1.3　膳食纖維的理化性質和生理功能

1.3.1　理化性質

（1）持水性

膳食纖維的化學結構中含有羧基、羥基、氨基及醛酮基等親水基團，具有很強的吸水性、膨脹性和持水性。不同品種膳食纖維因其化學組成、結構及物理特性不同，持水力也不同，變化范圍大致在自身質量的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防便秘等腸道疾病，降低腸癌的發病率。

（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，在減少進食量的同時幾乎不產生能量，同時能夠產生飽腹感。另外，某些膳食纖維可形成膠態，表現出相應的黏性。膳食纖維黏度的大小與其化學結構密切相關，不同品種的膳食纖維所表現出來的黏度也相應不同，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、木質素等幾乎沒有黏性，而果膠、樹膠、瓊脂等通常表現出較強的黏性，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

膳食纖維的分子結構中包含羧基等側鏈基團，可與陽離子，尤其是有機陽離子進行可逆交換。該特性使膳食纖維具有影響礦質元素的吸收，調節滲透壓、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狀物，其中的網孔可物理性地吸附某些物質，而膳食纖維分子中又含有豐富的活性因子，這些網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物，并促進其排出體外。其中，研究最多的是膳食纖維與膽汁酸的吸附作用，它被認為是膳食纖維降血脂功能的機制之一。在腸腔內，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，其中氫鍵結合可能是主要的作用形式。

（5）菌群調節作用

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行不同程度的分解發酵，發酵的程度和速度受纖維的種類、物理形狀和腸道內容物的影響。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生大量的脂肪酸，可以調節腸道的pH值，有利于益生菌的生長，改善腸道環境。

1.3.2　生理功能

①防治便秘及痔瘡

膳食纖維具有很強的持水性，吸水后腸內容物體積增大，大便變軟，利于通便。可溶性膳食纖維可以被腸道細菌酵解，產生丁酸、丙酸、乙酸等大量短鏈脂肪酸，降低腸道內pH值，刺激腸黏膜；另外，可溶性膳食纖維被腸道菌群發酵后產生的終產物二氧化碳、氫氣、甲烷等氣體也會刺激腸黏膜，促進腸道蠕動，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的酶消化，也不易被腸道內微生物酵解，但是它有助于增加糞便的質量和體積，機械性地刺激腸壁使腸道蠕動加快，防止便秘。痔瘡的發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，它可以產生飽腹感，在減少進餐量的同時，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合，木質素可與膽酸結合，使其直接從糞便中排出，減少機體對膽固醇的吸收；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，減少能量的產生。

③預防腸癌

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

④促進鈣的吸收

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，進而促進鈣的吸收，提高鈣的生物利用率。

⑤降低血脂，預防冠心病

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，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，而膳食纖維在結腸發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防治膽結石

膽結石的形成與膽汁膽固醇含量過高有關，而膳食纖維可結合膽固醇，促進膽汁的分泌、循環，因而可預防膽結石的形成。

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。