1.3　膳食纤维的理化性质和生理功能

1.3.1　理化性质

（1）持水性

膳食纤维的化学结构中含有羧基、羟基、氨基及醛酮基等亲水基团，具有很强的吸水性、膨胀性和持水性。不同品种膳食纤维因其化学组成、结构及物理特性不同，持水力也不同，变化范围大致在自身质量的1.5～25.0倍。膳食纤维的持水性能增加人体排便的体积与速度，所以膳食纤维可用于预防便秘等肠道疾病，降低肠癌的发病率。

（2）膨胀性和黏性

富含膳食纤维的食物在消化道与水结合而膨胀，形成高黏度的胶体并束缚大量水，增大体积，在减少进食量的同时几乎不产生能量，同时能够产生饱腹感。另外，某些膳食纤维可形成胶态，表现出相应的黏性。膳食纤维黏度的大小与其化学结构密切相关，不同品种的膳食纤维所表现出来的黏度也相应不同，例如果胶的黏性取决于其分子量和甲醛含量，两者中任何一种减少就会降低其黏度。膳食纤维中纤维素、木质素等几乎没有黏性，而果胶、树胶、琼脂等通常表现出较强的黏性，能够形成高黏度的溶液，这种特性也称为膳食纤维的梯度黏合作用。

（3）可逆阳离子交换作用

膳食纤维的分子结构中包含羧基等侧链基团，可与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆交换。该特性使膳食纤维具有影响矿质元素的吸收，调节渗透压、pH、氧化还原电位等作用。同时，膳食纤维也可通过交换重金属离子降低其毒性。

（4）吸附作用

膳食纤维的长度、强度和弹性非常大，因此它可以在肠道中形成很多具有一定厚度的网状物，其中的网孔可物理性地吸附某些物质，而膳食纤维分子中又含有丰富的活性因子，这些网状物分布在人体的肠道中，利用丰富的活性因子大量地吸附肠道中的毒素有机物，并促进其排出体外。其中，研究最多的是膳食纤维与胆汁酸的吸附作用，它被认为是膳食纤维降血脂功能的机制之一。在肠腔内，膳食纤维与胆汁酸的作用可能是静电力、氢键或者疏水键间的相互作用，其中氢键结合可能是主要的作用形式。

（5）菌群调节作用

膳食纤维不能被小肠中的酶分解，但可以作为初级原料被寄生在大肠中的各种微生物进行不同程度的分解发酵，发酵的程度和速度受纤维的种类、物理形状和肠道内容物的影响。一般来说，可溶性膳食纤维可完全被酵解，而不溶性膳食纤维难被酵解。膳食纤维被酵解后会产生大量的脂肪酸，可以调节肠道的pH值，有利于益生菌的生长，改善肠道环境。

1.3.2　生理功能

①防治便秘及痔疮

膳食纤维具有很强的持水性，吸水后肠内容物体积增大，大便变软，利于通便。可溶性膳食纤维可以被肠道细菌酵解，产生丁酸、丙酸、乙酸等大量短链脂肪酸，降低肠道内pH值，刺激肠黏膜；另外，可溶性膳食纤维被肠道菌群发酵后产生的终产物二氧化碳、氢气、甲烷等气体也会刺激肠黏膜，促进肠道蠕动，从而加快粪便的排出速度。不溶性膳食纤维不易被消化道内的酶消化，也不易被肠道内微生物酵解，但是它有助于增加粪便的质量和体积，机械性地刺激肠壁使肠道蠕动加快，防止便秘。痔疮的发生是因为便秘使血液长期阻滞而引起的。由于膳食纤维的通便作用，可降低肛门周围的压力，使血流通畅，从而达到防治痔疮的作用。

②减肥

膳食纤维所含的能量较低，它可以产生饱腹感，在减少进餐量的同时，还能够减缓人体胃排空速度。另外，膳食纤维中的果胶可与胆固醇结合，木质素可与胆酸结合，使其直接从粪便中排出，减少机体对胆固醇的吸收；可溶性膳食纤维可在胃肠壁上形成薄膜，阻止葡萄糖的吸收，减少能量的产生。

③预防肠癌

膳食纤维可以抑制致癌酶的活性，促进肠细胞的增殖，有效地预防肠道癌的发生。同时，增加膳食纤维的摄入量有利于缩短肠内致癌物通过肠腔的时间，进而减少其对肠壁的作用时间或被微生物利用产生有害物。

④促进钙的吸收

可溶性膳食纤维具有提高肠道钙吸收、维持钙平衡和增加骨密度等作用，进而促进钙的吸收，提高钙的生物利用率。

⑤降低血脂，预防冠心病

膳食纤维具有吸附胆固醇的作用，使胆固醇不易透过肠黏膜被吸收；另外，膳食纤维可部分阻断胆汁酸与胆固醇的肠肝循环，加速胆盐、胆酸等从粪便排泄，从而降低血中胆酸与胆固醇水平，起到降低血脂、防治冠心病的作用。

⑥预防糖尿病

膳食纤维吸水膨胀后会增加食物的黏滞性，延缓葡萄糖的吸收速度。同时，可溶性膳食纤维吸收水分后在小肠黏膜表面形成一层薄膜，阻碍肠道对葡萄糖的吸收，而膳食纤维在结肠发酵时生成的短链脂肪酸对葡萄糖和脂类的代谢也有影响。此外，膳食纤维还可增加胰岛素的敏感性，通过与胰岛素互助起到降糖效果，减少机体对胰岛素的需求，因此膳食纤维还有控制血糖的作用。

⑦防治胆结石

胆结石的形成与胆汁胆固醇含量过高有关，而膳食纤维可结合胆固醇，促进胆汁的分泌、循环，因而可预防胆结石的形成。

⑧其他生理功能

除以上生理功能外，膳食纤维还具有改善口腔及牙齿功能、预防妇女乳腺癌、抗氧化、清除自由基以及减少重金属吸收等作用。