华东理工大学食品科学与工程系 胡国华

      人类社会进入21世纪，社会高度发达，人们生活水平大幅提高，饮食日趋精细，但富贵病（糖尿病、心血管病、肥胖、肠道癌、便秘等）却越来越普遍，加之人口进入老龄化社会，人们对食品的消费观念也发生了变化，对食品要求不仅仅停留在一般的营养，色、香、味等感官品质上，而是越来越讲究功能性，因此可以相信，21世纪的食品将逐渐以功能性食品为主。而膳食纤维正是因其突出的保健功能而被人们认识的。尽管2000多年以前人们就知道纤维类食品的重要性，但膳食纤维一直被认为是为没有营养价值的粗纤维，直到上世纪70年代Trowell等提出膳食纤维概念以及它对现代“富贵病”的重要影响以来，膳食纤维才成为营养学家、流行病学家以及食品科学家等关注的热点，进入90年代更是达到高潮，全世界范围掀起了研究膳食纤维的热潮，受到来自不同领域科学家，包括医生、营养学家、膳食家、食品科学家、生物化学家以及与食品法规及营养教育有关的科学决策者的广泛重视。

一、膳食纤维的定义、组成及分类

（一）膳食纤维的定义

由于膳食纤维不是单一物质而往往是由许多复杂有机物质组成的混合物，因而给予膳食纤维唯一明确的定义就有一定的困难。Trowell给膳食纤维的定义是"人体消化酶不能消化的食物成份的总体"。这一定义和膳食纤维这一名称，现在已普遍被人们接受，但是由于膳食纤维的定义在"生理学的定义"和"化学的定义"之间存在着一定的差别，为此膳食纤维的定义仍会不断地更新。 

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，使得以前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以统一认识。1998年美国AACC（美国谷物分析家协会）成立了一个膳食纤维定义专门委员会，1999年，学术界就膳食纤维定义的统一问题讨论异常活跃，举行了一系列会议及专题讨论。1999年3月7日，关于膳食纤维定义的专门网站开通，不到10天就有100多位来自美国、加拿大、阿根廷、澳大利亚、巴西、德国、新西兰、芬兰、秘鲁等国的科学家对膳食纤维的定义进行了在线讨论，这些成员分别代表了学术界、公益界、法规政策部门、企业界等。1999年6月2～3日，AACC和国际生命科学会（ILSI）共同成立了关于膳食纤维定义的工作委员会，对膳食纤维的准确定义进行讨论，并达成一致意见。1999年7月26日，IFT年会就此问题在芝加哥举行了专门的论坛；同年11月2日，在第84届AACC年会上举行专门会议对膳食纤维定义进行了讨论，最后确定定义如下： 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、粘质、寡糖以及少量相关成分，如蜡纸、角质、软木脂等。

当然上述有关膳食纤维的定义只是相对较新较权威的定义 ，是由AACC给出的定义，并不会是最后的定义，对于来自动物成分的多糖，如甲壳质、壳聚糖以及微生物代谢多糖，如黄原胶、凝结多糖等，一般也能抗人体小肠消化吸收，目前大多数国家包括我国在内的一些专家学者并没有将它们排除在膳食纤维的范围之外。    

（二） 膳食纤维的分类

 膳食纤维是不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素，它包括3个部分：纤维状碳水化合物－纤维素；基料碳水化合物－果胶、果胶类化合物和半纤维素等；填充类化合物－木质素。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。

  　 膳食纤维是不能被人体吸收的多糖类物质，根据其理化性质可以分为可溶性和不溶性两类。可溶性膳食纤维主要有豆胶、果胶、树胶、藻胶和植物粘胶等，在豆类、水果、海带中含量较高。不溶性膳食纤维一般包括纤维素、部分半纤维素和木质素等，存在于谷类、豆类的外皮和植物的茎、叶部等。可溶性和不溶性膳食纤维在饮食中的作用不同，可溶性纤维在胃肠道遇水后与葡萄糖形成粘胶，从而减慢葡萄糖的吸收，降低餐后血糖和胰岛素的升高程度；同时可与胆汁酸结合，降低血胆固醇水平。不溶性纤维在肠道内吸收并保留水分，且可形成网络状，使食物与消化液不能充分接触，延缓葡萄糖的吸收，从而降低餐后血糖的升高程度；同时由于其在肠道内的吸湿性，它能软化粪便而促进排出；还能增加饱腹感。

