多年來，人們一直認為膳食纖維隻是植物性食物中比較堅硬的部分，它們通過增加糞便體積來促進排便。但是現在，我們知道，膳食纖維是默默無聞的菌群健康守護者，膳食纖維的許多健康益處都與我們的腸道微生物有關。

人體中存在着一個豐富多樣的微生物群落，其數量遠遠超過人體自身細胞的數量。至少有100萬億個微生物和千萬億病毒栖息在人體的各個部位，包括皮膚、眼結膜、口腔、呼吸道、陰道和腸道。腸道菌群是人體微生物群落中最大的部分，其中60%是細菌。這些微生物編碼大約300多萬個基因，是人類自身基因組的150倍。腸道菌群通常被稱為“被遺忘的器官”，有時也被稱為“獲得性器官”，因為它是出生後發育形成的；然而，它在宿主代謝和免疫過程中起着至關重要的作用。

腸道菌群主要依賴于那些不能被宿主酶消化的食物成分，以獲得能量和生長需要。腸道微生物所編碼的酶負責利用不可消化的膳食纖維。這些食物成分的發酵，比如抗性澱粉、非澱粉多糖和低聚糖，為不同種類的細菌提供了一系列特定的生長促進和生長抑制因子。

膳食纖維

膳食纖維是指人體消化道内源性消化酶不能消化和吸收的多糖類碳水化合物和木質素以及相關物質的總稱。其實，關于膳食纖維的定義仍在讨論汁中，2007年歐洲食品安全局将膳食纖維定義為具有3個或以上單體的多糖，2009年國際食品法典委員會将組成單體擴展到10個或以上。後來，木質素也被列為膳食纖維。功能性纖維由不可消化的碳水化合物組成，這些碳水化合物已被分離或提取出來，并已被證明對人體生理具有有益作用。

纖維在水中的溶解度、黏度和可發酵性等特性是其生理益處方面的重要特征。根據這些特性，膳食纖維可分為：可溶性纖維和不可溶性纖維、黏性纖維和非黏性纖維、可發酵性纖維和不可發酵性纖維。不溶性膳食纖維包括纖維素、半纖維素、木質素和殼聚糖等，而可溶性膳食纖維包括果膠、樹膠等。黏性纖維是指在胃腸道中易于形成凝膠狀黏性溶液的可溶性膳食纖維，而非黏性纖維則沒有這種效果，這取決于纖維的保水能力。結腸細菌對膳食纖維的代謝是将膳食纖維分為可發酵性和不可發酵性纖維的另一特性。可發酵性膳食纖維可以被腸道細菌代謝産生各種代謝産物，比如短鍊脂肪酸，可發酵性纖維包括果聚糖、果膠、樹膠和抗性澱粉等。不可發酵性膳食纖維主要包括纖維素、木質素和一些半纖維素，在促進結腸微生物的生長、解毒和增加排便方面具有重要作用。

膳食纖維的類型和腸道菌群

抗性澱粉

抗性澱粉是不能被人類消化酶消化的澱粉，它被運送腸道下部被腸道細菌進行厭氧發酵。根據其特性，抗性澱粉被分為五種主要類型：

• I型抗性澱粉（RS1）：這是指物理上難以接近的澱粉，比如部分磨碎的谷物和豆類中，一些澱粉被周圍蛋白質或細胞壁所包圍而發生物理隔離，不能被澱粉酶接近。I型抗性澱粉在大多數正常的烹饪操作中是熱穩定的，這使得它可以作為多種傳統食品的配料。
• II型抗性澱粉（RS2）：是指那些具有抗消化性的天然澱粉，因為它們具有非常緻密的結構和構象，比如土豆澱粉、豆類澱粉和高直鍊玉米澱粉。
• III型抗性澱粉（RS3）：又叫回生澱粉（retrograded starches），它們經過加熱和冷卻過程，形成一種抗澱粉酶作用的晶體結構。這種抗性澱粉是含澱粉的食物在煮熟和冷卻時，通過一種叫做回生的過程，使一些可消化的澱粉轉變成抗性澱粉。比如大米、土豆、紅薯等，它們本身澱粉含量高，它們加熱以後再冷卻，一部分澱粉就會轉變成抗性澱粉，所以這類食物放涼了再吃更健康。
• IV型抗性澱粉（RS4）：這是經過化學改性的澱粉，由于澱粉分子結構的改變以及一些化學官能團的引入，從而降低了消化率，包括醚化、酯化等。

