膳食纖維
報告者：臺北醫學大學-市立萬芳醫院魏賓慧營養師
報告日期：民國86年8月7日
膳食纖維是食物殘渣或營養素？
大綱
一、膳食纖維的定義及分類
二、膳食纖維之理化性質
●保水力、水合力、黏度
●吸附力
●離子交換作用
●發酵力
三、膳食纖維之生理效應
◆增加糞便體積
◆改變腸道中營養素的吸收
◆影響脂質代謝
◆影響礦物質吸收
◆減少大腸癌的發生
四、膳食纖維建議量
五、膳食纖維的臨床應用
膳食纖維的定義
● Trowell 等 (1976) —
“plant polysaccharides and lignin which are resistant to hydrolysis by the digestive enzymes of man”
◆ Englyst 等 (1987) —
植物性食品中之非澱粉多醣類(non -starch polysaccharide, NSP)
Sungsoo 和 Prosky (1994) —
包括非澱粉多醣類、木質素、難消化澱粉(resistant starch，RS)及難消化性寡糖。
三、膳食纖維之理化性質
(一) 保水力、水合力、黏度
膳食微生物
纖維帶有極性基的多醣類
(具有極高的親水性)
結合大量水分子
IDF --吸收本身重量4-6倍的水分。
SDF --與水結合形成凝膠。
影響保水力、水合力、黏度因素：
●纖維種類 SDF > IDF
●顆粒大小或加工程度粗糙 > 細粉
(二)吸附力(adsorption)
TDF具有吸附有機物(如膽酸、膽固醇、毒性物質)之效應
*影響吸附力的因素：
1.腸道pH 酸性pH下吸附力最強
2.食品加工或 particle size
3.纖維發酵力
4.纖維種類
●纖維來源不同，吸附膽酸能力亦不同
如：carrot＞pea＞celery＞bran
比較IDF、SDF對膽酸吸附力的影響： (kay,1982)
(三) 離子交換作用 (Cation exchange property)
*影響離子的交換的因素：
1.纖維種類
(1) 酸性醣類(含uronic acid) –hemicellulose、pectins、gums
(2)木質素具有Carboxyl and hydroxy group，故可吸附礦物質。
2.發酵力
纖維發酵後，離子結合能力即消失。故纖維對礦物質平衡的影響視其發酵程度而定。
(四) 發酵作用及短鏈脂肪酸
(Annison and Topping,1994) (Bergman,1990)
發酵作用
甲烷(methane,CH4)
TDF CO2 (carbon dioxide)
H2 (hydrogen)
(C2-C5 organic acid)
Valerate
Isovalerate
Acetate
butyrate
propionate
Factors influencing the extent of fermentation and nature of end products. (Table IV)
reference :November 2000, Vol.13,No.4 SAJCN
SCFA吸收及代謝作用
90～95﹪SCFA : 盲腸、上結腸吸收
刺激
H2O、Na+吸收
(1) 90% butyrate , 10-50% propionate :
metabolized in the colonic mucosa.
(2) The remaining propionate and most acetate:
→ enter the portal vein
→ metabolized in the liver, where they acts as precursors of lipid and sugars or direct energy source.
(3) Acetate is the major SCFA found in
peripheral blood.
