스포츠 영양코치 Lv2 요약정리 CHAPTER 3. 탄수화물:주요 에너지 식품

 

스포츠 영양코치 Lv.2 요약정리

CHAPTER 3. 탄수화물:주요 에너지 식품

 

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CHAPTER 3. 탄수화물:주요 에너지 식품

 

 

학습목표 요약

 

1. 식이탄수화물의 다양한 유형, 전형적으로 탄수화물이 풍부한 여러 유형의 식품

  1) 식이탄수화물(carbohydrate)

   - 식이탄수화물 종류 : 단당류, 이당류, 다당류, 식이섬유

   -  탄소 수소 산소로 결합된 유기 화합물로 열량은 1g은 4kcal

   - 1일 최소 필요량 : 50 ~ 130g 권장/day 빵 3 ~ 5 조각

      뇌에서 사용하는 최소량의 포도당을 기준으로 산출(체내 포도당 소비량의 50% 차지)

      탄수화물이 부족한 식단은 여러가지 영양 결핍과 건강상의 문제가 발생함

   - 영양허용 섭취정도 범위(AMDR) 1일 총 에너지 섭취량 45 ~ 65% 권장   

 

  2) 식이 탄수화물 유형(종류)

   -  단순탄수화물(simple carbohydrate)

       ' 단당류 : 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose)

       ' 이당류 : 맥아당(maltose) = 포도당+포도당, 젖당(lactos) = 포도당+갈락토오즈,

                      자당(서당, cane suger) = 포도당+과당

 

   - 복합탄수화물(complex carbohydrate) 혹은 녹말(starch)

      3개 또는 그 이상의 포도당 분자들이 결합한 것(10개 이상 포도당 결합 = 다당류)

      예. 아밀로오스, 아밀로펙틴, 저항성 전분과 같이 다양한 형태의 녹말

            말토덱스트린 포도당 중합체

            섬유

 

   - 식이섬유(섬유 fiber)

     식품 자체에서 발견되면 식이섬유, 추출하여 식품에 첨가하면 기능성 섬유

      인체에 긍정적인 생리적 효과를 주는 소화가 불가능한 탄수화물

 

      장에서 소화되거나 흡수되지 않으며 식물 벽 또는 세포 내 구조에서 발견되는

      다당류가 혼합된 형태

      ' 식이섬유 섭취 권장량 12g/1,000kcal , 1일 30g 섭취는 문제되지 않음

      ' 고섬유질 식사후 물을 소량 섭취시 변이 더 단당해지고 장네 가스를 발생시킴

      ' 고섬유질 식사후 물을 다량 섭취시 설사가 발생하여 탈수 증상이 올 수 있음

      ' 고섬유질 식사는 칼슘, 아연, 철 등과 결합하여 무기질으 체내 흡수를 저하시킴

  

  3) 탄수화물이 풍부한 여러 유형의 식품(1회 제공량당 g) * 참고만

    - 전분류(15g) : 전곡(현미, 오트밀, 호밀, 통밀), 베이글, 파스타, 백미, 전분, 채소등

    - 과일류(15g) : 사과, 바나나, 블루베리, 건과일, 오렌지등

    - 채소류(5g) : 아스파라거스, 브로콜리, 당근, 버섯, 토마토 등

    - 유제품(12g) : 우유, 콩우유, 과일 요구르트 등

    - 단백질류(15g) : 강남콩, 네이비빈, 렌즈콩 등

    - 스포츠음료/스포츠겔/스포츠바(14 ~ 52g) : 게토레이, 파워겔, 파워바 등

    - 혼합물(10 ~ 40g) : 사탕, 쿠키, 과일음료, 청량음료 등   

      

2. 1일 식이에 포함된 탄수화물 칼로리 계산

  1) 탄수화물 영양권장량 RDA

      탄수화물 1일 기준치 DV 칼로리 권장섭취량 60% 기준으로 산출

 

      여성 1일 평균 섭취량 : 180 ~ 230g

      2,000kcal 식단 탄수화물 1일 기준 300g (4x300=1,200)

      1,200/2,000 = 60%

 

      * 식사 지침에서는 첨가당을 통한 칼로리 섭취가 총 섭취량의 10%를 넘지 않도록 권장함

      첨가당이 들어간 식음료는 필수미량영양소 섭취가 부족할 수 있음

 

      2) 전체 섬유량의 적정 섭취량 AI

      - 12세 이상으 ㄹ기준으로 남자는 25g, 여자는 20g 권장

      - 남성 50세 이하 : 38g, 50세 이상 : 30g

      - 여성 50세 이하 : 25g, 50세 이상 : 21g 

 

