第八章 水和膳食纤维

1、第九章 水和膳食纤维“累，老觉得休息不过来，尤其是夏天，总觉得睡不醒”。最近，随着夏季的到来，很多人的疲惫状态也如影随形地跟到了身边。专家认为，要想摆脱这种亚健康状态，学会喝水和摄入“粗纤维”很重要。营养专家指出，亚健康状态是现代人非常普遍的状态，形成这种状态除了紧张的生活节奏、较少的活动和过大的压力之外，营养不平衡是其中一个很重要的原因。营养学家提醒人们，在夏季尤其要学会喝水和摄入足够的膳食纤维。第一节 水水对人类赖以生存的重要性仅次于氧气。1 个绝食的人失去体内全部脂肪、半数Pro，还能勉强维持生命，但如断水，失去体内含水量的20%，很快就会死亡。没有水的存在，任何生命过程都无法进行。事实

2、上，人体内只要损耗5%的水分而未及时补充，皮肤就会萎缩、起皱、干燥。一、水在人体中的含量及分布：成人50%-70%是水分。体内水与蛋白质、碳水物和脂肪相结合，形成胶体状态。各部分体液的渗透压相同，其中水分可经常透过细胞膜或毛细血管壁自由地交流，但各自的总量维持相对稳定，保持动态平衡。二、水的生理功能：1.水是细胞的重要组成分：所有组织都含水，如血液含水高达97%，肌肉72%，脂肪20-35%，骨骼25%，坚硬的牙齿也有10%的水分。2.体内重要的溶剂：水溶解力强，许多物质都能溶于水，并解离为离子状态，发挥重要的生理功能。不溶于水的Pro、脂肪分子可悬浮水中形成胶体或乳融液，便于机体消化吸收和利

3、用。水还是体内输送养料和排泄废物的媒介。3.物质代谢：水在体内直接参加氧化还原反应，促进各种生理活动和生化反应的进行。没有水就无法维持血液循环、呼吸、消化、吸收、分泌、排泄等生理活动，体内新陈代谢也无法进行。4.调节体温：水比热大，当外界气温升高或体内生热过多时，水的蒸发可使皮肤散热。天冷时，水储备热量大，人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动。水是血液主要成分，可通过血液循环把物质代谢产生的热迅速均匀地分布到全身各处。5.水是润滑剂：滋润皮肤（柔软性、伸缩性）、泪液（防眼球干燥）、唾液及消化液（咽部润滑、胃肠消化）及人体关节部位，都是相应器官的润滑剂。6.水与蛋白质、脂肪和糖代谢关系密切

4、：体内代谢可产生水。体内存储1gPro 或碳水物可积存3g 水分。三、人体内水的平衡：1.体内水分的来源：摄入食物所含水分约1000ml/d。食物中Pro、脂肪和碳水物在体内代谢产生代谢水（1gPro、脂肪和碳水物分别产生0.41、1.07 和0.55g 代谢水），荤素搭配的膳食每供100kcal 热大约产生12g 代谢水，如摄取2500kcalQ，体内生物氧化产生的代谢水约300ml。饮水约1200ml/d。2.水的出量：每日水分摄入应与经由肾脏、皮肤、肠和肺等途径排出水分的总量保持动态平衡。每日由尿中排泄的代谢废物和电解质的总量约40-50g，肾脏为排出这些代谢废物至少需要排尿1500ml

5、。皮肤蒸发500ml/d。肺部呼气350ml/d。大肠150ml/d。四、健康饮水的五大法则1.饮水适量：成人每天需要摄入15002500毫升的水分，出汗量多、活动量大和体重较重的人，需要的饮水量也大。2.少量多次：每次如果喝超过240毫升的水，身体就不能吸收，会很快从肾脏排出，不如每次只喝100150毫升，身体吸收得更好。3.温度适宜：喝水不能贪凉，10度以上的温水对身体最有好处。4.餐前喝水：有的研究认为一面吃饭一面喝水会影响消化，需要减肥的人不妨在吃饭前2030分钟喝100150毫升的水，这样既不会太伤胃，又达到了让胃部有一定饱胀感的作用。5.健身前后要补水：健身前30分钟可以喝1001

