膳食纤维

膳食纤维一、膳食纤维定义：是营养学概念，而不再表示饮食中特定成分。

包括除淀粉意外的多糖，如纤维素、β-葡聚糖、半纤维素、果胶、树胶，还有非多糖结构的木质素。

膳食纤维化学结构：膳食纤维多数属于糖类二、膳食纤维分类：不溶性纤维：包括纤维素、某些半纤维素和木质素。

纤维素：其化学结构与直链淀粉相似，但其为β-1,4糖苷键链接的无支链的葡萄糖多聚体，由约数千个葡萄糖所组成。

人体内淀粉酶只能水解α-1,4糖苷键而不能水解β-1,4糖苷键。

纤维素不能被人体胃肠内酶消化，不能被肠内微生物分解。

纤维素具有亲水性，在肠内起吸收水分的作用。

半纤维素：是由多种糖基组成的多糖，为谷类纤维的主要成分，包括戊聚糖、木聚糖、阿拉伯糖和半乳聚糖及一类酸性半纤维素如半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸等。

半纤维素及某些混杂多糖能被肠内微生物分解，在人大肠内半纤维素比纤维素易于被细菌分解，有结合离子的作用。

在谷类中可溶半纤维素被称为戊聚糖，另外还有（1,3）和（1,4）β-D-葡聚糖，可形成粘稠液，并具有降低血清胆固醇的作用。

半纤维素大部分为不可溶性，也可起到一定生理作用，如增加粪便体积，促进排便，防止便秘和结肠癌等疾病。

可溶性纤维：指既可溶于水、又可吸水膨胀，并能被大肠中微生物酵解的一类纤维。

常存在于植物细胞液相细胞间质中。

果胶：是被甲酯化至一定程度的半乳糖醛酸多聚体（β-1,4-D半乳糖醛酸的聚合物）。

是无定形的物质，存在于水果和蔬菜的软组织中，在热溶液中可溶解，在酸性溶液中遇热形成胶态。

果胶也具有与离子结合的能力。

果胶在柑橘类和苹果中含量较多。

果胶分解后产生甲醇和果胶酸，这就是为何过熟或腐烂水果、各类果酒中甲醇含量较多的原因。

在食品加工中，常用果胶作为增稠剂制作果冻、色拉调料、冰激凌和果酱等。

树胶和粘胶：树胶和粘胶由不同单糖及其衍生物组成。

阿拉伯胶、瓜尔胶均属于此类物质，可用于食品加工中，作为稳定剂。

主要成分是葡萄糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖及甘露糖所组成的多糖。

可分散于水中，具有黏稠性，可起到增稠剂的作用。

其他木质素：是植物木质化过程中形成的非tangle，由苯丙烷单体聚合而成，具有复杂的三维结构，不能被人和动物消化吸收。

主要存在于蔬菜木质化部分和种子中，如草莓籽、老胡萝卜等植物中。

抗性淀粉（RS）：是通过工业加工改造，改变其特性的淀粉，可达到保健的目的。

如加工成的直链淀粉-脂质复合物、低能量淀粉、糖醇及己酮糖等。

由此制出的食物可取得低葡萄糖指数的效果。

另外使淀粉预明胶化及部分水解，或糊化，降低淀粉的粘度，改变其口感、形状与外观，使之更具有吸引力，对热的抵抗力也增加，还可制造出抗性淀粉等。

从生理上说，抗性淀粉类似于膳食纤维，不被人体小肠酶所降解，能被大肠微生物利用。

抗性淀粉的分类基于小肠消化的程度。

被物理性包埋的淀粉，如淀粉粒存在于外有细胞壁的植物细胞中，在水溶液中不能充分膨润、分散，淀粉酶难以与之接触，则不易被消化酶作用，这类称为抗性淀粉1。

抗性淀粉2 主要见于未加工的或未煮熟的土豆、香蕉和高直链淀粉。

抗性淀粉细分为A、B、C3类。

A类有大麦、小麦、玉米等禾谷类淀粉，这类淀粉即便未经加热处理在体外也能完全消化，但在小肠内仍有一部分未被消化。

B类是芋类、未成熟香蕉及直链淀粉，即便加热也难以消化，高直链淀粉需在154~171℃的高温下才能糊化完全。

C 类介于以上两者之间，豆类淀粉属于此类。

抗性淀粉3指那些老化淀粉，经糊化后，淀粉冷却回生后形成的老化淀粉，结晶属抗性淀粉2中B类，老化的直链淀粉极难被酶作用，而老化的支链淀粉抗消化性小。

