第五节　膳食纤维

一、概述

通常认为，膳食纤维是木质素与不能被人体消化道分泌的消化酶所消化的多糖的总称。包括植物中的纤维素、半纤维素、木质素、戊聚糖、果胶和植物胶质等，也有人主张还应包括动物性的甲壳质、壳聚糖等，甚至包括人工化学修饰的甲基纤维素和羧甲基纤维素等。膳食纤维在体内基本以原形通过消化道到达结肠，其中，50%以上可被细菌分解为低级脂肪酸、水、二氧化碳、氢气和甲烷。

膳食纤维的含量依食物种类不同而异，例如，蔬菜中的嫩茎、叶等含量高，含淀粉较高的根茎类则居中。不同食物的膳食纤维组成成分也不相同，如蔬菜、干豆类以纤维素为主，谷类则多以半纤维素为主。木质素在一般的果蔬植物中含量甚少。此外，一般来说，谷物加工越精细，膳食纤维的含量越低。

膳食纤维大体可分为不溶性和可溶性两大类。不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素和木质素，它们是植物细胞壁的组成成分，存在于禾谷类、豆类种子的外皮以及植物的茎和叶中。可溶性膳食纤维包括果胶、藻胶、豆胶以及树胶等，主要存在于细胞间质，如水果中的果胶，海藻中的藻胶，某些豆类的豆胶等。

近年来大量研究表明，膳食纤维对预防许多疾病都有显著的效果，因此越来越多的人认为膳食纤维在营养上已不再是惰性物质，而是人们膳食中不可缺少的成分，因其重要的生理功能，日渐受到人们的重视。流行病学调查研究结果发现，缺乏膳食纤维的西方国家，一些流行疾病，如结肠癌、高胆固醇血症、便秘、痔疮等疾病都直接或间接与膳食纤维有关，因此膳食纤维的营养学意义越来越受到人们的重视和关注。

膳食纤维的种类、食物来源和主要功能见表3-3。

二、膳食纤维的主要成分

1.纤维素

纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，由数千个葡萄糖单位以β-1，4-糖苷键连接而成，为不分支的线状均一多糖。因人体内的消化酶只能水解α-1，4-糖苷键而不能水解β-1，4-糖苷键，故纤维素不能被人体消化酶分解、利用。纤维素有一定的抗机械强度、抗生物降解、抗酸水解性和低水溶性。纤维素（包括改性纤维素）在食品工业中常被作为增稠剂应用。

2.半纤维素

半纤维素存在于植物细胞壁中，是由许多分支的、含不同糖基单位组成的杂多糖。其组成的糖基单位包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。通常主链由木聚糖、半乳聚糖或甘露聚糖组成，支链则带有阿拉伯糖或半乳糖。半纤维素的分子量比纤维素小得多，由150～200个糖基单位组成，以溶解或不溶解的形式存在。

半纤维素也不能被人体消化酶分解，但在到达结肠后可比纤维素更易被细菌发酵、分解。

3.果胶

果胶的组成与性质可依不同来源而异。通常其主链由半乳糖醛酸通过α-1，4-糖苷键连接而成，其支链上可有鼠李糖，主要存在于水果、蔬菜的软组织中。果胶因其分子中所含羧基甲酯化的不同而有高甲氧基果胶和低甲氧基果胶，并具有形成果胶凝胶的能力。果胶在食品工业中作为增稠剂、稳定剂广泛应用。

4.树胶

树胶是植物中的一大类物质，由不同的单糖及其衍生物组成，主要成分是L-阿拉伯糖的聚合物，还有D-半乳糖、L-鼠李糖和葡萄糖醛酸。树胶是非淀粉多糖物质，它们都不能被人体消化酶水解，具有形成冻胶的能力。在食品工业中作为增稠剂、稳定剂广泛使用。

