纖維素

纖維素

纖維素(cellulose)是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶於水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%,為天然的最純纖維素來源。一般木材中,纖維素占40~50%,還有10~30%的半纖維素和20~30%的木質素。纖維素是植物細胞壁的主要結構成分,通常與半纖維素、果膠和木質素結合在一起,其結合方式和程度對植物源食品的質地影響很大。而植物在成熟和後熟時質地的變化則有果膠物質發生變化引起的。人體消化道內不存在纖維素酶,纖維素是一種重要的膳食纖維。自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。

基本信息

概述

並非所有的碳水化合物都可以被消化並轉化為葡萄糖。難以消化的碳水化合物被稱為纖維。它是健康飲食不可或缺的一個組成部分,水果、蔬菜、小扁豆、蠶豆以及粗糧中的含量較高。食用高纖維的食物可以降低患腸癌、糖尿病和憩室疾病的可能性。而且也不易出現便秘現象。
纖維素纖維素

通常人們認為纖維就是“粗草料”,但是事實並非如此,纖維可以吸收水分。因此它可以使食物殘渣膨脹變松,更容易通過消化道。由於食物殘渣在體內停留的時間縮短了,因此感染的風險被降低;而且,當一些食物特別是肉類變質時,會產生致癌物質並引起細胞變異,食物殘渣在體內停留時間的減短同樣可以降低出現這種情況的可能性。

纖維有很多種類,其中一些是蛋白質而不是碳水化合物。有些種類的纖維,如燕麥中含有的那一類被稱為“可溶性纖維”,它們與糖類分子結合在一起可以減緩碳水化合物的吸收速度。這樣它們就可以幫助保持血糖濃度的穩定。有一些纖維的吸水性比其他種類的纖維要強很多。

纖維理想的攝入量是每天不少於35克。如果食物選擇得恰當,很容易就可以達到這個標準而不需要進行額外的補充。薩里大學的營養學家約翰·迪克森曾強調指出,在營養本不豐富的飲食中加入麥茨會對健康造成危害。其原因是麥鼓中含有大量的肌醇六磷酸,這是一種抗營養物質,它會降低身體對包括鋅在內的各種礦物質的吸收。

化學性質

溶解性
纖維素的結構示意圖纖維素的結構示意圖

常溫下,纖維素既不溶於水,又不溶於一般的有機溶劑,如酒精乙醚、丙酮、苯等。它也不溶於稀鹼溶液中。因此,在常溫下,它是比較穩定的,這是因為纖維素分子之間存在氫鍵。纖維素不溶於水和乙醇乙醚等有機溶劑,能溶於銅氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。

纖維素水解

在一定條件下,纖維素與水發生反應。反應時氧橋斷裂,同時水分子加入,纖維素由長鏈分子變成短鏈分子,直至氧橋全部斷裂,變成葡萄糖。

纖維素氧化

纖維素與氧化劑發生化學反應,生成一系列與原來纖維素結構不同的物質,這樣的反應過程,稱為纖維素氧化。(引自郭莉珠檔案保護技術)纖維素大分子的基環是D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵組成的大分子多糖,其化學組成含碳44.44%、氫6.17%、氧49.39%。由於來源的不同,纖維素分子中葡萄糖殘基的數目,即聚合度(DP)在很寬的範圍。是維管束植物、地衣植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌(Acetobaeter)的莢膜,以及尾索類動物的被囊中也發現有纖維素的存在,棉花是高純度(98%)的纖維素。所謂α-纖維素(α-cellulose)這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%NaOH不能提取的部分。

β-纖維素(β-cellulose)、γ-纖維素(γ-cellulose)是相應於半纖維素的纖維素。雖然,α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素,β-纖維素,γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外,還含有各種多糖類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10—30毫微米,長度有的達數微米。套用X線衍射和負染色法(negative染色法),根據電子顯微鏡觀察,鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為3—4毫微米的基本微纖維。

推測這些基本微纖維集合起來就構成了微纖維。纖維素能溶於Schwitzer試劑或濃硫酸。雖然不易用酸水解,但是稀酸或纖維素酶可使纖維素生成D-葡萄糖、纖維二糖和寡糖。在醋酸菌中有從UDP葡萄糖引子(primer)轉移糖苷合成纖維素的酶(cellulosesynthase(UDPformingEC2.4.1.12)。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖(cellulosesynthase(GDPforming)EC2.4.1.29),在由UDP葡萄糖轉移的情況下,發生β-1,3鍵的混合。微纖維的形成場所和控制纖維素排列的機制還不太明瞭。另一方面就纖維素的分解而言,估計在初生細胞壁伸展生長時,微纖維的一部分由於纖維素酶的作用而被分解,成為可溶性。

水可使纖維素髮生有限溶脹,某些酸、鹼和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區,產生無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發生顯著變化,超過這溫度會由於脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起水解作用生成葡萄糖等,與較濃的苛性鹼溶液作用生成鹼纖維素,與強氧化劑作用生成氧化纖維素。

