一、膳食纤维简介

功能性膳食纤维作为功能性食品的一类崭新的食品配料和活性成分，在20 世纪 80 年代其发展达到了顶峰， 膳食纤维得到人们的广泛认可经历了曲折的过程。在生产力低下，粮食短缺时，谷物粉中会加入蚕豆、豌豆或坚果粉，所以饮食中的纤维含量相对还是很高。到 19 世纪 50 年代，更精细有效的筛理设备的出现，使得生产几乎不含麦麸的精制面粉的目标得以实现。以后的几十年里，精制面粉的生产为欧洲的食品制造业提够了良好的原料。随着人们的饮食趋于精细， 淀粉和脂肪摄入量的增加， 20 世纪 50 年代开始， 高血压、高血脂、高血糖、肥胖、便秘、心血脑疾病、糖尿病等现代文明病开始袭击美国及欧洲、日本等发达资本主义国家。此时，T.L.Cleave 观察到西方发达国家所有的这些疾病在不发达国家却很少见，并认为这些疾病的发起与精制碳水化合物有密切的关系，并第一次比较有理有据地提出改变不合理的食物结构的建议。1960 年，H.C.Trowell 博士论证了富含膳食纤维食品的重要性 [1] ，解开了人们高品质生活下的高发病率的困惑。尽管当时纤维素对人体的作用得到了关注， 但人们一直称之为“粗纤维”， 泛指那些不能被人体消化吸收的纤维成分，直到 1953 年，Hipsley 首次引入“膳食纤维”（Dietary Fiber）这一更好的措辞，膳食纤维的研究才真正展开。

二、 膳食纤维定义的演变

膳食纤维(Dietary Fibre，DF)是维系人类身体健康、不能被其它物质所代替的一种营养素，是一种复杂的混合物的总称，人们将其称为继碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、水、矿物质六大营养素之外的人体“第七营养素”。1991 年在日内瓦召开的会议中专家组将 DF 推荐为“人群膳食营养目标” [2] 。1953 年 Hipsley [3] 首次提出将植物细胞壁中的纤维素、半纤维素和木质素等不消化的化合物成为“膳食纤维”只是粗纤维的定义。1995 年，Asp [4] 建议将膳食纤维的定义中加入这样的定义，即在人体小肠中不能消化的、具有一种或几种膳食纤维所具有的典型生理作用的、并能够在未知食物中用简单合理的方法分析的物质。1999 年第 84 届美国谷物 化学协会(AmericanAssociation of Cereal Chemists,AACC)则从生理从角度将膳食纤维定义为在人体小肠中抗消化和吸收，在大肠中可以全部或部分发酵的植物可食部分或类似的碳水化合物 [5] ；2000 年美国将膳食纤维定义为可以用官方分析化学协会ABSTRACT2(Association of Official Analytical Chemists,AOAC)推荐的方法分离出来的物质，并在商品食品中标明膳食纤维的含量 [6] ；直到 2004 年国际食品法典委员会制定了膳食纤维定义的草案即膳食纤维指在小肠中不能被消化吸收，聚合度不小于三的碳水化合物的聚合物，其由被消费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、化学法制得的或者人工合成的碳水化合物组成，并且常具有以下特性：促进结肠酵解作用；降低餐后血糖或胰岛素水平；降低血胆固醇水平；降低食物在胃肠道内的通过时间，增加粪便量 [7] 。 这一定义不仅给出了膳食纤维的检测方法而且膳食纤维的生理功能加以强调，使高活性膳食纤维的目标更加清晰。

