膳食纤维研究现状的问题分析及发展方向的预测

◎ 李梓铭，李红爱

（1.湖南省林产品质量检验检测中心，湖南 长沙 431007；2.湖南电子科技职业学院，湖南 长沙 410217）

随着社会发展和生活水平的提高，人们的饮食日趋精细，导致糖尿病、心血管病、肠道癌、高血压、高血脂、肥胖症、脂肪肝等疾病越来越普遍。随着人口老龄化的加剧，人们对食品的消费观念也发生了变化，对食品的要求不仅仅停留在感官、口感上，而且越来越讲究功能性。而膳食纤维（Dietary Fiber，DF）正是因其突出的保健功能而被人们广泛接受。

本文总结了以往文献中关于膳食纤维研究现状存在的问题分析，并在此基础上提炼出对膳食纤维重点发展方向的预测，对膳食纤维的研究和开发提供一定的借鉴作用。

1 我国膳食纤维研究现状存在的问题分析

1.1 基础研究程度较低

截至2016年12月，以膳食纤维作为题名可以搜索到CNKI数据库收录的1989至2016年期间发表的期刊论文共有12838篇，筛选掉相同内容，多刊发表以及无效论文后，仅剩余3194篇有效论文，将这些论文按照发表年度分布，可看出1989年至2016年，膳食纤维研究基本上呈逐年上升趋势，如图1所示。

图1 膳食纤维发表年度分布图

根据每一年的研究热点关键词进行矩阵分析，如图2所示。

图2 膳食纤维发表年度分布图

我国膳食纤维的研究集中在提取工艺及其在医疗、食品中的应用方向上，而至关重要的基础研究方面，相对于其他研究方向来说研究程度不高。通过阅读发现，研究深度也较浅，除了介绍不同膳食纤维含量的分析方法之外，就是分析不同加工工艺对其物理化学性质的影响，而对其组成及分子结构等深层次问题研究则甚少，且分析方法多借鉴国外，我国还没有形成较全面的、系统的分析测定方法。

因此，膳食纤维的基础研究急需加深，而且膳食纤维研究程度随人们生活饮食水平的提高而提高，其来源与我国农产品种植养殖产业的结构成正比，其在食品中的应用受其本身性质的影响使得应用范围受到局限性。可见，加强膳食纤维的改性研究，使其能应用到更多食品中也是今后研究的另一个方向。

1.2 书面研究多，生产企业少

虽然书面研究较多，但是我国专门生产膳食纤维的企业少，而且生产企业的产品种类单一，市场上多数产品是作为药品使用，没有普及到食品中为群众所享用，说明实验室的研究与实际生产出现严重脱节。

2 膳纤维研究的重点发展方向

2.1 膳食纤维的定义

膳食纤维一词最先由Hipsley提出[1]，是指植物性食品中不能被人类胃肠道消化酶消化，但能被大肠内的某些微生物部分酵解或利用的非淀粉多糖类和木质素的合称。自膳食纤维这一术语和定义提出至今[2]，分类可依据生理功能、化学结构及物理特性不同来区分，根据膳食纤维水溶性不同，将其分为两个基本类型，将可溶于水中的部分称为水溶性膳食纤维（Water soluble dietary fiber），常见的水溶性膳食纤维包括果胶、树胶。存在于细胞壁中的纤维素、半纤维素及木质素，无法溶于水中，故称为非水溶性膳食纤维（Water insoluble dietary fiber）。随着分析手段的进步和人们在营养学、生理学上对膳食纤维的认识不断深入，其定义一直在不断地发展和完善，已经出现了多种膳食纤维的定义，见表1。

表1 膳食纤维定义的发展表

若是来源于植物，膳食纤维可包括木质素或其他与细胞壁内多糖结合的化合物，这些化合物能够用AOAC膳食纤维酶-重量法分析：与植物多糖紧密结合的木质素和其他化合物（蛋白组分，酚类化合物，蜡质，皂角苷，肌醇六磷酸盐，角质，植物甾醇等），通常能够用AOAC 991.43方法提取。这些物质实际上与纤维部分的多糖或低聚糖结合。但是，当以上物质提取后或再加入到含有不消化多糖的食物中时，这些物质就不能定义为膳食纤维。当与多糖结合时，这些缔合物可能具有其他有益的作用[2]。