柔順性

纖維素柔順性很差,是剛性的,因為:

(1)纖維素分子有極性,分子鏈之間相互作用力很強;

(2)纖維素中的六元吡喃環結構致使內鏇轉困難;

(3)纖維素分子內和分子間都能形成氫鍵特別是分子內氫鍵致使糖苷鍵不能鏇轉從而使其剛性大大增加。

製作方法

生產方法一:
纖維素纖維素
纖維素是世界上蘊藏量最豐富的天然高分子化合物,生產原料來源於木材、棉花、棉短絨、麥草、稻草、蘆葦、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我國由於森林資源不足,纖維素的原料有70%來源於非木材資源。我國針葉材、闊葉材的纖維素平均含量約43-45%;草類莖稈的纖維素平均含量在40%左右。纖維素的工業製法是用亞硫酸鹽溶液或鹼溶液蒸煮植物原料,主要是除去木素,分別稱為亞硫酸鹽法和鹼法。得到的物料稱為亞硫酸鹽漿和鹼法漿。然後經過漂白進一步除去殘留木素,所得漂白漿可用於造紙。再進一步除去半纖維素,就可用作纖維素衍生物的原料。
生產方法二:

用纖維植物原料與無機酸搗成漿狀,製成α-纖維素,再經處理使纖維素作部分解聚,然後再除去非結晶部分並提純而得。
生產方法三:

將選好的工業木漿板疏解,然後送入已加1%~10%的鹽酸(用量為5%~10%)的反應釜進行升溫水解,溫度為90~100℃,水解時間0.5~2h,反應結束後經冷卻送人中和槽,用液鹼調至中性,過濾後濾餅在80~100℃下乾燥,最後經粉碎得產品。
生產方法四:由木漿或棉花漿製成的纖維素。經漂白處理和機械分散後精製而成。

作用功效

作用

生理作用
膳食纖維素膳食纖維素

人體內沒有β-糖苷酶,不能對纖維素進行分解與利用,但纖維素卻具有吸附大量水分,增加糞便量,促進腸蠕動,加快糞便的排泄,使致癌物質在腸道內的停留時間縮短,對腸道的不良刺激減少的作用,從而可以預防腸癌發生。

膳食纖維

人類膳食中的纖維素主要含於蔬菜和粗加工的穀類中,雖然不能被消化吸收,但有促進腸道蠕動,利於糞便排出等功能。草食動物則依賴其消化道中的共生微生物將纖維素分解,從而得以吸收利用。食物纖維素包括粗纖維、半粗纖維和木質素。食物纖維素是一種不被消化吸收的物質,過去認為是“廢物”,2013年認為它在保障人類健康,延長生命方面有著重要作用。因此,稱它為第七種營養素。

鑑別作用

纖維素燃燒無味,生成黑煙,用此法可鑑別人造絲和真絲(蛋白質,燃燒有燒焦羽毛氣味)。

功效

1、治療糖尿病

膳食纖維可提高胰島受體的敏感性,提高胰島素的利用率;膳食纖維能包裹食物的糖分,使其逐漸被吸收,有平衡餐後血糖的作用,從而達到調節糖尿病患者的血糖水平,治療糖尿病的作用。

2、預防和治療冠心病

血清膽固醇含量的升高會導致冠心病。膽固醇和膽酸的排出與膳食纖維有著極為密切的關係。膳食纖維可與膽酸結合,而使膽酸迅速排出體外,同時膳食纖維與膽酸結合的結果,會促使膽固醇向膽酸轉化,從而降低了膽固醇水平。

3、降壓

膳食纖維能夠吸附離子,與腸道中的離子、離子進行交換,從而降低血液中的鈉鉀比值,從而起到降血壓的作用。

4、抗癌

早期在印度的調查顯示,生活在印度北部人們膳食纖維的食用量大大高於南部,而結腸癌的發病率也大大低於南部。根據這個調查結果,科學家做了更加深入的研究,發現膳食纖維防治結腸癌有以下幾點原因:結腸中一些腐生菌能產生致癌物質,而腸道中一些有益微生物能利用膳食纖維產生短鏈脂肪酸,這類短鏈脂肪酸能抑制腐生菌的生長;膽汁中的膽酸和鵝膽酸可被細菌代謝為細胞的致癌劑和致突變劑,膳食纖維能束縛膽酸等物質並將其排出體外,防止這些致癌物質的產生;膳食纖維能促進腸道蠕動,增加糞便體積,縮短排空時間,從而減少食物中致癌物與結腸接觸的機會;腸道中的有益菌能夠利用膳食纖維產生丁酸,丁酸能抑制腫瘤細胞的生長增殖,誘導腫瘤細胞向正常細胞轉化,並控制致癌基因的表達。

5、治療肥胖症

膳食纖維取代了食物中一部分營養成份的數量,而使食物總攝取量減少。膳食纖維促增加唾液和消化液的分泌,對胃起到了填充作用,同時吸水膨脹,能產生飽腹感而抑制進食慾望。膳食纖維與部分脂肪酸結合,這種結合使得當脂肪酸通過消化道時,不能被吸收,因此減少了對脂肪的吸收率。

