膳食纖維的生理學(xué)作用

1、 膳食纖維的生理學(xué)作用摘要:本文簡單介紹了膳食纖維的組成和物化特性、主要介紹了膳食纖維的生理學(xué)作用。關(guān)鍵詞: 膳食纖維 生物學(xué)功能 纖維素隨著人民生活水平的提高和人們健康意識的增強，食品消費觀念不斷發(fā)生變化，人們已越來越注意到飲食對自身健康水平的影響，消費趨勢從具有色、香、味和形均佳的食品轉(zhuǎn)向具有合理營養(yǎng)和保健功能的食品。作為功能性食品的功能因子的膳食纖維及其食品，近年來在世界各國也得到了廣泛的關(guān)注和迅速的發(fā)展，許多食品專家把膳食纖維食品視為21世紀(jì)的功能食品、熱門食品。營養(yǎng)調(diào)查表明：人體從食物中攝取膳食纖維不足，可導(dǎo)致冠心病、糖尿病、高血壓、肥胖癥、心肌梗塞、缺血性心臟病、結(jié)腸癌、結(jié)腸炎和便

2、秘等疾病，這些疾病的發(fā)生多與人們的生活水平的提高有關(guān)，因而又稱為“文明病”或“富貴病”。近年來，這類疾病在我國呈上升的趨勢。同時，人們也開始認(rèn)識到膳食纖維的重要性。我國有來源廣闊的膳食纖維資源可開發(fā)利用，前景十分廣闊。1.膳食纖維的定義、組成及其性質(zhì)1.1 膳食纖維的定義膳食纖維（df）最早定義為植物細(xì)胞壁中的抗消化性組成成分包括纖維素、半纖維素及木質(zhì)素。19721976年間，trowell等建立了大量膳食纖維與健康相關(guān)的假說，被稱為“膳食纖維假說”。膳食纖維這一術(shù)語用來描述不能被人體內(nèi)源消化酶作用的植物成分，包括纖維素、半纖維素及木質(zhì)素以及與之相關(guān)的少量組成成分，這些都是可食用的，其他具有纖

3、維成分的食物還有芹菜及其他蔬菜、可食用的水果皮及谷物麩皮。至1976年止，膳食纖維的定義已被拓寬到包括所有的不可消化的多糖（主要為植物性糖類），這基本保留了生理學(xué)的定義，即基于其可食性及抗消化性。1999年11月2日在84thaacc年會上舉行專門會議對膳食纖維的定義進行了討論。膳食纖維被定義為“凡是不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素以及相關(guān)物質(zhì)的總和”。這一定義包括了食品中的大量組成成分1。1.2 膳食纖維的組成與分類膳食纖維的主要成分是非淀粉多糖類，它包括纖維素、混合鍵的?-葡聚糖、半纖維素、果膠以及樹膠 2,3。膳食纖維的分類方法很多4,5,6。（1）根據(jù)溶解特性的不

4、同，可將其分為水溶性膳食纖維（簡稱sdf）和不溶性膳食纖維（簡稱idf）兩大類。（2）按來源分類，可將膳食纖維分為植物來源、動物來源、海藻多糖類、微生物多糖類和合成類。1.3 膳食纖維的物化特性1.3.1 高持水力膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有很多親水基因，因此具有很強的持水性，變化范圍大致在自身重量的1.52.5倍之間。很多研究表明，膳食纖維的持水性可以增加人體排便的體積與速度，減輕直腸內(nèi)壓力，同時也減輕了泌尿系統(tǒng)的壓力，從而緩解了諸如膀胱炎、膀胱結(jié)石和腎結(jié)石這類泌尿系統(tǒng)疾病的癥狀，并能使毒物迅速排出體外3,7。1.3.2 對陽離子有結(jié)合和交換能力膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含一些羧基和羥基類側(cè)鏈基因，呈現(xiàn)

5、一個弱酸性陽離子交換樹脂的作用，可與陽離子，特別是有機陽離子進行可逆的交換。1.3.3 對有機化合物有吸附螯合作用膳食纖維表面帶有很多活性基因，可以螯合吸附膽固醇和膽汁酸之類有機分子，從而抑制人體對它們的吸收，這是膳食纖維能夠影響體內(nèi)膽固醇物質(zhì)代謝的重要原因。同時，膳食纖維還以吸附腸道內(nèi)的有毒物質(zhì)、化學(xué)藥品和有毒醫(yī)藥品等，并促進它們排出體外3,4。1.3.4 具有類似填充劑的容積作用膳食纖維不能被人體消化吸收，不會轉(zhuǎn)化為人體的貯存物質(zhì)，膳食纖維的體積較大，縛水之后的體積更大，對腸道產(chǎn)生容積作用，易引起飽腹感，減少人體對其它營養(yǎng)素的攝入，影響了機體對食物其他成分的消化吸收，人不易產(chǎn)生饑餓感，為此

