膳食纖維課件

1、第三章 膳食纖維1本章要點 1. 膳食纖維的定義與分類2. 膳食纖維的化學(xué)組成與物化性質(zhì)3.膳食纖維的生理功能4. 膳食纖維的副作用5. 膳食纖維的應(yīng)用及推薦攝入量6. 真菌多糖的物理性質(zhì)與功效的關(guān)系7. 真菌多糖的生理功能2多糖是由糖甙鍵連接起來的醛糖或酮糖組成的天然大分子。多糖是所有生命有機(jī)體的重要組成成分并與維持生命所必需的多種功能有關(guān)，大量存在于藻類、真菌、高等陸生植物中。具有生物學(xué)功能的多糖又被稱為“生物應(yīng)答效應(yīng)物”(biological response modifier，BRM)或活性多糖（active polysaccharides）。很多多糖都具有抗腫瘤、免疫、抗補(bǔ)體、降血脂

2、、降血糖、通便等活性。3直鏈淀粉支鏈淀粉4纖維素殼質(zhì)素多甘露糖5 第一節(jié) 膳食纖維6 （一）膳食纖維的定義1. 膳食纖維的定義膳食纖維(Dietary fiber)這一名詞是在1972年，Trowell等人在測定食品中各種營養(yǎng)成分時給出了膳食纖維的定義，即食物中不被消化吸收的植物成分。1976年TroweII博士又將膳食纖維的定義擴(kuò)展為“不被人體消化吸收的多糖類碳水合物和木質(zhì)素”。主要是指那些不被人體消化吸收的多糖類碳水化合物與木質(zhì)素，以及植物體內(nèi)含量較少的成分如糖蛋白、角質(zhì)、蠟等。 一、膳食纖維的定義與分類71999年7月26日IFT(the Institute of Food Techno

3、logists)年會在芝加哥就膳食纖維的定義舉行了專門的論壇；1999年11月2日在84th AACC年會上舉行專門會議對膳食纖維的定義進(jìn)行了討論。膳食纖維定義為“凡是不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素以及相關(guān)物質(zhì)的總和”。這一定義包括了食品中的大量組成成分如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、膠質(zhì)、改性纖維素、粘質(zhì)、寡糖、果膠以及少量組成成分如蠟質(zhì)、角質(zhì)、軟木質(zhì)。 8 2.膳食纖維與粗纖維的區(qū)別不同于常用的粗纖維(Crude fiber)的概念，傳統(tǒng)意義上的粗纖維是指植物經(jīng)特定濃度的酸、堿、醇或醚等溶劑作用后的剩余殘渣。強(qiáng)烈的溶劑處理導(dǎo)致幾乎100%水溶性纖維、50%60%半纖維素

4、和1030纖維素被溶解損失掉。因此，對于同一種產(chǎn)品，其粗纖維含量與總膳食纖維含量往往有很大的差異，兩者之間沒有一定的換算關(guān)系。雖然膳食纖維在人體口腔、胃、小腸內(nèi)不被消化吸收，但人體大腸內(nèi)的某些微生物仍能降解它的部分組成成分。從這個意義上說，膳食纖維的凈能量并不嚴(yán)格等于零。而且，膳食纖維被大腸內(nèi)微生物降解后的某些成分被認(rèn)為是其生理功能的一個起因。9（二）膳食纖維的分類根據(jù)溶解特性的不同，可將其分為不溶性膳食纖維和水溶性膳食纖維兩大類： 不溶性膳食纖維是指不被人體消化道酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠和動物性的甲殼素和殼聚糖，其中木質(zhì)素不屬于多糖類，是使細(xì)胞

5、壁保持一定韌性的芳香族碳?xì)浠衔?。水溶性膳食纖維是指不被人體消化酶消化，但溶于溫水或熱水且其水溶性又能被4倍體積的乙醇再沉淀的那部分膳食纖維。主要包括存在于蘋果、桔類中的果膠，植物種子中的膠，海藻中的海藻酸、卡拉膠、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠，以及人工合成的羧甲基纖維素鈉鹽等。10按來源分類，可將膳食纖維分為植物來源、動物來源、海藻多糖類、微生物多糖類和合成類：植物來源的有：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠、阿拉伯膠和半乳甘露聚糖等；動物來源的有：甲殼素、殼聚糖和膠原等；海藻多糖類有：海藻酸鹽、卡拉膠和瓊脂等；微生物多糖如黃原膠等。合成類的如羧甲基纖維素等。其中，植物體是膳食纖維的主要來源，也是