(4) PH value: lowest in the right colon (5.4-5.9)
then increasing distallt to 6.6-6.9
reference :November 2000, Vol.13,No.4 SAJCN
纖維種類影響發酵程度
SCFA的含量與種類
例如：
1.纖維發酵容易度
原則-水溶性 > 非水溶性纖維
例外-SP(soy polysaccharide) insoluble , quite well-fermented 舉例: 果膠、黏液質幾乎完全被分解纖維素僅部份分解
2.B utyrate 產量:
(1)Poor fermented fiber > Highly fermented fiber
舉例：cellulose ,wheat bran > guar gum
(2)SP , gums , oat bran > pectin , sugar beet fibre , pea
fibre
(3)RS > NSP
(4)Mixes fiber > single fiber
3.Propionate的產量
Pectin > wheat bran
reference :November 2000, Vol.13,No.4 SAJCN
四、膳食纖維之生理效應
(一)增加糞便體積
TDF造成糞便體積增加的原因: (Eastwood et al.,1973)
1.為未消化的食物殘渣
2.結合水分子，增加糞便含水量
3.在發酵過程中會使微生物增生
4.結合營養素或及腸道中物質
比較兩種纖維增加糞便體積效應(Bright-See,1988)
1g SDF ↑ 2g 糞便重量
(水果、蔬菜) (↑結腸細菌的重量)
1g IDF ↑ 3-4g 糞便重量
(wheat bran) (小麥麩吸收3倍的水量)
(二) 膳食纖維抑制營養素吸收的效應
Schneeman等(1985)及Prosky等(1983)
1.SDF 延緩胃排空
2.T DF ↑腸道內容物含量
↓營養素與消化酵素接觸的表面積,延緩營養素吸收
(Schneeman and Gallaher,1985)
3.TDF ↓消化酵素(trypsin、chymotrypsin及lipase) 活性
(Schneeman and Danif,1980,1981)
4.TDF 結合膽酸促進排出↓脂肪乳化作用
5.TDF具陽離子交換作用↓礦物質(二價離子)的吸收
(三) 影響脂質代謝
●影響膽固醇代謝
Johnson等(1989)及Ogunwole等(1987)分別以動物及人體實驗研究發現膳食纖維可顯著減少體內膽固醇濃度，延緩動脈粥狀硬化發生的作用。
推測膳食纖維影響體內膽固醇代謝的機制如下：
1.減少外源性膽固醇的吸收
2.結合膽酸，促進肝臟中膽固醇代謝
3.抑制肝中膽固醇合成
●影響脂質代謝
推測膳食纖維影響體內三酸甘油脂代謝的機制如下：
1.減少外源性三酸甘油酯的吸收
2.減少胰島素的分泌
3.抑制肝中三酸甘油脂合成
膳食纖維種類與礦物質平衡之關係:
1.攝取較快發酵的纖維(如：pectin) 不會影響礦物質平衡。
2.攝取過量未發酵的纖維影響礦物質(如：Ca、Zn、Fe)平衡
TDF與礦物質利用之關係:
礦物質攝取量足夠每天攝取30-40克的纖維應不會導致體內礦物質的缺乏
(六)減少大腸癌的發生
TDF 預防大腸癌的可能機制包括：
1.Fecal Bulking Effect
2.T DF吸附有機物及毒性物質
3.in vitro (Kruh,1982) butyrate抑制腫瘤細胞生長
4.TDF發酵作用，↓腸道pH值，抑制膽酸及致癌物質的代謝
(Fleming and Arce, 1986)
六、膳食纖維的臨床應用
1. 便秘
●纖維可增加排便的重量及頻率
●Cellulosic > Noncellulosic
●大顆粒 > 小顆粒
2.腹瀉
接受腸道營養的重症病患約有30%者出現diarrhea的症狀，與下列因素有關:
Fiber-free diet
SCFA產生↓，Na +
、H2O吸收↓
osmotic diarrhea
高纖飲食 無纖維飲食
抗生素的使用
抑制細菌發酵導致腹瀉
Clostridium difficile過度生長
(出現腹瀉的重症患者有1/2有呈現 C. difficile 毒素反應)
3.短腸症(short bowel syndrome)
(1)短腸症患者其腸道黏膜表面積降低會造成吸收不良、腹瀉、含氮物質裂解、體重減少等現象。
(2)纖維增加小腸及結腸的適應性、降低腹瀉、並有較大的Sucrase、 Maltase 、Lactase的活性。
4.Gut Barrier
因細菌轉移及其內毒素進入門脈循環或淋巴系統損害腸道障壁，造成系統發炎反應症狀(SIRS)。
大部份重症患者因無法隨意進食，常給與TPN，因TPN無法直接刺激腸道且腸道缺乏必須營養素，因而，導致黏膜萎縮、損害腸道障壁功能。