老化淀粉是饮食中抗性淀粉的主要成分，通过食品加工形成。

抗性淀粉4包括化学改性、商业用变性淀粉。

三、膳食纤维理化特性1.黏稠度与膳食纤维的容水性有关。

多数膳食纤维能形成黏性溶液。

膳食纤维增加食糜黏度，使胃排空速度降低，使消化酶与食糜的接触减少，从而影响肠内营养物的消化吸收。

黏稠度增加可使小肠腔内单糖和中性氨基酸转运速度减慢。

有报道黏性多糖可使糖耐量实验血糖曲线变得平坦。

2.容水量指吸水性，也就是与水的结合力。

纤维的水结合力与溶解度有关。

改变纤维素为羧甲基纤维素，其水的结合力可增加10倍。

果胶、树胶、β-葡聚糖和某些半纤维素水结合力高，比不溶性纤维如麦麸等的容水量大得多，蔬菜纤维容水量介于二者之间，木质素容水量最小。

肠内纤维容水量与粪便体积和重量呈正相关。

3.胆汁酸结合力膳食纤维如谷类和各种食物的纤维或分离纯化的纤维组分，均具有结合胆酸和降低胆固醇的作用。

纯纤维素结合胆酸的能力不如食物（如麦麸和苜蓿）强。

食物中木质素和瓜尔胶能结合某些有机微团物质，如胆固醇、卵磷脂、单甘油酯、药物、激素和牛磺酸等，而麦麸和纤维素结合能力较小。

麦麸、树胶、聚甘露糖、壳多糖和木质素在体内和体外均可与胆汁酸结合，促进胆汁酸从粪便中排泄。

因此，膳食纤维有促进胆汁酸更新，降低血浆胆固醇水平的作用。

4.阳离子交换作用二价的阳离子如钙、铜、铁和锌均可被谷类、玉米中膳食纤维和分离出的半纤维素、纤维素、果胶和木质素结合。

PH可影响纤维素结合阳离子的作用。

5.颗粒大小谷类的麸皮颗粒大小与研磨加工程度有关。

有报道粗磨的麦麸比细磨的能增加粪便重量和减少结肠压力。

因为细磨后细胞壁破碎，颗粒变细，表面积增加，消化酶易作用于底物，也使微生物更易分解膳食纤维。

6.微生物降解和短链脂肪酸的生成膳食纤维不能在肠内被消化，但易被肠内细菌酵解。

可溶性纤维如果胶和瓜尔胶可完全被细菌酵解，而不可溶性纤维不易被酵解。

膳食纤维多糖对于正常存在于人类大肠中的微生物菌群的生长很重要。

正常菌群占粪便量的一定比例，能分解进入大肠的食物残渣和肠分泌物。

食用混合饮食的健康成人，其70%~80%的膳食纤维在肠内被分解。

膳食纤维可增加粪便体积，这并非由于纤维的直接作用，而是间接通过促进菌群生长而实现的，部分得益于残渣的水结合力。

水果、蔬菜和麦麸均有类似的作用。

多糖在大肠内的酵解产物有二氧化碳、氢、甲烷和短链脂肪酸，主要有醋酸、丙酸和丁酸。

据估计每天结肠中产生的短链脂肪酸为200~300mmol，而餐后门静脉血内其浓度约400umol/L。

短链脂肪酸可能是大肠细胞的能源，也是肠益生菌营养的来源。

丁酸对培养的的大肠细胞可能有抗癌作用。

丙酸被吸收进入肝，影响糖或脂代谢。

醋酸很快被氧化为二氧化碳。

四、膳食纤维功能1.增强肠蠕动功能，有利于排便大多数纤维素能促进肠蠕动，使肠肌肉保持健康和张力，还使粪便含水较多而体积增加和变软，有利于粪便排出。

膳食纤维中多糖组分在大肠内被细菌酵解而产生低碳链的脂肪酸，如丁酸可作为大肠细胞的能源。

发酵作用使肠内容物的PH降低，可使PH降至4.8~5.0，有益于减少毒素和致癌物产生。

此外，膳食纤维实际上可稀释进入肠内的毒素，也可加快毒素排出。

膳食纤维影响大肠功能的作用包括缩短通过肠内时间、增加粪便量及排便次数，稀释大肠内容物及为正常存在于大肠内的菌群提供可发酵的底物。

在饮食中补充麦麸，食物在大肠中存留时间可以缩短，在饮食中增加水果和蔬菜也能达到次效果，而用果胶代替则未见此效果。

粪便重量与膳食纤维来源有关，如饮食中非淀粉多糖和抗性淀粉是增加粪便重量的主要成分，麦麸中的不可溶纤维使粪便重量增加最多，水果、蔬菜及树胶可使粪便量中度增加，而豆类和果胶仅能使粪便少量增加。

