第六节　膳食纤维

膳食纤维（dietary fiber，DF）是一种特殊的碳水化合物，主要包括了不消化的非淀粉多糖、纤维素、半纤维素、低聚糖、果胶和木质素等。2010年WHO/FAO发布的膳食纤维定义为：“膳食纤维共性特点是指10个和10个以上聚合度的碳水化合物聚合物，且该物质不能被小肠内的酶水解，并对人体具有健康效应”。根据水溶性可分为水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维。高膳食纤维摄入在人体健康维护、代谢综合征、2型糖尿病等非传染性慢性疾病防治中扮演了重要角色，并成为医疗与营养策略的重要组成部分。

一、理化特性

膳食纤维的生理作用主要取决于其理化性质，如持水能力，黏度，结合能力，膨胀能力以及可发酵性。

（一）持水性

理化结构决定了纤维表面的吸收性和纤维基质的持水性。不溶性纤维的持水能力强于可溶性纤维。不溶性纤维可通过颗粒形成和持水能力增加粪便体积，缩短小肠转运时间。有些纤维还能促进微生物的生长。细菌的含水量在80%左右，因此对粪便的持水性有重要作用。

（二）黏性

黏性是膳食纤维，尤其是可溶性膳食纤维特有的理化特性。黏性对小肠内容物含量有重要影响。黏性非消化性碳水化合物通过降低吸收率对代谢产生有利影响。

（三）发酵性

纤维不被正常小肠消化和吸收。因此，纤维的主要作用部位是结肠。在这一部位，可溶性纤维以发酵为主，增加体积的作用较小。肠道细菌和膳食纤维是一个紧密联系的整体。发酵主要有2个类型。一个是位于近端结肠的以糖分解为主的发酵，而另一个是位于远端结肠的以蛋白质分解为主的发酵。在肠道微生物作用下，发酵形成短链脂肪酸是定植在结肠内细菌的主要能量来源，它们发酵后主要的产物是短链脂肪酸（SCFA），包括乙酸、丙酸和丁酸。

二、生理功能

（一）对肠道健康的作用

无论观察性研究还是干预性研究都证实摄入DF可以预防和缓解便秘症状和肠道功能紊乱。结肠中可发酵和部分发酵的纤维多糖都可以促进粪便膨胀、增加粪便重量。发酵产生的短链脂肪酸（SCFA）可以降低肠道pH值，随着产生的气体，进一步促进肠道蠕动。

大部分在人体结肠中被发酵物质如抗性低聚糖、抗性糊精、抗性淀粉等容易是结肠微生物的底物，有研究证实，抗消化性低聚糖和非淀粉多糖如菊粉、低聚果糖和葡聚糖已显示出“益生元（prebiotic）”性，即能刺激有益肠道菌群生长，如双歧杆菌和乳酸菌，也有利于产生丁酸等SCFA。益生元的定义为特定的不易消化的碳水化合物，通过选择性促进一个或多个结肠细菌的活性，对宿主产生额外的健康益处。对健康志愿者进行的研究表明，低聚果糖可增加双歧杆菌的数量，并减少肠道菌的数量。

研究发现母乳含多种低聚糖，是婴儿肠道益生菌的促进因子，对发展和维持肠道免疫至关重要。在特定细胞试验中，SCFA尤其是丁酸盐下调肠道免疫细胞和上皮细胞内特定受体的表达，具有抑制促炎性细胞因子活性、激活淋巴细胞和抑制细胞增殖的作用。这表明结肠菌群可调节宿主免疫应答，而丁酸盐异常应答会扰乱肠道免疫系统和寄生菌群之间的动态平衡，导致上皮功能紊乱和炎症。可发酵和不可发酵的DF都能影响细胞旁路渗透性而导致多种肠道炎性反应，部分纤维可调整肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）状。有研究证明，丁酸可作为溃疡性结肠炎的治疗方案。

