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食品营养学研究进展

食品营养学研究进展

题目：

膳食纤维的生理功能及其在食品开发中的应用

日期：

2016年12月30号

摘要

膳食纤维特殊的理化性质和生理功能使它在生理代谢过程和预防疾病等方面扮演重要的角色。

要保障人体健康，需要适量摄入膳食纤维。

本文综述了膳食纤维的定义，膳食纤维的分类及其生理功能，并且简单介绍了目前国内外膳食纤维的提取方法以及膳食纤维在食品开发中的应用。

Abstract

Thespecialphysicalandchemicalpropertiesandphysiologicalfunctionsofdietaryfibermakeitplayanimportantroleintheprocessofphysiologicalmetabolismanddiseaseprevention.Toprotectthehealthofthehumanbody,theneedforadequateintakeofdietaryfiber.Inthispaper,thedefinitionofdietaryfiber,theclassificationandphysiologicalfunctionofdietaryfiberwerereviewed,andtheextractionmethodsofdietaryfiberandtheapplicationofdietaryfiberinfooddevelopmentwereintroduced.

关键字：

膳食纤维生理功能应用前景

随着人们生活水平的提高，对食品的要求越来越精细，所摄入的食物中，粗纤维的含量越来越少，现代“文明病”诸如便秘、肥胖症、动脉硬化、心脑血管疾病、糖尿病等，严重地威胁着现代人的身体健康，在人们的食物中补充膳食纤维已成为当务之急。

膳食纤维被公认为是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素。

因此膳食纤维是健康饮食不可缺少的。

此外，膳食纤维作为一种极其重要的食品成分，也已经成为功能性食品领域研究的热门课题。

一，膳食纤维的定义及分类

1.1膳食纤维的定义

膳食纤维是一般不易被消化的食物营养素，含纤维素、木质素、半纤维素、树脂、果胶等。

国际食品法典委员会（CAC）将膳食纤维具有的特征归纳为:

降低通过时间和增加粪便量;促进结肠发酵作用;降低血总胆固醇或LDL胆固醇水平，降低餐后血糖或胰岛素水平。

当前关于膳食纤维的定义相对权威的一个概念是美国谷物化学学会（AACC）成立的膳食纤维专门委员会提出的[1]，他们从生理学角度出发，将其定义为在小肠中不能被消化吸收，而在大肠中可部分或全部发酵的可食的植物成分、碳水化合物和类似物质的总和，包括多糖、寡糖、纤维素、半纤维素、果胶、树胶、蜡质、木质素等，此定义明确规定了膳食纤维的范畴，是可食的植物成分，而非动物成分。

1.2膳食纤维的分类

膳食纤维的分类方法很多。

根据其在热水或温水中溶解性的不同，分为可溶性膳食纤维SDF和不可溶性膳食纤维IDF。

按照来源分为植物源、动物源、海藻源、微生物多糖类和合成糖。

我国营养学会将其分为总的膳食纤维、可溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维、非淀粉多糖[2]。

SDF主要指植物细胞壁内存物和分泌物，也包括微生物分解的多糖和合成多糖，既能溶解于水，又能吸水膨胀，并能被大肠中微生物降解，常存在于植物的细胞液和细胞间质中，主要成分为胶类和糖类，能够在小肠内消化吸收。

它可在水中稳定分散，在肠道内结合水、吸收矿物质阳离子[2]。

IDF主要指纤维素、半纤维素和木质素等，几乎能在小肠内吸收和代谢。

并且它具有预防肥胖、结肠癌、高血压、心脏病和动脉硬化等生理功能，主要在乳制品、保健品、肉制品等产业中应用较为广泛。

二，膳食纤维的生理功能

膳食纤维作为一种特殊的营养素，对人体的功能是不容忽视的。

它含有独特的生物活性物质混合物，包括抗性淀粉、维生素、矿物质、植物化学物质和抗氧化成分。

近年来，随着大量学者对膳食纤维研究的逐渐深入，膳食纤维对人体健康的重要功能也逐渐被人们所熟知。

例如膳食纤维具有很高的持水性，对阳离子有结合和交换能力，对有机化合物有吸附鳌合作用，可改变肠道系统中的微生物菌系组成和提高免疫能力等[3]。

膳食纤维具有调节人体对脂肪等营养物质吸收的功能，对人体营养平衡具有重要意义。

经常补充膳食纤维，不仅能保持健康的体质，还能有效预防冠心病、糖尿病等多种疾病。

具体来说膳食纤维的生理功能主要包括:

2.1膳食纤维可以降低血脂

流行病学研究表明，可溶性膳食纤维与高脂血症预防密切相关[4]。

玉米皮、米糠、麦鼓和燕麦鼓，糖用甜菜纤维、番石榴，等天然膳食纤维己被证实在动物实验中具有降血脂，减轻高脂血并发症的能力。

可溶性膳食纤维还能通过调控基因表达参与抗高脂血症，如可溶性膳食纤维能影响脂质相关代谢基因表达等。

膳食纤维能使血清中胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白水平降低，高密度脂蛋白水平升高。

其主要机制为通过减少膳食中胆固醇的吸收、影响机体中胆固醇的代谢、促进胆固醇的排泄等降低血浆中胆固醇水平[3]。

通过增加食物在肠道内的过渡时间、延缓胃排空、减缓或降低脂肪的吸收等机制降低血浆中甘油三酯水平。

食物中某些物质能与膳食纤维相互作用，互相影响吸收或生理功能。

膳食纤维能针对高血脂这个高危因素，通过一系列机制降血脂，有助于预防高脂血症、心血管疾病、脑血管意外等的发病。

2.2膳食纤维对血糖方面的影响

在降低血糖方面，可溶性膳食纤维粘稠吸水膨胀形成的粘液在胃中形成胶基层，在肠内阻碍消化酶与食物的接触，减缓小肠收缩，影响葡萄糖的吸收，降低肠液葡萄糖的有效浓度，影响淀粉酶对淀粉的降解作用，降低肠液中葡萄糖的释放速度，改善末梢组织对胰岛素的感受性，降低机体对胰岛素的作用，使葡萄糖的吸收率下降.可截留消化酶[5]，抑制碳水化合物的消化，阻止葡萄糖的扩散，防止餐后血糖的快速上升。

膳食纤维还可减少碳水化合物在小肠中和肠壁的接触，改变末梢组织对胰岛素的感受性。

2.3膳食纤维可以改善肠道菌群

肠道不仅是人体消化的重要场所，同时也是人体不可或缺的免疫器官，维持着正常的免疫防御功能。

而肠道微生物则是人体的重要“微生物器官”，与人体的免疫、营养代谢及诸多生理功能息息相关。

近年许多研究表明，人体肠道中存在大量细菌，既包括有益菌群，也生活着有害菌群。

正因为有害菌会产生大量毒素，抑制有益菌的生长，破坏肠道微生态平衡[7]。

所以人体肠道有害菌和有益菌的平衡对健康极为关键，人体所摄入的食物纤维大部分不能被消化而被送入大肠中，食物纤维的吸附性、保水性、离子交换作用以及凝胶的形成等影响[6]，结肠内的一些有益菌将膳食纤维降解产生短链脂肪酸，尤其是产生丁酸，降低肠道内的pH值，肠内的腐生菌易在高pH值环境中生长.从而抑制了腐生菌的生长，加上肠道内的细菌产生的消化酶将其分解可产生少量的泛酸对肠道菌群的数量和种类都具有一定的调节作用，为人体的健康提供了可靠的保证。

一般来说，每日摄入足量的膳食纤维会使肠道内的双歧杆菌数量大大增加，有助于B族维生素和其它维生素的合成。

膳食纤维在促进肠道有益菌增殖的同时还可以抑制有害菌，使人体肠道菌群的种类和数量维持在正常水平，避免因肠道菌群比例的破坏而导致胃肠蠕动缓慢，引起便秘及有害菌产生有害物质危害人体健康。

