膳食纤维属于碳水化合物中的一类，是食物中的非营养成分，但是对人类健康有益。在早年的营养学中曾将膳食纤维称为粗纤维，并认为该纤维会影响人体对一些营养素的吸收，非但对人体健康无益反而有害。但通过近30年的实验研究与流行病学的调查研究，已确认膳食纤维对人体健康有益，与人类一些慢性病的发生有关。

1953年前，营养学中并没有“膳食纤维”这一名词，1953年，Hipsley第一次提出“膳食纤维”的概念。膳食纤维有别于“粗纤维”，粗纤维是指经酸和碱消化后所剩余的残渣，此种测定方法不能表示生理上所不能消化的“纤维”，其检测结果低估了食物中纤维的真实含量。因此，用“膳食纤维”的概念替代“粗纤维”。由于膳食纤维的组成成分非常复杂，结构、分类与理化性质尚不十分明确，至今膳食纤维的定义仍没有统一定论。目前国内比较认可的是中国营养学会对膳食纤维的定义，即膳食纤维一般是指不易被人体消化酶消化的多糖类食物成分，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树胶、果胶及木质素等。

膳食纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素三种成分，这三种成分构成植物体的支持骨架。其中，纤维素组成微细纤维，构成纤维细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素则是填充在纤维之间和微细纤维之间的“黏合剂”和“填充剂”。在一般的植物纤维中，这三种成分的含量约为80%～95%。

纤维素（cellulose）是构成植物细胞壁的主要成分，也是膳食纤维最基本的化学成分。纤维素是由数千个葡萄糖分子通过β-1，4糖苷键连接起来的直链淀粉。虽然它的化学结构与淀粉相似，但物理性质却与淀粉截然不同。纤维素的特性是不被小肠中的酶所水解，也不被酸所水解，水溶性较小。纤维素因具有吸水膨胀的能力同时不溶于水，故可增加食物体积，同时也刺激肠道运动而有利于消化。纤维素在人的肠道中一般不能被肠道微生物分解。

半纤维素（hemicellulose）是植物细胞壁中除纤维素和木质素之外的另一种重要组分，是由五碳糖和六碳糖连接起来的支链淀粉。

半纤维素比纤维素易水解，主要包括戊聚糖、木聚糖、阿拉伯木聚糖和半乳聚糖等。不同种类的半纤维素其水溶性也不同，有的可溶于水，但绝大部分不溶于水。半纤维素聚合度较低，容易吸水膨胀，在小肠内不能被消化酶水解，但可在结肠中被细菌分解。半纤维素的存在以及含量的多少对膳食纤维的理化性质、生理功能以及产品的加工性能都带来不同程度的影响；在加工过程中应尽可能地保留半纤维素。

果胶含有许多甲基化羟基的果胶酸。果胶易溶于水，具有亲水性及与离子结合的能力，包括与胆酸结合而排出一部分的胆固醇。果胶在谷类纤维中的含量较少，但在豆类及果蔬纤维中含量较高。

β-葡聚糖（β-glucan）是燕麦和大麦细胞壁纤维中的主要成分，为葡萄糖聚合物。与纤维素相比，β-葡聚糖的葡萄糖单位间的连接是无规则的，它具有支链结构小，黏性高、可溶于水等特点。

抗性淀粉（resistant starch）和抗性糊精（resistant dextrin）是膳食纤维的重要组成部分。具有不溶于水、不可消化的特性。

目前认为有四类抗性淀粉，包括物理结构上的包埋淀粉（RS ₁）、天然淀粉颗粒（RS ₂）、回生直链淀粉（RS ₃）、化学改性淀粉（RS ₄）。RS ₁指那些因细胞壁的屏障作用或蛋白质的隔离作用而不能被淀粉酶接近的淀粉。如部分研磨的谷物和豆类中，一些淀粉被裹在细胞壁里，在水中不能充分膨胀和分散，不能被淀粉酶接近，因此不能被消化。但是在加工和咀嚼之后，往往变得可以消化；豆类是RS ₁的主要来源。RS ₂指那些天然具有抗消化性的淀粉，主要存在于生的马铃薯、香蕉和高直链玉米淀粉中。RS ₃是指糊化后在冷却或储存过程中结晶而难以被淀粉酶分解的淀粉。RS ₄主要指经过物理或化学变性后，由于淀粉分子结构的改变以及一些化学官能团的引入而产生的抗酶解淀粉部分。

抗性糊精是以淀粉为原料，通过加热和酶处理制得的一种低热量葡聚糖，属于低分子水溶性膳食纤维。抗性糊精为白色到淡黄色粉末，略有甜味，其水溶液黏度很低，具有耐热、耐酸、耐冷冻的特性。

木质素（Lignin）存在于植物细胞中，不是多糖类物质，因难以与纤维素分离，故在膳食纤维的定义中包含了木质素。木质素的亲水性差，几乎不受生物化学分解。人和动物均不能消化木质素。

根据目前的分析方法所测出的膳食纤维的组分大致可以分为总膳食纤维、可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维和非淀粉多糖。

