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膳食纤维是一类崭新的食品配料和活性成分，在20世纪80年代其发展达到了顶峰。近二三十年来，由于科研人员的不断努力、新闻媒介的尽力宣传及在大量的事实面前，膳食纤维的重要生理功效在更大范围内为人们所广泛接受。用来解释膳食纤维能够保护人体免遭各种疾病侵害的理论学说也逐渐为人们所接受，便秘的预防保护理论第一个被接受，接下去是心血管疾病、痔疮、糖尿病、结肠癌和肥胖症等。虽然有很多实例表明高膳食纤维食物会保护人体免受阑尾炎、胆结石、静脉血管曲张和局部贫血型心脏病的侵害，但这方面的研究较少。 早期的研究工作业已表明，膳食纤维的缺乏与不足会引起各种疾病。这个结论现在这样表述：膳食中足够数量的膳食纤维会保护人体免遭这些疾病。现在，已不把西方文明病的发病程度专一归因于某个单独的食物成分，所以在引入高纤维食品时必须指出它同时是低脂肪的。 在国外，膳食纤维在食品工业中的应用已是一件很普遍的事。膳食纤维的生理功效是明确而肯定的，诸如预防便秘与结肠癌、调节血脂、调节血糖以及减肥等。膳食纤维的不足或缺乏，与现代“文明病”的发病率与发病程度有直接的关系。然而，由于膳食纤维化学成分的高度不专一性，并不是所有的膳食纤维都具备这些功效。
一、膳食纤维的定义 “膳食纤维（dietary fiber）”的概念，是由H．C．Trowell1972年首次引入，用以区别极易令人误解的“粗纤维（crude fiber）”这一概念。 粗纤维用以描述不能被消化的、吸收的食物残渣，通常认为粗纤维对人体不具有营养作用，甚至吃多了还会影响人体对食物中营养素，尤其是对微量元素的吸收，对身体不利，一直未被重视。然而，通过一系列的调查研究，特别是近来人们发现，并认识到某些不能被人体消化吸收的“非营养”物质，却与人体健康密切有关，而且在预防人体某些疾病如冠心病、糖尿病、结肠癌和便秘等方面起着重要作用，与此同时，也认识到“粗纤维”一词概念已不适用，因而将其废弃改为膳食纤维。 膳食纤维是一般不易被消化的食物营养素，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。膳食纤维是健康饮食不可缺少的。 膳食纤维主要是以生理功能和分析方法为主来定义的，所包含的组分非常复杂，加之随着现代科技和食品工业的高速发展，出现了很多具有类似膳食纤维性质的食品成分，如抗性淀粉、寡糖以及菊芋多糖等，使得最初的膳食纤维定义的局限性越来越明显。随着人们对膳食纤维重要生理功能的认识，出现了大量的膳食纤维类食品，因此有必要给它一个准确的定义。 1999年11月，在第84届AACC年会上举行的专门会议明确了膳食纤维的定义是： 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，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物物质。膳食纤维具有润肠通便、调节控制血糖浓度、降血脂等一种或多种生理功能。以上定义明确规定了膳食纤维的主要成分，膳食纤维是一种可以食用的植物性成分，而非动物成分，主要包括纤维素、半纤维素、果胶及亲水胶体物质，如树胶、海藻多糖等组分；另外还包括植物细胞壁中所含有的木质素；不被人体消化酶所分解的物质，如抗性淀粉、抗性糊精、抗性低聚糖、改性纤维素、黏质、寡糖以及少量相关成分，如蜡纸、角质、软木脂等。 虽然膳食纤维在人体口腔、胃和小肠内不被消化吸收，但大肠内的某些微生物会降解它的部分组成成分(主要是水溶性部分)。从这个意义上说，膳食纤维的净能量不严格等于零。
