影响膳食纤维生理功能的内外因素

   
 



影响膳食纤维生理功能的内外因素

迟玉杰  张瑛卓   闫明武
(东北农业大学食品学院 黑龙江乳业集团林甸乳品厂)
1 膳食纤维的生理功能
通常将膳食中的非淀粉类多糖与木质素合称为膳食纤维。在有些情况下,植物中那些不被消化吸收、含量较少的成分(如糖蛋白、角质、蜡和多酚酯等)也包括在膳食纤维范围内。来源不同的膳食纤维的化学本质差异甚大,但基本组成较相近,主要区别表现在各组成成分的相对含量、分子的糖苷键、聚合度以及支链、结构方面的差异。根据溶解特性的不同,膳食纤维可分为水溶性和水不溶性两种。水不溶性膳食纤维是细胞壁的组成成分,包括纤维素、半纤维素、木质素和壳聚糖等,其中木质素属于芳香族化合物而不属于多糖化合物,它能使细胞壁保持一定的韧性。水溶性膳食纤维主要是指植物细胞壁内的贮存物质和分泌物,另外还包括部分微生物多糖和合成多糖,如果胶、瓜耳胶、葡聚糖、藻酸钠和真菌多糖等。
膳食纤维的几个主要生理功能如下:
(1)预防便泌与结肠癌。食物中膳食纤维含量若较高,进入大肠内的纤维能被肠内细菌部分选择性地分解和发酵,从而改变肠内菌群的构成和代谢,诱导大量好气菌的繁殖。水溶性纤维则较多地被分解成为菌体的养分,并使粪便保持一定的水分和体积。微生物发酵生成的低级脂肪酸能降低肠道pH值,促进了有用好气菌的大量繁殖,同时促进了肠道粘膜对粪便的排泄。水不溶性膳食纤维被细菌分解的数量较少,但作为肠内异物也能刺激肠粘膜,促进肠内功能正常化。
(2)降低血脂,预防由冠状动脉硬化引起的心脏病。这种作用是由于纤维促进了体内血脂和脂蛋白代谢的正常进行。膳食纤维能够阻止机体对脂肪的吸收,这是因为它能缩短脂肪通过肠道的时间,并能吸附胆汁酸且降低胆固醇和甘油三酯分解产物的溶解性。
(3)膳食纤维与糖尿病的关系。食物中膳食纤维可以改善末梢神经组织对胰岛素的感受性,降低对胰岛素的要求,从而达到调节糖尿病患者的血糖水平,以取得治疗糖尿病(Ⅰ型)的效果。
(4)膳食纤维可减少胆汁酸的再吸收量,改变食物消化吸收速度和消化道分泌物的分泌量,有预防胆结石形成的作用。
(5)膳食纤维能增加胃部饱满感,减少食物摄入量,预防肥胖症。
(6)膳食纤维的缺乏与阑尾炎、间歇性疝、肾结石、膀胱结石、十二指肠溃疡和溃疡性肠炎等疾病的发病率及发病程度有很大关系。
2 影响膳食纤维生理功能的因素
2.1 内在因素
2.1.1 膳食纤维的发酵
非淀粉多糖组成的膳食纤维由于不被人体消化酶作用而直接进入大肠。大肠内有100~200种总量在100兆个的细菌繁殖,其中相当一部分为有益菌。这些细菌能以部分膳食纤维为营养进行代谢,产生大量短链脂肪酸。另外,不被发酵的膳食纤维也会在这时吸水、膨胀增重后随同可发酵纤维的剩余物以粪便的形式排出体外。发酵时产生的短链脂肪酸是膳食纤维生理功能发挥的重要物质,所以膳食纤维能否被菌群发酵是其发挥生理功能的关键。尽管不能发酵的纤维同样有着不可忽略的生理功能,但比起可发酵纤维产生的生理功能来说还是次要的。
2.1.2 多糖化学结构组成的影响
组成膳食纤维的非淀粉多糖主要由单糖(戊糖和己糖)和糖醛酸(葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸)。对于一个给定的纤维类型,构成其多糖的单糖和醛酸类型、数量及成键方式等结构特性在很大程度上决定了该纤维能否被菌群发酵。如通过β-葡萄糖苷键组成的纤维素、由戊糖阿拉伯糖和木糖构成的某些半纤维素很难被发酵,而醛酸在大肠内易被菌群发酵。戊糖组分含量的多少可能会成为鉴别纤维源中非发酵纤维质量的一个重要因素。可以肯定,非淀粉多糖的化学结构是影响膳食纤维生理功能发挥的重要因素。
2.1.3 溶解性的影响
