膳食纤维生理特性及其研究现状

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　　摘要：本文对膳食纤维组成成分、分类、生理功能以及国内外的相关研究现状进行了综述，为进一步研究膳食纤维特性和研制新型膳食纤维打下基础。
　　关键词：膳食纤维；生理特性
　　中图分类号：TS201.4 文献标识码：A
　　
　　什么是膳食纤维？1976年，Trowell等人将那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素统称为膳食纤维。据此，基于分析上的方便，通常就将存在膳食中的非淀粉类多糖与木质素部分称为“膳食纤维”。在有些情况下，也将那些不被人消化吸收的，在植物体内含量较少的成分，如糖蛋白、角质、蜡和多酚酯等，包括在广义的膳食纤维的范围内。
　　
　　1 膳食纤维的组成成分
　　
　　膳食纤维是细胞壁物质扣除灰分所剩余的部分，它由三部分组成：1、纤维状碳水化合物（纤维物），2、基料碳水化合物（果胶、半纤维素和糖蛋白）、3、填充物质（木质素）
　　膳食纤维是一种复杂的混合物，按其常用特性，可分为水不溶性膳食纤维（IDF）和水溶性膳食纤维（SDF）。根据溶解特性的不同，可将其分为水溶性膳食纤维（简称SDF）和不溶性膳食纤维（简称IDF）两大类。IDF是指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和动物性的甲壳素和壳聚糖，其中木质素不属于多糖类，是使细胞壁保持一定韧性的芳香族碳氢化合物。SDF是指不被人体消化酶消化，但可溶于温水或热水且其水溶性又能被4倍体和乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要包括存在于苹果、桔类中的果胶，植物种子中的胶，海藻中的海藻酸、卡拉胶、琼脂和微生物发酵产物黄原胶，以及人工合成的羧甲基纤维素钠盐等。
　　
　　2 膳食纤维的分类
　　
　　国内外现已研究的膳食纤维共6大类，包括：谷物纤维、豆类种子与种皮纤维、水果、蔬菜纤维、微生物纤维、其他天然纤维和合成、半合成纤维等。
　　
　　2.1 谷物膳食纤维
　　小麦纤维、燕麦纤维、大麦纤维、黑麦纤维、玉米纤维和米糠纤维为其主要代表，其中小麦纤维和黑麦纤维长期以来一直作为食品的天然纤维源。在焙烤食品中，小麦纤维能改善面包质构，提高产品的持水性并延长其货架寿命。在肉类食品中，小麦纤维能提高持水性并降低产品中脂肪与热能的含量。燕麦纤维是一种高级纤维。水溶性燕麦纤维对降低胆固醇和预防心血管病效果特别明显。美国的一项研究表明，每天摄入含水溶性燕麦纤维的食品，可使血液中胆固醇含量降低3%，使冠心病死亡率减少3%。黑麦纤维能赋予食品特殊的风味，通常是作为焙烤食品的风味剂而加人的。玉米纤维味淡而清香，可添加到糕点、饼干、面包和膨化食品中，还可作为汤料、卤汁的增稠剂与强化剂大麦纤维是以啤酒发酵后的残渣为原料加工而得，含有3%的水溶性纤维和67%的不溶性纤维，适合于加工低能量焙烤食品。
　　
　　2.2 豆类膳食纤维
　　豌豆纤维、大豆纤维和蚕豆纤维为其主要代表。大豆纤维是一种优质纤维，一般以豆渣为原料提取制得，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。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的生理功能，再经脱腥、干燥粉碎，可制得一种乳白色的多功能大豆纤维。豌豆纤维色白味淡，是一种理想的食用纤维。美国有很多专利就是围绕豌豆膳食纤维。
　　
　　2.3 果蔬膳食纤维
　　研究较多的有橘子纤维、番茄纤维、苹果纤维、胡萝卜纤维、桃纤维、葡萄纤维和杏仁纤维等。橘子纤维颗粒较粗，易于悬浮，能使冷饮、橘汁和其他饮料呈现出橘子色泽，即使在冷冻状态下也能保持其外观质里。胡萝卜纤维是榨取胡萝卜汁所剩残渣加工而得的，风味独特，很受欢迎。葡萄干是一种很好的天然纤维源，同时含有多种维生素和矿物质。
