膳食纤维生理功能研究进展

2021-12-23刘秋艳连欣悦容格清何凯鑫程巧玉李志坤谭容佩

粮食与食品工业 2021年4期

刘秋艳，连欣悦，容格清，何凯鑫，程巧玉，李志坤，谭容佩

江苏大学食品与生物工程学院 (镇江 212013)

随着经济的快速发展，人们饮食结构发生转变，由营养过剩或不平衡导致的肥胖、心血管疾病、癌症和2型糖尿病等“文明病”的发生率逐年增加[1]。据统计，我国有超过死亡人口总数70%的人死于饮食不合理导致的慢性疾病[2]，这些慢性疾病的发病原因可能是高糖、高蛋白、高脂肪的食物摄入量过多，而膳食纤维摄入量过少。世界卫生组织建议每人每天摄入25～35 g膳食纤维，而近20年对我国多地居民膳食纤维摄入情况调查显示，部分地区90%以上的人口膳食纤维的摄入量不足，目前每日人均膳食纤维(不可溶)的摄入量为11 g，且呈下降趋势[3-4]。因此，膳食纤维的研究与相关食品的开发具有重大意义，引起了科学界的众多关注，促使他们不断寻找新的膳食纤维来源，以发现更多的健康益处。

1 膳食纤维的定义

随着时间的发展及对膳食纤维认识的加深，科学界不断地对“膳食纤维”这一名词的定义进行完善。1953年，Hipsley[5]首次提出了膳食纤维这一概念，他认为膳食纤维是植物细胞壁中不能消化的成分，包括纤维素、半纤维素和木质素。1972年～1976年，Trowell[6]将膳食纤维的定义拓宽到所有不能被人体内源消化酶消化的多糖。2001年，AACC将膳食纤维定义为：抗人体小肠消化吸收，但能在大肠内部分或完全发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素及相关的植物物质[7]。2009年，食品法典委员会将膳食纤维定义为：不能被人体小肠内生酶水解的具有10个或以上单体链节的碳水化合物。目前，膳食纤维通常是指不能被人类内源消化酶消化和吸收的碳水化合物，包括可食用的非淀粉多糖、低聚糖、纤维素、木质素、果胶和其他相关物质，被誉为“第七营养素”。

2 膳食纤维的生理功能

膳食纤维越来越受到科学界的重视。膳食纤维从化学成分上看似乎没有很强的生理功能，但大量的科学研究和流行病学调查发现，膳食纤维对人体健康起着不可或缺的作用[8]。随着生活水平的提高，人们越来越重视饮食的搭配，当食用的膳食纤维含量增加之后，一些慢性疾病的发病率明显下降，如高血压、高血脂、肥胖、糖尿病等。研究表明，微拟球藻、燕麦麸、竹笋、亚麻籽等都具有降血糖、降血脂、减肥、促进粪便排出等作用[9-12]。总之，膳食纤维具有很多生理功能。

2.1 控制体重

膳食纤维具有很强的吸水膨胀能力，随食物进入消化道后能够迅速吸水膨胀形成高粘度的凝胶状态，体积增大，容易产生饱腹感，使人减少进食量。同时，凝胶状的膳食纤维能将食物包裹起来，降低胃蛋白酶、淀粉酶以及脂肪酶对食物中蛋白、淀粉和脂肪的消化，降低人体对营养物质的吸收，起到了一定的控制体重的作用。董吉林等[13]的研究发现燕麦SDF和IDF均可以控制食源性肥胖小鼠体重的增加，但SDF能更好的促进小鼠高激素敏感性脂肪酶的活性，抑制胰岛素分泌，促进促甲状腺激素分泌，加快脂肪的分解，减少脂肪堆积，从而对肥胖症患者控制体重起到一定的作用。

2.2 防治便秘

长期便秘会对人体产生很大的危害，大量有毒物质在大肠中聚集，严重时会导致痔疮、肠梗阻等一系列肠道疾病，严重影响生活质量。膳食纤维的持水性使食物残渣在大肠中还保持一定的含水量，使粪便柔软湿润，易于排出。同时，膳食纤维还可以刺激肠壁，加速肠蠕动，使内容物迅速通过肠道[14]。因此，膳食纤维具有一定的防治便秘的作用，老年人、孕妇等易便秘的人群应注重日常饮食中膳食纤维的摄入量。