• V型抗性澱粉（RS5）：這是一種澱粉-脂質複合物，脂質存在于澱粉鍊中，使得澱粉結構發生改變，不溶于水，且具有熱穩定性，不易于澱粉酶反應。

抗性澱粉可以被腸道微生物部分發酵。布氏瘤胃球菌（R. bromii）是存在于人類腸道中的降解抗性澱粉的細菌，富含抗性澱粉的飲食可以增加它的豐度。富含抗性澱粉的飲食也可以增加震顫杆菌和直腸真杆菌的數量。不同類型的抗性澱粉對腸道菌群的影響也不盡相同。RS4可導緻放線菌門和拟杆菌門的細菌物種增多，厚壁菌門細菌減少。随着RS4的增加，青春雙歧杆菌和迪氏拟杆菌的比例增大，而與RS4相比，RS2會增加布氏瘤胃球菌和直腸真杆菌的比例。

抗性糊精

抗性糊精或抗性麥芽糊精是一類含有短鍊葡萄糖聚合物的可溶性非黏性纖維。它們可以抵抗人體消化酶的水解作用，因為它們含有比天然澱粉更高比例的α-和β-(1,2)、(1,3)和(1,6)-糖苷鍵。抗性糊精是以食用澱粉為原料，在酸性條件下經糊精化反應制得的，包括澱粉的解聚合、轉糖基和再聚合過程。連續攝入抗性麥芽糊精可以改變盲腸菌群的組成，增加了拟杆菌和産丁酸菌的豐度。據報道，抗性麥芽糊精的攝入在預防腫瘤生長、降低餐後血糖和胰島素水平、降低血清甘油三酯和膽固醇以及增加氮和碳水化合物的排洩和通過促進微生物的生長來增加排便具有重要作用。

阿拉伯木聚糖

阿拉伯木聚糖是谷類中主要的非澱粉多糖。大米、小麥、瓜爾膠和大麥是阿拉伯木聚糖的豐富來源。阿拉伯木聚糖的結構主鍊是β-(1,4)-糖苷鍵連接的木糖殘基，在C2和/或C3位被阿拉伯糖殘基所取代。阿拉伯木聚糖被酶水解後，産生阿拉伯木寡糖。許多腸道微生物都能降解阿拉伯木聚糖，比如乳酸杆菌屬、拟杆菌屬、羅斯氏菌屬、真杆菌屬、普氏栖糞杆菌、動物雙歧杆菌和一些非緻病性梭菌。動物雙歧杆菌可以産生L-阿拉伯糖苷酶和β-木糖苷酶，被用于降解腸道中的阿拉伯木聚糖。阿拉伯木聚糖獨特的理化性質使其對谷物食品行業（比如面包制作）和動物飼料行業具有重要意義。阿魏酸等酚酸通過酯鍵與阿拉伯糖基的C5位上，作為一種自由基清除劑，賦予阿拉伯木聚糖強大的抗氧化性能。

