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人类第七大营养素———膳食纤维康 琪 朱若华3(首都师范大学化学系 北京 100037)摘要 膳食纤维被称为人类第七大营养素,本文介绍了膳食纤维的有关化学问题,如其结构特点、理化性质、生理功能和检测方法,以及膳食纤维的应用与开发现状。
关键词 膳食纤维 聚葡萄糖 甲壳素 生理功能 膳食纤维具有突出的保健功能,有研究表明膳食纤维可以促进人体正常排泄;降低某些癌症、心血管和糖尿病的发病率[1～4]。
许多常见病如动脉粥样硬化、高血压、冠心病、便秘、肥胖以及严重威胁人类生命的结肠癌等都与膳食纤维的摄入量不足有关。
因而膳食纤维逐渐成为营养学家、流行病学家及食品科学家等关注的热点,有科学家将其称为人体“第七营养素”。
1 什么是膳食纤维1972年,Trowell H C首次将“膳食纤维”(Diet2 ary Fiber,DF)定义为“食物中那些不被人体所消化吸收的植物成分”。
随后,又“将那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素统称为膳食纤维”。
近年来国外对膳食纤维进行了广泛研究,一般认为膳食纤维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和利用的非淀粉多糖类物质与木质素的合称。
2001年美国化学家协会对膳食纤维的最新定义为:膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收,而在人体大肠能部分或全部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、木质素以及相关的植物物质[5]。
因此,膳食纤维包括很多不被人体小肠消化的物质,如纤维素、半纤维素、树胶、β2葡聚糖、胶质、木质素、聚葡萄糖、果寡糖、抗性淀粉和糊精等。
膳食纤维按溶解性分为可溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(I DF)两大类,而总膳食纤维(TDF)是指SDF和I DF之和。
可溶性膳食纤维指可溶于温水或热水,且其水溶液能被4倍95%的乙醇再沉淀的那部分纤维,主要是细胞壁内的储存物质和分泌物,以及微生物多糖和合成多糖,如果胶、β2葡聚糖等。
第七大营养素膳食纤维：平平无奇的健康守护者#加博士##膳食纤维##饮食健康##健康##头条健康#说起膳食纤维，大多数人下意识的反应是可以“给肠子洗洗澡”的“清道夫”，如果您对膳食纤维的印象还停留在“清宿便排肠毒”这里，那您可真就“图样图森破”啦。
膳食纤维被称为人类的第七大营养素，是不能被人体小肠消化吸收，而能被人体大肠全部或部分发酵的可食用性植物、木质素、多糖以及其他相关的物质总称，享有“肠道清洁夫”和“生命绿洲”的美称。
人们常说的益生元如低聚木糖、低聚异麦芽糖、菊粉等以及聚葡萄糖、抗性糊精等都属于膳食纤维。
图源网侵删它对人体具有多重健康效应，其中在预防肥胖、辅助降血脂、抗动脉粥样硬化等方面表现出来良好的生理活性，同时具有预防癌症的功效。
哈佛大学公共卫生学院的研究指出：高膳食纤维摄入量可以降低冠心病和2型糖尿病的发生率，幅度分别可达40% 和21%。
此外，最新的研究发现，高膳食纤维饮食对抑郁、炎症等可能有积极的预防作用。
那么，这些平平无奇的膳食纤维，又是如何默默守护着我们的健康的呢？首先，膳食纤维具有多孔状结构，且含有很多亲水性基团，吸水膨胀后体积变大，易引起饱腹感。
食用膳食纤维后还会减缓其他物质的消化吸收，故不易产生饥饿感。
因此，膳食纤维是“月半”人群救命的营养素。
其次，膳食纤维表面含有很多活性基团具有很强吸附能力，不仅可以吸附矿质离子和重金属，还能吸附胆固醇、胆汁酸以及肠道内源毒素。
另外，膳食纤维可形成具有一定厚度的网状物以方便吸附肠道中的脂肪颗粒等，起到降血脂的作用。
最后，膳食纤维可被大肠内微生物发酵降解，产生乙酸、丙酸等短链脂肪酸，使pH 值降低，既抑制厌氧菌的产生，又可诱导产生大量的好氧有益菌，从而改善肠道菌群，对增强人体免疫力、保护肝脏起到积极的作用；部分未被发酵的膳食纤维还可刺激肠道蠕动，加快有害物质的排泄速度，避免相关疾病的发生。