6、50毫升的水，如果健身时间超过一个小时，中间需要补充100120毫升水。另外，运动后要按照在运动前后体重差的150%来补充丢失的水分。第二节 膳食纤维膳食纤维是指广泛存在于植物性食物中的不能被人体消化酶所水解的纤维质. 这类物质种类繁多、结构复杂、稳定性强, 由于不能被人体消化吸收, 又给人以粗糙的口感, 人们普遍把它当作废滓来处理. 随着因“食不厌精”的饮食所导致的现代“文明病”的出现和营养科学的发展, 膳食纤维的生理作用已越来越广泛地被人们所认识和受到重视. 日本已在新修订的营养需要量规定中增加了膳食纤维的目标摄取量. 即成人每日20 25g, 幼儿、学童、高龄人每日10g. 本文对膳食纤

7、维生理特性、生理功能以及在食品加工中的应用现状作一简单介绍, 旨在促进膳食纤维的开发和更有效地利用.1膳食纤维的生理特性膳食纤维包括纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素、果胶、树胶和树糊等多种成分, 除木质素外, 都属于碳水化合物类, 即多糖. 它们在人体内表现出大分子物质的多种生理特性, 主要可归纳为发酵性、持水性、吸附性和离子交换作用等.1. 发酵性: 这是多糖特有的性质. 膳食纤维虽不能被哺乳动物小肠中的酶降解掉, 但在大肠中由于细菌的作用会有不同程度的发酵. 果胶、树胶和粘胶可以被细菌完全降解, 而纤维素和半纤维素只能部分被降解. 不同来源的膳食纤维, 其发酵性也不相同, 水果、蔬菜类纤维

8、比麦谷类纤维容易发酵. 多糖的发酵性引起的生理变化至少有三个方面: 一是产生的乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸可直接参与代谢作用, 二是大肠内pH 值的降低, 可导致微生态环境的变化, 三是细菌的繁殖会直接增加粪便排泄量, 促进肠道畅通.2. 高持水性: 具有极性基团的多糖如果胶、树胶和部分半纤维素的持水能力很强, 水化后便形成凝聚网络, 使小肠的粘度增大, 各种营养成分的扩散速度减慢, 而多糖吸水后体积的增大, 会促进粪便的排泄.3. 对有机成分的吸附性: 膳食纤维能够吸附胆酸、胆固醇和多种有毒成分. 实验证明: 木质素、果胶和其它酸性多糖都有吸附胆酸的能力, 纤维素吸附胆酸的能力则很低. 临床

9、实验进一步证明, 可溶性非纤维素多糖果胶、加尔豆胶等可增加粪便中胆酸和胆固醇的排泄, 降低血浆胆固醇的浓度.4. 阳离子交换作用: 酸性多糖具有较强的离子交换能力, 对各种矿质元素和电解质产生吸附作用, 特别是对重金属元素有很强的吸附力. 所以, 果胶、树胶等可作为重金属的解毒剂. 也有研究表明, 膳食纤维的离子交换作用会降低某些矿质元素和维生素的有效性. 例如果胶可能降低铁元素的生物活性和维生素C 在尿中的排泄量, 但对钙、镁、铜和维生素A 的影响较小.5. 无能量填充剂: 膳食纤维体积较大, 缚水膨胀后体积更大, 在胃肠道中发挥填充剂的容积作用, 引起饱腹感. 同时, 它还会影响可利用碳水