二、膳食纤维的化学组成和物理特性 膳食纤维的化学组成包括： ①纤维状碳水化合物(纤维素)； ②基质碳水化合物(果胶类物质、半纤维素等)； ③填充类化合物(木质素)。 其中，①、②构成细胞壁的初级成分，随着细胞的生长而生长；③为细胞壁的次级成分，通常是死组织，没有生理活性。 纤维素是一种植物多糖，它是细胞壁的主要结构物质。 半纤维素是植物细胞壁中除纤维素和木质素之外的另一类重要组分，由于总是与纤维素共同存在于植物细胞壁中而得名。但半纤维素的生成和化学结构与纤维素并没有关系，它是另一类植物多糖。半纤维素的种类很多，不同种类的半纤维素其水溶性也不同，有的可溶于水，但绝大部分都不溶于水。 从具体的组成成分看，膳食纤维包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纤维素和木质素等。其中部分成分能够溶解于水中，称为水溶性膳食纤维，其余的称为不溶性膳食纤维。来源不同的膳食纤维，其化学组成与含量的差异可能很大。 膳食纤维的物理特性主要是吸水性和吸附性，膳食纤维具有较强的持油、持水能力及增容作用，可以加快肠蠕动的频率和时间；此外，纤维还有一些其它的功能特性。如良好的感观特性和咀嚼感，良好的水分散性，增稠稳定功能，超常耐烘烤性等。
三、膳食纤维的种类 按溶解性，膳食纤维可分为水溶性和水不溶性两大类。水不溶性纤维包括纤维素、木质素、某些半纤维素和壳聚糖等，它们是细胞壁的组成成分；而果胶、瓜尔胶、藻酸钠、葡聚糖和真菌多糖等则为水溶性纤维，它们主要是植物细胞壁内的贮存物与分泌物。所有植物性食品均含有水溶性纤维和水不溶性纤维，但其水溶性和水不溶性纤维的含量则有很大差异。例如，谷物中水不溶性纤维的含量较高，而水果中水溶性纤维的含量较高，豆类、燕麦和大麦中的水溶性与水不溶性纤维的比例比较均衡。 谷物纤维 小麦纤维：小麦麸皮含有约45％的膳食纤维，其中以水不溶性膳食纤维居多，在焙烤食品和快餐谷物食品中应用广泛。 玉米纤维：呈浅黄褐色，气味很淡，具有怡人的清香，在快餐食品、焙烤食品、谷物食品、膨化食品及肉类食品中都有应用，也可作为汤料、卤汁的增稠剂。 燕麦纤维：其中水溶性纤维含量较高，在降低血清胆固醇和预防心血管疾病方面功效显著。它最初是在快餐谷物食品中作为配料，发展至今已在饼干、面包和甜点心等多种食品中得到了很好的应用，并可望得到进一步发展。 米糠：是一种较好的膳食纤维源，但因米糠油主要由不饱和脂肪酸组成，容易产生怪味而给其应用带来了很多不利因素。 大麦纤维：以啤酒发酵后的残渣为原料生产而成，含有67％不溶性纤维、3％可溶性纤维、18.5％蛋白质、6.8％脂肪及4.6％灰分，在低能量焙烤食品中有很好的应用前景。 豆类纤维 豌豆纤维：是以豌豆壳或脱壳后的豌豆为原料加工而成的。以豌豆壳为原料制得的豌豆纤维含75％～80％膳食纤维，色浅而味淡；以脱壳后的豌豆为原料制得的豌豆纤维含47％膳食纤维，具有很好的持水性。使用豌豆纤维的低脂类香肠及馅饼，具有良好的组织结构。豌豆纤维还可用作酱汁及调味品的增稠剂，在乳制品中也有很大的应用潜力。 大豆纤维：是一种优质纤维，一般以豆渣（soybean risidue，SR）为原料提取制得，具有较明显的降血脂和稳定血糖的作用，很适合用来生产低能量食品，包括低能量的早餐食品、焙烤食品和饮料等。以豆渣为原料，经过特殊的湿热处理转化内部成分活化膳食纤维生理功能，再经脱腥、干燥粉碎，可制得一种乳白色的高品质多功能大豆纤维(multifunctional soybean fiber，MSF)，在减肥、抗病等多方面具有良好的应用前景。此外，从豆类种子中提取出的瓜尔胶、洋槐豆胶和古柯豆胶等，与其他植物胶(如阿拉伯胶、琼脂等)和微生物多糖一样均属于可溶性纤维，具有良好的乳化性与悬浮增稠性。添加入食品中，能提高持水性与保形性，提高冷冻一融化稳定性等，具有广泛的用途。 果蔬纤维 橘子纤维：水溶性纤维含量高，具有较强的吸水和吸油能力，还有维生素C和Ca、K等矿物元素，以及较高浓度的类黄酮，可用于焙烤食品、谷物食品、沙司、布丁及冷冻点心等食品中。橘子纤维颗粒较粗，易于悬浮，能使冷饮、橘汁等饮料呈现出天然橘子色泽，即使在冷冻状态下也能保持其外观质量，可制作如天然果肉般外观的饮料、果汁(如粒粒橙)等。 甜菜纤维：以甜菜浆汁为原料而制得，色白而味淡，纤维含量74％，其中水溶性纤维24％。