溶解性是影响膳食纤维生理功能发挥的重要因素之一。水溶性纤维对于抑制血糖升高、降低血清胆固醇等很可能有密切联系;水不溶性纤维可能具有预防结肠癌、便秘及减肥等生理功效。水溶性纤维(果胶、植物储存多糖和树胶等)在大肠微环境内能很好发酵;水不溶性纤维(纤维素和木质素等)在大肠内就难以发酵。溶解性可能有利于膳食纤维与大肠菌群的直接接触,从而在很大程度上促进了纤维的发酵。
2.1.4 植物细胞形态的影响
已知水溶性纤维是细胞壁内的贮存物质和分泌物,水不溶性纤维则是细胞壁的组成成分。这样,植物细胞外层的不溶性细胞的牢固包围限制了内层水溶性纤维最大限度的发酵。同时,细胞壁组分还与壁内可发酵纤维组分作用,将联结在壁上的可发酵纤维一起随粪便排泄出来,故影响了膳食纤维生理功能的发挥。因此,植物食品的细胞形态是影响膳食纤维生理功能的另一个内在因素。若先将植物食品碾磨或选用适当方式提取出细胞壁组成,就可增加该植物食用纤维的发酵性,提高其生理功能。
2.1.5 木质素的影响
木质素是苯基丙烷的聚合物,也是植物细胞壁结构的组成成分,在强酸、强碱中不易消化,能与胆汁盐和其他有机物结合。据报道,木质素是通过共价键联结在细胞植物多糖上。有研究发现,玉米、麸皮的发酵率分别为14%和30%,而果蔬的发酵率为50%~70%。可见木质素是影响谷物类植物多糖发酵率下降的一个较重要因素。纤维摄入前若能采用恰当的方式将木质素除去,就会提高膳食纤维的生理功效。
2.2 影响膳食纤维生理功能的外在因素
2.2.1 加工工艺对膳食纤维生理功能的影响
资料报道,反复的水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少纤维终产品的持水力与膨胀力,影响其生理功能的正常发挥。因为膳食纤维在增加饱腹感预防肥胖症、增加粪便排出量预防便秘等方面的作用与其持水力、膨胀力有密切关系,持水力和膨胀力的下降会影响纤维这方面功能的发挥。另外,高温短时挤压处理会对纤维的功能特性产生良好影响。有资料报道,小麦与大豆纤维经挤压处理后,由于高温、高剪切挤压力的作用,不溶性的大分子纤维断裂,转变成较小分子的可溶性组分,从而就可增加产品的持水力与膨胀力。
2.2.2 食品中一些化学成分的影响
植物食品中有许多化学成分与非淀粉多糖相互作用,从而影响膳食纤维的发酵性能。研究报道,酚酸尤其是肉桂酸、阿魏酸和β-香豆酸与细胞壁内的纤维素键连,限制了相连的可发酵性多糖与大肠菌群的接触。
2.2.3 食品中其他营养素的影响
淀粉、脂肪、蛋白质三大营养素对纤维的功能性也有影响。虽然这方面报道不少,但都缺乏足够的说服力。脂肪的摄入量的增加与膳食纤维的摄入量减少有密切相关,如未脱脂燕麦经脱脂处理后给受试者食用,膳食纤维的效果明显提高,说明脂肪的摄入降低了膳食纤维的生理功能。
2.2.4 消化道pH值的影响
膳食纤维对重金属离子具有一定的束缚作用,此作用的效应是将有害金属排出体外。在胃中低pH值(pH=2)的条件下对金属离子清除很不彻底,当pH值升至肠液的pH值时,膳食纤维可将重金属离子降低到最低量。中性条件下,膳食纤维对重金属离子Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+的束缚作用比酸性条件更大。
3 结 论
通过以上讨论可知,影响膳食纤维生理功能的因素很多,其机理十分复杂。所以在开发生产纤维食品时,应根据国情选择膳食纤维源,科学地选择提取加工方式,根据不同人群适当调整水可溶与水不溶纤维的比例,以产生生理效应的最适膳食纤维量,提高产品的食用价值。


 



   

 

 

 

 

 

 
 
 
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