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膳食纤维的分类和作用

膳食纤维的分类和作用

蛋白质、糖、脂肪、维生素、无机盐、水是人体所必需的六种营养素,在人们的生命活动中起着至关重要的作用,也是人们进行合理饮食搭配的主要考虑因素。我国原来是以植物性食品为主食的国家,但是近年来随着人民生活水平的逐渐提高,人们的饮食习惯已发生了很大的改变,随之而来的是肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤等疾病的发病率有所增加,这些疾病不仅在老年人群中很常见,在中青年人群中也开始增加,甚至少年儿童的成人病发病率有所上升,研究发现食物中脂肪和糖类摄取量过多而植物性食物摄取量不足是导致这一现象发生的重要原因。植物性食物中含量较多的是纤维素,食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质,过去认为是“废物”,现在认为它在保障人类健康,延长生命方面有着重要作用。因此,称它为“白金”第七种营养素。由此,纤维素这一物质越来越引起人们的注意,也开始成为众多食品研究者和大众的关注热点。

膳食纤维

定义:膳食纤维(dietary fiber,DF)是不被人体消化道分泌的消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖和木质素。

一、膳食纤维分类

(一)DF包括一大类具有相似生理功能的物质,按溶解性可将膳食纤维分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。

可溶性膳食纤维主要是

①植物细胞壁内的储存物质和分泌物

②部分半纤维素

③部分微生物多糖

④合成类多糖,如果胶、魔芋多糖、瓜儿胶、阿拉伯糖等;

不溶性膳食纤维包括

①半纤维素

②不溶性半纤维素

③木质素

④抗性淀粉

⑤一些不可消化的寡糖

⑥美拉德反应的产物

⑦虾、蟹等类动物表皮中所含的甲壳素

⑧植物细胞壁的蜡质与角质

⑨不消化的细胞壁蛋白。

1.纤维素(cellulose)在化学结构上与淀粉相似,是以β-1,4糖苷键连接的直链聚合物,不能被人类肠道淀粉酶所分解。草食动物由于其瘤胃中微生物能产生纤维素酶,故可以利用纤维素功能。

2.半纤维素(hemicellulose)与纤维素一样主要以β-1,4糖苷键连接,也存在β-1,3 糖苷键,根据主链和支链上所含的单糖不同可分为木聚糖、半乳聚糖、甘露聚糖和阿拉伯糖的多聚体。有的还含有半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸。

3.木质素虽然木质素包括在粗纤维和不可利用碳水化物的范畴内,但它并不是真正的碳水化物,而是苯基-丙烷衍生物的复杂聚合物,它与纤维素、半纤维素共同构成植物的细胞壁。

4.果胶(pectin)果胶主链成分为半乳糖醛酸酯,典型的侧链为半乳糖和阿拉伯糖,是存在与蔬菜和水果软组织中的无定形物质。它可在热溶液中溶解,而在酸性溶液中遇热形成凝胶,在食品加工中做为增稠剂使用。

5.抗性淀粉(RS)包括改性淀粉和经过冷却加热处理的淀粉。抗性淀粉在生理功能上与膳食纤维极为相似,故归入膳食纤维。它属于不溶性膳食纤维,但通常兼具可溶性膳食纤维的特点,可用做葡萄糖的缓释剂,用于降低餐后血糖。有动物研究表明,在体内和体外试验中抗性淀粉都可促进益生菌的生长,增加大肠双歧杆菌的数目。

6.不可消化寡糖具有生理调节作用的不可消化寡糖(non-digestible oligosaccharide,NDO)是有3~9个单聚糖合成的短链多糖。这些多糖可能由相同或不同的单体聚合、并经不同的键连接而成。NDO是某些植物如豆科籽实、谷物中的天然成分(棉子糖—存在于蜂蜜、也是大豆低聚糖的成分之一、水苏糖)。此外,还可以生产NDO作为饲料和食品中的功能性添加剂,例如可以通过部分水解菊粉制备低聚果糖(FOS),由乳糖制备低聚半乳糖(TOS)。NDO的生理功能和化学性质均取决与其化学组成。NDO大多可溶于水,乙醇及体液,但在体内PH条件下却相当稳定,NDO的营养功能源于其独特的发酵品质,也被称为双歧因子。纤维素、半纤维素不具有类似的功能,这可能是由于异质性造成的,NDO对外源性的非特异性刺激作用可以阻止不良微生物区系的建立。