进食膳食纤维后，双歧杆菌可以在大肠内迅速繁殖，抑制腐生细菌生长。

2.4膳食纤维可以提高机体免疫力

有研究报道提到[7]，从香菇、金针菇、灵芝、蘑和获菩等食用真菌提取的膳食纤维中的多糖组分可以增加巨噬细胞的数量，刺激抗体的产生，达到提高人体免疫能力的生理功能。

果胶摄入后，肠内蛋白的合成明显高于对照组。

也有人认为果胶的摄入降低了婴儿的食物量和生长速度。

此外，膳食纤维还是脂类合成和细胞膜合成所需的乙酞辅酶A的主要来源，以及维持细胞膜完整性必需的物质。

在膳食中加入膳食纤维，可以很好地改善术后病人的营养，提高机体免疫力。

2.5膳食纤维有预防癌症的作用

膳食纤维不仅有以上功能，它还可以预防癌症，最主要的是预防结肠癌和乳腺癌。

在预防结肠癌方面，膳食纤维发酵产生短链脂肪酸，可降低肠道pH，抑制腐生菌的生长，也减少了致癌物的产生;膳食纤维增加食团的含水量，稀释了可能存在的一些对人体有害物质，降低了致癌因子的浓度，同时，膳食纤维还有助于降低结肠内参与生成致癌物质的酶活力，使肠道内致癌物质的产生量减少;它又能吸附一些有害的重金属使之一起排出体外;膳食纤维能促进肠蠕动，增加粪便体积，从而减少致癌物与结肠接触机会。

有研究表明，膳食纤维对Pb,Cd,Hg和高浓度的Zn,Cu等重金属都具有清除的功能[8]。

减少次生胆汁酸的产生，胆汁中的胆酸和鹅胆酸可被细菌代谢为次生胆汁酸和脱氧胆酸，这两者都是致癌剂和致突变剂。

膳食纤维束缚胆酸和次生胆汁酸，将其排出体外。

还可以产生丁酸抑制肿瘤细胞的生长增殖，诱导肿瘤细胞向正常细胞转化，并控制致癌基因的表达。

其预防乳腺癌的机制是:

雌激素作为乳腺癌发生的可确定因素[7]，在乳癌细胞增殖过程中起着重要的作用，膳食纤维对游离型雌激素有良好的吸附作用;膳食纤维通过增加排粪量而降低肠道内微生物酶的浓度，从而降低体内雌激素的浓度，对预防乳腺癌有一定的作用

2.6适当的膳食纤维对减肥具有很好的效果

富含纤维的食品属低热量食物，可增加饱腹感，可溶性膳食纤维具有较高的持水力，能吸水膨胀，减少食物的摄入量，膳食纤维还会影响可利用碳水化合物等成分在肠道内的消化吸收，对体重超标、体型过胖的人尤为适宜，控制体重，利于减肥。

膳食纤维可解毒，减少排泄物在肠道中的停留时间，促进肠道蠕动，润肠通便具体来说，膳食纤维体积较大，吸水后膨胀，在胃肠道内会发挥填充剂的容积作用，易引起饱腹感。

同时，膳食纤维本身不能被人体所利用，从而避免了摄入过多的热量导致脂肪积累[9]，而且，不易产生饥饿感，有利于对肥胖症的预防。

研究发现摄入较多的膳食纤维，尤其是谷物纤维对预防肥胖和腰围增加有积极的作用。

三，膳食纤维在食品加工中的应用

膳食纤维新资源的出现和改良其功能特性技术手段的提高，使膳食纤维在食品工业得到了广泛的应用，同时也增加了富含膳食纤维新食品开发的可能性。

由于膳食纤维具有良好的理化特性，已被广泛的应用于食品加工领域。

3.1膳食纤维在主食中的应用

在主食中的应用主要表现为将一定量的膳食纤维加入米饭、馒头、面条、面包等日常主食中。

米饭中添加膳食纤维后具有蓬松清香的良好口感。

在制作馒头时，加入膳食纤维，可强化面团筋力，口感良好，无发酵和粗糙之感，并且有特殊香味。

面条中加入膳食纤维，其强度增加，韧性良好，耐煮耐泡，口感清爽顺滑，但是颜色较深。

通过加入膳食纤维，主食的韧性得到加强，气味清香，口感也更好，对人们身体健康的改善有着重要作用。

同时也可把膳食纤维直接添加到制作早餐食品的谷物原料中增加人们膳食纤维的摄入量。

为了改变外观，将膳食纤维与其他辅料混合后，加热制成膳食纤维馅料，可用于牛肉馅饼、点心、汉堡包等面食制品，效果良好。

3.2膳食纤维在焙烤食品中的应用

膳食纤维使焙烤食品口感呈中性、味道可口断面结构均匀色变，提高了食品的稳定性、起酥性和保水性，是良好的食品添加剂。

改性后的膳食纤维具有较好的持水性和膨胀性，被广泛用于面包、蛋糕、饼干等食品中.可以明显降低面包的老化度，膳食纤维可增加食品的疏松性和柔软性防止此类食品在贮藏时变硬且添加膳食纤维的食品口感殊道均较好[10]。

