第八节 膳食纤维
膳食纤维是碳水化合物中的一类非淀粉多糖。它不能被人体胃肠道消化吸收，也不产生能量，有降低血浆胆固醇、改善大肠功能、防治癌症、降低血糖、清除自由基和治疗肥胖等功能，与人体健康密切相关。被营养学家称为水、蛋白质、糖类、脂类、维生素、矿物质六大营养素之外的“第七营养素”。
一、膳食纤维的定义与种类
（一）膳食纤维的定义
膳食纤维的名词于1953年Hipsley最先提出。1976年，Trowell定义膳食纤维是“食物中来自植物的那些不能被人体消化吸收的多糖类碳水化合物及木质素”。随着膳食纤维研究的深入，膳食纤维的定义逐渐扩大至包括植物细胞壁的蜡质、角质和不被消化的细胞壁蛋白。后又将不被胃肠道消化的抗性淀粉和动物来源的氨基多糖也包括进膳食纤维。2010年WHO/FAO膳食纤维工作组发布了膳食纤维的新定义：指10个和10个以上聚合度（DP）的碳水化合物聚合物，且不能被人体小肠内的消化酶水解，并对人体具有健康效益。我国食品标准GB/Z 21922—2008膳食纤维的定义还包括3～9个DP的低聚糖。
（二）膳食纤维的分类
膳食纤维包括一大类具有相似生理功能的物质。按溶解性，分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类。可溶性膳食纤维主要有植物细胞壁内的储存物质和分泌物、部分微生物多糖和合成多糖，如果胶、海藻酸盐、羧甲基纤维素等，而不溶性膳食纤维主要是细胞壁的组成部分，包括纤维素、半纤维素、木质素及抗性淀粉、壳聚糖等（表2-48）。
表2-48 膳食纤维分类
续表
（三）常见的膳食纤维
所有植物性食品均含有可溶性和不溶性两类膳食纤维，但不同食物来源的膳食纤维其组成及组分的比例有很大差异。谷物中不溶性膳食纤维（半纤维素）含量高，而水果中可溶性膳食纤维（果胶）含量较高，豆类、燕麦中可溶性和不溶性膳食纤维比例比较均衡。常见的膳食纤维是如下几类。
1.纤维素
纤维素是大多数植物细胞壁的主要成分，每年通过光合作用产生的有机物，其中一半是纤维素。纤维素是葡萄糖经β-1，4-糖苷键连接而成的直链线性多糖，聚合度大约数千，结构上纤维素不溶于水，但具有吸水性，不能被人类肠道淀粉酶分解。而反刍动物（如牛、绵羊、山羊等）因有β-纤维素酶可有效地消化纤维素。
2.半纤维素
半纤维素也是蔬菜、水果、豆类和坚果植物细胞壁的主要组成成分，由于总是与纤维素共同存在于植物细胞壁中而得名。但半纤维素并不是纤维素的衍生物，而是六碳糖（葡萄聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖）和五碳糖（木聚糖和阿拉伯木聚糖）连接起来的支链淀粉，即多聚糖。一般含单体50～200个，经β-1，4-糖苷键形成主链。因单体的种类、分子结构和支链的变化较大，不同种类的半纤维素其水溶性也不同，有的可溶于水，但绝大多数都不溶于水，但溶于碱。因此，在含有培烤粉（小苏打）水中煮蔬菜会产生粥样状结构，因为碱溶液浸出细胞壁中的半纤维素，结果使之失去硬度。
3.果胶和树胶
果胶是存在蔬菜和植物果实软组织中的无定形物质。果胶是D-半乳糖醛酸经α-1，4-糖苷键构成主链。连有半乳糖和阿拉伯糖等侧链。
树胶存在于海藻、植物渗出液和种子中。主要成分是葡萄糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖及甘露糖组成的多糖。
果胶或树胶可在热溶液中溶解，冷却后形成凝胶，在酸性溶液中遇热也形成凝胶。果胶在谷物纤维中含量少，在豆类及果蔬纤维中含量较高。苹果中的果胶在一定程度上使苹果生脆，苹果摘下后，果胶减少，脆度降低。果胶和树胶在食物加工中常作为增稠剂使用。