7.树胶(gum)和粘胶(mucilage)是由不同的多糖及其衍生物组成。阿拉伯胶(arabicgum)、瓜儿胶(guargum)属于这类物质,可用于食品加工作为稳定剂。(二)根据来源不同,膳食纤维可分为以下六类。

1、谷物类纤维。主要包括小麦、燕麦、玉米和米糠纤维等,其中燕麦纤维是被公认的最优质膳食纤维,能显着降低血液中胆固醇的含量,从而降低心脏病和中风的发病率。

2、豆类纤维。比较常用的有大豆纤维、豌豆纤维、瓜儿豆胶和刺槐豆胶。

3、水果类纤维。水果纤维一般存在于果皮和果渣以及果胶中,主要用于高纤维果味饮料、果冻以及果味饮料的制作。

4、蔬菜类纤维。研究较多的有甜菜渣、胡萝卜渣、芋头及茭白纤维等,同时还有芹菜等各种蔬菜粉和蔬菜汁。

5、生化合成和转化类纤维。主要包括改性纤维素、抗性糊精、水解瓜尔胶、微晶纤维素和聚葡萄糖等。它是食品领域中主要应用的纤维。

6、其它膳食纤维。主要指真菌类纤维、海藻类纤维及一些黏质和树胶,此外,还有一些纤维植物种子中含有的纤维,例如亚麻粕中的可食用纤维。

(二)膳食纤维的营养功能

1.膳食纤维的理化特性

(1)持水性:DF的化学结构中含有很多亲水基团,因此具有很强的吸水膨胀能力。DF 膨胀可填充胃肠道,增加饱腹感。不同DF的持水性也不同,可溶性DF比不溶性DF持水性强。可溶性DF吸水后,重量能增加到原自身重量的30倍,并能形成溶胶和凝胶,增加胃肠中内容物的粘度,延缓胃中食糜的排空速度。可溶性DF可使胃排空时间明显延长,而不溶性DF 则无此作用。

(2)结合和交换离子:DF化学结构中包含一些羧基、醛基及羟基类侧链基团,呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与钙、镁、锌等阳离子结合,使钠离子与钾离子交换,特别是与有机离子进行可逆的交换。

(3)发酵特性:DF能被肠内微生物不同程度地发酵分解。不同来源的DF被分解的程度也不同,这与其持水性、多糖结构等有关。

(4)吸附螯合有机化合物:DF表面带有很多活性基团,可以吸附螯合胆汁酸、胆固醇、变异原等有机分子,其中对胆汁酸的吸附能力以木质素较强,纤维素弱些。同时,DF还能吸附肠道内的有毒物质,并促进它们排出体外。

2.膳食纤维的生理作用

(1)增加饱腹感,降低对其他营养素的吸收:DF进入消化道内,在胃中吸水膨胀,增加胃的蠕动,延缓胃中内容物进入小肠的速度,也就降低了小肠对营养素的吸收速度。同

时使人产生饱胀感,对糖尿病和肥胖症患者减少进食有利。

从胃进入小肠的DF,几乎不能被消化酶分解,便继续向肠道下部移动。其间,DF对肠内容物的水合作用、脂质的乳化作用、消化酶的消化作用都产生一定的影响,对食物块的消化以至于营养素的吸收都有一定的阻碍,其中能形成高粘度溶胶和凝胶的水溶性膳食纤维的这种作用更强。

与阳离子有结合能力的DF能使无机盐在肠道的吸收受阻,而具有离子交换能力的藻酸(属可溶DF)等,能吸附钠盐,随粪便排出体外,从而具有降低血压的作用。(2)降低血胆固醇,预防胆结石、高脂血症和心血管疾病:DF能阻碍中性脂肪和胆固醇的吸收,对饮食性高血脂症有预防作用。DF可减少胆汁酸的再吸收量,该变食物消化速度和消化道分泌物的分泌量,起到预防胆结石的作用,防治高脂血症和心血管疾病。(3)预防糖尿病:可溶性DF的粘度能延缓葡萄糖的吸收,可抑制血糖的上升,改善糖耐量。DF还能增加组织细胞对胰岛素的敏感性,降低对胰岛素的需要量,从而对糖尿病预防具有一定效果。

