随着人们对健康的逐渐关注与重视，功能性食品成为新的研究与开发方向。由于膳食纤维具有降血脂、调节血糖、预防结肠癌、调节机体免疫等多种生理功能[1]，使得其成为功能性食品研究的热点。本文对膳食纤维的概念、提取、应用以及生理功能进行了综述。
1 膳食纤维简介
膳食纤维（Dietary Fiber，DF）是一类食物中不能被人体消化分解的多糖类物质及木质素的总称，可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食（IDF）[2]。SDF 和 IDF 在生理功能上的作用有所不同，SDF 具有较好的保留能力与发酵能力，具有减少心血管疾病、降低血浆胆固醇含量和促进肠道有益菌群生长等功效。IDF 可以增大粪便体积，减少食物残渣在胃肠道的停留时间[3]。膳食纤维天然存在于谷类、豆类、蔬菜和水果中[4]，具有多种生理功能，对人体健康十分有益，被营养学界补充为第七大营养素。2 膳食纤维的生理功能
2.1 调节血糖，预防糖尿病
膳食纤维调节血糖的作用具体体现在两方面。首先由于膳食纤维无法被人体消化吸收使其在肠胃中产热低，在肠道中形成不可分解的网状结构，促进了肠胃的蠕动，使食物快速经过肠道，降低了食物的吸收时间，从而降低对葡萄糖的吸收[5]。另一方面膳食纤维提高了胰岛素受体的敏感性，使胰岛素利用率增加，并延缓饭后血糖和胰岛素的升高，使血糖保持稳定。研究表明，增加膳食纤维的摄入，同时减少摄入脂肪，对Ⅱ型糖尿病有一定预防作用[6]。
2.2 预防肥胖症和便秘
膳食纤维具有较强的膨胀功能和吸水作用[7]，其在肠胃中吸水形成凝胶类物质，增加饱腹感，可减少食物的摄入。膳食纤维对油脂的吸附能力较强，使其随粪便一起排出体外，较少了脂肪的消化吸收，从而对预防肥胖症具有积极的作用。同时膳食纤维增加了大便的水分和体积，刺激肠壁蠕动使排便速度增加[8]，防止大便在肠道内停留时间过长，失去水分而形成便秘。
2.3 降胆固醇和血压
不同来源和种类的膳食纤维都具有吸附胆固醇的能力[9]。胆酸对脂类物质的代谢具有十分重要的作用[10]，体外试验证明纯化的膳食纤维具有吸附胆酸的能力，使其通过肠胃蠕动随粪便排出体外，从而消耗血液中胆固醇来补充胆酸，使血液中的胆固醇含量大大降低。同时，膳食纤维在大肠中发酵产生一些短链脂肪酸，干扰体内相关物质代谢降低胆固醇水平[11]。膳食纤维具有较强的吸附阳离子功能，可以降低肠道中 Na+和 K+的浓度，从而降低血压。
2.4 防治结肠癌
饮食中增加膳食纤维的摄入能有效预防结肠癌的发生。机体分解蛋白质和脂肪会促进胆汁酸生成，而胆汁酸浓度过高会诱发结肠癌。膳食纤维可以使大便增重，增加排便量，缩短粪便和毒素在肠道中的停留时间，同时阳离子膳食纤维会吸附胆汁酸，且阳离子膳食纤维越多，吸收胆汁酸越多[12]。膳食纤维会促进肠道益生菌的生长[13]，并会抑制有害菌生长，防止一些腐生菌产生致癌物质。肠道菌群可以分解膳食纤维中的营养物质为短链脂肪酸，这些短链脂肪酸可以作为结肠细胞再生的能量来源与营养基础[14]。
3 膳食纤维的提取方法
膳食纤维来源广泛并且性质差异较大，因此提取方法也有多种。目前国内外提取膳食纤维的方法主要有化学提取法、酶法、膜分离法、酶化学结合法、发酵法等。
3.1 化学法