2.3 防治结肠癌

我国2018年癌症年度报告显示，结肠癌是第三常见的恶性肿瘤，结肠癌发病的主要原因与高脂和低纤维素饮食有关[15]。肠道中的益生菌能降解膳食纤维中的低聚糖产生短链脂肪酸，益生菌分解膳食纤维还可以产生丁酸，能有效抑制肿瘤细胞的生长、增殖，控制致癌基因的表达[16]。陈铁晖等[17]运用小鼠模型探究甘薯膳食纤维预防由二甲基肼诱发的结肠癌的作用，高剂量预防组肿瘤发生率为33.33%，低于肿瘤模型组为84.62%，试验结果表明甘薯膳食纤维具有一定预防结直肠癌发生的作用。因此，膳食纤维能在一定程度上起到防治结肠癌的作用。

2.4 降血糖

随着生活水平的提高，“三高”(高血糖、高血脂、高血压)的发病率逐年攀升，尤其是在中老年人群中[18]。据报道，从各种植物或海洋资源中提取的生物活性化合物对延缓和预防2型糖尿病的发生具有重要作用[19]。膳食纤维可以在消化道中形成粘膜，延缓食物消化吸收从而降低胃排空速率；另一方面，由于膳食纤维的吸附作用，部分葡萄糖被膳食纤维吸附，降低了消化道中葡萄糖的浓度，延缓了葡萄糖的扩散速率，而且膳食纤维还能改善末梢神经组织对胰岛素的需求量，以减少胰岛素的分泌，从而达到调节糖尿病患者血糖水平的作用[20]。此外，Yan等[21]的研究表明，麦麸膳食纤维能有效降低餐后血糖水平。

2.5 降血脂

血脂过高会引发冠心病、脑梗、粥样动脉硬化等一系列心血管疾病，对人体健康非常不利[22]。研究发现，在脂质的代谢过程中，膳食纤维可以抑制胆固醇、胆酸钠、甘油三酯、低密度脂蛋白的吸收，降低血脂含量，还可以吸附部分油脂及脂肪代谢产物，将其排出体外，减少人体的吸收量，从而起到防治高血脂、胆结石等疾病的作用[23]。

Zhang等[24]对由苹果皮、麦麸、大豆壳制备的SDF的胆固醇吸附能力进行分析，发现3种SDF均有较好的吸附能力，苹果皮SDF的吸附能力最高。龚卫华等[25]采用醋酸法提取的麻竹竹笋壳膳食纤维对胆酸钠和牛磺胆酸钠的吸附效果分别达到消胆胺(一种降胆汁酸药物)的82.46%和60.94%。膳食纤维还可以通过降低体内脂肪酶的活性达到降血脂的作用[26]。Chou等[27]的研究发现胡萝卜IDF具有很强的胰脂肪酶抑制能力，有两个可能的原因：一是IDF能够吸附油脂，减少油脂与脂肪酶的接触；二是IDF的某些基团可能与脂肪酶的结合位点结合，从而影响胰脂肪酶的结构和活性，达到抑制脂肪酶活性的目的。因此，可以通过葡萄糖吸附能力、葡萄糖扩散延迟能力、α-淀粉酶活性抑制能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力和胰脂肪酶活性抑制能力分析膳食纤维的体外降血糖、血脂能力，为膳食纤维的应用奠定数据基础。

2.6 其他功能及副作用

除以上生理功能外，膳食纤维还可以与铅、铜等重金属离子进行交换，吸附体内的重金属等有害物质，随粪便排出；膳食纤维还具有较强的自由基清除能力[28-29]。此外，大量研究表明，膳食纤维还与预防冠心病、乳腺癌、前列腺癌和提高人体免疫力有关[30-31]。

3 适量摄入膳食纤维有益健康

但膳食纤维的摄入也有一定的限制，并不是越多越好，摄入过量的膳食纤维会影响人体微量元素的吸收，还会引起胀气、腹痛等症状。石彦国等[32]利用Wistar大鼠来观察大豆膳食纤维对大鼠体重、血液中维生素A和钙离子的影响，结果表明摄入大豆膳食纤维后大鼠体重增长受到抑制，血液中的维生素A和钙离子含量有所降低。因此，膳食纤维的摄入一定要适量，世界卫生组织和各国营养学组织建议每人每天摄入25～35 g膳食纤维为宜。