6、，膳食纖維對預(yù)防肥胖癥有益處3,4，因而成為國際上推崇的純天然減肥食品。1.3.5 粘性果膠、-葡聚糖、各類的膠質(zhì)以及瓊酯的海藻多糖等，都可以使腸道形成有高度粘性的液體，腸道因而變得有粘性并引起胃排空的減慢，在小腸內(nèi)，也可以減少食物之間的混合，亦即使腸道的酶與食物的接觸減少了，營養(yǎng)物質(zhì)進入腸粘膜細(xì)胞也減少了。這對于糖耐量試驗呈現(xiàn)一種遲鈍的反應(yīng)，亦即膳食纖維可以使葡萄糖指數(shù)下降2,7。2.1 膳食纖維的生理學(xué)作用關(guān)于膳食纖維的生理功能，早期的研究工作未得到人們的重視。直到本世紀(jì)60年代，在大量的研究事實與流行病調(diào)查結(jié)果基礎(chǔ)上，膳食纖維的重要生理功能才為人們所了解，并逐漸得到公認(rèn)，現(xiàn)在它已被列入繼

7、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物元素和水之后的第七營養(yǎng)素9,10。它對人體正常的生理代謝必不可少，總體說來，膳食纖維的生理功能可簡述如下：2.2 降低膽固醇的作用血清中的膽固醇升高可導(dǎo)致冠心病，血中的膽固醇主要來源于食物的攝入和體內(nèi)的內(nèi)源性合成；其主要的分解途徑則是轉(zhuǎn)化為膽酸。馬正偉等11選取了健康、斷乳sd大鼠84只，經(jīng)高脂飼料誘導(dǎo)形成高脂血癥模型后按體重及血膽固醇均衡的原則分為7組，分別以基礎(chǔ)飼料及高脂飼料作為對照組，其余5組飼以不同水平的復(fù)合膳食纖維配方（可溶性纖維/不可溶性纖維=2.0），實驗期為3個月，觀察配方對大鼠血漿膽固醇代謝的長期作用。結(jié)果表明，與高脂組相比，高膽固醇血癥

8、大鼠的血總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇在不同水平的復(fù)合膳食纖維配方組均顯著降低（0.05），而高密度脂蛋白膽固醇水平及高密度脂蛋白膽固醇/低密度脂蛋白膽固醇比值顯著升高（0.05）；復(fù)合膳食纖維配方在降低大鼠血總膽固醇濃度的作用上，存在明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，以燕麥麩、沙棘皮、瓜兒豆膠為主要原料研制成的復(fù)合膳食纖維確能長期有效地降低血漿膽固醇水平，可用于動脈粥樣硬化和冠心病的防治。一項正在進行中的前瞻性研究12，研究對象是1986年年齡為4075歲的43000名美國男子，用來評價膳食纖維與冠心病危險的關(guān)系。按膳食纖維攝入量高低共分為5組。最高攝入組與最低攝入組之間的平均膳食纖維攝入量相差兩

9、倍以上。6年隨訪期間該隊列中有734人發(fā)生心肌梗塞（致死性的或非致死性的）。與最低攝入組相比，最高攝入組的總心肌梗塞的年齡校正相對危險度為0.59（95%ci=0.460.76）。校正其它冠心病危險因素后，膳食纖維的這種作用依然明顯。研究者認(rèn)為高纖維膳食尤其是谷類高纖維膳食可明顯降低冠心病的發(fā)病危險，而且這種作用不能簡單地歸于高纖維食物取代了高飽和脂肪食物。2.3 改善血糖的作用流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，非洲農(nóng)村糖尿?。╠m）的患病率比發(fā)達國家要低，認(rèn)為飲食過于精細(xì)而df攝入不足是造成該疾病的直接或間接原因。國外有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，df可有效地控制餐后血糖上升幅度及改善葡萄糖耐量，并可控制脂類代謝紊亂，其

10、中可溶性膳食纖維效果優(yōu)于不溶性膳食纖維。因此，英、美、加拿大糖尿病協(xié)會，都主張dm病人食用來自天然食品的df，并認(rèn)為dm病人應(yīng)給予df2035g/d13。動物實驗表明，膳食纖維對減低血糖有明顯的作用。謝明智等14以等碳水化合物的饅頭和高纖維素食品(含有麥麩、豆粉、面粉等粗纖維及蛋白質(zhì))，對正常小鼠、四氧嘧啶糖尿病小鼠及正常人進行糖耐量試驗，結(jié)果餐后正常小鼠及糖尿病小鼠糖耐量曲線下面積明顯低于饅頭組(0.01，p0.05)。在人群實驗中，膳食纖維將血糖作用也有明顯的體現(xiàn)。陳紹萱等15觀察了控制膳食及膳食纖維對型糖尿病患者血糖的影響。對確診為型糖尿病患者356例，其飲食中膳食纖維攝入量控制在162

