科學網—說說「遺矢」的問題（2）膳食纖維的組成和結構

說說「遺矢」的問題（2）膳食纖維的組成和結構　　為了使得排便不過於困難，就要使得糞便數量增加，而品質柔軟潤濕。其根本的辦法，是做到如下兩點：　　要使糞便含水量不太少，最好的辦法還是不要讓糞便在腸道中存留的時間太長，這就需要大腸的蠕動加快一些。　　要使糞便的數量增加，還是要分析糞便的成分，糞便中的最多的物質，一個是殘留的纖維，一個是大量的細菌，就要想辦法增加這兩種東西。　　而要做到這兩點，一個最有用的辦法看起來像是「老生常談」，那就是多吃富含膳食纖維的食物。對於這樣的「老生常談」，不少人會多少有點不屑：這還用說嗎？在他們那裡，膳食纖維就是像芹菜、韭菜、蘿蔔纓子、雪裡蕻、白菜、青菜那樣的蔬菜，裡面都是一絲絲的纖維。也不少醫生也都把這個辦法稱為多吃含有纖維素的食物。　　他們的理解是不準確的：膳食纖維不等於纖維素，即使富含纖維素的食物也不見得肉眼就看得出一絲絲的纖維。　　首先，富含纖維素的食物不見得都有我們肉眼一下子就看得見的一絲絲的纖維，如全麥粉，玉米粉等糧食，也可以磨得比較細，但是，仍然富含纖維素。我想，這一點容易被人們所了解。　　第二，膳食纖維可以分為可溶性的與不可溶的兩類。不可溶的食物纖維包括纖維素、木質素、半纖維素等，而可溶性膳食纖維則包括果膠、藻膠、葡甘聚糖等。可見，纖維素只是膳食纖維中的一部分，膳食纖維的範圍比纖維素廣闊得多。　　像蘋果一類的水果，顯然很少有像芹菜那樣的一絲絲的「纖維」，但是，它富含果膠，所以仍然是富含膳食纖維的。又如從超市購得的魔芋粉皮和魔芋粉絲，外形和口味都與普通澱粉所制的粉皮和粉絲相近，卻是高富含膳食纖維的（普通的粉皮和粉絲基本上完全是澱粉，不含膳食纖維）。　　所以，就像「人不可貌相」一樣，從食物的外貌上並不能一眼就看出是否富含膳食纖維，還是要看一下它的成分。　　眾所周知，纖維一詞就是指很細小的（纖細）絲線（維），就像我們做衣服的棉花就都是纖維，其成分是纖維素，為什麼那些看上去與真正的「纖維」八杆子夠不著的東西也叫做「纖維」？是不是故弄玄虛？　　不是的。我們看問題不能光看現象，要看本質。什麼是本質？對於化學物質來說，本質就是他們的成分、結構。就是說，要看他們是什麼東西組成的，是怎樣組成的。而它們的性質就決定於他們的組成和結構。這些物質的命名是從他們的組成和結構出發的。從另一方面說，為了弄清楚為什麼膳食纖維可以起到「既使大腸加速蠕動」、又使「糞便軟潤」的目的，我們也需要了解這些膳食纖維的組成和結構。　　我們說，之所以把這些東西稱為膳食纖維，首先是因為，所有這些物質，與纖維素一樣，都是一些「多糖」。　　說起來糖，如今是大家所熟知的了，有些人甚至有些聞之而花容失色。怎麼這些膳食纖維與糖有關？　　糖是一大類由碳、氫、氧三種元素組成的有機化合物的總稱，由於大多數糖的化學成分都近似於（CmH2nOn），其中H和O的比例差不多都是2:1（與水一樣），所以又稱碳水化合物（當然這是一個不準確的歷史稱呼，但是，現在大家也還用著，因而也就那麼馬馬虎虎地使用吧）。　　有5個碳原子的糖稱戊糖，其組成是（C5H10O5）。核糖就是一種戊糖（這是DNA的一個組分），與它成分相同的還有木糖（是不是有點面熟？很多「無糖產品」中的木糖醇，母體就是這個木糖）。這兩種糖組成成分一樣，只是幾個原子的位置有所不同，所以性質不同。這種現象稱同分異構，是有機化學中最常見的事情。與戊糖、木糖同分異構的還有阿拉伯糖等等。　　有6個碳原子的糖稱己糖，它的組成成分是（C6H12O6），葡萄糖就是一種己糖，與它同分異構的還有果糖（正如它的名稱所示，水果中果糖較為豐富）。與葡萄糖、果糖同分異構的還有半乳糖、甘露糖、山梨糖等等（注意看商品成分說明的朋友對這些名詞也都會有些面熟的），它們的差別也都只是個別原子基團的位置不同。在自然界的這些己糖中，以葡萄糖和果糖最豐富。　　兩個糖分子能夠連接起來，組成一個大一點的分子，稱為二糖（當然，在連接的時候會失去一分子水）。例如，兩個葡萄糖分子相連，就可生成一個麥芽糖分子。同樣是兩個葡萄糖分子相連，不過連接的方式略有差別，就生成了另一種二糖，稱為纖維二糖。