(4)改变肠道菌群:进入大肠的DF能部分地、选择性地被肠内细菌分解与发酵,从而改变肠内微生物菌群的构成与代谢,诱导有益菌群大量繁殖。

(5)促进排便、预防肠癌和乳腺癌:由于微生物的发酵作用而生成的短链脂肪酸能降低肠道pH值,这不仅能促进有益菌群的繁殖,而且这些物质能够刺激肠道黏膜,从而促进粪便排泄。由于DF吸水,可增加粪便体积和重量,促进肠道蠕动,减少粪便硬度,增加排便频率,减轻直肠内压力,降低粪便在肠道中停留的时间,可以预防憩室症与便秘,以及长时间便秘引起的痔疮和下肢静脉曲张。同时也减轻了泌尿系的压力,缓解膀胱炎、膀胱结石和肾结石等泌尿系统疾病的症状。由于DF的通便作用,可以使肠内细菌的代谢产物,以及一些由胆汁酸转换成的致癌物,如脱氧胆汁酸、石胆酸和突变异原物质等能随DF排出体外。

(6)美容养颜由于它能够吸水膨胀,使肠内代谢物变软变松,通过肠道时会更快,与此同时还能促进肠道蠕动,减少有害物质的吸收,清除体内毒素,可改善上火、口臭、面部暗疮、青春痘、皮肤粗糙、色素沉淀等“面子问题”。

有研究表明,不同类型的膳食纤维具有不同的辅助治疗作用。Joannel Slain

的研究表明来源于水果、蔬菜、谷物的不溶性膳食纤维可用于治疗便秘,燕麦和亚麻籽中的水溶性膳食纤维可降低胆固醇,而小麦麸中的膳食纤维在预防结肠癌方面比其他纤维都有效。

当人们出现便秘、消化不良、痔疮、糖尿病、肥胖、动脉硬化、高血压、胆结石等症状和疾病时,应注意增加膳食纤维素的摄入。

(三)膳食纤维的食物来源和供给

1.食物来源膳食纤维主要存在于谷、薯、豆类、蔬菜及水果中、谷物食品含膳食纤维最多,全麦粉含6%、精面粉含2%、糙米含1%、精米含0.5%、蔬菜含3%、水果含2%左右。但由于加工方法、食入部位及品种的不同,膳食纤维的含量也不同。粗粮、豆类高于细粮;胡萝卜、芹菜、菠菜、韭菜等高于西红柿、茄子等;菠萝、草莓高于香蕉、苹果等;同种蔬菜边皮含纤维量高于中心部位,同种水果果皮纤维量高于果肉。如果食用时将蔬菜的边皮或水果的外皮去掉的话,就会损失部分膳食纤维。水果汁和渣应一起食用,一个柑橘的膳食纤维量约等于橘汁的6倍,所以人们合理搭配粗细粮,多吃蔬菜及水果,这样膳食纤维的供给一般就能满足人体需要。

2.供给

世界卫生组织提出,成年人每日应摄入的总膳食纤维量为27~40g。我国膳食调查证明,我国每人每日平均摄入的膳食纤维已由过去的26g下降至17.4g,原因是人们吃得越来越精,很多人只吃精加工的米面,对粗粮很少问津;只注意蛋白质的摄入量,对水果蔬菜的摄入不太重视。膳食纤维摄入量的减少导致原来在发达国家常见的“富贵病”在我国的发病率上升,成为威胁我国人民健康的大敌。

我国目前尚未提出明确的膳食纤维推荐摄入量标准。中国营养学会2000年推出的DRIs中,暂定中国居民摄取DF的适宜推荐量为:低、中、高能量膳食[分别摄入1800kcal、2400kcal、2800kcal>分别为25、30、35g/d。在日本,每日DF摄入量规定20~30g。在DF的摄入中还应注意不溶性纤维和可溶性纤维的比例,美国供给量专家委员会推荐膳食纤维的摄入比例以70%~75%为不可溶性纤维,25%~30%为可溶性纤维为宜。那么,吃多少克新鲜水果蔬菜才含有30克膳食纤维素呢?例如:2240克苹果,2250克香蕉,2100克芹菜,4000克番茄,4300克白菜等。

3、膳食纤维摄入过量的副作用:

过量摄入膳食纤维会有一些副作用,如腹泻、腹胀、腹痛,较少见的副作用有肠道内形成纤维粪石引起肠梗阻,需要手术治疗,这一点对老年人或极度消瘦的病人应该特别注意,所以应提倡逐步增加膳食纤维的摄入量。同时摄入过多的膳食纤维会影响维生素和微量元素的吸收。另外,患有急性慢性肠炎、伤寒、痢疾、结肠憩室炎、肠道肿瘤、消化道出血、肠道手术前后、肠道狭窄、食道静脉曲张等疾病的人应控制膳食纤维的摄入量。