4.木质素
木质素不是碳水化合物，是由苯丙烷单体构成的复杂三维网状结构，与纤维素、半纤维素共同构成植物细胞壁，且紧密结合，很难将之分离开，亦不能被人体消化酶消化，故将它包含在膳食纤维中。木质素没有生理活性。
5.抗性淀粉
抗性淀粉（resistant starch，RS）是人类小肠内不能吸收、在肠道被发酵的淀粉及其分解产物。目前根据淀粉来源和抗酶解性的不同，抗性淀粉分为四类：
（1）物理性包埋淀粉RS1：
这类淀粉颗粒被一些食物的成分包裹着，难与消化酶的直接接触，影响消化吸收，如全谷类、部分碾碎的谷粒、种子、豆粒。
（2）抗性淀粉RS2：
即生淀粉粒，是具有抗性的淀粉颗粒及未糊化的有一定粒度的淀粉颗粒，只有糊化后才被α-淀粉酶消化。如马铃薯、青香蕉所含的淀粉。
（3）老化淀粉RS3：
广泛存在食物中，是凝沉的淀粉聚合物，主要是糊化后经冷却或储存过程中引起结构变化的淀粉，难以被淀粉酶分解，如冷米饭、放置时间长的面包、绿豆粉丝、麦片、干炸土豆片。
（4）变性淀粉RS4：
是根据需要对原淀粉进行变性处理后的淀粉，如乙酰基淀粉、羟丙基淀粉、热变性淀粉及磷酸化淀粉。
6.不可消化寡糖
不可消化寡糖存在于蔬菜、谷物和水果中，由3～9个单糖聚合而成的短链多糖，如低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖及大豆低聚糖等。不可消化寡糖大多溶于水，且不会形成黏滞的溶液。能被结肠益生菌作用，具有益生元的特性。
二、膳食纤维的功能
（一）增加饱腹感，利于减肥
膳食纤维有很强的吸水膨胀的能力，尤其是可溶性膳食纤维吸水后，重量能增加到30倍，并能形成溶胶和凝胶，增强胃肠内容物的黏度，延缓胃排空，增加饱腹感，从而减少摄入的食物量。同时，膳食纤维本身不被人体所利用，避免了摄入过多的热量导致的脂肪积累。对糖尿病和肥胖症患者减少进食，体重控制有利。
（二）调节血糖，防治糖尿病
膳食纤维除可减少食物摄入量，还可束缚吸附葡萄糖，降低肠液葡萄糖的有效浓度；增加肠内容物黏度，可以阻碍淀粉和蛋白质等物质的消化吸收，抑制淀粉酶作用于淀粉，降低葡萄糖的释放速率，从而控制餐后血糖的升高；膳食纤维发酵产生的短链脂肪酸可以增强胰岛素敏感性，激活肠促胰素分泌。所以增加膳食纤维的摄入，可降低糖尿病患者的血糖和糖化血红蛋白水平，从而预防和改善2型糖尿病。大多数研究者认为，可溶性膳食纤维在降低葡萄糖耐量试验和餐后血糖是有效的，而对不溶性膳食纤维在降低血糖方面的结果不甚一致。
（三）调节血脂，防治心血管疾病
膳食纤维可黏附肠腔内的胆汁酸，减少胆汁酸的重吸收，阻断胆固醇的肠肝循环，降低血浆胆固醇水平、改善肝脏脂质代谢，还可以降低食盐的吸收，促进Na+/K+排出，从而降低血压。膳食纤维的降脂、降压作用，降低了冠心病和心血管疾病的发病风险。
（四）调节肠道菌群，抑制有毒发酵产物，防治结直肠癌等
食物经消化吸收后所剩的食物残渣到达结肠后，在被微生物发酵过程中，可产生许多有毒的代谢产物，如氨（肝毒素）、胺（肝毒素）、亚硝胺（致癌物）、苯酚与甲（苯）酚（促癌物）、吲哚与3-甲基吲哚（致癌物）、次级胆汁酸（致癌物或结肠癌促进物）、糖苷配基（诱变剂）等，膳食纤维可被结肠内细菌不同程度地降解为乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，可促进肠道有益菌的生长和增殖，抑制肠道内有毒腐败菌的生长并减少有毒发酵产物的形成。丁酸还可通过抑制肿瘤细胞分化并诱导其凋亡、抑制肿瘤细胞增殖、诱导谷胱甘肽转化酶合成抑制诱变物潜在毒性而发挥抗癌作用。此外，膳食纤维增加粪便容量，稀释了肠内毒素，增加肠蠕动，而且膳食纤维具有吸附螯合作用，也加快毒素的排出。