10、化合物等在肠内的消化吸收, 使人不易产生饥饿感.2膳食纤维的生理功能膳食纤维的生理特性直接表现为一定的生理功能. 如表1 所示, 膳食纤维主要的生理功能包括促进肠道的畅通, 抑制有毒发酵产物, 调节肠道菌群, 降低血浆胆固醇含量, 缓和餐后血糖上升幅度和排除有毒成分等方面. 膳食纤维能促进肠道的畅通主要是由于使粪便体积增加和流畅性提高的结果. 不同种类膳食纤维因发酵性的不同, 对增加粪便的作用也各异. 作用最大的是粗麦麸、纤维素, 其次是蔬菜、水果类, 而细麦麸粉、果胶和树胶等在大肠内可以被细菌完全地分解掉, 基本上不会增加大便量. 由于膳食纤维能保持肠道畅通, 缩短废物在肠道内的停留时间,

11、减少致癌物质与肠粘膜的接触, 抑制致癌物的产生和吸附这些物质, 因而有较好的防治便秘和消化道癌的功效. 非纤维素多糖在小肠内吸附胆酸, 使胆酸随粪便一道排出体外, 胆酸的排出又促使肝脏内胆固醇再转化为胆酸, 以保持体内胆酸和胆固醇一定的平衡状态, 从而减少了胆固醇的积累. 膳食纤维还能降低极低密度脂蛋白的合成, 而防止动脉粥样硬化. 有实践证明, 在食物中配以树胶, 风味更好, 且对高胆固醇患者具有显著疗效.高纤维食物热值较低, 又具有很强的饱食感和延缓胃排空的作用, 而粘性多糖果胶、树胶等有形成胶冻质的特性, 能延缓营养成分的扩散和吸收过程, 抑制小肠对葡萄糖的吸收. 这些多糖还有延缓血中胰

12、岛素消失、降低血中游离脂肪酸量和增加葡萄糖代谢酶活性的作用. 所以高纤维食物有助于防止餐后血糖的急剧上升、治疗糖尿病和预防肥胖症。3各种膳食纤维产品在食品加工中的应用现状3. 1麸皮类谷物通过碾磨加工成粉时, 麸皮和胚芽从胚乳上被分离. 然后麸皮通过脱脂和酶钝化并降低颗粒大小而提高其等级.3. 1. 1小麦麸小麦麸皮是一种浓度较高的不溶性纤维源(约为45% ) , 其风味和色泽根据来源不同而变化. 小麦在烘焙食品和快餐谷物中应用最为广泛, 并且在面包中可作为面粉的代用品, 其最大用量可高达约71%. 若在面团中的用量超过上述量时, 则需要改变面包加工方法, 这是因为麸皮稀释弱化了面包中的面筋,

13、 从而降低了面团的工艺性质. 在其它烘焙食品中的应用包括饼干、小松糕、蛋糕及比萨饼类, 小麦麸一直作为最为普遍的快餐谷物增强剂而得到广泛应用, 但如今, 它在食品生产中的地位受到了燕麦麸的强有力的挑战.3. 1. 2燕麦麸利用脱壳后的燕麦制成的燕麦麸中含有22% 30% 的纤维素, 其中有一半为可溶性纤维, 这些可溶性纤维中大多数成分为半纤维素. 它具有较高的吸水性, 其提纯成分可得到80% 90% 的膳食纤维. 最初是在热冷快餐谷物中作为一种配料而得到应用的, 但现在已研制成功了单独应用燕麦麸, 通过成型、并且干燥至水分不超过10% 的即食谷物食品. 最近, 国外正在研究利用燕麦麸取代面包配

14、方10% 15% 的面粉来生产面包. 含有燕麦麸的饼干、脆面包、薄脆饼以及烘焙快餐已在国外面市, 可望在烘焙食品领域里有进一步发展.3. 1. 3玉米麸玉米麸皮是一种浓度很高的纤维源, 其中纤维含量为90% , 色泽棕黄, 气味很淡. 因此在高纤维低热量快餐食品、面包、谷物、保健品、加工肉类、面糊、面团、薄脆饼及饼干中已得到了应用. 在加工肉类中的添加量为2% 5% , 在面团中为11% , 在快餐谷物中为30% 40%.3. 1. 4大豆皮典型大豆皮中含有70% 的膳食纤维, 因此, 被用于面包、蛋糕、饼干以及快餐等食品中.3. 2其它植物纤维3. 2. 1糖甜菜纤维可制成片状或粉状的糖甜菜