粪便排出量受膳食纤维酵解程度影响较大，其可能原因是膳食纤维容水量，但也不尽然。

高容水量的膳食纤维最易被酵解，在其到达直肠时已被分解，就不可能增加粪便重量。

然而麦麸是最能增加粪便重量，但其容水量比其他膳食纤维均小。

增加粪便重量最可能的因素是膳食纤维存留在粪便之中。

此外，重要因素是细菌量增加及细菌的含水量。

对结肠运动和转移时间的影响。

由于膳食纤维有缓泻作用，能起到促进肠蠕动和减少肠内容物通过肠管的时间，即可缩短排便间隔时间。

2.控制体重和减肥膳食纤维，特别是可溶性纤维，可减缓食物由胃进入肠内的速度和吸水作用，从而产生饱腹感而减少能量摄入，达到控制体重和减肥作用的目的。

3.降低血糖和血胆固醇大多数可溶性膳食纤维如果胶、树胶及羧甲基纤维等可降低血浆胆固醇水平，尤其可降低低密度脂蛋白胆固醇水平。

可溶性纤维可减少小肠对糖的吸收，使血糖不至于因为进食而快速升高。

因此，也可减少体内胰岛素的释放，而胰岛素可刺激肝脏合成胆固醇，故胰岛素释放的减少可以使血浆胆固醇水平受到影响。

各种纤维因为可吸附胆汁酸、脂肪等而使其吸收率下降，也可由降血脂作用。

另外，可溶性纤维在大肠中被肠内细菌代谢分解而产生短链脂肪酸，如乙酸、丁酸、丙酸等，这些短链脂肪酸一旦进入肝脏，可减弱肝中胆固醇合成。

抗性淀粉对降低血糖有明显效果，主要是对餐后血糖的影响。

4.对结肠癌的影响有研究表明，膳食纤维具有预防结肠癌的作用。

摄入抗性淀粉会增加粪便容量，通便可及时稀释潜在的致癌有毒物而抑制结肠癌等的发生。

抗性淀粉在大肠内能产生大量短链脂肪酸，特别是丁酸含量明显高于其他种类，已证实丁酸在减少癌症发生过程中有重要作用：一是抑制体内肿瘤细胞G1阶段的生长于繁殖；二是诱导肿瘤细胞分化产生与正常细胞相似的表型，改变某些致癌基因或其产物的表达。

5.对脂质代谢的影响与膳食纤维阻碍消化系统内脂肪微粒体形成、胆固醇肠肝循环受阻及大肠内产生短链脂肪酸有关，也与肝内胆固醇合成受阻有关。

抗性淀粉有降低胆固醇与甘油三酯的效果，其原因是胆汁酸类化合物排泄亢进，导致生物合成基质供给速度不平衡所致。

6.对维生素和微量元素的影响目前尚无定论，可能与摄入植酸量和膳食纤维种类有关，而抗性淀粉摄入会减少机体对脂肪的吸收，可以预期对某些脂溶性维生素吸收有影响。

7.膳食纤维副作用过多膳食纤维会引起腹部不适，如增加肠蠕动和产气量，影响人体对蛋白质、维生素和微量元素的吸收。

五、膳食纤维吸收、代谢和需要量1.膳食纤维吸收和代谢膳食纤维在肠内受到细菌产生的酶的酵解，先分解为单糖然后又生成短链脂肪酸，主要是乙酸、丙酸和丁酸及气体（如CO2、H2、和CH4），少部分膳食纤维未被酵解而成为粪便的一部分。

某些可溶的膳食纤维易被水解，然而有些可溶性纤维，如藻酸盐或鹿角菜聚糖就难以被酵解，膳食纤维在人类大肠中的叫解度见下表各种膳食纤维在人肠内的酵解度链脂肪酸被大肠细胞作为能量而利用。

短链脂肪酸被当做能量利用后，在肠腔内产生CO2并使酸度值增加。

氢和甲基部分由呼吸道排出，而大部分被肠内细菌所利用，剩余气体由肛门排出。

粪便量增加及加速肠内容物在结肠内的转移而使粪便易于排出。

2.膳食纤维摄入量膳食纤维的适宜摄入量一直仅为推测。

每天摄入非淀粉多糖不超过32g 时，其摄入量与粪便重量间呈剂量-反应关系。

每天粪便重量低于150g时则伴有疾病的危险性增加。

英国国家顾问委员会建议增加膳食纤维的摄入量至25~30g/d，美国人1986年平均摄入膳食纤维量为12g/d，建议以富含膳食纤维的食物如水果、蔬菜、豆类及全谷粒作为膳食纤维的来源，而不希望用纯纤维作为膳食纤维的来源。