다당류

다당류는 단당류가 글리코사이드 결합으로 긴 사슬 구조를 이루는 탄수화물 고분자이다. 가수분해 반응으로 다당류를 구성하는 원래의 단당류 또는 올리고당으로 전환된다. 길게 연결된 선형 구조를 이루거나 많은 가지를 갖는 구조로 되어 있다.

다당류는 많은 경우 반복되는 단당류체가 동일하지 않고 다른 단당류가 도입되거나 글리코사이드 결합이 변경되어 있는 이종형의 구조를 갖는다. 다당류의 구조에 따라 이 화합물들은 이를 구성하는 단당류와는 다른 독특한 성질을 나타낸다.¹⁾

목차

이들은 대부분 특정 구조를 갖지 않으며 일반적으로 물에 녹지 않는다. 구성 요소인 단당류는 일반적으로 (CH₂O)_n의 구조식을 갖고 있으며 n은 3 이상이다. 대표적인 것들이 포도당, 과당, 글리세르알데하이드 등이다. 다당류는 일반적으로 C_x(H₂O)_y의 구조식을 갖고 있고, 이 경우 x는 일반적으로 200 – 2,500의 값을 갖는다. 6탄당인 단당류가 단위체로 사용되는 경우가 대부분인데, 이 경우 (C₆H₁₀O₅)x의 분자식을 갖고 있으며 x는 400 ~ 3,000의 값을 갖는다. 대략 10개 이상의 단당류가 연결되어 있을 때 다당류라고 하며 3-10개의 단당류로 이루어진 것은 올리고당(oligosaccharide)이라고 한다.²⁾ 셀룰로스는 기다란 사슬 간의 수소 결합으로 섬유를 구성하여 기계적인 강도와 화학적 안정도를 준다.

그림 1. 셀룰로스 구조 (출처: 대한화학회)

그림 2. 아밀로스 구조 ()

다당류는 생체 유기물의 구조 또는 에너지 저장에 관련이 되어 있다. 녹말은 글루코스 (glucose) 고분자로서 식물의 다당류 저장체로 사용되고 있으며 아밀로스 (amylose)와 가지를 갖는 아밀로펙틴(amylopectin) 형태로 되어있다. 동물에서는 글리코젠(glycogen) 형태로 유사 글루코스 (glucose) 고분자로서 많은 가지를 갖는 구조체이다. 글리코젠은 "동물 녹말"로 불리며, 아밀로스(amylose)나 아밀로펙틴(amylopectin)보다 신속하게 대사 작용이 일어나 동물의 활발한 활동을 가능하게 해준다. 아밀로스는 선형 구조를 갖는 글루코스 고분자 다당류이다. 구성 단위인 글루코스 분자 수천 개가 α(1→4) 결합으로 연결되어 있다.³⁾ 반면 셀룰로스(celluose), 키틴(chitin), 펙틴(pectin)은 구조체 다당류이다. 셀룰로스(celluose)는 식물의 세포막을 형성하는 유기 화합물로서 지구상에서 가장 풍성한 유기 분자이다. 키틴은 셀룰로스와 유사한 구조체로서 곁가지에 질소 원소를 포함하고 있어 큰 강도를 갖게 된다.

그림 3. 아밀로펙틴 구조 ()

그림 4. 키틴 구조 ()

식품 산업에서 점도 증가제, 보호 코팅 기능으로 사용하며 유동학적 특성, 에멀션화 및 안정화 특성으로 화장품, 섬유 및 의약 산업에서는 다당류를 사용한다.

박테리아로부터의 다당류는 백신 조제에 사용할 수 있는 잠재력으로 관심을 불러 일으켰다.

식물에서 유래된 녹말, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리포 다당류 (LPS, lipopolysaccharide), 에폭시 다당류와 이눌린(inulin), 베타 글루칸, 알진산 유도체, 갈락토만난(galactomannan), 아밀로스 및 펙틴은 오래동안 연구되어 왔다 동물로부터 얻는 다댱류의 대표적인 키틴, 키토산(chitosan)은 식품, 의료, 농업 및 의약품에서 응용되고 있다.

미생물로부터 얻는 글루칸 다당류는 식품에 사용하고 있다.

1. Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (1999). Essentials of glycobiology. Cold Spring Har J. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
2. 'Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients) (2005), Chapter 7: Dietary, Functional and Total fiber'
3. Anatomy and Physiology. Saladin, Kenneth S. McGraw-Hill, 2007.