6、治療便秘

膳食纖維具有很強的持水性,其吸水率高達10倍。它吸水後使腸內容物體積增大,大便變松變軟,通過腸道時會更順暢更省力。與此同時,膳食纖維作為腸內異物能刺激腸道的收縮和蠕動,加快大便排泄,起到治便秘的功效。

7、清除外源有害物質

膳食纖維對陽離子有較強的結合和交換能力,能吸附結合有機化合物,可以作為某些環境污染物質最後的屏障,防止它們最終侵害人體,起到解毒作用。目前已發現膳食纖維對、高濃度,特別是有機陽離子具有清除能力。可使它們的濃度由中毒水平達到安全水平。此外,不溶性膳食纖維可縮短糞便在腸道的停留時間,稀釋有害物質在腸道中的濃度,減少有害物如黃麴黴毒素、亞硝胺、酚、多環芳烴等在腸道的滯留時間,從而減少人體對它們的吸收。水溶性膳食纖維被人體消化吸收,進入大腸內為雙歧桿菌所利用,促進雙歧桿菌增殖。雙歧桿菌能分解致癌物亞硝胺,並能提高巨噬細胞的吞噬能力,增加人體免疫功能和對腫瘤的抵抗力。

攝入含量

攝入

纖維素纖維素

蔬菜中含有豐富的纖維素。不含纖維素食物有:雞、鴨、魚、肉、蛋等;含大量纖維素的食物有:粗糧、麩子、蔬菜、豆類等,其中棉花含量最高,達到98%。因此建議糖尿病患者適當多食用豆類和新鮮蔬菜等富含纖維素的食物。國內的植物纖維食品,多是用米糠、麩皮、麥糟、甜菜屑、南瓜、玉米皮及海藻類植物等製成的,對降低血糖、血脂有一定作用。

含量

纖維素不是纖維,兩者是兩個概念。纖維素使用纖維素分析儀測定其含量,一般會測定粗纖維,食品中也會測定膳食纖維素。

不含纖維素食物有:雞、鴨、魚、肉、蛋等;含大量纖維素的食物有:粗糧、麩子、蔬菜、豆類等,其中棉花含量最高,達到98%。常見食品的纖維素含量如下:

麥麩:31%

穀物:4-10%,從多到少排列為小麥粒、大麥、玉米、蕎麥面、薏米面、高粱米、黑米。

麥片:8-9%;

燕麥片:5-6%

馬鈴薯、白薯等薯類:為3%。

豆類:6-15%,從多到少排列為黃豆、青豆、蠶豆、芸豆、豌豆、黑豆、紅小豆、綠豆,無論穀類、薯類還是豆類,一般來說,加工得越精細,纖維素含量越少。

蔬菜類:筍類的含量最高,筍乾的纖維素含量達到30-40%,辣椒超過40%。其餘含纖維素較多的有:蕨菜、菜花、菠菜、南瓜、白菜、油菜

菌類(乾):纖維素含量最高,其中松蘑的纖維素含量接近50%,30%以上的按照從多到少的排列為:髮菜、香菇、銀耳、木耳。此外,紫菜的纖維素含量也較高,達到20%

堅果:3-14%。10%以上的有:黑芝麻、松子、杏仁;10%以下的有白芝麻、核桃、榛子、胡桃、葵瓜子、西瓜子、花生仁

水果:含量最多的是紅果乾,纖維素含量接近50%,其次有桑椹乾、櫻桃、酸棗、黑棗、大棗、小棗、石榴、蘋果、鴨梨。

各種肉類、蛋類、奶製品、各種油、海鮮、酒精飲料、軟飲料都不含纖維素;各種嬰幼兒食品的纖維素含量都極低。

藥物成份

天然膳食纖維素片
食用目的:
潤腸通便,獲得飽腹感,分解脂肪。
產品特點:
取自天然成份的科學配方,有助於正常生理活動;獲得飽腹感。
纖維素能把產生疾病的毒素經消化系統排出體外。
縮短食物在腸道停留時間,使大便順暢。
由多種獨特的纖維素組合而成,能分解攝入的脂肪。
主要成份:
磷酸氫鈣、纖維素、蘋果纖維、洋槐花、卵磷脂、碳酸鈣、柑橘纖維、二氧化矽、燕麥纖維、硬脂酸鎂、糊精、麥芽糖糊精、羧甲基纖維素鈉、檸檬酸鈉。
建議用法:
潤腸通便每次一至兩片,每日三次,餐前20分鐘或餐後開水送服。

碳水化合物盤點

碳水化合物(carbohydrates)是自然界中分布廣泛,數量最多的有機化合物,約占自然界生物物質的3/4,普遍存在於穀物、水果、蔬菜及其他人類能食用的植物中。

人體所需營養

宏量營養素碳水化合物| 脂肪| 纖維素| 蛋白質|
微量營養素礦物質| 維生素

糖類的類型

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