빨리 증가하는지는 동시에 소화되는 다양한 음식과 다른 요인에 따라서도 달라집니다.
혈당 지수는 단순 탄수화물보다는 복합 탄수화물의 경우에 더 낮은 경향이 있지만 예외도 있습니다. 예를 들어, 과당(과일에 들어있는 단순 탄수화물 당)은 혈당 지수가 낮습니다.
다음 요소도 음식의 혈당 지수에 영향을 미칩니다.
가공: 가공, 정제 또는 미세 제분된 식품은 혈당 지수가 높은 편입니다.
녹말 유형: 녹말 유형마다 각기 다르게 흡수됩니다. 예를 들면 감자 녹말은 다소 빠르게 소화되고 혈류로 흡수되는 편입니다. 보리 내의 녹말은 훨씬 더 천천히 소화되고 흡수됩니다.
섬유질 함유량: 식품에 섬유질이 많을수록 소화하기가 어렵습니다. 따라서 당이 혈류에 서서히 흡수됩니다.
과일의 숙성도: 숙성된 과일일수록 당이 많고 혈당 지수도 높습니다.
지방 또는 산 함유량: 음식에 포함된 지방이나 산이 많을수록 그만큼 소화가 늦고 그 안에 함유된 당도 혈류에 더 천천히 흡수됩니다.
준비: 음식을 준비하는 방식은 혈류에 흡수되는 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 일반적으로 식품을 조리하거나 갈면 혈당 지수가 증가합니다. 이러한 처리는 음식을 더 쉽게 소화 및 흡수되게 하기 때문입니다.
기타 요인: 신체에서 음식을 처리하는 방식도 사람마다 다르며 탄수화물이 당으로 변환되고 흡수되는 속도에 영향을 줍니다. 음식을 얼마나 잘 씹는지와 얼마나 빨리 삼키는지도 영향을 줍니다.
혈당 수치를 빨리 증가시키는 탄수화물(혈당 지수가 높은 탄수화물)은 인슐린 수치 또한 빨리 증가시키므로 혈당 지수는 중요한 지수로 간주됩니다. 인슐린이 증가하면 혈당 수치가 낮아지고(저혈당증) 허기를 느끼게 되어 과다 칼로리 섭취와 체중 증가로 이어질 수 있습니다. 하지만 식이 전문가는 더 이상 혈당 지수가 낮은 음식을 먹는 것이 체중을 감량하는 데 도움이 된다고 생각하지 않습니다.
혈당 지수가 낮은 탄수화물은 인슐린 수치를 크게 증가시키지 않습니다. 따라서 식사 후 더 오랫동안 포만감을 느끼게 됩니다. 혈당 지수가 낮은 탄수화물을 섭취하면 콜레스테롤 수치가 보다 건강한 상태로 유지되며 비만과 당뇨병의 위험이 감소됩니다. 당뇨가 있는 사람은 당뇨로 인한 합병증의 위험이 있습니다.
혈당 지수가 낮은 식품과 건강 개선 사이에 연관성이 있기는 하지만, 이 지수를 사용하여 식품을 선택한다고 해서 반드시 건강한 식단이 되는 것은 아닙니다. 예를 들어 감자칩과 일부 초코바의 혈당 지수는 건강에 유익한 현미 같은 식품보다 낮지만 그다지 유익한 식품이 아닙니다. 혈당 지수가 높은 식품 중에는 귀중한 비타민과 무기질이 함유된 식품도 있습니다. 따라서 이 지수는 식품 선택 시 일반적인 가이드로만 사용해야 합니다.
혈당 부하
혈당 지수는 식품에 함유된 탄수화물이 혈류로 흡수되는 속도만을 나타냅니다. 이는 식품에 함유된 탄수화물의 양을 고려하지 않지만, 이 양도 중요합니다. 혈당 부하에는 식품의 혈당 지수와 탄수화물 양이 포함됩니다. 당근, 바나나, 수박 또는 통밀빵 같은 식품은 혈당 지수는 높을 수 있지만 탄수화물이 거의 들어 있지 않으므로 혈당 부하가 낮습니다. 이러한 식품은 혈당 수치에 영향을 미치지 않습니다.
또한 혈당 부하에는 혈당의 변화가 함께 섭취한 음식물의 결합에 의해 어떻게 영향을 받는지가 포함됩니다. 혈당 지수는 그렇지 않습니다.
