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摘要: 随着人们生活水平的提高,膳食纤维因其独特而丰富的特性而备受关注。膳食纤维对人体健康起着至关重要的作用,应用到食品中,既能发挥其保健功能,又能提高食品的品质。本文对膳食纤维的分类、生理功能和在食品中应用现状等进行了综述。
关键词: 膳食纤维生理功能食品工业
1.引言
膳食纤维是一种可食用的植物性成分,主要包括纤维素、半纤维素、果胶及亲水胶体物质,如树胶、海藻多糖等组分,还包括植物细胞壁中所含的木质素,不被人体消化酶所分解的物质,如抗性淀粉、抗性糊精、抗性低聚糖改性纤维素等。2001年美国化学家协会给膳食纤维的最新定义是:膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物,在人类的小肠中难以消化吸收,但在大肠中会全部发酵分解。
近年来,随着生活水平的提高,营养过剩和营养失调造成的糖尿病、心血管疾病、肥胖症等所谓的“富贵病”越来越普遍,严重威胁人体健康,具有调节人体机能、防止疾病和促进健康的功能性食品备受关注。膳食纤维具有许多重要的生理功能,在平衡膳食方面起着举足轻重的作用。
按在水中的溶解性,膳食纤维可分为水溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)和水不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)两大类:SDF指不被人体消化道酶消化,但可溶于温、热水,且其水溶液又能被4倍体积的乙醇再沉淀的膳食纤维,主要是细胞壁内的储存物质和分泌物,还包括部分微生物多糖与合成多糖,如果胶、树胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠等。IDF主要指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的膳食纤维,主要是细胞壁的组成成分,包括纤维素、木质素、壳聚糖和植物蜡等,其主要功能是膨胀,可以调节肠道功能,防止便秘,保持大肠健康,还可以减少血液中的胆固醇水平,调节血糖水平,从而降低心脏病的危险等。
2.膳食纤维的生理功能
2.1预防肥胖。SDF具有很强的吸水溶胀性能,吸水后膨胀,体积和重量增加10—15倍,既能增加人的饱腹感,又能减少食物中脂肪的吸水。膳食纤维并没有改变脂肪酸的消化吸收过程,也不增加人体内源脂肪的排出,而是与部分脂肪酸结合,使得脂肪酸通过消化道时,不被吸收,从而降低膳食中脂肪的热比值,相对控制和降低膳食的总能量,避免热能过剩而导致体内脂肪过度积累,达到控制体质量、预防肥胖的作用。
2.2缓解便秘,预防痔疮。膳食纤维体积大,可促进肠道、肠壁的有效蠕动,减少食物在肠道的停留时间,同时能与肠道内致癌物结合。膳食纤维在大肠内经细菌发酵,能使大便变软,产生通便作用,同时还有益于肠内压的下降,使血流畅通,从而预防肠憩室和长时间便秘而引起的痔疮和下肢静脉曲张。
2.3改善肠道菌群,预防肠道疾病。膳食纤维中非淀粉多糖直接进入大肠,成为大肠内上百兆有益细菌的重要“食物”。SDF的容水量大,可为肠内菌群提供理想的繁殖生存场所,从而维持场内菌群的动态平衡。这对抑制腐生菌生长、防止肠道粘膜萎缩和支持肠粘膜屏障功能、维持维生素供应、保护肝脏等都是十分重要的。
2.4降低血糖,防止糖尿病。糖尿病是一种由遗传因素决定的全身慢性代谢性疾病,由于体内胰岛素相对或绝对不足引起碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱。目前糖尿病还没有根治的方法,除药物外,主要是依靠饮食控制。适当调整饮食结构是防治糖尿病的主要方法。SDF可延缓胃排空,在胃肠中形成一种粘膜使食物营养素的消化吸收过程减慢。IDF具有较高的葡萄糖吸收能力和淀粉酶抑制活性,从而减慢人体对葡萄糖的吸收速度。