我国营养学会建议成人每日的摄入量为25g～35g。
誉为“第七类营养素”的物质是什么"第七类营养素"通常指的是膳食纤维。
膳食纤维是一类不能被人体消化吸收的碳水化合物，在食物中存在着。
尽管膳食纤维本身并不提供能量，但它对人体健康有着重要的作用。
膳食纤维包括两种主要类型：
1. 可溶性纤维：这些纤维在水中溶解，形成胶状物质，包括果胶、黏多糖等。
它们有助于降低血液中的胆固醇水平，稳定血糖水平，并对肠道细菌有益。
2. 不可溶性纤维：这些纤维不溶于水，主要是植物细胞壁的组成部分，如纤维素。
它们有助于促进肠道蠕动，增加粪便体积，预防便秘等肠道问题。
膳食纤维可以在许多食物中找到，包括水果、蔬菜、全谷类食品、豆类和坚果等。
摄入足够的膳食纤维有助于维持消化系统健康，预防心血管疾病，调节血糖和胆固醇水平，并提高饱腹感。
因此，它被认为是营养学中的重要组成部分，有时也被称为"第七类营养素"。
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膳食纤维第7大营养素作者：暂无来源：《烹调知识》 2015年第6期汪冬冬/文近年来，因生活水平的提升，以及受西方饮食文化影响，人们的饮食习惯多为精致，肉类摄取量增加，且外食次数频密，忽略了膳食纤维的摄取。
当人体摄取过多动物性脂肪，导致体内的血脂肪含量过高，增加罹患慢性疾病发生的几率。
因此，在饮食中，多增加含丰富膳食纤维的食物，预防疾病发生。
膳食纤维质亦称食物纤维，为植物的支柱组织及其种子的保护膜，可视为植物细胞壁的主要成分。
膳食纤维如今已成为流行的保健食品，它被列为糖类、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第7大营养素”。
研究证实，膳食纤维对人体肠胃功能与免疫系统有正面的效果。
因为它能吸收水分和废物，刺激肠胃蠕动，有助排泄排毒，是不可或缺的健康食物。
膳食纤维可分为非水溶性纤维及水溶性纤维两类。
简单来说，能在水中溶解的称为水溶性纤维，不能在水中溶解的为非水溶性纤维。
这两者最大的差别在于其保水性。
水溶性纤维保有较多的水分，能软化、润滑粪便，利于排泄。
因此，常便秘者可多吃含丰富膳食纤维的食物，有助肠道蠕动，改善便秘情况。
1. 水溶性膳食纤维◎植物胶：植物胶是一种能溶于水、形成胶状有黏性的物质，如燕麦、大麦、干豆类、亚麻仁籽、洋车前子、爱玉子等含植物胶丰富。
柿子、梨、香蕉、草莓、干豆类、花椰菜、红萝卜、高丽菜、南瓜、马铃薯等含量也高。
◎果胶：水溶性果胶具有使植物细胞相连作用的胶状多糖类，保水性极强。
蜜枣、无花果、苹果和柑橘类的皮中含量较多。
◎黏质及胶质：存在于植物的细胞或分泌液内，富含于植物的种子、燕麦粥、燕麦麸、芝麻与干豆子中。
2. 非水溶性膳食纤维◎纤维素：构成植物细胞壁的主要成分，由葡萄糖聚合而成，几乎存在于所有植物中，有吸水的能力，且不溶于水及一般溶剂。
未加工的麸质、全麦面粉、豆类、根茎菜类、种子类表皮、高丽菜、小黄瓜、青花菜、芽甘蓝含量都很丰富。
◎半纤维素：含多糖醛酸的复杂多糖类。
存在于米糠、小麦胚芽、玉米、种子类食物、以谷类外皮含量较多。
膳食纤维难吸收，为什么却是第7大营养素？
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膳食纤维的主要成分是膳食中来自植物细胞壁的成分，包括纤维素、半纤维素和果胶。
自然界中大约有上千种膳食纤维。
虽然随着科技的发展，人们也可以通过人工合成的方式合成一些膳食纤维，但种类并不多。
膳食纤维难吸收，为什么却是第7大营养素？
膳食纤维不能被小肠中的酶类水解、难以被人体消化吸收，但膳食纤维可以被结肠菌群发酵，产生短链脂肪酸。
同时膳食纤维可以提高饱腹感，在控制体重方面有一定作用。
摄入膳食纤维也可以显著预防和缓解便秘症状，有益于肠道健康。
膳食纤维难吸收，为什么却是第7大营养素？
美国医学研究所及荷兰健康委员会认为，提高膳食纤维或提高膳食纤维食物的摄入量，能减少2型糖尿病的风险。
有研究表明膳食纤维对结肠癌、乳腺癌有一定预防作用。
正是因为膳食纤维对人体健康有如此重要的作用，所以它又被称为“第七大营养素”。
膳食纤维难吸收，为什么却是第7大营养素？