단백질
단백질은 아미노산이라고 하는 단위 여러 개가 하나로 연결된 복합 형성물입니다. 단백질은 복합 분자이므로 신체에서 단백질을 분해하는 데는 다소 오랜 시간이 걸립니다. 따라서 단백질은 탄수화물보다 훨씬 더 느리고 더 오래 지속되는 에너지 공급원이 됩니다.
아미노산에는 20가지가 있습니다. 아미노산 중 일부는 체내 성분에서 합성되지만, 필수 아미노산이라고 하는 9개 성분은 합성될 수 없습니다. 이러한 필수 아미노산은 음식에서 섭취해야 합니다. 모든 사람에게는 이러한 아미노산 중 이소루신, 루신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판 및 발린이라는 8개 아미노산이 필요합니다. 영아에게는 9번째 아미노산인 히스티딘도 필요합니다.
체내에서 필수 아미노산을 합성하는 데 사용할 수 있는 단백질 백분율은 단백질마다 다릅니다. 신체는 달걀 단백질을 100% 사용할 수 있고 우유 및 육류 단백질을 높은 비율로 사용할 수 있습니다. 신체는 대부분의 채소 및 곡류에 있는 단백질 중 반보다 약간 더 적게 사용할 수 있습니다.
조직을 유지하고 대체하기 위해 그리고 신체 기능과 성장을 위해 신체에는 단백질이 필요합니다. 단백질은 보통 에너지를 위해 사용되지 않습니다. 그러나, 신체가 다른 영양소나 체내에 저장된 지방으로부터 충분한 칼로리를 얻고 있지 못하다면 단백질이 케톤체로 분해되어 에너지를 위해 사용됩니다. 필요한 것보다 더 많은 단백질이 섭취될 경우 신체에서는 단백질을 분해하여 그 성분을 지방으로 저장합니다.
신체에는 많은 양의 단백질이 포함되어 있습니다. 신체의 기본 구성 요소인 단백질은 대부분 세포의 기본 성분입니다. 예를 들어 근육, 결합 조직 및 피부는 모두 단백질로 만들어집니다.
성인은 일일 약 60그램(체중 1킬로그램당 0.8그램 또는 총 칼로리 중 10~15%)의 단백질을 섭취해야 합니다. 더 많은 양을 섭취하는 것이 대부분의 성인에게 도움이 되는지 여부는 논란의 대상입니다. 근육을 늘리고자 하는 성인은 더 많은 양을 필요로 합니다. 소아 역시 성장기이므로 더 많은 단백질을 필요로 합니다. 임신 또는 수유 중이거나 중병을 앓고 있는 사람들도 더 많이 필요로 합니다. 체중을 감량하기 위해 칼로리를 제한하고 있는 사람들은 일반적으로 체중을 줄이면서도 근육 소실을 막기 위해 더 많은 양의 단백질을 필요로 합니다. 노인은 체중 kg당 최대 1.2g까지의 더 높은 단백질 수치가 필요할 수 있습니다. 그러나 이 양은 과도하며 신장 기능 부전 및 신부전과 같은 특정 질환에 잠재적으로 해로울 수 있습니다. 또한 연구에 따르면 단백질은 탄수화물과 지방보다 더 많은 포만감을 제공하는(사람들이 보다 오래 포만감을 느끼게 돕는) 것으로 나타납니다.
지방
지방은 지방산과 글리세롤로 구성된 복합 분자입니다. 신체에서는 성장과 에너지를 위해 지방을 필요로 합니다. 신체는 또한 지방을 사용하여 호르몬과 신체 활동에 필요한 많은 기타 물질(예: 프로스타글란딘)을 합성합니다.
지방은 가장 느린 에너지원이지만 가장 에너지 효율적인 식품 형태입니다. 지방 1그램은 신체에 약 9칼로리를 공급하는데, 이 양은 단백질이나 탄수화물에서 공급하는 양의 두 배가 넘습니다. 지방은 이처럼 에너지 효율적인 형태이므로 신체에서는 과잉 에너지를 지방으로 저장합니다. 신체는 더 많은 에너지가 필요할 때 사용하기 위해 과잉 지방을 복부(내장 지방)와 피부 아래(피하 지방)에 축적합니다. 신체는 혈관과 장기 내에도 과잉 지방을 축적할 수 있는데, 이 경우 혈류가 막히고 장기를 손상시켜 흔히 심각한 장애를 초래할 수 있습니다.