（二）血糖调节和预防

2型糖尿病大多数DF都具有低的血糖生成指数（GI）。有些队列研究显示全DF摄入与2型糖尿病风险呈负相关。膳食纤维能通过多种机制调节餐后葡萄糖的反应。其中包括：延缓胃排空和小肠转运、减少葡萄糖在未搅拌水层的扩散、减少α-淀粉酶接触黏稠的大便。此外，各类纤维可能会通过增加胰高血糖素样肽1（GLP-1）的水平，延长碳水化合物的吸收。

（三）饱腹感和体重调节

观察性和前瞻性研究一致认为富含DF的食物多为体积大且能量密度低，可以增加饱腹感。一般含DF食物都是低GI的，相对高GI食物更能提供饱腹感，在能量平衡和体重控制上有较好作用。干预性实验显示摄入黏性纤维如果胶，可以推迟胃排空，增加不流动层并减少其他碳水化合物的吸收。

（四）预防脂代谢紊乱及心血管疾病

在多项前瞻性研究的系统分析中，摄入DF量与致命和非致命冠心病发病均呈负相关。已有强有力的证据证实，可溶性黏性纤维饮食可使循环系统中的低密度脂蛋白降低10%左右，高密度脂蛋白和甘油三酯浓度保持不变。黏性纤维降低低密度脂蛋白浓度涉及多种机制。主要作用与粪便胆汁酸的丢失有关，通过调节胆固醇动态平衡的酶的活性从而降低肝脏胆固醇含量。还涉及上调肝低密度脂蛋白的受体，增加血浆低密度脂蛋白的清除。根据美国医学研究所以及荷兰健康委员会的报告，总纤维摄入对减少冠心病风险的影响呈“高”信强度。谷类和水果的纤维有特殊的重要性。

（五）预防某些肿瘤的发生

大多数前瞻性研究的观察性数据确定DF和肠道癌症发病之间的相关性。1975年，Modan等在肠道癌症患者和正常人群的回顾性调查研究发现，过少的DF摄入可能与肠道癌发生有关，以后的多个研究证实这个假设。膳食纤维通过包括减少结肠转运时间在内的集中不同机制达到降低结肠癌的风险。它们减少与致癌物质的接触并吸附致癌固醇，通过改变结肠细菌的组成稀释致癌物质。丁酸是保护结肠黏膜的主要效应剂。它可以抑制上皮增殖，通过改变基因的表达促进人类结肠癌细胞凋亡。

三、过少摄入和过多摄入的危害

（一）过少摄入

过低或无DF膳食发生最主要的症状是便秘。长期摄入DF过低，将增加心血管疾病发生的风险。日常生活中，除手术和疾病的情况，长期摄入“低”DF的人群并不常见。但是边缘缺乏却是普遍的。长期缺少蔬菜和全谷食物，摄入过多高蛋白、高脂肪食物，可能引起代谢紊乱，诱发多种慢性疾病。长期低DF摄入与心血管疾患、2型糖尿病的发生高度相关，特别是青少年期摄入低纤维膳食（15g/d），将导致40岁后发生慢性病危险可能增加几倍。

（二）过多摄入

过量摄入DF而引起症状或疾病并不常见，可能与DF自限性和现代加工方式有关。据报道，当DF摄入量过多时（75～80g/d），会引起肠胃胀气和腹胀。此外，DF可引起某些肠易激综合征患者的肠胃不适，大量摄入抗性淀粉最常见的副作用是胃肠胀气。葡聚糖的胃肠耐受性相对较好，即使单次剂量高达50g和每天90g的高摄入量都不会有副作用，可以较好接受。

四、居民膳食纤维参考摄入量

鉴于膳食纤维对维持肠道健康、降低2型糖尿病、心血管疾病的发生风险等作用，各国制定了各自的膳食纤维推荐摄入量，成人推荐量范围从18～38g/d，见表2-2。