果聚糖

果聚糖是植物産生的一組天然多糖，比如菊粉、低聚果糖，它們主要由果糖聚合形成不同長度的鍊。菊粉是由2-60個果糖經β-(1,2)-糖苷鍵連接而成的線性直鍊多糖，末端常帶有一個葡萄糖殘基。低聚果糖的聚合度較低，通常為2-4個果糖單體。菊苣、蘆筍、洋蔥、大蒜和香蕉等是果聚糖的主要來源。雙歧杆菌主要通過β-果糖苷酶水解β-(1,2)-糖苷鍵來利用果聚糖。補充菊粉可以顯著增加結腸中的雙歧杆菌的數量。果聚糖具有積極的生理作用，被認為是功能性膳食纖維。據報道，補充菊粉或低聚果糖可以減少體重增加和肝髒甘油三酯的積累，因此對高脂血症和心血管疾病具有有益作用。菊粉可以促進某些有益細菌的生長和活性，或抑制某些緻病菌的生長或活性，從而促進結腸健康。

纖維素

纖維素是最豐富的植物多糖，是葡萄糖通過β-(1,4)-糖苷鍵連接而成的一種線性、無支鍊的聚合物。相鄰平行的纖維素鍊中的葡萄糖殘基之間的氫鍵為纖維素提供了一種三維結構，這種結構是惰性的，不溶性的，并且可以抵抗人類酶的消化。它是植物細胞壁的主要成分，谷類麸皮、豆類、堅果、豌豆、根菜類蔬菜、種子的外殼和蘋果都是富含纖維素的食物。人類自身不能消化纖維素，它的部分消化是由腸道内的細菌進行的。約50%的纖維素在結腸中通過自然發酵被降解，産生大量的短鍊脂肪酸。通過破壞纖維素鍊上的氫鍵，許多改性纖維素被開發出來，從而導緻纖維素晶體結構丢失，并使其溶于水。這些物質包括粉狀纖維素、微晶纖維素和羟丙基甲基纖維素，它們都被用于食品添加劑。由于不溶于水，天然纖維素具有與水結合的能力，這有助于增加糞便量，從而促進正常的排便。天然纖維素還可以降低餐後血糖和胰島素水平。改性纖維素則像可溶性纖維一樣，可以增加胃腸道的黏度，延遲營養吸收，增加膽汁酸的分泌，從而影響體内膽固醇的穩态。

半纖維素

半纖維素也是植物細胞壁的組成部分，它由幾種不同類型的單糖構成的異質多聚體。它通常包含50-200個戊糖基（木糖和阿拉伯糖）和己糖基（葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸）。它可以是可溶性的，也可以是不可溶性的，這取決于附着到半纖維素主鍊上的側鍊。帶少量電荷的酸性側鍊具有水溶性。蔬菜、水果、豆類和堅果中約三分之一的膳食纖維含有半纖維素。人體内最顯著的消化半纖維素的微生物是溶纖維丁酸弧菌，它也表現出弱的分解纖維素的活性。在人類腸道中，除了纖維素外，瘤胃球菌也能降解半纖維素。腸道細菌對半纖維素的發酵能力也受到糖亞基及其位置的影響。與其他半纖維素相比，己糖和糖醛酸更容易被細菌酶利用。

果膠

果膠類物質是一類多糖，包括果膠、果膠酸和果膠酯酸。果膠是一類由半乳糖醛酸經過α-(1,4)-糖苷鍵連接而成的多聚物，而主鍊的某些部位可以被α-(1,2)-鼠李糖基所取代，由此又可以産生一些中性糖側鍊（比如半乳糖、甘露糖、葡萄糖和木糖）。果膠是植物細胞壁的初生壁和細胞内層的組成部分，是一種水溶性多糖，具有很高的離子結合和凝膠形成潛力。因此，它被作為一種膠凝劑和增稠劑用于食品生産。果膠酯酸是果膠中部分半乳糖醛酸被甲酯化的衍生物。柑橘類水果的果皮、蘋果和草莓都富含果膠。果膠可以繞過小腸内消化酶的消化，但是很容易被結腸中的腸道細菌降解。普氏栖糞杆菌、挑剔真杆菌（E. Eligens）和裂果膠毛螺菌（Lachnospira pectinoschiza）是人類腸道中主要的利用果膠的細菌。