化学制备法是指将原料干燥、粉碎、过筛、称重后使用化学试剂如盐酸或氢氧化钠等物质提取制备膳食纤维的方法。李慧芸等[15]利用化学法提取光皮木瓜渣中水不溶性膳食纤维的研究表明，光皮木瓜渣中水不溶性膳食纤维的最佳提取工艺为：料液比 20∶1(mL/g)，NaOH 浓度 0.75 mol/L，提取时间 70 min，提取温度 60 ℃，在该条件下水不溶性膳食纤维得率最高为 25.23%。Kamboj 等[16]利用碱性过氧化氢法在提高玉米纤维提取率的同时改善了其理化性质、流变学特性及抗氧化能力。
3.2 酶法
酶法是采用淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等多种酶除去原料中膳食纤维外的脂肪或者蛋白质等杂质，最后获得高纯度膳食纤维的方法。因为酶解一次会对蛋白质的降解不彻底，还可以对原料进行二次酶解，使得获得的膳食纤维纯度高以及节约原材料，此法适合于淀粉和蛋白质含量高的原料[17]。酶法制取膳食纤维具有多种优点，工艺简单，原料利用率高，产物纯度高并弥补了化学制备法的不足，因此酶法具有较高的研究价值与应用前景。在生产加工中，酶法通常与化学制备法结合使用。黄雪姣等[18]采用酶重量法提取残次枣中水溶性膳食纤维，研究发现，最佳工艺参数为：α-淀粉酶添加量 0.5%，中性蛋白酶添加量 0.6%，液料比 27∶1 (mL/g)，酶解温度 50 ℃，酶解时间 40 min，在此工艺条件下，残次枣中水不溶性膳食纤维得率最高，为 13.04%。
3.3 膜分离法
膜分离法是利用压力作用使分子量大小不同的膳食纤维通过高分子膜的提取膳食纤维的方法。此过程主要为一个物理过程，该法与化学法提取膳食纤维相比的优点是没有使用化学试剂而带来药剂残留的危害，此法虽然清洁，但不适用于提取不溶性膳食纤维[17]。
3.4 酶-化学结合法
使用化学法对原料处理之后，利用酶法使用淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶等降解膳食纤维中含有的蛋白质、脂肪、还原糖、淀粉等物质，再用有机溶剂处理以及清水漂洗过滤至中性，然后利用真空干燥法获得膳食纤维。酶-化学结合法制备的膳食纤维持水性和膨胀能力都优于酶法或化学法单独制备的膳食纤维，且纯度较高，适合大规模生产。刘德讲等[19]采用酶-碱结合法提取燕麦麸膳食纤维，研究发现，采用 1.5% α-淀粉酶水解燕麦麸中的淀粉，在65 ℃下酶解 30 min 后加入 3.0%浓度为 1 mol/L 的NaOH，60 ℃条件下反应 40 min，可使膳食纤维的产量达到 56.43%。
3.5 发酵法
发酵法是将大豆、柠檬、竹笋等原料清洗灭菌后，用微生物发酵，然后调节 pH，用乙醇沉淀后干燥过筛便可得到膳食纤维的方法。试验多采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按 1∶1 的比例制成发酵剂。发酵法的优点是膳食纤维得率高，易于操作，可实现大批量提取膳食纤维，而且节约成本。田亚红等[20]采用乳酸菌发酵法提取甘薯渣中水不溶性膳食纤维，研究发现发酵 20 h，接种量 1.25%，发酵温度 42 ℃时甘薯渣水不溶性膳食纤维得率最高。
4 膳食纤维人体摄入情况
中国营养学会根据国外资料，参考“中国居民膳食指南及平衡膳食宝塔”，建议膳食纤维的适宜摄入量为每天 25~35 g/d，其中：不可溶性膳食纤维占 70%~75%，可溶性膳食纤维占 25%~30%。但是有数据显示，我国女性平均每天摄入膳食纤维 13 g，男性平均每天摄入膳食纤维 14 g，同时老年人为主要膳食纤维缺乏的人群。这一数据说明我国人民膳食纤维摄入量严重不足。这一现象与我国人口老龄化、人民生活方式及饮食习惯密切相关。