此类产品和不添加膳食纤维的产品加工工艺及产品外观形状弹性、色泽和筋力等基本不受影响。

3.3膳食纤维在饮料中的应用

膳食纤维可以加入固体和液体饮料中，在饮料中使用膳食纤维可以使微粒分布均匀，不产生沉淀和分层现象，从而提高产品的稳定性、改善口感，加入量通常为1%，而水溶性膳食纤维的加入量可稍多一些，在酸奶饮料中，膳食纤维的加入量可达2.5%~3.8%，另外，在乳制饮料中加入膳食纤维还能变为乳清饮料。

膳食纤维可作为均质剂、稳定剂添加到饮料中[11]。

可以起到保健功能。

在活性菌乳饮料中添加可溶性膳食纤维还可以提高其有益菌的活性。

改性后的膳食纤维还可用于高纤维饮料中，除增加饮料产品良好的质感、保健作用外还可增加饮料的新卖点。

3.4在乳制品中的应用

乳制品中含有人体所需的蛋白质、钙、磷、维生素A和维生素B2但目前未有报道显示乳制品中含有膳食纤维。

目前有报道称在婴幼儿奶粉和中老年奶粉中添加膳食纤维后婴幼儿及中老年的血脂、血糖都明显降低同时对矿物质的吸收也增加。

在风味乳饮料中添加膳食纤维后乳饮料的营养和保健功能显著增加。

通过膳食纤维的添加乳制品的口感得到改善稳定性得到提高且不会产生对人体不利的反应

3.4膳食纤维在油炸食品中的应用

油炸食品在现代人眼中是明显的不健康食品，但是油炸食品的香脆口感又常常让人留恋，为了降低油炸食品的危害性，将膳食纤维加入其中，改善口感的同时，还可以加速油脂和有害物质的分解，降低油炸食品对人体的危害。

为提高口感，将膳食纤维与动植物油脂、焦糖色素、山梨酸、微量元素混合加热成馅料，用于汉堡包馅、牛肉馅饼等[12]。

3.5在其他食品中的应用

膳食纤维还可以添加到肉制品、膨化产品、糖果、冷冻食品及调味品等。

在肉制品中添加膳食纤维可使肉制品中的水分不流失降低肉制品的热量。

食品中添加膳食纤维可以改变食品的风味同时增加食品的保健功能[13]。

以米糠、豆渣、燕麦等富含膳食纤维的原料，经加工后不仅可开发出直接的纤维型制品，还可作为添加剂加到肉制品中，从而制做出一种高蛋白、高膳食纤维、低脂肪、低盐、低热量、具有保健作用的功能性香肠制品.可以部分替代脂肪，减少热量摄入;改善肉品质构,提高肉品稳定性,其较强的保水力，使肉品水分不易流失[14]，增进口感膳食纤维还可添加到膨化食品、冷冻食品、可食性包装、糖果及调味品中，不仅改善食品风味，而且增加保健功能。

目前，世界各国所提出的膳食纤维的适宜摄入量差异较大，认为每天需15~20g或25~30g。

中国营养学会，结合国内营养调查数据，建议膳食纤维的适宜摄入量为每天30g，每天如摄入400~500g的蔬菜和水果，及一定的粗粮如燕麦、杂豆、玉米、小米等，可满足机体对膳食纤维的需要[15]。

膳食纤维是人体健康必不可少的重要营养素，其资源丰富，价格低廉，增加了食品工业的附加值，因此有着广泛的应用前景。

我国具有丰富的膳食纤维资源，根据近年来学者们对膳食纤维功能的研究成果进展，人们可以充分有效地利用膳食纤维，可以使其对人体健康发挥重要的作用。

但从目前研究开发的资源来看，主要集中于谷物纤维，如玉米鼓皮纤维、燕麦纤维、小麦鼓皮膳食纤维等[16]。

因此膳食纤维及其改性在食品中应用的研究和开发具有重要的现实意义.

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