5.海藻胶

海藻胶是从天然海藻中提取的一类亲水多糖胶。不同种类的海藻胶，其化学组成和理化特性等亦不相同。例如，来自红藻的琼脂由琼脂糖和琼脂胶两部分组成。琼脂糖是由两个半乳糖基组成，而琼脂胶则是含有硫酸酯的葡糖醛酸和丙酮酸醛的复杂多糖。海藻胶因具有增稠、稳定作用而广泛应用于食品加工。

6.木质素

木质素是使植物木质化的物质。在化学上它不是多糖而是多聚苯丙烷聚合物，或称苯丙烷聚合物。因其与纤维素、半纤维素同时存在于植物细胞壁中，进食时往往一并摄入体内，而被认为是膳食纤维的组成部分。通常果蔬植物所含木质素甚少，人和动物均不能消化木质素。

三、膳食纤维的营养学意义

膳食纤维组成成分复杂且各具特点，加之与植物细胞结构及其他化合物如维生素、植物激素、类黄酮等紧密相连，很难完全区分其独自的作用。但已有实验表明，膳食纤维的确有许多对人体健康有益的作用。它们可以通过生理和代谢过程直接影响人类健康，降低疾病的危险因素和减少疾病的发病率。

1.促进结肠功能，预防结肠癌

人们很早就知道，食物中的粗纤维有通便的作用。大多数纤维素具有促进肠道蠕动和吸水膨胀的特性。一方面可使肠道肌肉保持健康和张力，另一方面粪便因含水分较多而体积增加和变软，有利于粪便的排出。

据有关文献报道，美国结肠癌占癌症死亡率的比例很高，而非洲农村则极少有结肠癌的发生。日本结肠癌的患病率远远低于美国，但日本人移居美国之后，其后代结肠癌的患病率升高。有人推测，结肠癌发病率低的原因之一，在于膳食纤维刺激肠的蠕动，加速粪便从肠腔排出，减少了粪便中致癌因子与肠壁接触的机会。同时膳食纤维吸收水分，增大了粪便的体积，降低了致癌因子的浓度，从而有利于防止结肠癌。1978年有人进行过如下试验，开始吃普通膳食3周，作为对照；以后分别加入4种不同来源膳食纤维，分别为糠麸、卷心菜、苹果、胡萝卜，结果表明，加了膳食纤维后，食物通过肠道的时间显著加快，其中最快的是加糠麸的，原来食物通过肠道的时间是49～79h，加食糠麸后，缩短为35～51h，排便量也有显著增加。

2.提高人体的免疫力

木质素具有提高人体免疫力，间接地抑制癌细胞的功能。如木质素可与金属相结合，起到抗化学药品及食品添加剂的有害作用。

3.降低血糖和血胆固醇

可溶性纤维能减少小肠对糖的吸收，使血糖不因进食而快速升高，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，所以胰岛素释放的减少又可以使血浆胆固醇水平受到影响。各种纤维都可吸附胆汁酸、脂肪等达到降血脂的作用。另外，可溶性纤维在大肠中被肠道细菌代谢分解产生一些短链脂肪酸如乙酸、丁酸、丙酸等，这些短链脂肪酸可减弱肝中胆固醇的合成，对预防和治疗心血管疾病有一定的作用。

4.减少热量摄入，控制体重增加

当摄入膳食纤维时，可减缓食物由胃进入肠道的速度和吸水作用，从而产生饱腹感而减少热能摄入，起到控制体重和减肥的作用。

四、膳食纤维在食品加工中的变化

1.碾磨

碾磨在精制米、面的过程中，可除去谷物的外层皮壳等，降低其总膳食纤维的含量，这主要是降低了不溶性膳食纤维含量。全谷粒粉和精制粉二者的膳食纤维组成不同，全谷粒粉含有大量纤维素。稻谷、大麦和燕麦的壳中含大量木聚糖，通常在食用前通过碾磨、精制时除去。但是燕麦和稻壳常被用作纤维制剂用于强化食品。