全谷物、豆类、水果、蔬菜及马铃薯是人们膳食纤维的主要来源，坚果和种子中的含量也很高。
像海苔、玉米糁、燕麦片、葵花籽等，都是膳食纤维含量很高的食物。
我国成人膳食纤维建议摄入量为25~30g，并鼓励每日至少全天谷物的三分之一为全谷物食物，蔬菜水果摄入至少达到500g以上。
膳食纤维“第七大营养素”由于膳食纤维所包括的组分非常复杂，而所用的检测方法至今尚未标准化，因此它的准确定义也未能确定，其大致的定义如下。
膳食纤维主要是不能被人体利用的多糖，即不能被人类的胃肠道中消化酶所消化的，且不被人体吸收利用的多糖。
这类多糖主要来自植物细胞壁的复合碳水化合物，也可称之为非淀粉多糖，即非α-葡聚糖的多糖。
近年来又有人建议将不可利用的低聚糖或称为抗性低聚糖（resistant oligosaccharides）。
也包括在膳食纤维的成分之中。
七大营养素蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质、水，是人类维持生命和健康成长所需的六大营养素。
近年来，一种名为“膳食纤维”的物质正进入科学家们的视线，这是一类特殊的碳水化合物，它虽然不能被人体消化道酶分解，但因为有着重要的生理功能，也成为人体不可缺少的物质，被称为人类的“第七大营养素”。
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。
科学研究证明，要保障人体健康，需要适量摄入膳食纤维。
适宜的膳食纤维摄入量，能帮助肠胃蠕动，促进食物的消化吸收；膳食纤维还具有强大吸水性，当人体摄入的营养过剩时，它能把过剩的营养带出体外，有利于粪便的排泄，防止便秘。
并由于它有庞大的吸附基团，能将众多有害、有毒的因子带出体外。
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。
英国国家顾问委员会建议膳食纤维摄入量为人均25-30g/天；美国FDA推荐的总膳食纤维摄入量为人均每日20-35g（成人）；澳大利亚有关机构指出，人均每日摄入膳食纤维25g，可明显减少冠心病的发病率和死亡率。
中国营养学会2000年提出：我国成年人膳食纤维的适宜摄入量为每天30g左右。
但据测算，我国人均每日的实际摄入量仅为14克左右，摄入量严重不足，且摄入量随食品精加工水平的提高呈逐步下降趋势。
浅谈膳食纤维陈浩莹 14食品科学与工程2班 201430380087 21世纪前，膳食纤维被认为是没有营养价值的粗纤维。
随着人们生活水平的提高，对食品的要求越来越精细，膳食纤维的摄入越来越少，人体膳食营养的平衡被破坏，导致脂肪肝、高血脂、肥胖症、胆结石、癌症、糖尿病等疾病的发生，严重威胁着现代人的身体健康。
膳食纤维被称为继淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之后的第七营养元素。
近年来，膳食纤维作为一种功能性食材，越来越受到人们的信赖和青睐，尽管膳食纤维无法在肠内被消化，但其对肠道消化作用十分巨大，膳食纤维甚至可以作为新一类保健食品被使用。
一、对膳食纤维的定义膳食纤维作为第七大营养素，在国际上有着不同的定义。
2007年 7 月，欧洲食品安全局提出：膳食纤维广义上包括所有非消性碳水化合物，如非淀粉多糖（NSP）、抗性淀粉、抗性低聚糖（有 3 个或以上单体链节和多糖）及其它与膳食纤维多糖，尤其是木质素相关的非消化性微量组分。
而在2006—2007 年间，FAO/WHO 出，膳食纤维在狭义上仅限于内源植物细胞壁多糖类（即 NSP），如纤维素、半纤维素、果胶、水状胶、植物黏液、β-葡聚糖等。
根据2009年6 月国际食品法典委员会的定义，膳食纤维是指具有10个或以上单体链节的碳水化合物（是否包括3至9个单体链节的碳水化合物由国家管理当局决定），不能够被人体小肠内生酶水解，且属于以下范畴：天然存在于消费食物中的可食用的碳水化合物，由食物原料经物理、酶或化学法获得的碳水化合物，对健康表现出有益的生理作用的人造碳水化合物的聚合物。
欧盟对膳食纤维的定义“纤维”是指具有 3个或以上单体链节的碳水化合物的聚合物，在人体小肠中既不被消化也不被吸收，且包含的范畴同国际食品法典委员会。