  3) 운동 선수들을 위한 권장사항

      하루 3,000kcal를 소비하는 운동선수의 경우

      탄수화물 섭취는 55 ~ 60%에 해당하는 1,650 ~ 1,800kcal, 약 400 ~ 450g 권장

 

3. 식이탄수화물의 흡수과정과 체내에서 분배과정, 대사과정에서의 주요기능 

  1) 탄수화물의 소화와 흡수

      고분자 화합물이 흡수가 되기 쉬운 작은 화합물로 다당류, 이당류는 단당류로 가수분해되는

      변화 과정

 

      ' 대부분의 탄수화물의 소화와 흡수는 소장에서 이루어짐

      ' 탄수화물은 혈액으로 흡수되기 위해 포도당으로 분해됨(혈당)

      ' 과당이나 갈라토오스는 간에서 포도당으로 전환됨  

      ' 당질은 최종 단당류로 분해되며 각각 소화기관과 소화효소에 의한 분해 과정이 다름

 

     - 구강 : 입에서는 침샘에서 분비되는 타액 아밀라제에 의해 전분이

                  덱스트린, 맥아당으로 분해

     - 식도 : 음식물은 욘동파에 의해 위로 이동

     - 위 : 음식물의 저장, 혼합, 용해, 소화 발생

              탄수화물 분해효소가 없어 분해가 거의 일어나지 않음

              입에서 운반된 타액 아밀라제(아밀레이스)는 소량의 전분을 분해하고 위산에

              의해 활성을 잃음

     - 간 : 지방의 소화와 흡수를 위한 담즙 생성

              소장에서 대부분의 영양분을 흡수

     - 담낭 : 담낭에서 담즙을 농축시켜 저장하며 소장으로 분비

     - 췌장 : 중탄산염나트륨과 탄수화물, 지방, 단백질 소화효소 분비

                  아밀라아제는 소장에서 녹말을 맥아당으로 분해

      - 소장 : 췌장과 소장에 의해 생성된 효소를 이용하여 대부분의 영양분을 소화 흡수

                  내벽의 효소는 이당류 자당, 젖당, 맥아당을 단당류 포도당, 과당, 갈락토오스로

                분해함

      - 대장 : 나트륨, 칼륨, 물 흡수

                   일부 융해성 섬유는 세균에 의해 다양한 산과 가스로 발효, 배설물 형성

       - 직장과 항문 : 배설물을 저장, 항문을 통해 배출

                    불용성 섬유는 소화되지 않고 배설물로 배출, 식이 탄수화물은 거의 존재하지 않음

 

  2) 대사 기능

      탄수화물은 단당류로 분해되며 소장에서 능동수송과 촉진확산에 의해 흡수    

       - 능동수송 : 융모로부터 에너지를 공급 받아야 함

                          포도당, 칼락토스 이동에 관여

                          능동수송은 촉진소확산보다 흡수 속도 빠르고 나트륨 펌프로 흡수

                           > 흡수를 위한 운반체와 ATP 필요

                           > 저농도에서 고농도로 물질이 이동

                           예. 아미노산, 단당류, 전해질

 

       - 촉진확산 : 장기에서 융모로 물질을 옮기기 위해 세포막 내부에 수용체가 위치해야 함

                          과당과 관련이 있으며 모세혈관으로 흡수

                           > 흡수를 위해 운반체는 필요하지만 ATP는 필요하지 않음

                           > 고농도에서 저농도로 물질이 이동

                           예. 지방산, 단당류, 전해질

 

       - 수동확산 : 물질은 단순히 세포막을 통해 확산됨

                           예. 삼투현상 - 물

  3) 탄수화물 기능

   - 신체 안정시 탄수화물은 대뇌, 중추신경계, 적혈구 등 특정 조직의 주요 에너지원

   - 유산소적, 무산소적 에너지를 생산/공급 > ATP는 무산소성 해당작용을 통해 빠르게 생성

   - 단당류의 글루코스는 뇌세포와 신경세포의 에너지 연료로 사용 > 젖산으로 전환돠어야 함

   - 뇌속 신경 세포, 망막세포, 적혈구와 같은 세포는 포도당에 완전히 의존

   - 신체 안정시 탄수화물은 대뇌, 중추신경계, 적혈구 등 특정 조직의 주요 에너지원

 

 