6、研究和應(yīng)用最多的一類。11(二)膳食纖維的物化特性 1.高持水力 膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有很多親水基團(tuán)，具有很強(qiáng)的持水力。不同品種膳食纖維其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及物理特性不同，持水力也不同。 膳食纖維的持水性可以增加人體排便的體積與速度，減輕直腸內(nèi)壓力，同時也減輕了泌尿系統(tǒng)的壓力，從而緩解了諸如膀胱炎、膀胱結(jié)石和腎結(jié)石這類泌尿系統(tǒng)疾病的癥狀，并能使毒物迅速排出體外。 12 2.吸附作用膳食纖維分子表面帶有很多活性基團(tuán)，可以吸附螯合膽固醇、膽汁酸以及腸道內(nèi)的有毒物質(zhì)(內(nèi)源性毒素)、化學(xué)藥品和有毒醫(yī)藥品(外源性毒素)等有機(jī)化合物。膳食纖維的這種吸附整合的作用，與其生理功能密切相關(guān)。其中研究最多的是膳食纖維

7、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)理之一。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。133.對陽離子有結(jié)合和交換能力 膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中所包含的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團(tuán)，可產(chǎn)生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，可與陽離子，尤其是有機(jī)陽離子進(jìn)行可逆的交換，從而影響消化道的pH、滲透壓及氧化還原電位等，并出現(xiàn)一個更緩沖的環(huán)境以利于消化吸收。14 4.無能量填充劑 膳食纖維體積較大，遇水膨脹后體積更大，易引起飽腹感。同時，由于膳食纖維還會影響可利用碳水化合物等成分在腸內(nèi)的消化吸收，使人不易產(chǎn)生饑餓感。所以，膳食纖維對預(yù)

8、防肥胖癥十分有利。 155.發(fā)酵作用膳食纖維雖不能被人體消化道內(nèi)的酶所降解，但卻能被大腸內(nèi)的微生物所發(fā)酵降解，產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸，使大腸內(nèi)pH降低，從而影響微生物菌群的生長和增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的好氧有益菌，抑制厭氧腐敗菌（抗癌）。膳食纖維的發(fā)酵作用由于好氧菌群產(chǎn)生的致癌物質(zhì)較厭氧菌群少，即使產(chǎn)生也能很快隨膳食纖維排出體外，這是膳食纖維能預(yù)防結(jié)腸癌的一個重要原因。另外，由于菌落細(xì)胞是糞便的一個重要組成部分，因此膳食纖維的發(fā)酵作用也會影響糞便的排泄量。16 6.溶解性與粘性 膳食纖維的溶解性、粘性對其生理功能有重要影響，水溶性纖維更易被腸道內(nèi)的細(xì)菌所發(fā)酵，粘性纖維有利于延緩和降低消化

9、道中其他食物成分的消化吸收。在胃腸道中，這些膳食纖維可使其中的內(nèi)容物粘度增加，增加非攪動層(unstirred layer)厚度，降低胃排空率，延緩和降低葡萄糖、膽汁酸和膽固醇等物質(zhì)的吸收。17三、膳食纖維的生理功能20世紀(jì)60年代起，在大量的研究事實與流行病調(diào)查結(jié)果基礎(chǔ)上，膳食纖維的重要生理功能為人們所了解，并逐漸得到公認(rèn)，現(xiàn)在它已被列入繼蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物元素和水之后的第七營養(yǎng)素。18（一）調(diào)整腸胃功能(整腸作用)膳食纖維能使食物在消化道內(nèi)的通過時間縮短，一般在大腸內(nèi)的滯留時間約占總時間的97%，食物纖維能使物料在大腸內(nèi)的移運(yùn)速度縮短40%，并使腸內(nèi)菌群發(fā)生變化，增加有

10、益菌，減少有害菌，從而預(yù)防便秘、靜脈瘤、痔瘡和大腸癌等，并預(yù)防其它合并癥狀。191.防止便秘 膳食纖維使食糜在腸內(nèi)通過的時間縮短，大腸內(nèi)容物(糞便)的量相對增加，有助于大腸的蠕動，增加排便次數(shù)，此外，膳食纖維在腸腔中被細(xì)菌產(chǎn)生的酶所酵解，先分解成單糖而后又生成短鏈脂肪酸。短鏈脂肪酸被當(dāng)作能量利用后在腸腔內(nèi)產(chǎn)生二氧化碳并使酸度增加、糞便量增加以及加速腸內(nèi)容物在結(jié)腸內(nèi)的轉(zhuǎn)移而使糞便易于排出，從而達(dá)到預(yù)防便秘的作用。202.改善腸內(nèi)菌群和輔助抑制腫瘤作用 膳食纖維能改善腸內(nèi)的菌群，使雙歧桿菌等有益菌活化、繁殖，并因而產(chǎn)生有機(jī)酸，使大腸內(nèi)酸性化，從而抑制腸內(nèi)有害菌的繁殖，并吸收掉有害菌所產(chǎn)生的二甲基聯(lián)