15、纤维为白色, 气味很淡, 含有75% 的膳食纤维, 其中可溶性纤维比例较高(约含23% 的果胶). 糖甜菜制成的膳食纤维产品可用于面包、面糊、蛋糕、饼干、快餐食品、预填充食品、碎屑型点心混合物、面团及肉类制品以及谷物食品, 添加量为5% 10%. 糖甜菜纤维也可在汤中添加1%2% , 纤维粒度小于10Lm 时, 也可用于巧克力中.3. 2. 2豌豆纤维豌豆纤维有两种形式. 一种产品是用豌豆壳制成, 膳食纤维含量为75% 80% , 颜色较浅且气味较淡.另一种产品用脱壳后的豌豆制成, 该产品含有较高含量的功能性白色粉末纤维成分, 其中膳食纤维含量为47%. 第一种产品主要用于提高白面包中的纤维含

16、量. 第二种产品能与水结合, 并使得诸如低脂类香肠及馅饼具有类脂结构组织. 豌豆纤维产品还可以作为酱汁及调味品的增稠剂, 在乳制品中也有很大的应用潜力.3. 2. 3其它其它可用于食品制造的植物纤维源有西红柿、土豆、卷心菜(洋白菜)、蚕豆、荚类及根类植物等.3. 3胶体3. 3. 1海草红海草提取物纤维含量为15% 75% , 成熟后的鹿角菜以K 巴粒、K粒子和G粒子形式存在. 它们与蛋白质的反应活性能使食品结构稳定并得到改善, 特别是对于乳品及肉制品来说. 罐装午餐肉周围的卤水为凝胶状, 冰淇淋和其它乳品点心(特别是即食类) 均进行了乳化稳定化处理, 牛奶中加入可可即为可可味悬浮乳. K粒鹿

17、角菜在乳酪中将会代替某些酪蛋白, 非凝胶的K粒子形式的鹿角菜可取代调味品中的某些油脂.藻脱酸盐(A lginates) 是从棕海藻中衍生提取的. 食品中利用其与钙的反应活性产生粘性溶液, 胶体被用作增稠剂和乳液稳定剂. 它对冰淇淋、乳品混合物、冰水、舍伯特氏和乳酪的稳定很有效, 能与食品上的糖霜、糖浆及调味品结合. 藻脱酸盐使点心的胶凝及低热点心的生产成为可能, 如果汁、肉汁及果酱类饮品的增稠、悬浮, 调味品的乳化和增稠, 猪肉和鱼类食品的胶冻等.3. 3. 2角豆角豆荚和角豆胶中含有75% 85% 的膳食纤维. 可与鹿角菜一起配合使用, 也可与黄原胶配合, 用于冰淇淋等产品中, 使其产生一种

18、类胶体而增稠.3. 3. 3黄原胶黄原胶含有80% 95% 的纤维, 在许多食品中可配制高稳定性悬浮液、乳剂和泡沫. 因其对食品口感略有影响, 故可与角豆胶、瓜尔胶等配合使用. 黄原胶可用于调味品和果汁的稳定剂, 并可与CMC 一起使柑桔果肉产生悬浮(如我国市场上的粒粒橙). 黄原胶的类塑性能使调味品自由流动并粘附于食品. 黄原胶可溶于冷、热水, 故可在许多干粉状混合料中应用. 因黄原胶可与其它胶体配合使用, 因此, 它在乳品及其代用品中具有很重要的用途. 黄原胶可部分或全部取代其它胶体和增稠剂, 故可用于诸如果冻类和果汁软糖以及低热类“仿果酱”糖果类, 并具有良好的澄清性、口感及抗凝胶作用.