樹膠

樹膠是一組異質性的長鍊聚合物（多糖和蛋白質），當分散在水中時可形成凝膠。它們來源于植物分泌物，比如阿拉伯膠、黃蓍膠、桃膠等；或來源于種子，比如瓜爾膠和角豆豆膠等；或來源于海藻提取物，比如瓊脂，卡拉膠、褐藻膠等。樹膠是由各種糖類及其衍生物組成的，半乳糖和葡萄糖醛酸是其主要的糖類，而阿拉伯糖、鼠李糖和甘露糖則較少出現。阿拉伯膠具有以阿拉伯半乳聚糖為主的，多支鍊的複雜結構，其水解可獲得半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸。瓜爾膠和角豆豆膠主要由半乳甘露聚糖組成，甘露糖基通過β-(1,4)-鍵連接成主鍊，而半乳糖則存在于側鍊上。大量羟基的存在提供了樹膠的親水特性，并在某些食品中用作凝膠、增稠、穩定和乳化劑。樹膠也被認為是膳食纖維和功能性纖維。在人類腸道中，雙歧杆菌是主要利用樹膠的細菌，可以增加短鍊脂肪酸的産生。樹膠和其它植物黏質，包括圓苞車前子殼和魔芋葡甘露聚糖，也被認為可以有效的降低膽固醇。

β-葡聚糖

β-葡聚糖是由葡萄糖單體組成的多聚糖，通過β-(1,3)和β-(1,4)-糖苷鍵連接。與纖維素不同，葡萄糖基之間的鍵是可變的，它們有支鍊結構且分子較小。它們存在于谷類的胚乳中，主要是大麥和燕麥，小麥的胚乳中含量較少。β-葡聚糖在人類腸道中的發酵能力和形成高黏性溶液的能力是它們發揮健康益處的基礎。它們對心血管病、血脂異常、胰島素抵抗和肥胖具有有益的作用。β-葡聚糖的凝膠性質可能通過增加腸道黏度來減少膽汁酸的吸收以及可能增加膽汁酸的分泌，從而調節膽固醇體内平衡。這也可能延遲葡萄糖在血液中的吸收，從而降低餐後血糖和胰島素水平。産生短鍊脂肪酸可能是β-葡聚糖影響代謝的另一種可能機制。發酵燕麥β-葡聚糖可以産生丙酸，這可以通過抑制膽固醇合成的關鍵酶的活性來顯著抑制膽固醇的合成。

木質素

木質素是由三種醇單體（香豆醇、松柏醇、芥子醇）形成的一種複雜酚類聚合物，它是構成植物細胞壁的成分之一。它存在于含有“木質”成分的食物（比如芹菜）、谷物的外層、成熟的塊根類蔬菜（比如胡蘿蔔、西蘭花）以及帶有可食用種子的水果中（比如草莓）。木質素不溶于水，使得其不易被腸道微生物發酵。降解木質素的細菌包括放線菌（比如紅球菌屬、諾卡菌屬和鍊黴菌屬）、α-變形菌（比如鞘氨醇單胞菌屬）和γ-變形菌（比如假單胞菌屬）。這些細菌會編碼一種叫做漆酶的酶，可以降解木質素。木質素也被認為是功能性膳食纖維。

殼多糖和殼聚糖

殼多糖是N-乙酰氨基葡糖胺通過β-(1,4)-連接而成的多聚物，廣泛存在于甲殼類動物的外殼、昆蟲的甲殼和真菌的胞壁中，也存在于一些綠藻中。殼聚糖是殼多糖的脫乙酰形式。殼多糖和殼聚糖都是不溶性纖維。由于殼多糖和殼聚糖帶正電荷，它們可與胃内帶負電荷的膳食脂肪相互作用，比如未酯化的膽固醇和磷脂，形成殼聚糖-脂質複合物，由胃部向腸轉移，形成不溶性凝膠，随糞便排出體外。由于殼多糖和殼聚糖的這一特性，它們在降低血清膽固醇、減少化療藥物的副作用、增強免疫系統功能，特别是自然殺傷細胞的功能方面具有有益作用。

