一、膳食纖維簡介

功能性膳食纖維作為功能性食品的一類嶄新的食品配料和活性成分，在20 世紀 80 年代其發(fā)展達到了頂峰， 膳食纖維得到人們的廣泛認可經(jīng)歷了曲折的過程。在生產(chǎn)力低下，糧食短缺時，谷物粉中會加入蠶豆、豌豆或堅果粉，所以飲食中的纖維含量相對還是很高。到 19 世紀 50 年代，更精細有效的篩理設備的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)幾乎不含麥麩的精制面粉的目標得以實現(xiàn)。以后的幾十年里，精制面粉的生產(chǎn)為歐洲的食品制造業(yè)提夠了良好的原料。隨著人們的飲食趨于精細， 淀粉和脂肪攝入量的增加， 20 世紀 50 年代開始， 高血壓、高血脂、高血糖、肥胖、便秘、心血腦疾病、糖尿病等現(xiàn)代文明病開始襲擊美國及歐洲、日本等發(fā)達資本主義國家。此時，T.L.Cleave 觀察到西方發(fā)達國家所有的這些疾病在不發(fā)達國家卻很少見，并認為這些疾病的發(fā)起與精制碳水化合物有密切的關系，并第一次比較有理有據(jù)地提出改變不合理的食物結構的建議。1960 年，H.C.Trowell 博士論證了富含膳食纖維食品的重要性 [1] ，解開了人們高品質生活下的高發(fā)病率的困惑。盡管當時纖維素對人體的作用得到了關注， 但人們一直稱之為“粗纖維”， 泛指那些不能被人體消化吸收的纖維成分，直到 1953 年，Hipsley 首次引入“膳食纖維”（Dietary Fiber）這一更好的措辭，膳食纖維的研究才真正展開。

二、 膳食纖維定義的演變

膳食纖維(Dietary Fibre，DF)是維系人類身體健康、不能被其它物質所代替的一種營養(yǎng)素，是一種復雜的混合物的總稱，人們將其稱為繼碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素、水、礦物質六大營養(yǎng)素之外的人體“第七營養(yǎng)素”。1991 年在日內瓦召開的會議中專家組將 DF 推薦為“人群膳食營養(yǎng)目標” [2] 。1953 年 Hipsley [3] 首次提出將植物細胞壁中的纖維素、半纖維素和木質素等不消化的化合物成為“膳食纖維”只是粗纖維的定義。1995 年，Asp [4] 建議將膳食纖維的定義中加入這樣的定義，即在人體小腸中不能消化的、具有一種或幾種膳食纖維所具有的典型生理作用的、并能夠在未知食物中用簡單合理的方法分析的物質。1999 年第 84 屆美國谷物 化學協(xié)會(AmericanAssociation of Cereal Chemists,AACC)則從生理從角度將膳食纖維定義為在人體小腸中抗消化和吸收，在大腸中可以全部或部分發(fā)酵的植物可食部分或類似的碳水化合物 [5] ；2000 年美國將膳食纖維定義為可以用官方分析化學協(xié)會ABSTRACT2(Association of Official Analytical Chemists,AOAC)推薦的方法分離出來的物質，并在商品食品中標明膳食纖維的含量 [6] ；直到 2004 年國際食品法典委員會制定了膳食纖維定義的草案即膳食纖維指在小腸中不能被消化吸收，聚合度不小于三的碳水化合物的聚合物，其由被消費食物中固有的可食性碳水化合物聚合物，食品原料中以物理法、酶法、化學法制得的或者人工合成的碳水化合物組成，并且常具有以下特性：促進結腸酵解作用；降低餐后血糖或胰島素水平；降低血膽固醇水平；降低食物在胃腸道內的通過時間，增加糞便量 [7] 。 這一定義不僅給出了膳食纖維的檢測方法而且膳食纖維的生理功能加以強調，使高活性膳食纖維的目標更加清晰。