持水性很好，吸水率达500％，可应用于焙烤食品、膨化食品、方便食品、布丁、饮料及肉制品中另外，它还可用于汤料、添加量为1％～2％。当纤维粒度小于10mm时，也可用于巧克力。 榨汁回收纤维：在榨汁回收的低水分苹果纤维和梨纤维中，含有65％～75％的膳食纤维，其中大部分为不溶性纤维，其口味柔和，主要用于焙烤食品和谷物食品中。以榨汁后所剩的残渣加工而得的胡萝卜纤维，风味独特，很受欢迎。 其他天然纤维 甘蔗纤维：是以甘蔗制糖后所剩蔗渣为原料制得的，其总膳食纤维含量为85％～90％，其中纤维素、半纤维素和木质素含量分别为40％-～45％、20％～25％和15％～20％。甘蔗纤维的膨胀性好，持水力为500％，生理功能良好。 菊粉：主要由菊芋(Helianthus tuberosus)或菊苣(Chicory)中提取而得，属于可溶性膳食纤维，同时还是一种天然的油脂替代品。 抗性淀粉：是指被包含在不溶性膳食纤维中的淀粉，可以作为无能量填充剂应用于低能量食品中，是不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其分解物的总称，在自然界广泛存在。 抗性淀粉可以作为无能量填充剂应用于低能量食品中。同时，它不像膳食纤维那样易吸收大量水分，因此十分适合于低水分含量的食品中，且不会影响食品的风味和质构。抗性淀粉还有一个优于膳食纤维的显著特点就是，它可通过一般的制备方法增加人们对抗性淀粉的摄入量。抗性淀粉的一个最主要的缺点就是感官品质较差。但日本已开发出包括面包、面条和饼干等系列的抗性淀粉食品，这些食品具有抗性淀粉的生物功效，但对食品感官无不良影响，较易为消费者接受，具有广阔的市场前景。 甲壳素(chitin)和壳聚糖(chitosan)：甲壳素又名几丁质、甲壳质或壳多糖，是自然界第二大丰富的生物聚合物，分布十分广泛，是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹、昆虫等外壳的重要成分，也存在于低等植物如菌藻类和真菌的细胞壁中，是一种巨大的可再生资源。壳聚糖是甲壳素脱去乙酰基后的产物，现存的技术尚不能将甲壳素完全脱去乙酰基变成100％的壳聚糖，也很难将两者完全分离开。甲壳素和壳聚糖及由此改性后的衍生物具有比纤维素及其衍生物更加丰富的功能性质，除在食品工业有许多用途外，在医药、化工、生物、农业、纺织、印染、造纸、环保等众多领域具有极其重要的用途。 合成、半合成纤维 葡聚糖：属于合成或半合成的水溶性纤维，能悬浮固体颗粒，控制黏度，利于膨胀，呈现出奶油状口感，提高对微波或热处理的稳定性，改善产品质构以及提高稠度等，应用于冰淇淋、饮料、糕点等多种食品中。此外，葡聚糖还被用作油脂替代品。
四、膳食纤维的生理功效 美国、英国及亚洲学者建议膳食纤维的适宜摄入量是20～35g／d，我国中等能量摄入(10MJ)的成年人膳食纤维适宜摄入量为25～30g／d。对于不同品种的膳食纤维，由于其内部化学组成、结构以及物化特性的不同，在对机体健康的作用及影响方面也有差异，并不是所有的膳食纤维都具备下列所有的生理功能。 无能量、防治肥胖 膳食纤维会减弱小肠内食物之间以及食物与消化酶之间的混合，影响消化吸收。膳食纤维还可减少脂质与胆酸的混合，抑制脂肪的乳化，影响脂质在小肠中的吸收，从而达到防治肥胖的目的。膳食纤维的高持水性及缚水后体积的膨胀性，对胃肠道产生容积作用，并且引起胃排空的减慢，更快产生饱腹感且不易感到饥饿，对于预防肥胖症大有益处。此外，肠腔内的膳食纤维通过对营养素吸收速率和吸收部位的调节作用，而在维持胃肠系统的功能中起重要作用。 虽然膳食纤维号称无能量，但实际上，虽然膳食纤维在人体口腔、胃和小肠内不被消化吸收，但却会被结肠内的某些微生物所发酵降解，产生短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)。其中，乙酸和丙酸可被结肠上皮细胞或末梢组织所代谢，提供能量，而丁酸则是结肠细胞的主要能源物质，因此，从这个意义上来说，膳食纤维的净能量并不严格等于0，但基本为0。