从表1可以看出，大多数定义中通常以DF的生理学作用（小肠中不被消化吸收）为基础，进一步在化学、生物学或分析方面加以限定。膳食纤维定义中都包括了一种或一种以上植物学的、化学和分析方面的特性，或是营养学、生理学方面的一些特点和健康作用[2]。分析技术的进步，使越来越多的不消化碳水化合物得以定量，加之营养学和生理学上对这些成分的新认识，膳食纤维定义得以不断扩充的同时分析方法也日益复杂。但是膳食纤维诠释仍存在不足的地方，比如抗性淀粉[10]从性质上来讲与膳食纤维类似，且如同膳食纤维般增加饱腹感。目前认为[10]，膳食纤维是指不易被人体消化吸收的“以多糖类为主的大分子物质的总称”，包括植物性木质素、纤维素、半纤维素、果胶及动物性壳质、胶原等。后续又补充抗性淀粉、果聚糖、葡聚糖以及菊粉等耐消化的寡糖类物质。

2.2 膳食纤维的测定方法

食物中的膳食纤维依照不同的萃取方式会得到不同的产物，较常使用的是酵素分析方法和化学分析方法[11]，其中酵素-重量法是使用频率最高的，也可以称之为总膳食纤维的黄金分析法，食品中总膳食纤维的含量，也是水溶性和非水溶性膳食纤维的总和。表2中列出了膳食纤维的AOAC官方分析方法和其他分析方法[12]。

表2 测定膳食纤维的AOAC方法表

还有学者提出用食物中的不消化部分（indigestible fractions）代替食品标签和食物成分表中的DF。通过体外模拟体内的生理环境，用胃蛋白酶（pepsin）和α- 淀粉酶对类似咀嚼后的样品进行消化，经离心和透析后获得食物中的可消化和不消化部分（indigestible and digestible fractions），不消化部分与进入结肠的成分相近，主要包括DF、RS、抗性蛋白质以及其他的缔合物。这种测定方法更符合人体生理学特点[13]。

膳食纤维广义定义扩充后[2]，对总膳食纤维测定的分析方法进一步需要优化。理论上可通过2种方法解决这一问题：①对AOAC酶重量法进行改进，或优化这些不消化碳水化合物的分析方法，使之与AOAC酶重量法测定的成分相对独立。②对食物中的非淀粉多糖NSP进行定量后，再对膳食纤维定义所包括的各成分依相应方法测定，所得结果相加得到总膳食纤维的含量。除了根据具体实验条件和样品的各自特性及测试目的[14]来选择合适的测定方法，及继续对现有的测定方法进行改进之外，还应将建全与当前膳食纤维定义相符合的测定方法作为以后该研究领域的重要课题。

2.3 膳食纤维的摄入量

世界卫生组织和各国营养学界对膳食纤维的摄入给出了统一的建议，每人每天摄入量为25～35 g[15]，其中美国糖尿病协会建议糖尿病患者可以适度提高到45～55 g。

世界粮农组织建议正常人群摄入量为每人27 g/d。欧洲共同体食品科学委员会推荐标准：每人每天30 g。美国防癌协会推荐标准：每人30～40 g/d。中国营养学会在2000年最新颁布的中国居民膳食营养素参考摄入量规定的膳食纤维摄入适宜量为25～35 g/d。食物纤维量及范围：低能量饮食1800 kCal为25 g/d；中等能量饮食2400 kCal为30 g/d；高能量饮食2800 kCal为35 g/d[1]。