11、氨等致癌物質(zhì)。糞便中可能會有一種或多種致癌物，由于膳食纖維能促使它們隨糞便一起排出，縮短了糞便在腸道內(nèi)的停留時間，減少了致癌物與腸壁的接觸，并降低致癌物的濃度。此外，膳食纖維尚能清除腸道內(nèi)的膽汁酸，從而減少癌變的危險性（大便膽汁酸水平與結(jié)腸癌發(fā)病率存在顯著的相關(guān)性）。 已知膳食纖維能顯著降低大腸癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、胃癌、食管癌等癌癥的發(fā)生。213.緩和由有害物質(zhì)所導(dǎo)致的中毒和腹瀉 當(dāng)腸內(nèi)有中毒菌和其所產(chǎn)生的各種有毒物質(zhì)時，小腸腔內(nèi)的移動速度亢進(jìn)，營養(yǎng)成分的消化、吸收降低，并引起食物中毒性腹瀉。而當(dāng)有膳食纖維存在時可緩和中毒程度，延緩在小腸內(nèi)的通過時間，提高消化道酶的活性和對營養(yǎng)成分正常的消化吸

12、收。22 4.膳食纖維在消化道中可防止小的糞石形成，減少此類物質(zhì)在闌尾內(nèi)的蓄積，從而減少細(xì)菌侵襲闌尾的機(jī)會，避免闌尾炎的發(fā)生。23（二）調(diào)節(jié)血糖值 膳食纖維中的可溶性纖維，能抑制餐后血糖值的上升，其原因是延緩和抑制對糖類的消化吸收，并改善末梢組織對胰島素的感受性，降低對胰島素的要求。水溶性膳食纖維隨著凝膠的形成，阻止了糖類的擴(kuò)散，推遲了在腸內(nèi)的吸收，因而抑制了糖類吸收后血糖的上升和血胰島素升高的反應(yīng)。此外，膳食纖維能改變消化道激素的分泌，如胰汁的分泌減少，從而抑制了糖類的消化吸收，并減少小腸內(nèi)糖類與腸壁的接觸，從而延遲血糖值的上升。24（三）調(diào)節(jié)血脂 可溶性膳食纖維可螯合膽固醇，從而抑制機(jī)體對

13、膽固醇的吸收，并降低血漿膽固醇5%10%，且都是降低對人體健康不利的低密度脂蛋白膽固醇，而高密度脂蛋白膽固醇降得很少或不降。相反，不溶性纖維很少能改變血漿膽固醇水平。此外，膳食纖維能結(jié)合膽固醇的代謝分解產(chǎn)物膽酸，從而會促使膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步降低血漿膽固醇水平。流行病學(xué)的調(diào)查表明，纖維攝入量高與冠心病死亡的危險性大幅度降低有關(guān)。 25 （四）控制肥胖 大多數(shù)富含膳食纖維的食物，僅含有少量的脂肪。因此，在控制能量攝入的同時，攝入富含膳食纖維的膳食會起到減肥的作用。粘性纖維使碳水化合物的吸收減慢，防止了餐后血糖的迅速上升并影響氨基酸代謝，對肥胖病人起到減輕體重的作用。膳食纖維能與部分脂肪酸結(jié)合

14、，使脂肪酸通過消化道，不能被吸收，因此對控制肥胖癥有一定的作用。 26 （五）消除外源有害物質(zhì) 膳食纖維對汞、砷、鎘和高濃度的銅、鋅都具有清除能力，可使它們的濃度由中毒水平減低到安全水平。27四、膳食纖維的缺點過量攝入可能造成的一些副作用：1.束縛Ca2+和一些微量元素。2.束縛人體對維生素的吸收和利用。3.引起不良生理反應(yīng)（腹脹、大便次數(shù)減少、便秘等） 。4.過量攝入膳食纖維也可能影響到人體對其它營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。如膳食纖維會對氮代謝和生物利用率產(chǎn)生一些影響。28五、膳食纖維的推薦攝入量 美國FDA推薦的成人總膳食纖維攝入量為2035g/d。美國能量委員會推薦的總膳食纖維中，不溶性膳食纖維占7

