第四节 膳食纤维和碳水化合物的消化率

碳水化合物是人体代谢能量的主要来源和保持人体胃肠道健康的保证。碳水化合物还提供了食品产品的容积和形态。

植物细胞壁材料（主要是纤维素）、其他非淀粉类的多糖和木质素，都是膳食纤维的组成部分。这些高聚物的唯一共同点是它们的不可消化性，这是归类于膳食纤维的主要标准。因此，不仅食品的天然组分提供了膳食纤维，而且具有功能特性的胶类也有类似的作用。膳食纤维还包括高聚物以外的一些物质，这些物质的一个关键特点是在人类小肠内不被消化。因此，一些不可消化的低聚糖，例如棉子糖和水苏糖，也可作为膳食纤维。

低聚糖和多糖有些是可以消化的（大多数淀粉类产品）、有些是部分消化的（老化的直链淀粉，称为抗性淀粉）、而有些是非消化的（基本上包括所有其他多糖）。当多糖被消化水解成单糖时，消化产物就会被吸收或代谢（只有单糖能被小肠壁吸收）。有些碳水化合物不能被人体小肠内酶消化成单糖[除蔗糖、乳糖以及与淀粉有关的产品（如麦芽糊精）以外的所有其他物质]，也许可通过大肠内的微生物进行代谢，产生低分子质量的酸，可被部分吸收和分解代谢以产生能量。因此所有碳水化合物可以分为具有热量、具有部分热量或基本上不具有热量三大类。

天然食品中最普通的填充剂是不能被消化道酶水解的植物细胞残余物质。这些物质包括纤维素、半纤维素、果胶以及木质素。膳食纤维增稠剂是人体营养的重要物质，因为它们能保持胃肠道的正常功能，它们能增加肠道和粪便的数量，减少肠道内通过的时间，防止便秘。在吃饭时，食品中存在膳食纤维能产生饱腹感，营养学家认为膳食纤维的需求量为25～50g/d。已断定水不溶性的纤维可以减少血液胆固醇水平、减少心脏病及结肠癌的发生，这大概是因为它们具有清扫作用。

水溶性胶在胃肠道和降低血液胆固醇水平方面具有相似的作用，仅是程度不同而已。已证实效果较好的胶有：果胶、瓜尔豆胶、黄原胶以及半纤维素。例如，每天摄入5g瓜尔豆胶可以降低血糖指数，血清胆固醇可降低13%，同时不会降低胆固醇的有益载体高密度脂蛋白（HDL）含量。除了谷物麦麸，四季豆和豌豆也是特别好的膳食纤维来源。用亚麻籽壳制得的一种膳食纤维具有高的持水性，在肠道内通过时间非常快，可以防止便秘。销售以甲基纤维素（MC）为基料的产品也是出于相同的目的。

淀粉多糖是唯一的能被人体消化酶水解的多糖，从淀粉水解得到的D-葡萄糖被小肠微绒毛吸收，为人体提供主要的代谢能。其他来自于蔬菜、水果以及其他植物材料的多糖，以及加入至加工食品中的食品胶，由于胃的酸度不够强，或者多糖在胃中停留的时间不够长，不会引起显著的化学键断裂，因而在人体胃和小肠中不被消化。未消化的多糖到达大肠后与正常的肠道微生物接触，其中有些微生物产酶催化某些多糖水解或多糖分子的某些部分水解，最终在上消化道不能分解的多糖可以在大肠内进行分解，并被微生物利用。

多糖链经分解得到的糖用于大肠中微生物厌氧发酵的能源，发酵产生乳酸、丙酸、丁酸以及戊酸。这些短链酸通过肠壁吸收，并在肝脏中进行代谢。另外，少量的糖由肠壁吸收并传送到门静脉血流，再转运到肝脏进行代谢。有些多糖经过整个胃肠道后几乎完整地保留下来，这些多糖加上其他多糖较大的链段使肠道内容物增加并减少了传送时间，它们可以降低血清胆固醇浓度、清扫胆汁盐并减少它们在肠道内的重新吸收的机会，因而是促进健康的有利因子。另外，由于存在大量的亲水性分子，可保持肠道内容物的水分含量，产生软化并易于通过大肠。

膳食纤维中另一个天然的水溶性多糖组分即β-葡聚糖，燕麦和大麦中含有较多的β-D-葡聚糖。燕麦β-葡聚糖已成为一种商品食品配料，已证实它能有效降低血清胆固醇。燕麦β-葡聚糖是由β-D-吡喃葡萄糖基单元组成的直链多糖，其中约70%是1→4连接，约30%是1→3连接。2或3个1→4连接隔1个1→3连接，因此分子是由（1→3）连接β-纤维三糖基[→3)-βGlcp-(1→4)-βGlcp-(1→4)-βGlcp-(1→]和b-纤维素四糖基单元组成（图3-57），这种(1→4，1→3)-β-葡聚糖常称为混合连接β-葡聚糖。

图3-57 燕麦和大麦β-葡聚糖的结构示意图

其中n一般是1或2，有时可能大于2（缩写表示）

正常人和糖尿病患者从食物中摄食β-葡聚糖后，可减少饭后血清葡萄糖水平和胰岛素响应，即减轻血糖响应。这个作用似乎与黏度有关。β-葡聚糖也可减少大鼠、雏鸡和人的血清胆固醇浓度，这些都是水溶性膳食纤维所具有的典型的生理作用。其他的水溶性多糖也有相似的作用，但是作用的程度不同。