膳食纤维分类和作用膳食纤维

膳食纤维分类和作用膳食纤维

定义：膳食纤维（dietary fiber,DF）是不被人体消化道分泌的消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖和木质素。

（一）膳食纤维分类

DF包括一大类具有相似生理功能的物质，按溶解性可将膳食纤维分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。

可溶性膳食纤维主要是

①植物细胞壁内的储存物质和分泌物、

②部分半纤维素、

③部分微生物多糖

④合成类多糖，如果胶、魔芋多糖、瓜儿胶、阿拉伯糖等；

不溶性膳食纤维包括

①半纤维素

②不溶性半纤维素

③木质素

④抗性淀粉

⑤一些不可消化的寡糖

⑥美拉德反应的产物

⑦虾、蟹等类动物表皮中所含的甲壳素

⑧植物细胞壁的蜡质与角质

⑨不消化的细胞壁蛋白。

1．纤维素（cellulose）在化学结构上与淀粉相似，是以β-1，4糖苷键连接的直链聚合物，不能被人类肠道淀粉酶所分解。草食动物由于其瘤胃中微生物能产生纤维素酶，故可以利用纤维素功能。

2．半纤维素（hemicellulose）与纤维素一样主要以β-1，4糖苷键连接，也存在β-1，3 糖苷键，根据主链和支链上所含的单糖不同可分为木聚糖、半乳聚糖、甘露聚糖和阿拉伯糖的多聚体。有的还含有半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸。

3．木质素虽然木质素包括在粗纤维和不可利用碳水化物的范畴内，但它并不是真正的碳水化物，而是苯基-丙烷衍生物的复杂聚合物，它与纤维素、半纤维素共同构成植物的细胞壁。

4．果胶（pectin）果胶主链成分为半乳糖醛酸酯，典型的侧链为半乳糖和阿拉伯糖，是存在与蔬菜和水果软组织中的无定形物质。它可在热溶液中溶解，而在酸性溶液中遇热形成凝胶，在食品加工中做为增稠剂使用。

5．抗性淀粉（RS）包括改性淀粉和经过冷却加热处理的淀粉。抗性淀粉在生理功能上与膳食纤维极为相似，故归入膳食纤维。它属于不溶性膳食纤维，但通常兼具可溶性膳食纤维的特点，可用做葡萄糖的缓释剂，用于降低餐后血糖。有动物研究表明，在体内和体外试验中抗性淀粉都可促进益生菌的生长，增加大肠双歧杆菌的数目。

6．不可消化寡糖具有生理调节作用的不可消化寡糖（non-digestible oligosaccharide，NDO）是有3~9个单聚糖合成的短链多糖。这些多糖可能由相同或不同的单体聚合、并经不同的键连接而成。NDO是某些植物如豆科籽实、谷物中的天然成分（棉子糖—存在于蜂蜜、也是大豆低聚糖的成分之一、水苏糖）。此外，还可以生产NDO作为饲料和食品中的功能性添加剂，例如可以通过部分水解菊粉制备低聚果糖（FOS），由乳糖制备低聚半乳糖（TOS）。NDO的生理功能和化学性质均取决与其化学组成。NDO大多可溶于水，乙醇及体液，但在体内PH条件下却相当稳定，NDO的营养功能源于其独特的发酵品质，也被称为双歧因子。

纤维素、半纤维素不具有类似的功能，这可能是由于异质性造成的，NDO对外源性的非特异性刺激作用可以阻止不良微生物区系的建立。

7．树胶（gum）和粘胶（mucilage）是由不同的多糖及其衍生物组成。阿拉伯胶（arabicgum）、瓜儿胶（guargum）属于这类物质，可用于食品加工作为稳定剂。

（二）膳食纤维的营养功能

1．膳食纤维的理化特性

（1）持水性：DF的化学结构中含有很多亲水基团，因此具有很强的吸水膨胀能力。DF膨胀可填充胃肠道，增加饱腹感。不同DF的持水性也不同，可溶性DF比不溶性DF持水性强。可溶性DF吸水后，重量能增加到原自身重量的30倍，并能形成溶胶和凝胶，增加胃肠中内容物的粘度，延缓胃中食糜的排空速度。可溶性DF可使胃排空时间明显延长，而不溶性DF 则无此作用。

（2）结合和交换离子：DF化学结构中包含一些羧基、醛基及羟基类侧链基团，呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与钙、镁、锌等阳离子结合，使钠离子与钾离子交换，特别是与有机离子进行可逆的交换。

（3）发酵特性：DF能被肠内微生物不同程度地发酵分解。不同来源的DF被分解的程度也不同，这与其持水性、多糖结构等有关。

（4）吸附螯合有机化合物：DF表面带有很多活性基团，可以吸附螯合胆汁酸、胆固醇、变异原等有机分子，其中对胆汁酸的吸附能力以木质素较强，纤维素弱些。同时，DF还能吸附肠道内的有毒物质，并促进它们排出体外。

2．膳食纤维的生理作用

（1）增加饱腹感，降低对其他营养素的吸收：DF进入消化道内，在胃中吸水膨胀，增加胃的蠕动，延缓胃中内容物进入小肠的速度，也就降低了小肠对营养素的吸收速度。同时使人产生饱胀感，对糖尿病和肥胖症患者减少进食有利。

从胃进入小肠的DF，几乎不能被消化酶分解，便继续向肠道下部移动。其间，DF对肠内容物的水合作用、脂质的乳化作用、消化酶的消化作用都产生一定的影响，对食物块的消化以至于营养素的吸收都有一定的阻碍，其中能形成高粘度溶胶和凝胶的水溶性膳食纤维的这种作用更强。

与阳离子有结合能力的DF能使无机盐在肠道的吸收受阻，而具有离子交换能力的藻酸（属可溶DF）等，能吸附钠盐，随粪便排出体外，从而具有降低血压的作用。

（2）降低血胆固醇，预防胆结石、高脂血症和心血管疾病：DF能阻碍中性脂肪和胆固醇的吸收，对饮食性高血脂症有预防作用。DF可减少胆汁酸的再吸收量，该变食物消化速度和消化道分泌物的分泌量，起到预防胆结石的作用，防治高脂血症和心血管疾病。

（3）预防糖尿病：可溶性DF的粘度能延缓葡萄糖的吸收，可抑制血糖的上升，改善糖耐量。DF还能增加组织细胞对胰岛素的敏感性，降低对胰岛素的需要量，从而对糖尿病预防具有一定效果。

（4）改变肠道菌群：进入大肠的DF能部分地、选择性地被肠内细菌分解与发酵，从而改变肠内微生物菌群的构成与代谢，诱导有益菌群大量繁殖。

（5）促进排便、预防肠癌和乳腺癌：由于微生物的发酵作用而生成的短链脂肪酸能降低肠道pH值，这不仅能促进有益菌群的繁殖，而且这些物质能够刺激肠道黏膜，从而促进粪便排泄。由于DF吸水，可增加粪便体积和重量，促进肠道蠕动，减少粪便硬度，增加排便频率，减轻直肠内压力，降低粪便在肠道中停留的时间，可以预防憩室症与便秘，以及长时间便秘引起的痔疮和下肢静脉曲张。同时也减轻了泌尿系的压力，缓解膀胱炎、膀胱结石和肾结石等泌尿系统疾病的症状。由于DF的通便作用，可以使肠内细菌的代谢产物，以及一些