三、 膳食纖維的化學組成及分類

膳食纖維原料的主要化學成分是指原料中的纖維素、半纖維素和木質素三種成分。其中，纖維素是構成細胞壁的網(wǎng)狀骨架，半纖維素（包含果膠類物質、低聚糖類）和木質素分別作為“黏合劑”和“填充劑”填充在纖維之間和微細纖維之間。纖維素的化學結構是以β-吡喃葡萄糖基通過β-1,4糖苷鍵聯(lián)接的無支鏈葡萄糖多聚體。人體內的淀粉酶只能水解 a-1,4 糖昔鍵而不能水解 β-1,4 糖苷鍵，因此纖維素不能被人體胃、腸道內的酶所消化。半纖維素并非纖維素的降解產(chǎn)物，而是由多種糖基組成的一類多糖，其主鏈上由半乳聚糖、木聚糖、甘露糖組成，支鏈上帶有阿拉伯糖或半乳糖。不同植物中的半纖維素的種類和含量均不同，如小麥和豆類中的阿拉伯木聚糖含量較高，豆類纖維中含量較高的一種半纖維素木糖葡聚糖在其他植物中含量較低。研究認為半纖維素對水的親和力與戊糖的含量成正比 [8] 。 木質素是原料在加工過程中顏色較深的主要原因之一， 漂白工藝的主要考慮因素就是木質素含量。 生產(chǎn)中通常采用 H 2 O 2和 Na 2 S0 4 等進行漂白。膳食纖維（Dietary Fiber,DF）根據(jù)溶解性的不同可分為水水溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber，SDF)和水不溶性纖維素(Insoluble Dietary Fiber，IDF)）兩大類。水不溶性膳食纖維是指包括纖維素、半纖維素、木質素、殼聚糖等一類不被消化道酶消化且不溶于熱水的非淀粉類結構性多糖。水溶性膳食纖維則是指不被機體消化道酶消化，但可溶于熱水并被一定體積的乙醇沉析分離的一類非淀粉多糖，它主要是指植物細胞內的水溶性貯存物質和分泌物， 還包括部分微生物多糖和合成多糖， 其組成主要是一些膠類物質 [9] 。 膳食纖維的來源非常豐富， 目前我國已研究開發(fā)的提取 DF 的原料可大致分為谷物薯類纖維，豆類種子及種皮纖維（目前研究的相對較成熟） ，水果及蔬菜纖維。

四、膳食纖維的物理特性與生理功效的關系

水溶性膳食纖維 （Soluble Dietary Fiber， SDF)和水不溶性纖維素(InsolubleDietary Fiber，IDF)）在人體內所具有的生理功能和保健作用是不同的。研究表明，IDF 的主要作用在于促進腸道產(chǎn)生機械蠕動效果，SDF 則更多地發(fā)揮

代謝功能，如降低血脂和膽固醇等 [10] 。因此，DF 在預防和治療一些“富貴病”方面的重要作用受到了醫(yī)學界和營養(yǎng)學家的廣泛關注。DF 的生理功能可歸納為以下幾點：

（1）膳食纖維的高持水力和膨脹力能有效預防結腸癌等胃腸道疾病并可以防止肥胖。膳食纖維含有的許多親水基團，在人體內迅速吸水膨脹，體積增大刺激腸道蠕動從而減輕直腸內的壓力和泌尿系統(tǒng)的壓力 [13] ，通過解除便秘癥狀達到預防腸道癌癥的效果 [11,12] 。Peters 等研究發(fā)現(xiàn)，DF 良好的溶脹性可在腸胃中吸水膨脹并形成高黏度的溶膠或凝膠， 使人產(chǎn)生飽腹感并抑制進食，這對肥胖人群有較好的調節(jié)減肥功能 [13] 。

(2) 膳食纖維對陽離子有結合和交換能力，有利于降低血壓和解毒功效。DF 化學結構中包含了一些具有較強的離子交換能力，可與重金屬離子進行交換從而緩解金屬中毒。DF 能與腸道中的鈉、鉀離子進行交換，從而產(chǎn)生降血壓作用 [14,15]

(3）膳食纖維對有機化合物有吸附螯合作用，故有降血脂、降膽固醇，降血糖的作用。膳食纖維中的果膠類物質是很好的能明顯降低膽固醇的擴散及其降低膽固醇的吸收率，同時能促使膽固醇向膽汁酸轉換，因而能降低血脂 [16,17] 。另外，SDF 與葡萄糖結合，降低腸液葡萄糖的有效濃度的同時降低葡萄糖的釋放速度， IDF 能吸附葡萄糖從而減慢人體對葡萄糖的吸收速度從而降低血糖水平。2002 年，Nandini 等 [18] 將麥麩（5%）和瓜爾膠喂養(yǎng)患Ⅱ型糖尿病的大鼠，發(fā)現(xiàn)大鼠的血糖相比空白組下降了 20%左右。

(4）膳食纖維有清除自由基和抗癌的作用。歐仕益通過實驗證明 SDF 和IDF 都有清除自由基的功效，起作用的主要是 DF 中含有的多酚類物質，這也是目前抗氧化膳食纖維的一個研究熱點。

(5） 膳食纖維與蛋白質的關系 [1] 。 Harmuth-Hoene 等曾用 C 14  標記蛋白質，發(fā)現(xiàn)添加 5%的瓜爾膠，糞便中的蛋白氮數(shù)量有所增加；所以，膳食纖維的確會對氮代謝和其生物利用率產(chǎn)生影響，但影響不大。