19、 其它用途包括水果片制造、水基点心胶冻、肉冻、点心馅填充料、糖霜及乳制品等. 一些胶体的纤维含量见表2.3. 4水果中的多糖类从柑桔和苹果中提取的果胶主要用于凝胶的形成, 并可作为酸化、糖化混合物及溶液的粘度增强剂.水果加工时大约有80% 的果胶得以保留, 如果酱、果冻等. 低酯果胶可用于低酯果酱、制作水果酸乳酪及乳品、乳类点心、果冻及非酸性糖果芯如薄荷糖和肉桂糖. 高酯交换性能使其可用于果冻和酸性糖果芯, 重组果汁类产品及即饮饮品混合物. 提取果汁后回收的低水分苹果纤维及梨子纤维含有65% 75% 的膳食纤维, 其中大部分为不溶性纤维, 具有柔和的味道, 持水能力为其自身的3. 5 10 倍

20、, 主要用于烘焙品和谷物产品. 苹果纤维已被用于高纤维面团食品中, 柑桔果肉含有大约46% 的膳食纤维, 其中一半多为果胶, 其潜在用途包括肉汁、酱类、肉制品、点心馅和面包及用于贮藏、烹调等.3. 5纤维素纤维素是世界上最为丰富的有机化合物, 大多数食品级纤维素原料为木质, 且含有50% 的纤维素. 因纤维素无活性, 故其可作为一种无热量的取代物而取代其它碳水化合物, 特别是糖类, 纤维素还可作为一种脂肪填充剂在食品中应用. 纤维素用于低热量面包时需增加更多水分和面筋. 对于面团产品来说, 添加纤维素可降低烹调后的食品的粘度, 对于酱类及调味品而言, 添加纤维素能改善产品结构, 增加稠度, 粗

21、纤维素有助于酱类调味料在食品上的粘附.3. 5. 1变性纤维产品变性纤维产品水溶性增大, 其中最为普通的应用实例为羧甲基纤维素(CMC). 这是一种可溶于冷水的白色粉末, 主要用于冰淇淋的稳定, 并可维持产品低脂. CMC 还有利于改善混合物的粘度、体积、控制热冲击、热熔解, 并使产品口感滑爽. 但CMC 可导致冷冻前浆体分离, 因此, 常将其与其它稳定剂如鹿角菜等一起使用. CMC 也可用于冰冻类舍伯特氏食品, 在调味品、酱油、肉汁、糖浆中, CMC 作为稳定剂和增稠剂, 其半透明以及与糖的兼溶性使其特别适合用于糖浆. CMC 的无热量和膨胀作用被用于营养食品如减肥饼干, 低热面包、松糕、涂

22、抹调味品、冰淇淋、罐装果酱. 另外, 作为可水合成分, CMC 还可用于干燥水果、蔬菜或汤汁粉末. 在淀粉基水果馅饼中, 填充0. 2% 0. 5% 的CMC, 与淀粉具有很好的配合作用, 并且有助于防止胶体脱水收缩.3. 5. 2粉末纤维粉末纤维是纤维素的另一种形式. 但因其具有与普通膳食纤维素不同的作用, 在食品加工中的功能还未被人们充分认识. 粉末纤维素是纯净的纤维素, 含有99% 的纤维, 无污染且基本不溶于水, 惰性、无色无味. 粉末纤维有许多可用于食品工业的功能和特性. 它能结合3 7 倍于自重的水分, 这一性质使粉末纤维成为一种很有潜力的功能性膳食纤维食品配料, 又称膨松剂(Bu

23、 lk ingagen t). 添加到食品中可提高食品质量, 包括作为脂肪代用品或作为脂肪稀释剂(吸脂性). 但到目前为至, 粉末纤维在食品工业中的应用程度很低. 被称为粉末纤维素, 或A纤维素的这类配料未被充分认识并在食品工业中得到广泛应用的原因之一是因其很有限的可获得性. 粉末纤维最初主要用于美国的烘焙食品工业中, 但是, 随着这些物质资源的逐渐增多, 粉末纤维成为更易于得到、具有潜在吸引力和用途的原料.目前, 粉末纤维最具有吸引力的用途是其可作为脂肪代用品及降低热量. 在这些方面, 已发现有许多显著用途, 特别是在美国, 可用于烘焙食品制造. 在大多数情况下, 这些食品脂肪含量较低, 这