    根据目前的分析方法测出的膳食纤维的组份大致还可分为以下几类：

       总膳食纤维（TDF）：包括所有的组份在内，如非淀粉多糖、木质素、抗性淀粉（包括回生淀粉和改性淀粉）以及美拉德反应产物等。

   　可溶性膳食纤维（SDF）：包括果胶、树胶等亲水胶体物质和部分半纤维素。

      不溶性膳食纤维（IDF）：包括纤维素、木质素和部分半纤维素。

      非淀粉多糖：食物样品中除去淀粉后，残渣用酸水解成中性糖，然后用气相色谱（GLC）或高效液相色谱（HPLC）定量检测而得出的总和，即为非淀粉多糖，也可用酶解方法检测，包括纤维素、半纤维素、果胶及可溶性非纤维素的多糖。 

二、 膳食纤维的生理作用及供给量

 虽然营养学界对膳食纤维的研究开展较早，但先前的资料主要关注这种食物成份对其他营养素吸收的不利影响以及粗纤维对消化系统的损伤。近二十年有关膳食纤维的研究不仅肯定了它有益于人体健康的保健功能，而且一些国家在膳食调查的基础上提出建议的摄入量。

1970年前营养学中没有"膳食纤维"（Dietary Fiber）这个词，而只有"粗纤维"(Crude Fiber)。粗纤维曾被认为是对人体不起营养作用的一种非营养成份。营养学家考虑的是粗纤维吃多了会影响人体对食物中的营养素，尤其是微量元素的吸收不利。然而通过近20多年来的调查和研究，发现并认识到这种"非营养素"与人体健康密切相关，它在预防人体的某些疾病方面起着重要的作用，对人体的某些慢性非传染性疾病起着预防和保健作用。同时也认识到这种"非营养素"的概念已不适用，因而将"粗纤维"一词废弃，改为"膳食纤维"。因此也可以说"膳食纤维"是食物中具有保健功能的"功效成份"。

另外，虽然膳食纤维在人体的口腔、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。

（一） 膳食纤维的生理作用

20世纪70年代Burkitt和Trowell等在大量流行病调查基础上提出，粗粮或富含膳食纤维的食物可以预防西方社会中所发生的一些疾病如肠癌、憩室病、阑尾炎、便秘、痔疮、糖尿病、心脏病、高胆固醇症及肥胖病等。虽然这些纯属推理，然而，已逐渐引起了人们对膳食纤维的重视，并不断地提出一些理论和进行研究实验加以验证。

 现在，膳食纤维对人体的生理功能逐渐明确，有的得到肯定并得到公认。这些功能包括：预防便秘与结肠癌；降低血清胆固醇，预防由冠状动脉硬化引起的心脏病；改善末梢神经对胰岛素的感受性，调节糖尿病人的血糖水平；改变食物消化过程，增加饱腹感；另外，膳食纤维的充足与否与间歇式疝、胆结石、膀胱结石、阑尾炎、静脉血管曲张、十二指肠溃疡、溃疡性结肠炎、Crohn氏疾病、痔疮、胃食道逆流、深静脉管血栓形成和乳腺癌的发病率与发病程度都有很大的关系。

1.可溶性膳食纤维的作用

 (1)预防血糖值急促上升 可溶性膳食纤维基本上是处于含大量水分及粘度很高的胶质状态。其粘稠度高的特点，使之能够在胃部包裹住其他食物，增加其稳定性，延缓胃的排空时间，减慢食物由胃部进入肠道的速度。又因为膳食纤维是人体的酶不能消化的，所以混合在食物中的纤维就能延缓消化液对食物的作用，减缓营养素在小肠中的吸收速度。人体对营养物质的吸收速度减慢，能防止血糖值急剧上升，有利于预防糖尿病。也有不少学者认为，水溶性膳食纤维的降糖机制主要是其在肠腔内吸收水后，形成了具有粘滞性的凝胶过滤系统，后者阻碍了小肠对葡萄糖和水分的吸收，从而导致糖的吸收延迟，并且凝胶的粘滞性越强对糖吸收的影响也越大。