11、5g/d，分別測定治療前后空腹及餐后2h血糖。結(jié)果:經(jīng)飲食控制后，空腹血糖由（9.843.51）mmol/l降至（6.822.65）mmol/l，餐后2h血糖由（13.085.12）mmol/l降至（10.574.64）mmol/l，p均0.01。結(jié)論:適量攝入膳食纖維可降低糖尿病患者血糖水平。賀佩祥等16對25例型糖尿病患者在規(guī)范糖尿病飲食和藥物治療2月后，在飲食中添加膳食纖維-糖脂雙消，觀察其對空腹、餐后1和2血糖、胰島素、肽的影響。結(jié)果表明，添加膳食纖維組餐后血糖、胰島素、肽均明顯降低，有統(tǒng)計學(xué)意義，而對照組各項指標(biāo)前后無顯著性差異。王亞偉等17將不同量的膳食纖維和低聚糖添加到酥性餅干中

12、，對45名糖尿病人分組，每組給予含不同劑量膳食纖維和低聚糖的食品，進行1個月的臨床營養(yǎng)療效觀察，發(fā)現(xiàn)對糖尿病人的空腹血糖、餐后血糖、血膽固醇和甘油三酯的降低有一定的作用。結(jié)果還顯示膳食纖維和低聚糖在降低糖尿病人空腹血糖、餐后血糖、膽固醇和甘油三酯方面具有一定的協(xié)同作用。2.4 改善大腸功能，結(jié)腸代償作用腸道內(nèi)的微生物在為腸粘膜細(xì)胞提供營養(yǎng)中扮演著重要角色。若腸道微生態(tài)系統(tǒng)的平衡被破壞,可導(dǎo)致腸道的屏障功能減弱,從而引起疾病。不可溶性纖維在增加糞便體積與預(yù)防便秘中起著重要作用，能縮短食物在腸道的通過時間、增加糞便量及排便次數(shù)、稀釋大腸內(nèi)容物以及為正常存在于大腸內(nèi)的菌群提供可發(fā)酵的底物。結(jié)腸與可溶

13、性纖維酵解的副產(chǎn)品之間能相互作用,從而得到維持細(xì)胞生長與功能所需的營養(yǎng)物質(zhì)18。對膳食纖維在預(yù)防腸癌方面的作用已成定論，通過臨床實驗和調(diào)查研究，膳食纖維防治腸癌機理一般認(rèn)為以下幾點。（1）抑制腐生菌生長，結(jié)腸中一些腐生菌能產(chǎn)生致癌物質(zhì)，而腸道中一些有益微生物能利用膳食纖維產(chǎn)生短鏈脂肪酸，這類脂肪酸，特別是醋酸能抑制腐生菌生長。（2）減少致癌物與結(jié)腸的接觸機會，膳食纖維能促進腸蠕動，增加糞便體積，從而減少致癌物與結(jié)腸接觸機會。（3）減少次生膽汁酸的產(chǎn)生，膽汁中的膽酸和鵝膽酸可被細(xì)菌代謝為次生膽汁酸和脫氧膽酸，這兩者都是致癌劑和致突變劑。膳食纖維束縛膽酸和次生膽汁酸，將其排出體外。（4）產(chǎn)生丁酸抑

14、制腫瘤細(xì)胞的生長增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并控制致癌基因的表達。楊蕊敏等19調(diào)查了489例60歲以上的老年人膳食結(jié)構(gòu)及其排便習(xí)慣的關(guān)系。結(jié)果表明，每日進食含0.8可以粗纖維的蔬菜和水果者不便秘（p0.01）；每周有時干豆類、牛肉及魚蝦2次者不易便秘（p0.01）；每天飲茶者也不便秘。實驗還顯示，每日進食含粗纖維少于5克米谷者，便秘的有80.9%，如每日進食含粗纖維10克以上米谷者，便秘者僅有0.94%。在喂養(yǎng)殘留的極短小腸大鼠中發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸可能參與對營養(yǎng)物質(zhì)的代償吸收20。腸內(nèi)營養(yǎng)促進殘留腸道代償已成共識;而作為結(jié)腸粘膜細(xì)胞主要營養(yǎng)底物的膳食纖維。靳大勇等21對加用膳食纖維的腸內(nèi)營養(yǎng)對促