日常生活中可通过多种方式补充膳食纤维。早餐食用全麦面包，多吃蔬菜水果、薯类、豆类，同时适量食用肉类食品。在《中国居民膳食指南（2016）》中建议成年人应每天摄入谷薯类食物 250~400 g，其中全谷物和杂豆类 50~150 g，薯类 50~100 g，每天摄入 300~500 g 蔬菜，深色蔬菜应占全天摄入蔬菜量的 1/2，每天摄入 200~350 g 新鲜水果[21]。
5 膳食纤维素在食品中的应用
5.1 在焙烤食品中的应用
在焙烤食品中加入的膳食纤维有麦麸膳食纤维、玉米膳食纤维、微晶膳食纤维、大豆膳食纤维等，在制作面包时适量加入膳食纤维不仅可以提高营养价值，降低热量，还可以提高面粉的吸水性，继而使产品更加松软，在储藏的过程中不易变干、变硬，延长货架期[22]。大豆膳食纤维可以促进淀粉糊化，增强耐热稳定性与贮藏稳定性[23]。玉米、麸皮的纤维素具有特殊的香味，用于焙烤食品可以提高食品的香味，而且食品的口感呈中性、味道可口，且营养丰富。因此加入膳食纤维的焙烤食品更容易受到消费者欢迎。
5.2 在饮料中的应用
水溶性膳食纤维在水中具有良好的分散性，可以提高饮料的稳定性与乳化性[24]。将胶体微晶纤维素添加到速溶饮品粉末中，可以使其更长时间处于松散状态，结块率大大降低[25]。饮料中加入麦麸膳食纤维不改变饮料原有的外观与口感，且符合低热、低糖、低脂肪的健康食品标准，既改善饮料营养结构，又丰富了饮料的种类[26]。
5.3 在肉类食品中的应用
肉类食品富含丰富的蛋白质，我国居民膳食指南中明确建议成年人每日应食用畜禽肉类 50~70 g。但随着人们生活水平的不断提高，肉类食品摄入越来越多，也会给机体带来肥胖、胆固醇增高等健康隐患。膳食纤维应用在肉类中可以提高肉制品的持水能力和乳化稳定性使微观结构更加致密，并且改善了传统肉制品高脂肪、高胆固醇、高能量、低膳食纤维的营养结构[27]，还可清除自由基，降低肉制品亚硝酸盐含量[28]，增加了肉制品的保健功能。研究表明，燕麦麸皮中水溶性膳食纤维和不饱和脂肪酸的含量高于小麦麸皮[29]，在肉类食品中添加麦麸膳食纤维比添加其他膳食纤维效果更佳，且最适添加量范围为 5%~15%[26]。
5.4 在保健食品中的应用
在我国，保健食品日益成为公众关注的热点，市场需求也日益增大。膳食纤维在降低血压、降低胆固醇、通便润肠、预防癌症、提高免疫力、清除自由基等多个方面都具有其特定的积极作用。研发膳食纤维保健食品不仅可以提高人们的健康水平，而且也是保健食品研发领域的热点之一。在高血脂、高血压、高血糖人群、糖尿病病人和肥胖人群中，膳食纤维保健食品具有更大的市场。
5.5 在其他食品中的应用
除上述应用，膳食纤维还可应用乳制品中，防止部分人群食用后出现的排便困难等不适症状[30]。在面条中加入膳食纤维，可以增加其韧性，使口感更加筋道。在果酱中加入膳食纤维，可以提高果酱的黏稠性和稳定性[31]。杜磊等[32]利用豆渣膳食纤维研制可食用包装纸，制得的膜具有独特的柔韧性，隔氧、阻水效果良好安全无污染且可食用。还可将膳食纤维应用到调味剂、冷饮制品、糖果制品中，这不仅丰富了各类食品的口感，增加其营养价值，也使消费者的选择更加多元化。

6 展望
膳食纤维作为维持人体健康必不可少的一类营养素，具有十分重要的研究价值和广泛的应用前景。膳食纤维在我国应用的相对较晚，所以我们还需加大力度来研究其功能特性，开发膳食纤维保健食品，使我国人民膳食营养结构更加合理，预防相关疾病的产生。