2.5降低血清胆固醇水平。高脂肪和高胆固醇是引发心血管疾病的主要原因。肝脏中的胆固醇经过代谢后变成胆酸,胆酸到达小肠以消化脂肪,随后被小肠吸收回肝脏转变成胆固醇。实验研究表明,膳食纤维在小肠形成粘性溶液或带有功能基团的粘膜层,粘膜层的厚度与完整性是甘油三脂和胆固醇在小肠吸收速度的一种限制性屏障;膳食纤维还可通过形成凝胶吸附胆酸,造成胆酸减少,使机体利用胆固醇合成胆酸,达到增加胆固醇的去路、降低血清胆固醇的目的,这样能直接遏制冠状动脉硬化、胆结石、高血脂症及高血压,同时对预防心血管疾病有重要作用。值得注意的是,并非任何膳食纤维对胆固醇都产生影响,实验证明,SDF对胆固醇的降低作用比较明显,而IDF的作用较小甚至没有作用。
2.6提高身体免疫力。膳食纤维具有抗氧化能力,能增强抗体的免疫功能,延缓人体衰老;可显著提高机体巨噬细胞率和巨噬细胞吞食指数,并可刺激抗体的产生,此外,膳食纤维还是脂类合成和细胞膜完整性必需的物质。所以在膳食中加入膳食纤维,可以很好地改善术后病人的营养,提高机体免疫力。
2.7防治高血压。膳食纤维对阳离子具有强结合力,从而在离子交换时改变阳离子瞬间浓度,起到稀释作用。其能与肠道中的Na 、K 进行交换,促使尿液和粪便大量排出Na 、K ,而降低血液中的Na 、K 比,直接产生降低血压的作用。
3.膳食纤维在食品工业的应用
作为食品添加剂,膳食纤维有很多有特点:可影响食品产品颜色、风味、保油性;可作为稳定剂,对食品结构、胶凝和粗度有改善作用;可作为增稠剂,控制糖的结晶,且对产品货架期有一定提高。
3.1在主食方面。膳食纤维可用于制作馒头、面条、米饭等主食。在馒头中添加膳食纤维,能强化面团筋力,并有特殊香味,口感良好;在面条中加入膳食纤维,可改变面条韧性;在米饭中加入膳食纤维,可增加蓬松清香的口感。
3.2在焙烤食品中应用。膳食纤维在焙烤食品中的应用最为广泛,主要产品有膳食纤维面包、蛋糕、饼干、桃酥等。添加膳食纤维后,此类食品能提高保水性,增加食品的柔软性,防止在贮存期内变硬;食品的口感呈中性,味道可口;加工工艺和外观、弹性、色泽和筋力等基本不受影响。
3.3在果酱、果冻食品中的应用。此类食品主要添加SDF果胶,起到增强粘度和防止脱水的作用,所用果蔬原料主要是苹果、山楂、桃、杏、香蕉和胡萝卜等,添加后的产品外观和口感与不加膳食纤维的同类产品无差异。
3.4在其他食品中的应用。膳食纤维还可以添加在肉制品、膨化食品、糖果、冰激凌及调味品等食品中,膳食纤维在不同食品中起着不同的改良作用,应用时关键在于膳食纤维的品种、粒度大小、用量、SDF与IDF所占比例。各种膳食纤维都有其不同的理化特性,应用时针对不同食品,根据膳食纤维的理化特性进行选择。
关键词: 膳食纤维生理功能食品工业
1.引言
膳食纤维是一种可食用的植物性成分,主要包括纤维素、半纤维素、果胶及亲水胶体物质,如树胶、海藻多糖等组分,还包括植物细胞壁中所含的木质素,不被人体消化酶所分解的物质,如抗性淀粉、抗性糊精、抗性低聚糖改性纤维素等。2001年美国化学家协会给膳食纤维的最新定义是:膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物,在人类的小肠中难以消化吸收,但在大肠中会全部发酵分解。
近年来,随着生活水平的提高,营养过剩和营养失调造成的糖尿病、心血管疾病、肥胖症等所谓的“富贵病”越来越普遍,严重威胁人体健康,具有调节人体机能、防止疾病和促进健康的功能性食品备受关注。膳食纤维具有许多重要的生理功能,在平衡膳食方面起着举足轻重的作用。
按在水中的溶解性,膳食纤维可分为水溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)和水不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)两大类:SDF指不被人体消化道酶消化,但可溶于温、热水,且其水溶液又能被4倍体积的乙醇再沉淀的膳食纤维,主要是细胞壁内的储存物质和分泌物,还包括部分微生物多糖与合成多糖,如果胶、树胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠等。IDF主要指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的膳食纤维,主要是细胞壁的组成成分,包括纤维素、木质素、壳聚糖和植物蜡等,其主要功能是膨胀,可以调节肠道功能,防止便秘,保持大肠健康,还可以减少血液中的胆固醇水平,调节血糖水平,从而降低心脏病的危险等。
2.膳食纤维的生理功能