国际食品规范委员会对膳食纤维的定义膳食纤维是指聚合度≥10 的碳水化合物多聚体，并且不在小肠内消化和吸收的可食用的食物组分。
中国营养学会对膳食纤维的定义膳食纤维一般是指不易被消化酶消化的多糖类食物成分，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。
“第七类营养素”——膳食纤维
一、教学目标
知识与技能：
1.知道膳食纤维的主要来源。
2.理解膳食纤维的功效。
过程与方法：
1.提高分析资料获取信息的能力。
2.学会运用知识分析日常生活中的实际问题。
情感态度与价值观：
认同膳食纤维对人体的益处，养成良好的饮食习惯。
二、学情分析
本课为七年级下册第四单元第二章第一节的“科学•技术•社会”内容。
在本节学生已经知道了食物中包含的六大类营养物质，有了一定的知识基础。
而且七年级的学生，已经具备一定的分析能力和小组合作的能力，有些知识可以通过自学和小组合作获取，教师只需要适当地给予引导和辅助。
七年级的学生参与课堂的热情比较高，所以在课堂教学中多设计一些活动有利于教学的开展。
三、重点难点
教学重点：
1.膳食纤维的主要来源。
2.膳食纤维的功效。
教学难点：
膳食纤维的功效。
四、教学过程。
人类第七大营养素——膳食纤维
摘要膳食纤维被称为人类第七大营养素，本文介绍了膳食纤维的有关化学问题，如其结构特点、理化性质、生理功能和检测方法，以及膳食纤维的应用与开发现状。
关键词膳食纤维聚葡萄糖甲壳素生理功能
膳食纤维具有突出的保健功能，有研究表明膳食纤维可以促进人体正常排泄；降低某些癌症、心血管和糖尿病的发病率［1~4］。
许多常见病如动脉粥样硬化、高血压、冠心病、便秘、肥胖以及严重威胁人类生命的结肠癌等都与膳食纤维的摄入量不足有关。
因而膳食纤维逐渐成为营养学家、流行病学家及食品科学家等关注的热点，有科学家将其称为人体“第七营养素”。
1 什么是膳食纤维
1972年，Trowell H C首次将“膳食纤维”（Dietary Fiber，DF）定义为“食物中那些不被人体所消化吸收的植物成分”。
随后，又“将那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素统称为膳食纤维”。
近年来国外对膳食纤维进行了广泛研究，一般认为膳食纤维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和利用的非淀粉多糖类物质与木质素的合称。
2001年美国化学家协会对膳食纤维的最新定义为：膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收，而在人体大肠能部分或全部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、木质素以及相关的植物物质［5］。
因此，膳食纤维包括很多不被人体小肠消化的物质，如纤维素、半纤维素、树胶、β葡聚糖、胶质、木质素、聚葡萄糖、果寡糖、抗性淀粉和糊精等。
膳食纤维按溶解性分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维(IDF)两大类，而总膳食纤维（TDF）是指SDF和IDF之和。
可溶性膳食纤维指可溶于温水或热水，且其水溶液能被4倍95%的乙醇再沉淀的那部分纤维，主要是细胞
壁内的储存物质和分泌物，以及微生物多糖和合成多糖，如果胶、β葡聚糖等。
不溶性膳食纤维是指不溶于温水或热水的那部分纤维，主要是细胞壁的组成部分，包括纤维素、半纤维素、甲壳质等。
此外，功能性低聚糖和抗性淀粉(Resistant Starch，RS)也普遍认为属于膳食纤维。
膳食纤维主要来自谷类、薯类、豆类及水果蔬菜等植物性食品中，其含量与
食物种类有关。
例如，蔬菜中的嫩茎和叶膳食纤维含量较高,而含淀粉较高的根茎类则较低；植物成熟度越高,膳食纤维含量也越高；谷类加工越精细则所含膳食纤维就越少。
此外，很多食品加工过程的下脚料中膳食纤维含量较高,如麦麸、米糠、豆腐渣、甘薯渣、荞麦皮、苹果渣、菠萝渣、柚子皮等。
表1总结了不同类食物中膳食纤维的含量。
2 膳食纤维的结构
来源不同的膳食纤维其化学本质差异较大，但基本组成成分则较相似，相互间的主要区别表现在各组成成分的相对分子质量、分子的糖苷键、聚合度以及支链结构方面的差异。