　　
　　2.4 其他天然纤维
　　己经开发的有甘蔗纤维、香菇纤维、马铃薯纤维、竹笋纤维、魔芋纤维等。尤其是在甘蔗纤维开发上，已经做了很多工作。以甘蔗制精后所剩蔗渣为原料制得的，其总膳食纤维含量为85~90%，纤维素、半纤维素和木质素含有分别为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。
　　
　　2.5 微生物纤维
　　微生物在一定的外部条件下，由生长代谢过程而产生的粘性多糖。其品种较多，但目前已得到商业开发利用的仅有黄原胶等少数几种。
　　
　　2.6 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，控制粘度，利于膨胀，呈现出奶油状口感，提高对微波或其他热处理的稳定性，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。
　　
　　3 膳食纤维的生理功能
　　
　　根据近年来国内外大量研究证实，膳食纤维对人体有很重要的生理功能。其水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的生理效应是不同的，但总体来说，膳食纤维的生理功能包括以下几方面：
　　
　　3.1 对糖尿病患者有降血糖的效果
　　我国糖尿病的患病率已从1980年的0.9％上升到1995年的2.5%，而且还在逐渐上升。糖尿病发病率高的一个重要原因是膳食纤维的摄入量太少。研究表明，糖尿病的患病率和膳食纤维的摄入量呈负相关，而且高膳食纤维摄入可以治疗和改善糖尿病患者的病情，甚至可以减少降糖药物的服用量。增加食物中膳食纤维的含量，可以改善末梢组织对胰岛素的感受性，降低对胰岛素的要求，从而达到调节糖尿病患者的血糖水平。
　　
　　3.2 预防便秘与结肠癌
　　膳食纤维能使粪便变软并增加粪便排出量，同时能与肠道内致癌物结合后随粪便排出。纤维还能改变肠道内微生物群的构成与代谢，诱导有益的好气菌的大量繁殖。由于膳食纤维的通便作用还有益于肠内压的下降，可预防肠憩室及长时间便秘而引起的痔疮及下肢静脉曲张。
　　
　　3.3 治疗肥胖症
　　膳食纤维没有改变脂肪和脂肪酸的消化和吸收过程，也不是增加了人体内源脂肪的排出，而是由于膳食纤维与部分脂肪酸结合，这种结合使得当脂肪酸通过消化道时，不被吸收。Heaton将膳食纤维减肥机理进行了归纳，认为膳食纤维取代了食物中的一部分营养成分的数量，而使食物总摄入量减少；其次由于增加了咀嚼，延缓了进食速度并减少了食物的摄取，促进并增加了唾液和消化液的分泌，由于对胃的填充作用而产生饱腹感；同时减少了小肠对脂肪的吸收率。
　　
　　3.4 防治冠心病
　　血清胆固醇含量的升高会导致冠心病。而试验研究表明，水溶性膳食纤维对降低胆固醇有明显的影响。而水不溶性膳食纤维的影响则较小或无。
　　
　　3.5 预防高血压
　　国外科学家对多种膳食纤维降压效果进行了研究，发现膳食纤维确实有降压作用，但究竟是膳食纤维的直接作用还是间接作用，仍有待进一步研究。
　　
　　3.6 消除外源有害物质
　　一些环境污染物摄入人体后，膳食纤维能将其清除。目前已报道的有Cd和亚硝酸根。最新离体试验发现，麦麸膳食纤维对Pb、Cd、Hg和高浓度的Zn、Cu都具有消除功能，可使他们的浓度由中毒水平降为安全水平。
　　
　　3.7 其它生理功能
　　除上面所述功能外，某些膳食纤维具有抗氧化的能力。这一功能和自由基清除活性可能与人体衰老有关。在一些文献上还提到膳食纤维的缺乏与不足还与胆结石、肾结石、膀胱结石、阑尾炎、溃疡性结肠炎、十二指肠溃疡、间歇性疝等疾病的发病率与发病的程度有很大关系。
　　
　　4 膳食纤维的研究现状