三、开发和应用

列为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的"第七大营养素"。专家们一致认为:纤维食品将是21世纪主导食品之一。

功能性饮料市场和膳食纤维的应用:最近几年,功能性或营养性的饮料市场在日本已经稳步增长。由于药用饮品的普及和流行,现在日本消费者认为,饮料并不仅仅用来解渴,而且将它看作如维生素一样的好的营养源,营养饮品在日本就好似“维生素片”对美国消费者那样重要和受到欢迎。1988年,日本大众制药公司向市场推出一种饮料,叫做“Fiber—Mini”,它是聚葡萄糖,一种可溶性膳食纤维,作为食用纤维成分的一种纤维饮料。由于它成功的销售策略,尤其指出它是一种对健康有好处的饮品,所以一上市就受到普遍欢迎。在“Fiber—Mini”未推出以前,营养饮品被认为是一些对男人有滋补作用的饮品,而“Fiber—Mini”这种含膳食纤维的饮品,却吸引了许许多多的日本年轻妇女,形成了一个“女人饮品”风味的市场。

在日本,有11种最畅销的功能性饮品,其中6种含有膳食纤维。事实上,在总的功能性饮品销售中,超过70%的饮品含有膳食纤维。调查发现一个公司几乎有一半妇女有便秘倾向或经常性便秘。患有便秘,不仅有不舒服的感觉,并且会引起皮肤问题,这是年轻妇女最关心的问题。因此,美容与通便可能还有一定关系。

纤维食品有“生命绿洲”之称,近年国际食品结构正朝着纤维食品的方向调整。日本、美国的消费需求每年以10%速度增长。在欧美市场,将可溶性膳食纤维加入食品中已经流行了许多年,在日本、台湾、韩国加入可溶性膳食纤维的食品销量不断增加。在中国,已有一些饮品中添加了可溶性膳食纤维。可以肯定,在不久的将来,膳食纤维饮品或保健食品将在中国得到进一步发展。

四、膳食纤维怎样吃最有益

经常便秘的人、脸上容易起斑的人、超重肥胖的人往往会被医生提醒要多补充膳食纤维。膳食纤维是什么,它的作用如何,每天吃多少,哪些食物称得上膳食纤维的“宝库”,让我们逐一了解——

每天摄入要适量

膳食纤维是每个植物细胞壁的主要成分,在动物细胞中是不存在的。所以只有吃蔬菜、水果、坚果等植物性食物才能获得膳食纤维。膳食纤维不能被小肠消化吸收,只能在大肠中被益生菌或腐败菌部分或全部发酵而利用,发挥有利于肠道排泄的作用。

根据中国营养学会的建议,成人每天宜摄入25克左右膳食纤维,相当于每天吃300克粮食、300-400克蔬菜、100-200克水果,才能达到。

通过禁忌肉食和米饭、吃大量蔬果来减肥的人可要注意了:吃太多膳食纤维对人体健康不利,因为富含纤维素的食物往往还含有较多的植酸,会阻碍钙、铁、锌的吸收,

造成矿物质缺乏,所以,应经常补充矿物质。太多的膳食纤维会使食物中的胆固醇稀释,并随纤维素排出体外,致使合成雌激素的原料缺乏,影响卵巢、子宫的发育,长期大剂量吃膳食纤维减肥的女性会发生生殖器官发育不良或月经不调。

老人的肠胃功能逐渐变差,太多的纤维素会引起消化功能降低、腹胀和营养不良,铁、锌的缺乏导致贫血,大脑早衰。

与成人相比,孩子除了需要维持生命的各种营养素外,还需更全面的营养物质和适当的能量,否则生长发育会受阻,且会影响终身的健康,所以应该摄入多种食品,获得全面营养。

无“筋”植物含量高

许多人以为膳食纤维就是蔬菜中的“筋”,其实没有“筋”的植物含有的膳食纤维往往更多,例如大豆、赤豆、绿豆、杏仁、新鲜的红薯等根本吃不出有“筋”的感觉,但含有膳食纤维比粗粮还高。所以,不是难嚼的“筋”才是膳食纤维。

含“筋”的蔬菜大多是不溶性膳食纤维,而“细腻”的可溶性膳食纤维对健康的作用更大。吃太多的“筋”,对牙齿不好的老年人、小孩及胃肠病患者会有刺激及损害作用,建议切细煮软后再吃。高温加热不会破坏膳食纤维的化学结构和生理作用,仍能保持膳食纤维的保健功效。