15、0%75%，可溶性膳食纖維占25%30%。我國低能量攝入的成年人，其膳食纖維的適宜攝入量為25g/d。中等能量攝人的為30g/d，高能量攝入的為35g/d。但對患病者來說劑量一般都有所加大。膳食纖維生理功能的顯著性與膳食纖維中的比例有很大關(guān)系，合理的可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的比例大約是1:3。29第二節(jié) 真菌多糖 30真菌多糖是從真菌子實體、菌絲體、發(fā)酵液中分離出的、可以控制細(xì)胞分裂分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長衰老的一類活性多糖。真菌多糖主要有香菇多糖、靈芝多糖、銀耳多糖、冬蟲夏草多糖、茯苓多糖、金針菇多糖、黑木耳多糖等。對真菌多糖的研究主要始于50年代，在60年代以后成為免疫促進(jìn)劑而引起人們興趣

16、。研究表明：香菇多糖、銀耳、靈芝多糖、茯苓多糖等食藥性真菌多糖具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗突變、抗病毒、降血脂、降血糖等方面功能。31一、物理性質(zhì)與功效的關(guān)系多糖的溶解度、分子量、粘度、旋光度等性狀影響其生理功能。（一）溶解度與功效的關(guān)系多糖溶于水是其發(fā)揮生物學(xué)活性的首要條件，如從茯苓中提取的多糖組分中，不溶于水的組分不具有生物學(xué)活性，水溶性組分則具有突出的抗腫瘤活性。 降低分子質(zhì)量、引入支鏈或?qū)χф溸M(jìn)行適當(dāng)修飾，均可提高多糖溶解度，從而增強(qiáng)其活性。32二、分子量與功效的關(guān)系 真菌多糖的抗腫瘤活性與分子量大小有關(guān)，分子量大于16kD時才有抗腫瘤活性。如分子量為16kD的蟲草多糖有促進(jìn)小鼠巨噬細(xì)胞吞

17、噬作用的活性，而分子量為12kD的蟲草多糖就失去此活性。大分子多糖免疫活性較強(qiáng)，但水溶性較差，分子量介于1050 kD的高分子組分的真菌多糖屬于大分子多糖，呈現(xiàn)較強(qiáng)的免疫活性。 33生理功能（一）真菌多糖的免疫調(diào)節(jié)功能免疫調(diào)節(jié)作用是大多數(shù)活性多糖的共同作用，也是它們發(fā)揮其他生理和/或藥理作用（抗腫瘤）的基礎(chǔ)。真菌多糖可通過多條途徑、多個層面對免疫系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。大量免疫實驗證明，真菌多糖不僅能激活淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等免疫細(xì)胞，還能促進(jìn)細(xì)胞因子的生成，對免疫系統(tǒng)發(fā)揮多方面的調(diào)節(jié)作用。34（二）抗腫瘤的功能 據(jù)文獻(xiàn)報道，高等真菌已有50個屬178種的提取物都具有抑制S-180肉瘤及

18、艾氏腹水瘤等細(xì)胞生長的生物學(xué)效應(yīng)，明顯促進(jìn)肝臟蛋白質(zhì)及核酸的合成及骨髓造血功能，促進(jìn)體細(xì)胞免疫和體液免疫功能。35（三）真菌多糖的抗突變作用 在細(xì)胞分裂時，由于遺傳因素或非遺傳因素的作用，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因突變。突變是癌變的前提，但并非所有突變都會導(dǎo)致癌變，只有那些導(dǎo)致癌細(xì)胞產(chǎn)生惡性行為的突變才會引起癌變，但可以肯定，抑制突變的發(fā)生有利于癌癥的預(yù)防。多種真菌多糖表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗突變作用。36（四）降血壓、降血脂、降血糖的功能冬蟲夏草多糖對心律失常有療效；靈芝多糖對心血管系統(tǒng)具調(diào)節(jié)作用，可強(qiáng)心、降血壓、降低膽固酵、降血糖等。研究也發(fā)現(xiàn)，蘑菇、香菇、金針菇、木耳、銀耳和滑菇等13種食用茵具有降低膽固醇的作用，其中尤以金針菇為最強(qiáng)。云芝多糖、靈芝多糖、猴頭菇多糖等也具降血糖或降血脂等活性。真菌多糖可降低血脂，預(yù)防動脈粥樣硬化斑的形成。37（五）真菌多糖的抗病毒作用研究證明，多糖對多種病毒，如艾滋病毒(HIV-1)、單純泡疹病毒(HSVl，HSV-2)、