(2)降低血浆胆固醇：大多数水溶性膳食纤维，如果胶、树胶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。在小肠部位，要消化进食的食物，胆汁就要排出来，我们知道，胆汁的一个重要构成成分就是胆固醇，而多数水溶性膳食纤维具有结合胆汁和中性胆固醇的作用（特别是在酸性条件下结合较多），最后一起被排出体外。排出了一定量的胆汁，也就意味着排出了一定量的胆固醇。此外，水溶性膳食纤维被分解及发酵后所产生的物质中，还含有能阻止胆固醇在体内合成的成分。

    进入体内的粘性纤维迅速被小肠的小型微生物群发酵。过度摄入会导致胃肠等的不耐受性。降低胆固醇原因有：增加小肠内消化团的粘度和稠度、从而降低胆固醇和胆酸的吸收；阻碍胆酸的肝肠循环，增加粪便中胆酸的排除，从而引发肝脏中胆酸的合成，加速胆固醇的氧化。此过程在甲羟戊二酸单体CoA还原酶(HMGR，HMGR是胆固醇合成的限制性酶)的诱导下发生，是胆固醇氧化或排除的一种途径；大肠中微生物发酵可溶性纤维产生的短链脂肪酸通过门静脉被吸收，在肝脏处大部分被代谢，代谢产物丙酸盐可抑制各种代谢，因此丙酸盐可能抑制胆固醇的合成，这一结论已被体外试验证明，在体内还不清楚。这些发生于5％的条件下进行。人们正常的饮食不可能消费如此高的水平。当浓度较低时(如1％)，第一种机理起作用。

胆固醇在体内合成的份量远比从日常饮食中摄取的多。所以，要降低胆固醇值，控制饮食中的胆固醇量虽然重要，但抑制胆固醇在体内的合成、促进胆固醇排出体外会更为有效。水溶性膳食纤维可以抑止胆固醇的合成，或是帮助排出过多的胆固醇，这显然有利于预防心脑血管疾病对人们的侵害。

2.不溶性膳食纤维的作用

（1）增加大便量，预防及改善便秘  不溶性膳食纤维不能在胃部及肠道内被溶解，亦不会被肠内细菌分解，而是保持原状被排泄出体外。不溶性膳食纤维结构中充满缝隙，水分便可在纤维之间的缝隙中进出。据测试，不溶性膳食纤维的这些缝隙，可吸纳比其本身大5～10倍或更多的水。膳食纤维吸水膨胀，容易使肠道推动食物残渣，将营养吸收完后的废物移走，从而达到排便通畅的功效。因此，便秘患者应合理地多摄取不溶性膳食纤维，以便能加快大便通过肠道的速度，从而改善便秘，令排便通畅。

（2）吸附及排出肠内的有害物质 如果肠道内有对人体不利的有害物质，不溶性膳食纤维的缝隙能将它们吸附，减少有害物质接触肠壁（肠粘膜）的机会。而且，膳食纤维吸水膨胀后，实际上也将有害物质稀释了好几倍，减低了毒素对人体的作用；同时，大便通过肠道的速度加快，粪便内含的有害物质触及肠道的时间便会缩短。肠粘膜是很容易诱发癌症的地方，除了肠内本身的免疫机能能及早将大部分致癌物质消除外，不溶性膳食纤维的这些功能，对预防初期癌症的发病也非常重要。

（3）改善腹泻 如果肠道内的水分未能被顺利吸收，令大便有过多水分，便会形成腹泻。不溶性膳食纤维的缝隙由于能吸收及储存水分，所以能令大便处于适当的柔软度而改善腹泻。 

                                                  ——摘自《功能性食品胶》，胡国华编著，有删节。

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