我們把第一種連接方式，即麥芽糖的方式稱α-方式（阿爾法方式），第二種方式，也就是纖維二糖的方式稱β-方式（貝塔方式）。　　當然，還可以三個糖分子相連接，生成三聚糖。如此等等。許多個糖分子連接起來就是多聚糖，簡稱多糖。　　澱粉，就是由許許多多個葡萄糖分子主要按照α-方式聚合起來的多糖。許許多多是多少？一般有上千個或幾千個。　　同樣由許許多多個葡萄糖分子按照β-方式聚合起來的多糖，是纖維素。聚合度更達到了上萬。　　所以，如果我們能夠把澱粉水解了，就能夠得到葡萄糖，同樣，把纖維素水解了，得到的結果也是葡萄糖。　　但是，要把連接起來的葡萄糖拆開來，是要專門的「工具」幫助才行的，這種「專用工具」就是酶。我們人體有拆開澱粉的酶，所以能夠消化澱粉。我們沒有消化纖維素的酶所以無法消化纖維素。　　其他的膳食纖維，也都是一些類似的多糖。與纖維素類似，我們的消化器官都沒有水解這些膳食纖維的酶。　　像半纖維素，就是這樣一類多糖。組成半纖維素的有2～4種不同的糖基，它們的聚合度比較低，主鏈只有50～100個糖基。例如，有一種半纖維素的主鏈是木聚糖，就是數十個木糖以貝塔方式聚合起來，而在側鏈上則帶有阿拉伯糖基。　　像果膠，也是類似的一些多糖。例如，有的果膠主鏈是帶有醛酸基的半乳糖，大概150～500個，側鏈上則有脫氧甘露糖基。　　像海藻膠，也是類似的多糖。例如有的海藻膠主鏈類似於纖維素，不過其單體不是葡萄糖，而是帶醛酸基的甘露糖或者古洛糖（也是葡萄糖的同分異構體）。它們的聚合度一般也有幾百。　　像魔芋的一個重要組分，被人稱為葡甘露聚糖。該多糖由葡萄糖與甘露糖以貝塔方式連接組成的主鏈，另外還有一些支鏈。葡甘露聚糖可以溶於水，也可以形成凝膠，從而做成像魔芋糕、魔芋粉皮、魔芋粉絲一類的與澱粉製品在外形上十分類似的食品。　　果膠、海藻膠等膳食纖維，由於聚合度較低，在側鏈上往往還有一些醛酸基等親水的基團，所以它們可以溶於水，或者形成凝膠。　　綜上所述，從組成和結構上說，像半纖維素、果膠、海藻膠、葡甘露聚糖等都是與纖維素相類似的多糖。與纖維素類似，我們人體的消化器官內都不能分泌出能夠水解這些多糖的酶。也就是說，在我們的胃及包括十二指腸在內的小腸內，這些多糖都無法被消化吸收。所以，我們把它們稱為膳食纖維並不是偶然的事情。　　纖維素、木質素、半纖維素、果膠等都是植物細胞壁的重要組成部分。　　由於人體內沒有消化膳食纖維的酶，所以當這些膳食纖維進入到大腸的時候，它們的量並沒有減少(食物中的其他成分，如澱粉、蛋白質、脂肪，都已經大都被消化吸收了)，進入大腸的食糜殘渣中，除了從消化道脫落的粘膜殘片、消化液之外，能夠佔據體積的就是這些膳食纖維。　　如果食物中膳食纖維比較豐富，那麼最後的食糜殘渣也就佔據較大的體積，它們能夠刺激腸道蠕動得比較快。　　由於膳食纖維是一些多糖，即使對於不溶於水的纖維素，其主鏈即這些葡萄糖基上面，也有許多羥基(OH)，這是很親水的基團，所以纖維素是能夠吸收大量水分的(我們只需要想像一下絮有棉花的棉衣，如果掉在水裡，撈起來有多麼重)。更不要說能夠溶於水或者與水形成凝膠的可溶性膳食纖維了。它們的吸水性能好，當然也意味著不容易失水。這對於保持糞便的潤濕性是很重要的。　　膳食纖維，特別是那些可溶性膳食纖維，雖然不能夠被人體的消化液所消化分解，但是，一些腸道細菌卻能夠分泌出能夠水解膳食纖維特別是可溶性膳食纖維的酶。在這些酶的作用下，部分膳食纖維被水解，而成為腸道細菌的食物。在營養豐富的情況下，腸道細菌的成長分裂是非常迅速的。不少細菌在短短的幾十分鐘內，就能夠繁殖一代，成倍成倍增殖的細菌也使得需要排出體外的糞便體積大量增加。　　在上述幾種作用的共同影響下，糞便的容易排出就是當然的事情了。所以，在食物中富含膳食纖維，是一件很重要的事情。　　轉載本文請聯繫原作者獲取授權，同時請註明本文來自馮大誠科學網博客。　　鏈接地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-612874-1102648.html　　上一篇：說說「遺矢」的問題（1）問題在哪裡？
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