2.1 可溶性膳食纤维的结构
果胶（Pectin）：许多蔬菜、水果含有果胶，果胶的化学组成与半乳糖醛酸相似。
其分子主链上的糖基是半乳醛酸，其侧链上是半乳糖和阿拉伯糖。
它是一种无定形的物质，存在于水果和蔬菜的软组织中，可在热水中溶解，在酸性溶液中遇热形成胶态；具有与离子结合的能力。
β葡聚糖（βglucan）：β葡聚糖在结构上不同于一般多糖（如淀粉、糖原、糊精等），因为一般多糖是以β1，4糖苷键连结，而葡聚糖则是以β1，3键结构为主体，且有一些β1，6键的侧枝，不同于一般糖类的线型分子结构，而是形成螺旋型分子结构(如图1所示)。
聚葡萄糖（Polydextrose）：聚葡萄糖是由葡萄糖和少量山梨醇、柠檬酸经高温熔融，随机缩聚而成的多糖。
聚葡萄糖相对分子质量分布广(162~20000)，约
有90%的聚葡萄糖相对分子质量在504~5000之间，平均聚合度约为12，平均相对分子质量为2000。
聚葡萄糖含有的糖苷键种类多，以1，6糖苷键为主，分子结构比较复杂。
2.2 不溶性膳食纤维的结构
纤维素（Cellulose）：不溶性膳食纤维的基本结构是纤维素，纤维素是由β葡萄糖通过β1，4糖苷键相连而成的直链葡聚糖，由300~500个葡萄糖缩合而成，最多能达到10000个葡萄糖单体。
纤维素不溶于冷水、热水、稀酸和热的稀碱溶液。
人体内的淀粉酶只能水解α1，4糖苷键，而不能水解β1，4糖苷键，因此纤维素不能被人体胃肠道的酶消化。
半纤维素（Hemicellulose）：半纤维素也不溶于冷水、热水和热的稀酸；半纤维素和纤维素的区别是它能溶于稀碱溶液。
半纤维由50~200个葡萄糖缩合而成，并带有支链。
存在于谷物中的阿(拉伯)糖基木聚糖是半纤维素的主要组成成分。
甲壳质（Chitin）：又叫甲壳素，化学名为(1,4)2乙酰氨基2脱氧βD葡聚
糖，是以β1,4糖苷键相连的线型生物高分子，是自然界中惟一存在的碱性多糖。
甲壳素是地球上含量仅次于纤维素的天然高分子化合物，存在于低等植物菌类、藻类的细胞，高等植物的细胞壁，以及节肢动物(虾、蟹)的甲壳，乌贼的骨架，昆虫的外壳、内脏衬里、筋腱及翅上的覆盖物等。
甲壳素与纤维素的化学结构非常相似，分子链为线型直链；不同点在于甲壳素C2上有一个乙酰胺基
(CH3CONH-)。
甲壳素脱去乙酰基便得到壳聚糖，三者的结构比较,如图2所示：
抗性淀粉（Resistant Starch,RS）：是指在健康者小肠中不能被吸收的淀粉及其降解产物,主要存在于整粒和回生的高淀粉类食物中,可被结肠菌群分解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸(SCFA)及其降解产物,对人体健康有益。
RS的分子结构较小,长度为20～25个葡萄糖残基,是以氢键连接的多分散线性聚糖。
RS之所以能抵抗酶的水解,是由于聚糖的葡萄糖残基链之间存在较强的氢键,该氢键在155℃～160℃时具有40 J/g的焓；或是由于这种聚糖具有β型晶体结构。
2.3 非糖类结构
木质素(Lignin):不是多糖物质，而是苯基类丙烷的聚合物，具有复杂的三维结构。
因为木质素存在于细胞壁中很难与纤维素分离，所以在膳食纤维的组成成分中包括了木质素，人和动物都不能消化木质素。
木质素的3种结构单体如图3所示。
角质（cutin）：是细胞壁表面的类似蜡的长链脂肪酸。
3 膳食纤维的生理功能
膳食纤维的化学组成和结构决定其理化性质,虽然膳食纤维在人体内不能被消化吸收,但却具有重要的生理功能。
3.1 膳食纤维与减肥
膳食纤维具有亲水性的极性基团，因而具有持水性和溶胀性，遇水后体积增大，对肠道产生容积作用,进食后充填胃腔,需要较长时间来消化,延长胃排空的时间,使人容易产生饱足感而减少热量的摄取；而且膳食纤维在肠内会吸引脂肪使其排出体外,有助于减少脂肪积聚，从而达到减肥的效果。
3.2 膳食纤维与控制血糖
膳食纤维中的果胶可延长食物在肠内的停留时间,降低葡萄糖的吸收速度,使进餐后血糖不会急剧上升,维持餐后血糖的平衡和稳定，避免血糖水平的剧烈波动，因此食用膳食纤维能够有效预防糖尿病。
另外,食用富含膳食纤维的食品可降低糖尿病患者对胰岛素和一般口服降血糖药的需求量,对糖尿病有预防和治疗作用。