4. 운동 시 체내 에너지시스템에 의한 탄수화물 역할

  1) 탄수화물과 운동

    -  개인적인 운동 능력의 최대 65 ~ 85% 수준으로 운동 강도가 높아질수록 탄수

       화물은 보다 중요한 에너지원으로 사용

    - 1분 미만의 고강도 무산소 운동과 1 ~ 2 시간 정도 지속되는 고강도 유산소

       (장시간 지구력 운동)의 주 에너지원

    - 휴식시 체내 에너지 필요량의 40% 정도 공급, 15 ~ 20% 정도는 근육에 의해 소비

 

  2) 운동시 탄수화물

      탄수화물은 적당한 중강도 또는 고강도 운동시 가장 중요한 에너지원으로 체내 기능의

      주된 에너지원은 활성화된 근육내에 있는 글리코겐

 

     혈중 포도당은 인체의 적절한 기능을 위해 필수적이고  해당 시스템에서 무산소성

     에너지 생성에 유일하게 사용될 수 있는 에너지원

     운동중 운동 직후 근 클리코겐이 사용되면서, 포도당이 근육과 에너지 결로로 이동하는

     것을 용이하게 함(인슐린과 같은 효과)

 

      근 글리코겐은 무산소성 및 유산소 지구력 운동을 위한 필수적인 요인   

 

5. 부적절한 식이탄수화물의 섭취가 운동 시 피로 발생에 미치는 다양한 기전

1) 저혈당과 피로

    운동시 간에 저장된 글리코겐을 바르게 다시 보충해야하는데 간글리코겐 고갈은

    고강도 유산소시 저혈당 초래

 

    - 저혈당증  : 중추신경계의 기능을 손상시키고 현기증, 근쇠약, 피로동반

       혈당수치 45mg , 혈중 포도당 정상 수치 = 혈액 100mL 당 80 ~ 100mg  

       혈당은 평소에 호르몬 적용에 의해 정상적으로 유지되더 운동 초기에 증가

       장시간 운동, 높은 운동 강도에서 발생

   

     - 인슐린 민감성 증가

       운동으로 인해 더욱더 많은 양의 포도당이 근육내로 운반됨

 

 2) 젖산 생성과 피로

     무산소성 해당작용의 최대 산물

     해당 작용에 의해 만들어지는 피루부산이 미토콘드리아의 산화 능력을 초과할때

     생성됨

 

     혈중 젖산 농도는 고강도 운동시 증가, 피로의 원인으로 인식되어 왔지만 젖산

     자체보다 혈액내 젖산  축적에 의한 근육 세포의 항상성 방해가 주요 원인

     - 수소 이온 농도의 증가로 산성화

     

     산성에 대한 완충 역할을 하는 중탄산나트륨 섭취 > 운동 수행력 증진

 

 3) 근 글리코겐 부족과 유산소 운동

     Vo2max 70 ~ 80%에 해당하는 운동은 충분한 탄수화물 산화없이는유지될 수

     없으며 저형당을 유발하는 근 글리코겐의 급격한 감소 현상

     (운동 강도로 VO2max 40 ~60% 정도로 감소)

 

  4) 근글리코겐 부족과 무산소 운동

      고강도 무산소 운동의 피로는 젖산 생성에 다른 든육 세포의 산성화에 의한 부정

      적인 영향과 관련

 

      낮은 수준의 근 글리코겐은 장기적 중강도의 지구력 운동과 60 ~ 90분의 간헐적

     고강도 스포츠 활동에서저혈당과 운동 수행력 저하에 기여함

    

    - 중추피로가설 : 장시간 운동시 후반부에는 감소한 혈중농도당 수치와 낮은

      근글리코겐 수치는 근단백질로부터 포도당신생합성이 이루어지도록 자극

      특히 근육내 BCAA는 에너지를 공급하기 위해 대사를 통해 분해됨

 

    - 피로발생기전 : 장시간 운동시 혈중 BACC 농도는 감소하고 유리형태의

      트립토판의 마이노산의 농도 증가가 수반될때 발생함. 트립토판 증가는

      피로감지와 관련된 신경전달물질 세로토닌의 형성을 촉진

 

6. 훈련 및 경기 수행의 최적화를 위해 도움이 되는 운동 전 중 후의 탄수화물 섭취

    (섭취량, 종류, 시간)방법

    장시간의고강도 운동이나 지속적인 운동시 운동전 탄수화물 섭취는 피로발생

    지연에 도움이 되지만 탄수화물 섭취가 근 글리코겐 고갈을 바로잡지 못해

    단시간 운동 종목 선수의 운동수행력은 향상되지 않음

   

     강도가 높은 운동 수행시 근육 글리코겐의 재합성은 매우 느리므로 운동 후 즉시 충분한

     탄수화물 섭취가 필요함

 