三、 膳食纤维的化学组成及分类

膳食纤维原料的主要化学成分是指原料中的纤维素、半纤维素和木质素三种成分。其中，纤维素是构成细胞壁的网状骨架，半纤维素（包含果胶类物质、低聚糖类）和木质素分别作为“黏合剂”和“填充剂”填充在纤维之间和微细纤维之间。纤维素的化学结构是以β-吡喃葡萄糖基通过β-1,4糖苷键联接的无支链葡萄糖多聚体。人体内的淀粉酶只能水解 a-1,4 糖昔键而不能水解 β-1,4 糖苷键，因此纤维素不能被人体胃、肠道内的酶所消化。半纤维素并非纤维素的降解产物，而是由多种糖基组成的一类多糖，其主链上由半乳聚糖、木聚糖、甘露糖组成，支链上带有阿拉伯糖或半乳糖。不同植物中的半纤维素的种类和含量均不同，如小麦和豆类中的阿拉伯木聚糖含量较高，豆类纤维中含量较高的一种半纤维素木糖葡聚糖在其他植物中含量较低。研究认为半纤维素对水的亲和力与戊糖的含量成正比 [8] 。 木质素是原料在加工过程中颜色较深的主要原因之一， 漂白工艺的主要考虑因素就是木质素含量。 生产中通常采用 H 2 O 2和 Na 2 S0 4 等进行漂白。膳食纤维（Dietary Fiber,DF）根据溶解性的不同可分为水水溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF)和水不溶性纤维素(Insoluble Dietary Fiber，IDF)）两大类。水不溶性膳食纤维是指包括纤维素、半纤维素、木质素、壳聚糖等一类不被消化道酶消化且不溶于热水的非淀粉类结构性多糖。水溶性膳食纤维则是指不被机体消化道酶消化，但可溶于热水并被一定体积的乙醇沉析分离的一类非淀粉多糖，它主要是指植物细胞内的水溶性贮存物质和分泌物， 还包括部分微生物多糖和合成多糖， 其组成主要是一些胶类物质 [9] 。 膳食纤维的来源非常丰富， 目前我国已研究开发的提取 DF 的原料可大致分为谷物薯类纤维，豆类种子及种皮纤维（目前研究的相对较成熟） ，水果及蔬菜纤维。

四、膳食纤维的物理特性与生理功效的关系

水溶性膳食纤维 （Soluble Dietary Fiber， SDF)和水不溶性纤维素(InsolubleDietary Fiber，IDF)）在人体内所具有的生理功能和保健作用是不同的。研究表明，IDF 的主要作用在于促进肠道产生机械蠕动效果，SDF 则更多地发挥

代谢功能，如降低血脂和胆固醇等 [10] 。因此，DF 在预防和治疗一些“富贵病”方面的重要作用受到了医学界和营养学家的广泛关注。DF 的生理功能可归纳为以下几点：

（1）膳食纤维的高持水力和膨胀力能有效预防结肠癌等胃肠道疾病并可以防止肥胖。膳食纤维含有的许多亲水基团，在人体内迅速吸水膨胀，体积增大刺激肠道蠕动从而减轻直肠内的压力和泌尿系统的压力 [13] ，通过解除便秘症状达到预防肠道癌症的效果 [11,12] 。Peters 等研究发现，DF 良好的溶胀性可在肠胃中吸水膨胀并形成高黏度的溶胶或凝胶， 使人产生饱腹感并抑制进食，这对肥胖人群有较好的调节减肥功能 [13] 。

(2) 膳食纤维对阳离子有结合和交换能力，有利于降低血压和解毒功效。DF 化学结构中包含了一些具有较强的离子交换能力，可与重金属离子进行交换从而缓解金属中毒。DF 能与肠道中的钠、钾离子进行交换，从而产生降血压作用 [14,15]

(3）膳食纤维对有机化合物有吸附螯合作用，故有降血脂、降胆固醇，降血糖的作用。膳食纤维中的果胶类物质是很好的能明显降低胆固醇的扩散及其降低胆固醇的吸收率，同时能促使胆固醇向胆汁酸转换，因而能降低血脂 [16,17] 。另外，SDF 与葡萄糖结合，降低肠液葡萄糖的有效浓度的同时降低葡萄糖的释放速度， IDF 能吸附葡萄糖从而减慢人体对葡萄糖的吸收速度从而降低血糖水平。2002 年，Nandini 等 [18] 将麦麸（5%）和瓜尔胶喂养患Ⅱ型糖尿病的大鼠，发现大鼠的血糖相比空白组下降了 20%左右。

(4）膳食纤维有清除自由基和抗癌的作用。欧仕益通过实验证明 SDF 和IDF 都有清除自由基的功效，起作用的主要是 DF 中含有的多酚类物质，这也是目前抗氧化膳食纤维的一个研究热点。

(5） 膳食纤维与蛋白质的关系 [1] 。 Harmuth-Hoene 等曾用 C 14  标记蛋白质，发现添加 5%的瓜尔胶，粪便中的蛋白氮数量有所增加；所以，膳食纤维的确会对氮代谢和其生物利用率产生影响，但影响不大。