15、進短腸大鼠結(jié)腸的代償作用做了研究。將短腸大鼠隨機分為兩組，口服pepti-2000（en）組及加用膳食纖維（ef）組，并以正常鼠作為對照（cont）組。觀察營養(yǎng)狀況和結(jié)腸形態(tài)改變。結(jié)果表明，術(shù)后15天ef組體重增加，并于第18天起明顯優(yōu)于en組（p0.05）；第9天en組正氮平衡明顯低于cont組（p0.001），而ef組與cont組無差異。結(jié)腸壁厚度、粘膜厚度、絨毛高度和絨毛表面積，ef組均比en組及cont組有極為顯著的差異（p0.01）。結(jié)腸粘膜細(xì)胞dna指數(shù)，en和ef組均明顯高于cont組（p0.05），而且s期細(xì)胞百分比均明顯高于cont組（p0.05）。兩實驗組igf-1mrna

16、含量均比cont組有極顯著的差異（p0.01）。因此認(rèn)為，腸內(nèi)營養(yǎng)中加用膳食纖維治療短腸大鼠，營養(yǎng)狀況及結(jié)腸代償明顯優(yōu)于單用腸內(nèi)營養(yǎng)組。3、膳食纖維的副作用及其攝入量2,6,223.1 膳食纖維的副作用過多的攝食膳食纖維會引起腹部不適如增加腸道的蠕動和增加產(chǎn)氣量，影響人體對蛋白質(zhì)、維生素和微量元素的吸收。體外實驗還證明纖維素能抑制胰酶的活性及使其它消化酶的減少?？偨Y(jié)來看膳食纖維的副作用有：（1）束縛人體對ca2+和一些微量元素的吸收。許多膳食纖維對ca、cu、zn、fe、mn等金屬離子都有不同程度的束縛作用，不過，是否影響礦物元素代謝還有爭論。（2）束縛人體對維生素的吸收和利用。研究表明，果膠

17、、樹膠和大麥、小麥、燕麥、羽扇豆等的膳食纖維對va、ve和胡蘿卜素都有不同程度的束縛能力，可見，膳食纖維對脂溶性維生素的有效性有一定影響。（3）引起不良生理反應(yīng)。過量攝入膳食纖維，尤其是攝入凝膠性強的可溶性膳食纖維，如瓜爾豆膠等會有腹脹、大便次數(shù)減少、便秘等副作用。另外過量攝入膳食纖維也可能影響到人體對其它營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。如膳食纖維會對氮代謝和生物利用率產(chǎn)生一些影響，但損失量很少，在營養(yǎng)上幾乎未起很大作用?？偟膩碚f，各種不同膳食纖維具有不同的功能或同時具有多種功能。因此，膳食纖維可被廣泛應(yīng)用于各類食品中以改善食品營養(yǎng)和功能。3.2 膳食纖維的攝入量由此可見，膳食纖維的攝入量是應(yīng)該有所控制的。由

18、于食物中的膳食纖維的定義和測定方法不同，估算人們膳食纖維的攝入量就會有不同的數(shù)值，因此在研究膳食纖維與健康/疾病的關(guān)系時，往往會得出不同的結(jié)論，因此在評價膳食纖維的適宜攝入量時也有不同的推薦量。美國國家研究所提出每人每天攝入量為2030g，或每千卡熱量1013g；美國營養(yǎng)素供給量專家委員會推薦攝入的膳食纖維中不可溶纖維應(yīng)占7075%，可溶纖維占2530%為宜；而且這些纖維應(yīng)有天然膳食提供而不是純的纖維素。建議用谷類、水果、蔬菜和豆類作為膳食纖維的來源。4.結(jié)束語綜上所述， 膳食纖維是一種資源豐富并有多種生理功能的多糖類物質(zhì)，它們對預(yù)防某些疾病和保障人體健康起著極其重要的作用，是一類比較理想的功

19、能性保健食品原料。因此，一些發(fā)達的國家中十分重視膳食纖維資源的開發(fā)利用。但在我國，此方面的研究進展還比較緩慢，而且隨著人們生活水平的不斷提高，精細(xì)食品種類逐漸增加， 膳食纖維的攝入量正日趨降低。由此可見，充分開發(fā)利用國內(nèi)巨大的膳食纖維資源，使其變廢為寶，并為食品工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)原料，這為改善人們的膳食結(jié)構(gòu)，提高全民的健康水平，是大有必要。參考文獻:1周建勇，膳食纖維定義的歷史回顧(19531999)，國外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生學(xué)分冊，2001，28（1）：26；2ekhard e. ziegler, l. j. filer, jr., present knowledge in nutrition, 1998：8

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