1.3　膳食纖維的理化性質(zhì)和生理功能

1.3.1　理化性質(zhì)

（1）持水性

膳食纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有羧基、羥基、氨基及醛酮基等親水基團(tuán)，具有很強(qiáng)的吸水性、膨脹性和持水性。不同品種膳食纖維因其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及物理特性不同，持水力也不同，變化范圍大致在自身質(zhì)量的1.5～25.0倍。膳食纖維的持水性能增加人體排便的體積與速度，所以膳食纖維可用于預(yù)防便秘等腸道疾病，降低腸癌的發(fā)病率。

（2）膨脹性和黏性

富含膳食纖維的食物在消化道與水結(jié)合而膨脹，形成高黏度的膠體并束縛大量水，增大體積，在減少進(jìn)食量的同時幾乎不產(chǎn)生能量，同時能夠產(chǎn)生飽腹感。另外，某些膳食纖維可形成膠態(tài)，表現(xiàn)出相應(yīng)的黏性。膳食纖維黏度的大小與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同品種的膳食纖維所表現(xiàn)出來的黏度也相應(yīng)不同，例如果膠的黏性取決于其分子量和甲醛含量，兩者中任何一種減少就會降低其黏度。膳食纖維中纖維素、木質(zhì)素等幾乎沒有黏性，而果膠、樹膠、瓊脂等通常表現(xiàn)出較強(qiáng)的黏性，能夠形成高黏度的溶液，這種特性也稱為膳食纖維的梯度黏合作用。

（3）可逆陽離子交換作用

膳食纖維的分子結(jié)構(gòu)中包含羧基等側(cè)鏈基團(tuán)，可與陽離子，尤其是有機(jī)陽離子進(jìn)行可逆交換。該特性使膳食纖維具有影響礦質(zhì)元素的吸收，調(diào)節(jié)滲透壓、pH、氧化還原電位等作用。同時，膳食纖維也可通過交換重金屬離子降低其毒性。

（4）吸附作用

膳食纖維的長度、強(qiáng)度和彈性非常大，因此它可以在腸道中形成很多具有一定厚度的網(wǎng)狀物，其中的網(wǎng)孔可物理性地吸附某些物質(zhì)，而膳食纖維分子中又含有豐富的活性因子，這些網(wǎng)狀物分布在人體的腸道中，利用豐富的活性因子大量地吸附腸道中的毒素有機(jī)物，并促進(jìn)其排出體外。其中，研究最多的是膳食纖維與膽汁酸的吸附作用，它被認(rèn)為是膳食纖維降血脂功能的機(jī)制之一。在腸腔內(nèi)，膳食纖維與膽汁酸的作用可能是靜電力、氫鍵或者疏水鍵間的相互作用，其中氫鍵結(jié)合可能是主要的作用形式。

（5）菌群調(diào)節(jié)作用

膳食纖維不能被小腸中的酶分解，但可以作為初級原料被寄生在大腸中的各種微生物進(jìn)行不同程度的分解發(fā)酵，發(fā)酵的程度和速度受纖維的種類、物理形狀和腸道內(nèi)容物的影響。一般來說，可溶性膳食纖維可完全被酵解，而不溶性膳食纖維難被酵解。膳食纖維被酵解后會產(chǎn)生大量的脂肪酸，可以調(diào)節(jié)腸道的pH值，有利于益生菌的生長，改善腸道環(huán)境。

1.3.2　生理功能

①防治便秘及痔瘡

膳食纖維具有很強(qiáng)的持水性，吸水后腸內(nèi)容物體積增大，大便變軟，利于通便?？扇苄陨攀忱w維可以被腸道細(xì)菌酵解，產(chǎn)生丁酸、丙酸、乙酸等大量短鏈脂肪酸，降低腸道內(nèi)pH值，刺激腸黏膜；另外，可溶性膳食纖維被腸道菌群發(fā)酵后產(chǎn)生的終產(chǎn)物二氧化碳、氫氣、甲烷等氣體也會刺激腸黏膜，促進(jìn)腸道蠕動，從而加快糞便的排出速度。不溶性膳食纖維不易被消化道內(nèi)的酶消化，也不易被腸道內(nèi)微生物酵解，但是它有助于增加糞便的質(zhì)量和體積，機(jī)械性地刺激腸壁使腸道蠕動加快，防止便秘。痔瘡的發(fā)生是因為便秘使血液長期阻滯而引起的。由于膳食纖維的通便作用，可降低肛門周圍的壓力，使血流通暢，從而達(dá)到防治痔瘡的作用。

②減肥

膳食纖維所含的能量較低，它可以產(chǎn)生飽腹感，在減少進(jìn)餐量的同時，還能夠減緩人體胃排空速度。另外，膳食纖維中的果膠可與膽固醇結(jié)合，木質(zhì)素可與膽酸結(jié)合，使其直接從糞便中排出，減少機(jī)體對膽固醇的吸收；可溶性膳食纖維可在胃腸壁上形成薄膜，阻止葡萄糖的吸收，減少能量的產(chǎn)生。

③預(yù)防腸癌

膳食纖維可以抑制致癌酶的活性，促進(jìn)腸細(xì)胞的增殖，有效地預(yù)防腸道癌的發(fā)生。同時，增加膳食纖維的攝入量有利于縮短腸內(nèi)致癌物通過腸腔的時間，進(jìn)而減少其對腸壁的作用時間或被微生物利用產(chǎn)生有害物。

④促進(jìn)鈣的吸收

可溶性膳食纖維具有提高腸道鈣吸收、維持鈣平衡和增加骨密度等作用，進(jìn)而促進(jìn)鈣的吸收，提高鈣的生物利用率。

⑤降低血脂，預(yù)防冠心病

膳食纖維具有吸附膽固醇的作用，使膽固醇不易透過腸黏膜被吸收；另外，膳食纖維可部分阻斷膽汁酸與膽固醇的腸肝循環(huán)，加速膽鹽、膽酸等從糞便排泄，從而降低血中膽酸與膽固醇水平，起到降低血脂、防治冠心病的作用。

⑥預(yù)防糖尿病

膳食纖維吸水膨脹后會增加食物的黏滯性，延緩葡萄糖的吸收速度。同時，可溶性膳食纖維吸收水分后在小腸黏膜表面形成一層薄膜，阻礙腸道對葡萄糖的吸收，而膳食纖維在結(jié)腸發(fā)酵時生成的短鏈脂肪酸對葡萄糖和脂類的代謝也有影響。此外，膳食纖維還可增加胰島素的敏感性，通過與胰島素互助起到降糖效果，減少機(jī)體對胰島素的需求，因此膳食纖維還有控制血糖的作用。

⑦防治膽結(jié)石

膽結(jié)石的形成與膽汁膽固醇含量過高有關(guān)，而膳食纖維可結(jié)合膽固醇，促進(jìn)膽汁的分泌、循環(huán)，因而可預(yù)防膽結(jié)石的形成。

⑧其他生理功能

除以上生理功能外，膳食纖維還具有改善口腔及牙齒功能、預(yù)防婦女乳腺癌、抗氧化、清除自由基以及減少重金屬吸收等作用。