膳食纖維的健康益處

膳食纖維由于其難消化性，在上消化道消化的過程中不會被分解，所以提供的能量比可消化的碳水化合物要少得多。我們腸道中的大多數微生物都含有代謝膳食纖維的酶，可以将這些碳水化合物發酵産生短鍊脂肪酸。這些短鍊脂肪酸，尤其是丁酸，具有一些重要的健康益處：

• 它們創造不利于病原體和其它潛在有害微生物生長的環境；
• 它們增強免疫反應，增強腸道屏障和腸黏膜；
• 它們可以抑制炎症，保持腸道細胞的健康，并幫助它們識别和消除可能導緻結直腸癌的DNA突變；
• 它們促進大腸吸收液體和電解質；
• 丁酸是我們結腸上皮細胞的能量來源。

除了滋養我們的腸道菌群，膳食纖維還有許多其它重要的健康益處：

如何科學的攝入膳食纖維？

腸道菌群對于我們的健康至關重要，飲食結構是調節腸道菌群的主要外部調節因素，任何飲食結構的改變和幹預都可能會改變和塑造腸道菌群的多樣性。膳食纖維是一種不可消化的食物成分或物質，它們有選擇性促進胃腸道中那些有益健康的細菌的生長和活性。腸道細菌發酵膳食纖維轉換成身體可利用的重要的代謝産物，比如短鍊脂肪酸，它們對身體具有健康有益的效果。

飲食中缺乏膳食纖維，腸道細菌會以黏液為食，破壞腸道屏障功能，增加各種疾病的風險。世界衛生組織建議每日膳食纖維的最低攝入量為25克，這些量被認為足以維持腸道功能，我們大部分國人都沒有達标。然而，為了降低罹患各種慢性病的風險，建議每天的攝入量應該更多。如何科學的攝入膳食纖維呢？

1、 保證膳食纖維種類的多樣性

膳食纖維的類型有很多種，并不是所有的膳食纖維都是一樣的。它們對發酵的敏感性和滋養腸道細菌的能力也各不相同，腸道不同部位的細菌利用膳食纖維的種類和能力也不盡相同，所以不同膳食纖維在促進腸道健康和功能方面的能力差異很大。我們應該保證攝入膳食纖維的多樣性，這樣可以保證沿着整個腸道都有膳食纖維的發酵以及産生短鍊脂肪酸和其它保護性代謝物，從而保護我們整個腸道，沒有遺漏。那些盡可能接近其自然狀态的各種天然食品，比如全谷物、水果、蔬菜、豆類以及一些堅果和種子類等等，是膳食纖維的最佳選擇。

2、盡可能的少加工

前面提到的全谷物、水果、蔬菜、豆類、堅果和種子等全植物性食物不僅纖維含量高，而且富含維生素、礦物質和其它營養物質。現代社會的食品加工過程大大減少了食物中的膳食纖維，比如人們想方設法去除小麥的外殼和麸皮，把麥粒磨得越來越細，雪白的面粉大受歡迎，精緻的白面粉可以被烘培成漂亮蓬松的面白；人們對水果榨汁，将果汁從果肉或果皮中分離出來。在這些過程中，我們丢棄的恰恰是大量的膳食纖維。所以，應該盡可能的減少這類食物的加工過程，盡量避免去皮或榨汁。

3、不要突然增加大量膳食纖維

如果你過去的飲食不習慣攝入太多的膳食纖維，突然增加有時可能會産生腹部不适或增加腸胃脹氣，所以，請逐漸增加膳食纖維的攝入量，并将高纖維食物的攝入分配到一日三餐。

總而言之，膳食纖維對于我們腸道菌群的健康和身體健康至關重要，是健康飲食中不可或缺的一部分。要保持健康，多攝入膳食纖維是十分重要的。後面，我們将讨論膳食纖維在一些常見疾病的預防中的作用。

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