지방산
신체는 지방산이 필요할 경우 특정 지방산을 생성(합성)할 수 있습니다. 필수 지방산이라고 하는 다른 지방산은 합성할 수 없으므로 음식에서 섭취해야 합니다. 필수 지방산은 정상적인 식사에서 섭취되는 지방 중 7%와 총 칼로리 중 약 3%(약 8그램)를 차지합니다. 여기에는 특정 식물유에 있는 리놀레산과 리놀렌산이 포함됩니다. 뇌 발달에 필수적인 에이코사펜타엔산과 도코사헥사엔산은 리놀렌산에서 합성할 수 있습니다. 하지만 이러한 지방산은 특정 피쉬 오일에도 들어 있는데, 이 오일이 훨씬 효율적인 공급원입니다.
리놀레산 및 리놀렌산은 오메가-6 지방산입니다. 알파-리놀레산, 에이코사펜타엔산 및 도코사헥사엔산은 오메가-3 지방산입니다. 오메가-3 지방산이 풍부한 식사는 죽상경화증(관상동맥병 포함) 위험을 줄일 수 있습니다. 레이크 트라우트(송어의 일종)와 특정 심해어에는 다량의 오메가-3 지방산이 들어 있습니다. (임신부나 모유수유 중인 여성은 수은이 낮은 생선을 선택해야 합니다. 보다 자세한 정보는 해산물의 수은을 참조하십시오.) 미국 사람들의 경우 오메가-6 지방산은 여러 가공 식품에 사용되어 충분히 섭취하는 편이지만 오메가-3 지방산은 그렇지 못합니다. 필수 지방산의 권장 섭취량은 매일 2~3테이블스푼의 식물성 지방을 섭취하거나 1주일에 2회 연어와 같은 지방이 풍부한 생선 3.5온스를 섭취하여 충족할 수 있습니다.
지방의 종류
지방에는 다양한 종류가 있습니다.
단일불포화
고도불포화
포화
포화 지방은 콜레스테롤 수치를 높이고 죽상경화증 위험을 증가시킬 가능성이 더 높습니다. 동물에서 파생된 식품에는 일반적으로 포화 지방이 들어 있어서 실내 온도에서 쉽게 경화되는 편입니다. 식물에서 파생된 지방에는 단일불포화 지방산이나 고도불포화 지방산이 들어 있어서 실내 온도에서 액화되는 경향이 있습니다. 팜과 코코넛 오일은 예외입니다. 여기에는 다른 식물성 오일보다 더 많은 포화 지방이 들어 있습니다.
트랜스 지방(트랜스 지방산)은 다른 종류의 지방입니다. 이 지방은 수소 원자(수소 첨가)를 단일불포화 지방산이나 고도불포화 지방산에 추가하여 인위적으로 만든 것입니다. 지방에 부분적으로 수소를 첨가하거나 전체에 수소를 첨가할 수 있습니다(수소 원자로 포화됨). 미국에서 음식 내 들어 있는 트랜스 지방의 기본 공급원은 이전에 다수의 상업적으로 가공된 식품에 사용된 부분적으로 수소화된 식물유입니다. 트랜스 지방을 섭취할 경우 체내 콜레스테롤 수치에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며 죽상경화증 위험이 높아질 수 있습니다. 이러한 이유로, 미국 식품의약청(FDA)은 반조리 식품에 트랜스 지방의 사용을 금지했습니다.
음식물 내 지방
보건당국에서는 일반적으로 다음 사항을 권장합니다.
지방은 일일 총 칼로리의 약 28% 미만(또는 일일 90그램 미만)으로 제한해야 합니다.
포화 지방은 8% 미만으로 제한해야 합니다.
식사에서 트랜스 지방을 뺄 것을 권장합니다. 가능하면 포화 지방과 트랜스 지방을 단일불포화 지방과 고도불포화 지방산(오메가-3 지방 포함)으로 대체해야 합니다.
콜레스테롤 수치가 높은 사람은 총 지방 섭취량을 더 많이 줄여야 할 수도 있습니다.