膳食纤维的分类方法主要由以下几种：一是按照其组分含量状况而言，分为纤维素类和非纤维素类（半纤维素、木质素、果胶等）两大类；二是按照化学结构和聚合度，分为非淀粉多糖（纤维素、半纤维素、果胶等）、抗性低聚糖（低聚果糖、低聚半乳糖以及其他抗性低聚糖）、抗性淀粉（包括RS ₁、RS ₂、RS ₃、RS ₄）以及其他类如木质素等；三是按照水溶性分为可溶性膳食纤维（果胶、树胶等）和不可溶性膳食纤维（纤维素等）；四是按照食物来源分为谷物纤维、豆类纤维、蔬菜纤维、水果纤维等。

富含膳食纤维的膳食或者膳食纤维中的组分在人体内可起到降血糖、降胆固醇以及改善大肠功能等的作用。膳食纤维的生理作用与其理化性质有关。

膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团，一般具有高于本身4～6倍重量的持水力。不同膳食纤维的持水性也不同，通常可溶性膳食纤维的持水性比不可溶性膳食纤维强，木质素持水性最小。肠道中膳食纤维的持水量与粪便的体积和重量呈正相关。

主碳链或侧链为不规则形排列的多为可溶性膳食纤维，直线结构多为不可溶性膳食纤维。

与膳食纤维的持水性有关。果胶、树胶、β-葡聚糖等具有较好的黏性，能在消化道形成黏胶。

膳食纤维具有结合胆汁酸和中性胆固醇的作用，抑制人体对胆固醇的吸收。

与多糖中的酸性糖的羧基有关。可与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆的交换，改变离子的瞬间浓度，并促进它们的排除。

膳食纤维不被人的肠道所消化，但可在结肠内被肠道内微生物不同程度地发酵分解。与谷物纤维相比，富含半纤维素和果胶的水果、蔬菜膳食纤维更容易被完全发酵。膳食纤维被酵解可产生大量短链脂肪酸，包括乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐等。

膳食纤维具有很强的持水能力，在胃中吸水膨胀，增加了食糜的体积，刺激胃肠道的蠕动，缩短了食物在肠道内的停滞时间，促进排便，防止便秘，减少粪便中有害物质与肠道的接触，保持肠道清洁，从而减少和预防胃肠道疾病。

膳食纤维具有吸附胆汁酸、胆固醇等的作用，因此膳食纤维对降低人体血浆和肝脏组织中的胆固醇水平有着显著作用。在脂类代谢中，膳食纤维可以抑制或延缓胆固醇与甘油三酯在淋巴中的吸收，维持体内血脂和脂蛋白代谢的正常进行，从而预防高血压、动脉粥样硬化等。大量临床观察表明，增加饮食中可溶性膳食纤维的含量，可明显地降低人体血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的浓度，具有减少和预防心脑血管疾病的作用。

科学研究发现，膳食纤维能抑制糖尿病患者餐后血糖浓度的急剧上升和日平均血糖浓度的升高。膳食纤维能够延缓葡萄糖的吸收，推迟可消化性糖类如淀粉等的消化。此外，膳食纤维还能改善组织对胰岛素的需求量，使得胰岛素的分泌下降或提高胰岛素的敏感性，从而预防和辅助治疗糖尿病。

膳食纤维对阳离子具有较强的结合和交换能力，可以与铅、汞等有毒有害重金属离子进行交换，而吸附在膳食纤维上的有毒有害重金属离子随粪便排出，可以有效延缓和减少有毒重金属在肠道的吸收，从而减少和预防饮食中有害物质对人体的毒害。

膳食纤维吸水后明显膨胀，可比原有的体积和重量增加10～15倍，既增加人的饱腹感，又能减少食物中脂肪的吸收，相对控制和降低膳食摄入的总能量，避免摄入过多热量导致体内脂肪堆积，达到控制体重的目的。

膳食纤维可改变肠道系统中微生物的组成，具有改善肠内菌群的功能。膳食纤维虽然不能被人体消化吸收，但能为肠道菌群提供发酵底物，被正常存在于人体肠道中的微生物所分解。膳食纤维可被大肠内有益菌发酵产生乙酸、乳酸等有机酸，降低肠道pH，同时诱导肠道菌群中的好气性微生物的生长，抑制厌氧菌的生长和繁殖，改善肠道菌群比例。一方面，增加肠道中有益菌群如双歧杆菌等的优势，减少有害菌活动所产生的有毒物质，防止肠道黏膜萎缩，维持肠道微生态平衡和健康。另一方面，有利于肠道有益菌合成维生素B ₃、维生素B ₆、维生素K等维生素以供人体利用。

各种谷类、豆类、坚果以及植物性食物如水果、蔬菜等均含有较为丰富的膳食纤维。蔬菜和水果中水分含量较高，因此膳食纤维含量相对较低，因此膳食中膳食纤维的主要来源是谷物。在谷类中，全谷粒和麦麸等富含膳食纤维，而精加工的谷类食品膳食纤维则含量较少。

食物中含量最多的是不可溶膳食纤维，它包括一些纤维素、木质素和一些半纤维素。谷物的麸皮、全谷粒和干豆类、干的蔬菜和坚果是不可溶膳食纤维的良好来源，而可溶性膳食纤维富含于燕麦、大麦、水果和一些豆类中。

综上所述，膳食纤维与人体健康关系密切，尤其与一些慢性非传染性疾病有关。随着生活水平的提高，食物加工精细程度和膳食模式的改变导致人们膳食纤维的摄入量趋于下降。因此，应重视膳食纤维与健康的问题，并注意改善膳食模式以达到健康化的目的。