2 英文參考
cellulose[WS/T 476—2015 營養名詞術語]
3 概述
纖維素（cellulose）是指葡萄糖分子通過β-1,4-糖苷鍵連接而形成的葡聚糖[1]。屬不可溶性膳食纖維[1]。
膳食纖維（dietary fiber）是植物性食物中含有的，不能被人體小腸消化吸收的，對人體有健康意義的碳水化合物[1]。包括纖維素、半纖維素、果膠、菊粉等，還包括木質素等其他一些成分[1]。
纖維素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佈最廣、含量最多的一種多糖。無論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含布大量的纖維素。自然界中，植物體內約有50％的碳存在於纖維素的形式。棉花、亞麻、芋麻和黃麻部含有大量優質的纖維素。棉花中的纖維素含量最高，達90%以上。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質素共同存在。
4 纖維素的來源
纖維素是維管束植物、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，棉的種子毛是高純度（98%的纖維素。纖維素是世界上最豐富的天然有機物，佔植物界碳含量的50％以上。棉花的纖維素含量接近100％，爲天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素佔40～50％，還有10～30％的半纖維素和20～30％的木質素。此外，麻、麥稈、稻甘蔗渣等，都是纖維素的豐富來源。纖維素是重要的造紙原料。此外，以纖維素爲原料的產品也廣泛用於塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。食物中的纖維素（即膳食纖維）對人體的健康也有着重要的作用。
5 結構和性質
纖維素是一種複雜的多糖，有8000至10000個葡萄糖殘基通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。天然纖維素爲無臭、無味的白色絲狀物。纖維素在水中有高度的不溶性，同時也不溶於稀酸、稀鹼和有機溶劑，主要的生物學功能是構成植物的支持組織。
D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵連接而成的鏈狀高分子。具有（C6H10O5）n的組成。所謂α-纖維素（α－cellulose）這一名稱係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。寬度爲10—30毫微米，長度有的達數微米。應用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爲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（cellulose synthase（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（cellulose synthase（GDP forming） 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，成爲可溶性。
纖維素是由許多葡萄糖分子通過β－糖苷鍵連接而成的多糖。天然纖維素常同木質素、半纖維素、樹脂等伴生在一起。棉纖維是較純的纖維素（含97～99%）。纖維素不溶於水，但溶於濃鹽酸和濃硫酸，是地球上最豐富的多糖化合物，廣泛存在於植物如樹幹、竹稈、草稈、甘蔗渣中。纖維素爲植物細胞壁的主要成分，對植物體有支持和保護作用。纖維素不能爲一般動物所直接消化利用，但能爲若干微生物所消化分解，對人類無營養價值，但有刺激腸道蠕動的生理作用，故是膳食中不應缺少的成分。
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，分子量約50000～2500000，相當於300～15000個葡萄糖基脫水葡萄糖，其分子式爲：（C6H10O5）n, 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。分子式可寫作（C6H10O5）n。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，棉的種子毛是高純度（98%的纖維素。所謂α-纖維 素（α－cellulose）這一名稱係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。寬度爲10—30毫微米，長度有的達數微米。應用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爲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（cellulose synthase（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（cellulose synthase（GDP forming） 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，成爲可溶性。
植物細胞壁
纖維素不溶於水和乙醇、乙醚等有機溶劑，能溶於銅氨溶液（Cu（NH3）4（OH）2）和銅乙二胺溶液（（NH2CH2CH2NH2）Cu（OH）2）等。水可使纖維素發生有限溶脹，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。
6 膳食纖維
人類膳食中的纖維素主要含於蔬菜和粗加工的谷類中，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，過去認爲是“廢物”，現在認爲它在保障人類健康，延長生命方面有着重要作用。因此，稱它爲第七種營養素。
②纖維素比重小，體積大，在胃腸中佔據空間較大，使人有飽食感，有利於減肥。
③纖維素體積大，進食後可刺激胃腸道，使消化液分泌增多和胃腸道蠕動增強，可防治糖尿病的便祕。
④高纖維飲食可通過胃排空延緩、腸轉運時間改變、可溶性纖維在腸內形成凝膠等作用而使糖的吸收減慢。亦可通過減少腸激素如抑胃肽或胰升糖素分泌，減少對胰島B細胞的刺激，減少胰島素釋放與增高周圍胰島素受體敏感性，使葡萄糖代謝加強。
⑤近年研究證明高纖維飲食使Ⅰ型糖尿病患者單核細胞上胰島素受體結合增加，從而節省胰島素的需要量。由此可見，糖尿病患者進食高纖維素飲食，不僅可改善高血糖，減少胰島素和口服降糖藥物的應用劑量，並且有利於減肥，還可防治便祕、痔瘡等疾病。
纖維素的主要生理作用是吸附大量水分，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，從而可以預防腸癌發生。
各種膳食纖維
膳食纖維被營養學界稱爲“第七營養素”，1998年美國FDA建議，補充適量的膳食纖維可有效預防肥胖、糖尿病、冠心病、直腸癌、結腸癌等，膳食纖維通過吸收胃腸內的水份，迅速膨脹，使人體產生飽腹感，並且減少腸道吸收糖類、脂類物質，潤滑腸道，促進排便，抑制肥胖。
7 纖維素的分類
水溶性：也就是可溶性，含有樹脂，果膠，如水果、蔬菜、燕麥或豆類植物的種莢中，可去除殘渣及膽固醇。
非水溶性：也就是不可溶，含有纖維素、半纖維素、木質素，如果皮、蔬菜及動物的甲骨質中，其中果蔬類含的纖維種類最齊全、最豐富，它們可增加水分容積，軟化物質，刺激腸壁，幫助排泄並促進良性菌的發展。
果蔬
8 纖維素的用途
纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的，人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素化學與工業始於160多年前，是高分子化學誕生及發展時期的主要研究對象，纖維素及其衍生物的研究成果爲高分子物理及化學學科的創立、發展和豐富作出了重大貢獻。全世界用於紡織造紙的纖維素，每年達800萬噸。此外，用分離純化的纖維素做原料，可以製造人造絲，賽璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯類衍生物；也可製成甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚陰離子纖維素等醚類衍生物，用於石油鑽井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗滌、石墨製品、鉛筆製造、電子、塗料、建築建材、裝飾、蚊香、菸草、造紙、橡膠、農業、膠粘劑、塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。
纖維素是造約業和棉紡業的主要原料。經過加工處理可製造人造絲和人造棉。如鹼可使棉花纖維素部分溶解而形成鹼纖維素，再經二硫化碳處理得水溶性的黃纖維素——人造絲原料。纖維素與醋酸結合成的乙酸纖維素是照相膠捲、人造絲及多種塑料的原料。纖維素經濃硝酸處理後要形成硝化纖維素，是製造炸藥的原料。世界上每天有6億多噸木屑、秸稈、舊報紙等廢物未被利用，若將其中的纖維素加以利用，必爲人類創造大量財富。科學家正在研究利用纖維素酶水解纖維素生產酒精以代替石油。農業上利用綠色木黴等微生物（內含纖維素酶）處理秸稈，可使纖維素部分水解，用作牲畜飼料。
9 參考資料
- ^ [1] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會．WS/T 476—2015 營養名詞術語[Z]．2015-12-29．