膳食纤维的基本知识

膳食纤维的基本知识

一.膳食纤维的基本知识

1.1膳食纤维的分类及相关概念

1.1.1 膳食纤维的概念

膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和（美国化学家协会），一般是指不易被消化酶消化的多糖类食物成分，聚合度≥3的碳水化合物和木质素，主要来自于植物的细胞壁（中国营养学会）。基于以上定义，膳食纤维包括很多不被人体小肠消化的物质，如纤维素、半纤维素、树胶、β-葡聚糖、胶质、木质素、葡聚糖、果聚糖、抗性淀粉和糊精等。

1.1.2 膳食纤维的分类

1，根据膳食纤维在水中溶解性不同，将其分为2个基本类型，即：水溶性膳食纤维（SDF）与不溶性膳食纤维（NDF）。

水溶性膳食纤维（SDF）是可溶于温水或热水，且其水溶液能被4倍95%的乙醇再沉淀的那部分纤维，主要是细胞壁内的储存物质及分泌物，另外还包括微生物多糖和合成多糖，其组成主要是一些胶类物质，如果胶、树胶和粘液等，还有半乳甘露糖、葡聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素和真菌多糖等，部分半纤维素。

不溶性膳食纤维（IDF）是不溶于温水或热水的那部分纤维，主要是细胞壁的组成部分，包括纤维素、部分半纤维素、木质素、原果胶、角质、壳聚糖、植物蜡和二氧化硅及不溶性灰分等。此外，功能性低聚糖和抗性淀粉也普遍认为属于膳食纤维。此部分纤维在中性洗涤剂的消化作用下，样品中的糖、淀粉、蛋白质、果胶等物质被溶解除去后不能消化的残渣。

虽然低聚果糖和其它类型的复杂碳水化合物传统意义上并不被认为是纤维，但它们确实符合必要的标准，现在被接受为一些膳食纤维的形式。

2，根据在大肠内的发酵程度不同，膳食纤维可分为部分发酵类纤维和完全发酵类纤维。

部分发酵类纤维包括：纤维素、半纤维素、木质素、植物蜡和角质等；完全发酵类纤维包括：β-葡聚糖、果胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、海藻胶和菊粉等。

一般说来，完全发酵类纤维多属于可溶性纤维，而部分发酵类纤维多属于不溶性纤维，但也有些例外，例如羧甲基纤维（CMC）易溶于水，但几乎不被大肠内的菌群所发酵。

1.2 粗纤维

粗纤维是植物细胞壁的主要组成成分，包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等成分。通常蔬菜、水果、粮谷类所含的食物纤维都叫粗纤维（目前我们国家还没有粗纤维的定义，只是一个习惯称呼而已）。粗纤维是膳食纤维的一部分，在测定中，是植物组织用一定浓度的酸、碱、醇和醚等试剂，在一定温度下，经过一定时间的处理后所剩下的残留物，其主要成分是纤维素和木质素。

酸性洗涤纤维（ADF）：用酸性洗涤剂去除饲料中的脂肪、淀粉、蛋白质和糖类等成分后，残留的不溶解物质的总和，包括纤维素、木质素及少量的硅酸盐

等。

中性洗涤纤维（NDF）：用中性洗涤剂去除饲料中的脂肪、淀粉、蛋白质和糖类等成分后，残留的不溶解物质的总和，包括构成细胞壁的半纤维素、纤维素、木质素及少量的硅酸盐等。

1.3 膳食纤维的主要成分

1.3.1 不溶性膳食纤维

纤维素（Cellulose），是不溶性膳食纤维的基本结构，一种由β葡萄糖分子以β-糖苷键连接起来的直链聚合物，由300-500个葡萄糖缩合而成，最多能达到1000个葡萄糖单体。自然界分布最广、含量最多的一种多糖，占自然界碳含量50%以上，一般木材中，纤维素占40-50%，还有10-30%的半纤维素和20-30%的木质素。不溶于冷水、热水、烯酸和稀碱溶液。人体内的淀粉酶只能水解α-1,4-糖苷键，而不能水解β-1,4-糖苷键，因此纤维素不能被人体胃肠道的酶消化；

半纤维素（Hemicellulose），是由一些单糖如阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和木糖混合组成的一种聚合物，是一种具有支链的异质多糖，也不溶于冷水、热水和烯酸，但能溶于稀碱溶液（半纤维素中的某些成分是可溶的，在谷类中可溶的半纤维素被称之为戊聚糖，它们可形成黏稠的水溶液并具有降低血清胆固醇的作用），与烯酸加热时比纤维素更易水解，具有亲水性。原来是从总纤维素中以17.5%NaOH至24%KOH提取出来的多糖成分的总称，而没有相应的特定的化学结构。半纤维木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。

1.3.2 可溶性膳食纤维

果胶（Pectin）：可溶性膳食纤维的一种，许多蔬菜、水果含有果胶，其化学组成与半乳糖醛酸相似。其分子主链上的糖基是半乳醛酸，其侧链上是半乳糖和阿拉伯糖。它是一种无定型的物质，存在于水果和蔬菜的软组织中，可在热溶液中溶解，在酸性溶液中遇热形成胶态，具有与离子结合的能力。

β-葡聚糖（β-glucan）：可溶性膳食纤维的一种，β-葡聚糖在结构上是不同

于一般多糖（如淀粉、糖原、糊精等）的，因为一般多糖是以β1,4-糖苷键联结，而葡聚糖则是以β-1,3糖苷键结构为主体，而又一些β-1,6键为侧枝，不同于一般糖类的线型分子结构，而是形成螺旋型分子结构。

聚葡萄糖（Polydextrose）：聚葡萄糖是由葡萄糖和少量山梨醇、柠檬酸经高温熔融，随机缩聚而成的多糖。聚葡萄糖分子量分布广（162-20000Da），约有90%的聚葡萄糖分子量在504-5000之间，平均聚合度约为12，平均分子量为2000.聚葡萄糖含有的糖苷键种类多，以1,6-糖苷键为主，分子结构比较复杂。

甲壳质（Chitin）：又叫甲壳素，是以β-1,4-糖苷键相连的线型生物高分子，是自然界中唯一存在的碱性多糖。存在于低等植物菌类、藻类的细胞，高等植物的细胞壁，以及节肢动物（虾、蟹）的甲壳，乌贼的骨架，昆虫的外壳、内脏衬里、筋腱及翅上的覆盖物等。甲壳素与纤维素的化学结构非常相似，分子链为线型直链，不同点在于甲壳素C2上又一个乙酰氨基（CH3CONH-）。甲壳素脱去乙酰基便得到壳聚糖，三者的结构比较，如图所示：

抗性淀粉（Resistant Starch，RS）：抗性淀粉是指在健康者小肠中不能被吸收的淀粉及其降解产物，主要存在于整粒和回生的高淀粉类食物中，可被结肠菌群分解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸（SCFA）及其降解产物，对人体健康有益。RS的分子结构较小，长度为20-25个葡萄糖残基，是以氢键连接的多分散线性聚糖。RS之所以能抵抗酶的水解，是由于聚糖的葡萄糖残基链之间存在较强的氢键，该氢键在155-160℃时具有40J/g的焓，可能是由于这种聚糖具有β型晶体结构。

1.3.3 木质素