Reynolds A等系统回顾分析了近40年共4 635名成人参与的185项观察性研究和58项临床试验，显示每日至少吃25～29g或更多的膳食纤维可降低结直肠癌、乳腺癌、子宫内膜癌、食管癌及前列腺癌的发生，结直肠癌发病率降低了16%～24%。研究还显示日膳食纤维摄入量每增加8g，癌症的发生率可下降5%～27%。但不同来源的膳食纤维对癌的作用不一。Singh V Yeoh BS研究发现7.5%菊粉干预高脂饮食的小鼠半年，40%鼠发生肝癌，果胶和低聚果糖等可溶性膳食纤维类似结果，不溶性膳食纤维未出现致癌结果；只有在用高脂饮食打破原有的菌群微生态情况下，食用超剂量可溶性膳食纤维野生鼠才会发生肝癌。
（五）防止便秘，痔疮和憩室病
膳食纤维具有加快结肠传输、正向调整肠道菌群、保护肠黏膜屏障等功能，可有效地预防、治疗便秘，减少痔疮的生成。膳食纤维可改善结肠转运功能正常的患者的便秘，但增加膳食纤维摄入不能使结肠运输正常。甚至由于纤维代谢产生的气体加剧其症状，不溶性膳食纤维尤其如此。
膳食纤维吸水膨胀，使结肠内径变大后，结肠分段情况变少，有助于防止因结肠的小部分蠕动收缩过强而导致大肠壁憩室炎或小囊炎的发生。
（六）对矿物质、微量元素和其他方面的影响
膳食纤维可与钙、锌、镁、铁等阳离子结合，吸附出矿物质，使矿物质排出增多。膳食纤维发酵后，离子结合能力就消失了，反而促进矿物质的吸收。可溶性膳食纤维比不溶性膳食纤维更易被发酵，对矿物质的促进作用证据更多。麦麸不利于钙的吸收，而绿叶蔬菜如甘蓝、花椰菜和苋菜则不损害钙的吸收。可溶性大豆纤维可防止卵巢切除大鼠的骨质减少。
膳食纤维可影响胡萝卜素、维生素E、维生素B6吸收利用。膳食纤维减少胡萝卜素的生物利用度，可溶性膳食纤维比不溶性膳食纤维对其影响更大。膳食添加半纤维素后，显著降低血浆维生素E浓度，而果胶、胍胶等可溶性膳食纤维对其没有影响。不发酵纤维对维生素B12没有影响，但高度可发酵膳食纤维加速维生素B12代谢。膳食纤维对叶酸基本没影响。
三、膳食纤维的食物来源及推荐摄入量
谷物是膳食纤维的主要来源，全麦、麸糠和全粒谷物中不溶膳食纤维居多（主要是纤维素和半纤维素），燕麦和大麦中含有丰富的可溶膳食纤维（B-葡聚糖）。蔬菜、水果、豆类食物也是膳食纤维重要的来源，蔬菜、水果和可食用的种子中含有难溶的纤维素、木质素，豆类还含有易溶的树胶和果胶类物质，水果果肉中含有易溶的果胶。
目前世界范围内膳食纤维推荐量各有不同。WHO报告（2006年）的人群膳食营养目标中推荐：每日至少要在包括水果、蔬菜和全谷物的膳食中摄入25g的膳食纤维。我国居民膳食营养素参考摄入量（2013版）建议：我国成人（18～50岁）膳食纤维的适宜摄入为25～30g/d，并鼓励全天谷物至少1/3为全谷物食物，蔬菜水果摄入至少达到500g以上。14岁以下儿童膳食纤维摄入量应适当减少，按照10g/1 000kcal（2.4mg/MJ）能量计算。婴幼儿伴随辅食添加，膳食纤维的摄入量应从6～12月龄开始逐步增加，到12月龄以后，达到10g/1 000kcal（2.4mg/MJ）。日本成人根据大便每日排出量140～150g可降低肠癌风险为依据，估计膳食纤维最低摄入量10g/1 000kcal。
在安排膳食结构时，要做好粗细杂粮合理搭配，多选蔬菜、水果类，以满足生理需求。膳食纤维摄入过多的会引起腹部不适，增加肠道蠕动和产气量，影响人体对蛋白质、脂溶性维生素及微量元素的吸收。所以食欲较差的儿童和老人要适当控制膳食纤维的摄入量。有胃肠道疾病患者，如食管静脉或胃底静脉曲张、伤寒、痢疾、溃疡性结肠炎、克罗恩病或消化道手术的则应根据病情和病期，限制膳食纤维，防止加重病情，影响治疗与康复。
（徐旭军）