  1) 섭취 탄수화물의 사용

    - 섭취한 탄수화물의 일부는 5 ~ 10분 이내에 에너지원으로 사용될 수 있음

    - 간 글리코겐은 최대산소섭취량의 최대 60 ~ 70%까지 에너지원으로 사용되며

    - 탄수화물의 사용은 섭취후 약 75 ~ 90분에 최대치 두시간 운동시 완젼히 고갈됨

    복구를 위해서는 운동 직후 단당류의 고탄수화물 섭치가 필요함

    - 운동 직전 탄수화물 섭취는 근육 글리코겐의 고갈을 앞당기고 조기에 피로를 유발하며

       지구력을 저하시키므로 피해야 함 

   

 

 2) 운동을 위한 탄수화물 섭취 방법

     운동 4시간 전

     - 지속되는 60 ~ 240분의 장시간 운동(90분 이상)에 적합, 운동 수행력 향상

     - 탄수화물의 섭취량은 체중에 따라 다름 체중 1kg당 4 ~ 5g

     - 60kg 운동 선수 240 ~ 300g 탄수화물 권장

     - 주스, 포도당 중합체 수용액, 녹말, 과일 등

 

     운동 1시간 이내

     - 체중 1k당 1 ~ 2g 탄수화물 섭취

    - 60kg 운동 선수 60 ~ 120g 탄수화물 권장

    - 혈당지수가 낮은 식품 = 포도당 중합체

   

    운동 직전

    - 운동  직전과 지속 시간 90분 이하 짧은 지속시간의 운동에는 탄수화물 섭취

   

    운동 중

    - 장시간 운동중 탄수화물 섭취는 혈중 포도당 농도 유지 혈당 유지에 도움

    - 장시간 운동시 후반부 단순탄수화물 섭취는 혈당 회복, 탄수화물 산화증가,

    피로 지연에 도움

    - 운동시 시간당 100g,  15 ~ 20분마다 섭취(포도당 중합체)하는 것이 이상적

    900mL- 1.6L

    - 고온 환경에서 운동시 체액을 얻으려면 더욱 자주 섭취

    - 장시간 운동시 탄수화물 스포츠 음료 (평균 6 ~ 10 %) 지구력 수행력 향상

 

    운동 후

    - 4시간 간격 장시간 운동시 휴식시간 동안 탄수화물 섭취

    - 강도 높은 운동 선수는 1일간의 휴식을 통해 충분히 회복

 

  3) CHO 섭취량 권장

      개인의 훈련 유형에 다라 그 개인차가 매우 크다

   - 고강도의 지구성 운동

      CHO는 60 ~ 70%까지 권장됨

   - 하루 90분 이상 운동하는 지구성 운동

      24시간 내 간, 근 글리코겐 보충, 체중 1kg당 8 ~ 9g

      장거리달리기, 도로사이클, 크로스컨트리스키, 축구  

      75kg인 사람의 경우 1일 600 ~ 700g 섭취(CHO로부터 2,400 ~ 3,000kcal 섭취)     

    - 저항 훈련 운동

      체중 1kg당 5 ~6g/kg

      근력, sprint, skill에 영향이 없음

 

 

7. 탄수화물 축적이 적합한 운동선수에 대해 알아보고 구체적인 프로토콜, 식이섭취

    내용 및 훈련 고려사항

  1) 탄수화물 축적의 활용

      지속적으로 높은 수준의 에너지를 소비하는 운동에 적합

      정거리, 수영, 사이클 철인 3종 경기 등

 

 2)  탄수화물 축적 방법

    - 고강도 운동 후 2 ~3 일간 걸쳐 최소한의 탄수화물만 섭취

    - 2 ~ 3일 동안 지속적인 운동을 통해 글리코겐 저장을 최저치로 유지

    - 이후 탄수화물이 전체 칼로리섭취량의 70% 이상 되도록 식단 구성

    - 탄수화물 섭취량은 체중 1kg당 8 ~ 10g, 복합탄수화물 권장

 

8. 운동능력향상보조제 같은 탄수화물 대사의 대사부산물의 효능

    1) 피루부산

        피루부산은 잘 흡수되지 않아 높은 도스(dose)가 필요할 수 있어 위장장애나 설사를 일으

        킬 수 있음

        근육까지 도달하는 것이 분명하지 않아 대사에 미치 가능성이 낮음

        =  결론은 효과없음

 

    2) 젖산염

         무산소성 해당작용의 부산물

          젖산은 상당량의 에너지를 가지지만 에너지 경로를 들어가기 위해서 파루브산으로 환원

          되어야 함 섭취한 젖산염은 위장장애를 일으킬 수 있어 매우 적은양을 섭취해야함 

          =  결론은 효과없음

   