2.1预防肥胖。SDF具有很强的吸水溶胀性能,吸水后膨胀,体积和重量增加10—15倍,既能增加人的饱腹感,又能减少食物中脂肪的吸水。膳食纤维并没有改变脂肪酸的消化吸收过程,也不增加人体内源脂肪的排出,而是与部分脂肪酸结合,使得脂肪酸通过消化道时,不被吸收,从而降低膳食中脂肪的热比值,相对控制和降低膳食的总能量,避免热能过剩而导致体内脂肪过度积累,达到控制体质量、预防肥胖的作用。
2.2缓解便秘,预防痔疮。膳食纤维体积大,可促进肠道、肠壁的有效蠕动,减少食物在肠道的停留时间,同时能与肠道内致癌物结合。膳食纤维在大肠内经细菌发酵,能使大便变软,产生通便作用,同时还有益于肠内压的下降,使血流畅通,从而预防肠憩室和长时间便秘而引起的痔疮和下肢静脉曲张。
2.3改善肠道菌群,预防肠道疾病。膳食纤维中非淀粉多糖直接进入大肠,成为大肠内上百兆有益细菌的重要“食物”。SDF的容水量大,可为肠内菌群提供理想的繁殖生存场所,从而维持场内菌群的动态平衡。这对抑制腐生菌生长、防止肠道粘膜萎缩和支持肠粘膜屏障功能、维持维生素供应、保护肝脏等都是十分重要的。
2.4降低血糖,防止糖尿病。糖尿病是一种由遗传因素决定的全身慢性代谢性疾病,由于体内胰岛素相对或绝对不足引起碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱。目前糖尿病还没有根治的方法,除药物外,主要是依靠饮食控制。适当调整饮食结构是防治糖尿病的主要方法。SDF可延缓胃排空,在胃肠中形成一种粘膜使食物营养素的消化吸收过程减慢。IDF具有较高的葡萄糖吸收能力和淀粉酶抑制活性,从而减慢人体对葡萄糖的吸收速度。
2.5降低血清胆固醇水平。高脂肪和高胆固醇是引发心血管疾病的主要原因。肝脏中的胆固醇经过代谢后变成胆酸,胆酸到达小肠以消化脂肪,随后被小肠吸收回肝脏转变成胆固醇。实验研究表明,膳食纤维在小肠形成粘性溶液或带有功能基团的粘膜层,粘膜层的厚度与完整性是甘油三脂和胆固醇在小肠吸收速度的一种限制性屏障;膳食纤维还可通过形成凝胶吸附胆酸,造成胆酸减少,使机体利用胆固醇合成胆酸,达到增加胆固醇的去路、降低血清胆固醇的目的,这样能直接遏制冠状动脉硬化、胆结石、高血脂症及高血压,同时对预防心血管疾病有重要作用。值得注意的是,并非任何膳食纤维对胆固醇都产生影响,实验证明,SDF对胆固醇的降低作用比较明显,而IDF的作用较小甚至没有作用。
2.6提高身体免疫力。膳食纤维具有抗氧化能力,能增强抗体的免疫功能,延缓人体衰老;可显著提高机体巨噬细胞率和巨噬细胞吞食指数,并可刺激抗体的产生,此外,膳食纤维还是脂类合成和细胞膜完整性必需的物质。所以在膳食中加入膳食纤维,可以很好地改善术后病人的营养,提高机体免疫力。
2.7防治高血压。膳食纤维对阳离子具有强结合力,从而在离子交换时改变阳离子瞬间浓度,起到稀释作用。其能与肠道中的Na 、K 进行交换,促使尿液和粪便大量排出Na 、K ,而降低血液中的Na 、K 比,直接产生降低血压的作用。
3.膳食纤维在食品工业的应用
作为食品添加剂,膳食纤维有很多有特点:可影响食品产品颜色、风味、保油性;可作为稳定剂,对食品结构、胶凝和粗度有改善作用;可作为增稠剂,控制糖的结晶,且对产品货架期有一定提高。
3.1在主食方面。膳食纤维可用于制作馒头、面条、米饭等主食。在馒头中添加膳食纤维,能强化面团筋力,并有特殊香味,口感良好;在面条中加入膳食纤维,可改变面条韧性;在米饭中加入膳食纤维,可增加蓬松清香的口感。
3.2在焙烤食品中应用。膳食纤维在焙烤食品中的应用最为广泛,主要产品有膳食纤维面包、蛋糕、饼干、桃酥等。添加膳食纤维后,此类食品能提高保水性,增加食品的柔软性,防止在贮存期内变硬;食品的口感呈中性,味道可口;加工工艺和外观、弹性、色泽和筋力等基本不受影响。
3.3在果酱、果冻食品中的应用。此类食品主要添加SDF果胶,起到增强粘度和防止脱水的作用,所用果蔬原料主要是苹果、山楂、桃、杏、香蕉和胡萝卜等,添加后的产品外观和口感与不加膳食纤维的同类产品无差异。
3.4在其他食品中的应用。膳食纤维还可以添加在肉制品、膨化食品、糖果、冰激凌及调味品等食品中,膳食纤维在不同食品中起着不同的改良作用,应用时关键在于膳食纤维的品种、粒度大小、用量、SDF与IDF所占比例。各种膳食纤维都有其不同的理化特性,应用时针对不同食品,根据膳食纤维的理化特性进行选择。