2.热加工

膳食纤维在热加工时可有多种变化。加热可使膳食纤维中多糖的弱键受到破坏，这对其功能、营养等来说都具有重要意义。

加热可降低纤维分子之间的缔合作用即解聚作用，因而导致其溶解度变大。若广泛解聚可形成醇溶部分，导致膳食纤维含量降低。中等的解聚作用对膳食纤维含量影响很小，但可改变膳食纤维的功能特性（如黏性、水合作用）和生理作用。

加热同样可使膳食纤维中组成成分多糖的交联键发生变化。由于纤维的溶解度高度依赖于交联键存在的类型和数量，因而加热期间细胞壁基质及其结构可发生变化，这不仅对产品的营养性，而且对可口性都有重大影响。

3.挤压熟化

据报告，小麦粉即使在温和条件下挤压熟化，膳食纤维的溶解度也有增加，此增溶作用似乎依赖于加工时的水分含量。水分含量越低，增溶作用越高，而螺旋转速和温度的作用很小。小麦剧烈膨化也使纤维的溶解度增加，但焙烤和滚筒干燥对膳食纤维的影响很小。此外，另有报告称，小麦粉经高压蒸汽处理时也有不溶性纤维的损失，这主要是阿拉伯糖基木聚糖的降解造成的。

4.水合作用

膳食纤维具有一定的膨润、增稠特性。大多数谷物纤维原料被碾磨时可影响其水合性质。豌豆纤维的碾磨制品比未碾磨制品更快水合，这与其表面积增大有关。

加热也可改变膳食纤维的水合性质。煮沸可增加小麦麸和苹果纤维制品的持水性，而高压蒸汽处理、蒸汽熟化和焙烤的影响不大。其中蒸汽熟化的制品比焙烤制品吸水快。此外，有报告称豌豆壳、糖用甜菜纤维、小麦麸和柠檬纤维在挤压熟化时对持水性仅稍有影响。

五、膳食纤维的摄取与食物来源

1.膳食纤维的摄取

由于膳食纤维对人类的某些慢性非传染性疾病具有预防和保健作用，一些国家根据各自调查研究的情况提出了膳食中的摄入量标准。美国食品药品管理局（FDA）推荐的总膳食纤维摄入量为成人每日20～35g，此推荐量的低限是可以保持纤维对肠功能起作用的量，而上限为不致因纤维的摄入过多引起有害作用的量。每天摄入一定量的植物性食物如400～500g的蔬菜和水果，一定量的粗粮如杂豆、玉米和小米等，可满足机体对膳食纤维的需要。

中国居民素有以谷类为主食，并兼有以薯类为部分主食的习惯。副食又以植物性食物如蔬菜为主，兼食豆类及鱼、肉、蛋等食品。水果则因地区和季节而有所变动。由于中国此前对食品中存在的不溶性膳食纤维、可溶性膳食纤维、总膳食纤维，以及中国居民在这方面的健康和慢性疾病等状况调查研究不够，尚未提出中国膳食纤维的摄入量标准。中国营养学会根据“平衡膳食宝塔建议不同能量膳食的各类食物参考摄入量”中推荐的各类食物摄入量及其所提供的膳食纤维含量，计算出中国居民可以摄入的膳食纤维的量及范围，并进一步计算出不同能量摄取者膳食纤维的推荐摄入量（表3-4）。

2.膳食纤维的食物来源

膳食纤维的资源非常丰富，主要存在于谷物、薯类、豆类及蔬菜、水果等植物性食品中。植物成熟度越高，其纤维含量也越多。适量选用粗杂粮和蔬菜、水果，不偏食，膳食纤维的摄入量一般都能满足人体的生理要求。食物中果胶含量、膳食纤维含量与食品种类的关系见表3-5和表3-6。

此外，一些植物中含有的植物胶、藻类多糖、低聚糖等，也是膳食纤维的良好来源。随着人们生活水平的提高，作为主食的谷类食品加工越来越精细，致使其膳食纤维的含量显著降低。为此，西方国家提倡吃黑面包（全麦面包），并多吃蔬菜水果。