　　
　　近年来，膳食纤维因其在食品营养和临床医学上的重要作用而受到人们的普遍关注。1991年，世界卫生组织（WHO）专家组在日内瓦将膳食纤维推荐人“人群膳食营养目标”，发达国家已有开发研制膳食纤维的专门机构，如美国的膳食纤维协会（USDA）。美国的Archer Daniels Midland Co. ， National OatsCo.，A.E. Staley Mfg. Co. ，Janes River Corp.，Nliller Brewing Co等公司的已制造和销售各类膳食纤维产品。膳食纤维被广泛应用于各种食品中，强化膳食纤维的功能食品在欧美、日本等发达国家盛行。如美国的无热量添加物，日本的糟渣食品，纤维面包，普拉面等。在日本，利用可溶性膳食纤维制成的功能性饮料（包括碳酸饮料、乳酸饮料、果汁饮料等）是八十年代后期开发生产的功能食品之一。目前日本膳食纤维生产厂家有三十多个，所采用的原料有木浆、米糠、麦数、甜菜渣、玉米、大豆、麻、果皮、种子多糖、魔芋、甲壳素等十几种。随着膳食纤维研究的深人和多种产品的问世，膳食纤维疗法也开始进人临床。我国以植物性食品为主食，一般居民不会缺乏膳食纤维。但近些年来，人们的饮食习惯已发生了很大的改变，大中城市特别是发达的城市，已出现了膳食纤维摄入不足的现象，加上过多摄取高脂肪、高糖类食物，肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤的发病率有所增加。这些疾病不仅在老年人群中很常见，在中青年人群中也增加，甚至少年儿童的成人病发病率有所上升。虽然造成的原因是多方面的，但膳食纤维摄人量的不足也是其中一个重要原因。因此，在这种背景下膳食纤维的营养功能及其研究和开发是我国一个十分重要的课题。我国在膳食纤维研究与开发上起步较晚，一些市场上的相关产品主要依赖进口，但我国膳食纤维来源广阔，数量很大，如米糠、豆腐渣、苹果渣、酒糟、玉米皮、山芋渣、柑桔皮等，所以我国膳食纤维的开发前景十分广阔，对于提高我国人民的健康水平具有极其深远的现实意义。

　　国内外目前对膳食纤维的研究现状体现在膳食纤维的组成与分类、分离制备、理化性质、分析鉴定生理功能、改性和开发利用等方面。
　　膳食纤维的分离制备方法目前大致可分为四类：一是粗分离法，比如悬浮法和气流分级法，适合于原料的预处理；二是化学分离法，采用化学试剂来分离膳食纤维，主要有酸法、碱法和絮凝剂法等；三是膜分离法，通过改变膜的分子截留量来制备不同分子量的膳食纤维，避免了化学分离法的有机残留；四是化学试剂和酶结合分离法，在采用化学处理的同时也应用各种酶去降解膳食纤维的杂质成分。
　　膳食纤维分离制备方法的研究，由于不同的加工方法对膳食纤维产品的理化性质和生理功能有明显影响，如反复用水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少膳食纤维终产品的持水力和膨胀力，这样不仅会恶化其工艺特性，而且会影响其生理功能的发挥。因此，采用较为温和的工艺方法和高新技术提取分离膳食纤维是今后膳食纤维的研究方向之一。
　　由于水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维不同的生理功能，水溶性膳食纤维能更多地发挥其代谢作用，而许多膳食纤维中水溶性膳食纤维所占比例很少，因此国内外对膳食纤维的改性作了一些工作，但报道不多，主要的方法是化学处理法和机械降解处理法，也有应用两种手段同时处理以获得较高含量的水溶性膳食纤维，膳食纤维的改性是膳食纤维研究趋势的重点之一。膳食纤维资源的开发一方面是对现有的资源（如米糠、麦麸、豆渣、苹果渣等）的进一步利用，另一方面是对未发掘的资源进行调查与开发也是膳食纤维研究趋势之一。
　　
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