    3) 리보오스

        ATP 구성 요소

        매우 적은 양이 자연적인 식이에서 섭취되며 5탄당 인산 경로 특이한 대사과정은 인체가

        요구한는 만큼의 리보오스를 포도당으로부터 생성함

        =  결론은 효과없음

 

 

9. 탄수화물이 함유된 식품이 건강에 더욱 중요하게 간주되는 이유

    복합 탄수화물이 풍부한 식이는 지방의 의존비율을 낮춤으로 건강상의 이점 제공

 

    곡물류는 건강한 탄수화물을 얻을 수 있는 중요 수단

    총 섬유에 대한 적정섭취권장량은 38g, 25g

    1일 25 ~ 38g에 해당하는 전체 섬유의 섭취량 증가량은 심장병 및 여러가지 만성질환

    발생을 방지하는데 효과(첨가당은 피하기 > 치아부식, 만성 질환)

 

10. 지구력운동 훈련시 에너지원으로서의 탄수화물 사용이 미치는 효과에 대한 기전

및 잠재적인 건강 이득

    1) 지구력 운동시  탄수화물   

    - 최대산소섭취량 V02 max의 증가

    - 피로를 느끼지 않고 V02 max의 더 높은 비율에서 운동할 수 있음

    - 근지구력 운동으로 단련된 근육은

    저강도 운동시 포도당 사용이 줄어들고 고강도 최대 운동시 더욱 많은 포도당 사용

    - 근지구력 운동으로 단련된 근육은 탄수화물 이용 최대 용량 증가

    의존도를 낮춯 수 있음

    - 적당한 운동시 근 글리코겐, 간 글리코겐 동일하게 사용되나 높은 강도 운동시

    근 글리코겐 합성 능력이 2배 빠름

 

 

    문제 요약

 

1. 탄수화물 기능 

- 뇌세포와 신경 세포의 에너지원, 단백질 절약작용, 케토증 예방, 혈당 유지 작용 

- 주요 에너지원으로 4kcal/g의 에너지를 공급하고 하루 섭취 에너지의 60% 정도 담당

- 하루 100g 이상 케톤증 예방하기 위해 50 ~ 100g당질을 충분히 섭취함으로서 에너지로

사용되는 단백질 절약

 

2. 즉석식품의 문제점

과다한 염분 섭취

- 지방의 과다 섭취

- 자극적인 조미료의 과다 섭취

 

3. 제2형 당뇨병 관리 방법

비만과 운동 부족이 주요 원인

- 식사요법과 운동요법을 통한 체중조절 매우 중요

- 혈당 조절을 위해 적정범위의 에너지 구성비(50 ~ 60%)가 되도록 탄수화물 섭취를 조절하고

규칙적 식사

 

4. 식품의 혈당지수

- 식품의 혈당지수는 식이섬유 함유량, 소화, 흡수속도, 총 지방 함유량 등에 따라 달라짐

- 식이섬유를 함유한 오트밀 식품은 천천히 소화되므로 섭취시 혈당이 천천히 상승함

- 감자와 같은 전분 식품은 소화가 빨리되어 혈당지수가 높으므로 혈당을 급격히 상승시킴

 

5. 체내 영양소의 어너지 대사

- 포도당은 간과 근육에 글리코겐의 형태로 저장

- 지방산은 베타산화를 거쳐 ATP를 생성

- 포도당과 지방은 서로 전환되어 에너지원으로 사용

 

6. 혈당조절 호르몬

- 글루카곤은 혈당 저하시 글리코겐과 중성지방의 분해를 증가시켜 혈당을 상승 시킴

- 인슐린은 혈당 증가시 세포 안으로 포도당 흡수를 톡진하여 혈당을 낮춤

 

9. 식이섬유 급원에 다른 신체의 생리적 반응

- 체내 영양소 이용 효율의 저하

- 콜레스테롤 흡수의 저하

- 혈장 콜레스테롤 제거를 증가

- 대장기능을 개선시켜 장 통과시간을 단축시키고 대변량과 배설 빈도를 증가

- 소장 내에서 전분 소화의 지연과 소장에서의 포도당 흡수를 지연시켜 식후 혈당 저하와

그에 따른 인슐린 반응 저하

 

10. 감미료

- 당알코올 : 솔비톨, 자일리톨, 만니톨

- 고감미도 감미료(비당질계 천연감미료) : 스테비오사이드

- 대체감미료 : 아스파탐(합성 감미료)