目前我国国民从日常食物中摄取的膳食纤维只能达到8～12 g/d，针对“富贵病”患者在此基础上应增加10～15 g/d，2～20岁的幼童、青少年，其摄入量推荐为年龄数加5～10 g/d。可以看出，各国膳食纤维的日推荐量目前还没有统一的标准。中国居民膳食纤维摄入普遍不足，且呈下降的趋势，目前每日人均膳食纤维（不可溶）的摄入量为11 g，城市与农村基本一致；由于食物成分表中可溶性膳食纤维数据不足，采用折算系数推算出每日膳食纤维总量约为13 g。与《中国居民膳食营养素参考摄入量》中膳食纤维的推荐量相比，能达到适宜摄入量（25 g/d）的人群不足5%。

膳食纤维在预防各种现代“富贵病”方面具有较好的疗效，如糖尿病、心血管病、肥胖、肠道癌和便秘等，但过量摄入也会对人体健康产生一定的副作用[1]。膳食纤维和其他营养素的特点一样，少则缺乏，多则过量，适中最佳，因人而异[16]。膳食纤维对蛋白质代谢有一定的负面影响，因为某些纤维能降低小肠消化酶的作用，纤维的物理屏障作用可对蛋白质的消化产生不良的影响。由于膳食纤维在一定条件下能形成非水溶性的膳食纤维矿物质复合物，影响矿物质的生物利用率。实验证实大剂量膳食纤维（40 g/d）可使钙、铁、锌等矿物元素溶解度降低，吸收率也相应降低，造成负平衡。一些可溶性膳食纤维也可对维生素A、维生素E 等的吸收利用有不同程度的影响。

当前有2种方法可用来评价膳食纤维的适宜摄入量[17]。①根据不同慢性疾病危险人群的不同膳食摄入量来确定其适宜摄入量。②采用一个生理指标来评定其适宜摄入量。因此，今后膳食纤维摄入量的研究应更全面，针对不同地区的不同特点，制定出符合各年龄段和各地区人群的更合理的膳食纤维摄入量。

2.4 膳食纤维食品的应用前景及新型膳食纤维资源的开发

21世纪食品发展的主题是健康及美味[18]。近年来，人们的饮食习惯发生了很大变化，导致膳食纤维摄入量严重不足。消费者对食品的要求是既要健康更要美味。一方面膳食纤维将逐渐向高品质发展，膳食纤维食品不再是人们印象中的口感粗糙、味道索然，取而代之的是能为食品提供良好口味和质感的新一代的高品质纤维食品。而普通膳食纤维将因无法适应人们的挑剔口味逐渐淡出市场。另一方面，各国政府几乎都把营养问题纳入国民经济发展计划之中，膳食纤维作为防治糖尿病、心脑血管病、便秘、癌症、肥胖的必需品而广泛应用于各种食品中。一种高品质的膳食纤维应该具有良好的口感，更低的热量，广泛的应用范围和更多的生理功效。膳食纤维食品的发展存在着巨大的市场空间。但我国对这方面产品的研制开发还处于初始阶段，与国外发达国家存在一定差距[19]。主要问题是尚未解决好生产工艺问题，其产品口感较差。因此，研究确定合理的膳食纤维食品的生产工艺，改良配方，提高产品的品质，研究开发出适应国际食品发展潮流的DF新产品，使其更好的发挥其特有的生理功用，改善人们的膳食结构，提高人们的健康水平。因此，膳食纤维食品的开发和发展具有巨大的潜力。

在部分发达国家和地区，膳食纤维研究是最活跃的课题之一。而且随着人们对环境保护日益重视，利用各种农产品加工副产物研究和开发具有膳食纤维也取得了很大进展[20]。我国作为一个农业大国，应充分利用国内巨大的DF资源，很多可以利用植物加工过程中的下脚料或废弃物，如玉米、米糠、小麦麸皮、燕麦、豆渣、果渣皮、甘蔗渣、荞麦皮、茶渣及食用菌下脚料等。但从目前研究开发的资源来看[19]，主要集中于谷物纤维，如玉米麸皮纤维、燕麦纤维、小麦麸皮膳食纤维等。对于作为饮食中主要膳食纤维来源的果蔬纤维[20]的研究则较少。如能将其中富含的膳食纤维进行合理开发，不仅使其变废为宝，减少资源浪费和环境污染，而且具有重要的经济和社会意义。