24、与欧洲的基本烘焙食品如面包有区别. 粉末纤维可用于面包、饼干、松糕、乳酪、汤类、酱类、黄油、火腿肠、猪肉和鱼肉酱, 以及其它减肥食品和营养食品. 除了可作为脂肪代用品并降低热量外, 粉末纤维的功能特性使其在食品中的应用更具有吸引力, 例如, 可用于松糕和面包等面团食品的加工, 以增大其体积, 改善食品风味, 还可用于乳酪类点心. 粉末纤维还可用于冷冻食品中作稳定剂.我们日常生活的主食几乎都是经过精细加工的, 这迎合了人们改善口感的需要, 但却造成了谷物外皮中丰富的膳食纤维、B 族维生素和矿物质的严重损失. 因此, 一些食品加工的副产品, 如米糠、麦麸、豆渣、果渣等有必要加以再利用. 这些副产品

25、经过适当加工处理可制成添加剂或直接食用的风味食品. 瓜果、蔬菜是膳食纤维的良好来源, 多食是很有益的. 值得注意的是, 膳食纤维并非多多益善, 一般成人每日摄入20 25g 是适宜的, 而且要粗细搭配, 婴幼儿、高龄人及患非特异性肠炎的病人则应减少高纤维食物的摄入,以免引起消化和吸收方面的副作用.膳食纤维研究领域中的一些热点问题1. 膳食纤维化学- 研究膳食纤维的化学及物理性质及与生理作用之间的关系。- 发展以生理代谢过程为基础的膳食纤维分析技术。- 建立营养学标签需要的膳食纤维分析过程。2. 膳食纤维来源及摄入- 世界范围内不同人群摄入不同组分膳食纤维的情况?- 不同人群摄入的膳食纤维组分有

26、何不同?- 如何提高大量人群的膳食纤维摄入量?3. 膳食纤维的形式及物理性质对生理作用的影响- 抗性淀粉是否影响营养素在小肠中的吸收?- 不同膳食纤维组分的能量值?- 蒸煮及其他食品加工过程对不同膳食纤维组分的特性及功能的影响?- 抗性淀粉在大肠中有哪些影响? 哪些因素决定其发酵性? 其发酵产物有何作用?- 膳食纤维化学结构、物理特性及生理作用之间如何相互作用? 如果已知,是否可预知其他已存在的和新的膳食纤维的作用?在消化系统的不同部位不同组分膳食纤维的物理性质如何影响吸收和发酵?- 新的蒸煮和食品加工方法对不同组分的膳食纤维的性质及功能有哪些影响?4. 膳食纤维对常量营养素消化和吸收的影响-

27、 膳食纤维如何影响肠道内营养素的物理特性?- 抗性淀粉与非淀粉多糖对常量营养素在小肠中消化及吸收的影响是否相同?- 膳食纤维在单独和混合膳食中是否有相似的影响?5. 膳食纤维对微量营养素消化和吸收的影响- 膳食纤维减少矿物质及维生素生理利用率的机制是什么?- 从短期和长期来看,富含膳食纤维的膳食对不同人群(婴儿、儿童、青年、孕妇、老人) 的矿物质吸收、营养状况及健康有哪些影响?- 人类是否能长期适应高纤维膳食? 如果能,其机制如何? 矿物质吸收率是否提高? 这种适应期需要多长时间?- 膳食纤维、抗性物质(植酸和单宁) 在矿物质生物利用中各起什么作用?- 是否应改进研究膳食纤维和微量元素相互作用的方法? 是否应发展同位素技术?- 抗性淀粉与非淀粉多糖对微量营养素消化吸收的作用是否相同?6. 膳食纤维和细菌的相互作用- 膳食纤维对结肠和回肠内细菌组成的影响?- 粪便细菌的生态学变化如何? 哪种类型的膳食纤维对其变化