例如，大豆纤维、小麦纤维、玉米纤维等的情况都是这样。 调节血糖水平、防治糖尿病 膳食纤维的缺乏被认为是引起人类糖尿病的重要原因之一，西方人糖尿病发病率高的一个重要原因就在于此。膳食纤维的摄取，有助于延缓和降低餐后血糖和血清胰岛素水平的升高，改善葡萄糖耐量曲线，维持餐后血糖水平的平衡与稳定。这一点对于糖尿病患者来说尤为有利，因为改善机体血糖情况，避免血糖水平的剧烈波动，使之稳定在正常水平或接近正常水平范围内是十分重要的。 调节血脂水平、防治心血管疾病 膳食胆固醇的吸收率与机体血浆胆固醇水平直接相关，膳食胆固醇吸收率下降有利于血浆胆固醇水平的下降。高纤维食品可对高脂食品升高血清胆固醇的作用起到拮抗效果，其根本原因在于膳食纤维可有效降低血脂水平，这已被大量人体和动物试验所证实。普遍认为，膳食纤维可有效降低血清总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），但对血清甘油三酯(TG)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平的影响却缺乏比较统一的试验结果。LDL-C也被称作致动脉硬化因子，而HDL-C也被称为抗动脉硬化因子，前者的降低和后者的升高均显示血脂情况的改善。 调节肠道菌群 机体肠道菌群结构受膳食因素的影响很大，不同膳食结构的人群，其肠内菌群的数量与结构也不尽相同，改变膳食组成即可使现存的微生物菌群比例发生变化。来自小肠的未被消化吸收的膳食纤维进入大肠后，对其中微生物菌群的数量和种类产生重要影响。水溶性膳食纤维由于易被肠道菌群作用，因而影响肠道菌群效果也更为明显。 某些品种的水溶性膳食纤维(如菊粉)，还是肠道内固有的有益细菌—双歧杆菌的有效增殖因子，双歧杆菌在肠道内大量繁殖能够起抗癌作用。并且，随着年龄的增大，由于胃肠液分泌量的减少，肠道内的双歧杆菌活菌数会逐渐减少。双歧杆菌活菌数的减少被认为是衰老、机体免疫力下降和肿瘤发生的重要原因。 抑制有毒发酵产物、润肠通便、防治结肠癌 食物经消化吸收后所剩残渣到达结肠后，在被微生物发酵过程中，可能产生许多有毒的代谢产物，给人体的健康带来很多不利影响。膳食纤维对这些有毒发酵产物具有吸附螯合作用，可减少其对肠壁的刺激。并且，膳食纤维酵解产生短链脂肪酸，降低肠道pH值，刺激肠道蠕动，也有利于促进有毒物质的迅速排出。 结肠内的腐生菌适于在较高pH值环境中生长，且易产生致癌物质。而膳食纤维在结肠内被一些有益菌所降解后产生短链脂肪酸，使结肠肠道内pH值下降，抑制了腐生菌的生长，也减少了致癌物的产生。同时，由于膳食纤维对多种致癌物质有很强的吸附作用，使致癌物质在结肠内的浓度降低，减少了致癌物质对结肠壁的刺激。但同时，膳食纤维还有助于降低结肠内参与生成致癌物质的酶的活性，使结肠肠道内致癌物质的产生量减少。 膳食纤维促进肠道蠕动，缩短了粪便在结肠内的停留时间；同时也增加了粪便的排泄量，使肠道内的致癌物质也得到了稀释，因此，致癌物质对肠壁细胞的刺激减少，也有利于预防结肠癌。 膳食纤维在结肠中发酵降解产生的短链脂肪酸(包括乙酸、丙酸和丁酸)，对防治结肠癌也十分有利。丁酸是这些短链脂肪酸中最重要的一种，它可调节结肠细胞的增殖，在预防结肠癌方面具有重要作用。 预防肠憩室和乳腺癌 较多的膳食纤维有助于预防肠憩室。膳食纤维可使粪便体积增大，导致结肠内径变大，而不易形成憩室。膳食纤维增加粪便含水量和体积，有利于减小肠壁压力而预防憩室症。若膳食纤维摄人量太少，则粪便干而硬，通过结肠时给肠壁造成很大的压力，导致结肠环形肌肉乏力而产生一个个小憩室。对于因膳食纤维缺乏而造成的憩室症，补充膳食纤维即可缓解其症状。研究表明，小麦纤维对于治疗憩室症十分有效。 多次调查发现，尽管危险因素相当，那些大量摄入富含膳食纤维食品的妇女与几乎不吃这些食品的妇女相比，似乎很少有患乳腺癌的可能。目前对此的解释是，膳食纤维可能会减少血液中能诱导乳腺癌的雌性激素的比率。 |
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