食物繊維 消化酵素 によって消化 されにくい、食物 に含まれている難消化性成分の総称である。その多くは植物 性、藻類 性、菌類 性食物の細胞壁 を構成する成分であるが、植物の貯蔵炭水化物の中にはグルコマンナン やイヌリン の様に栄養学的には食物繊維としてふるまうものも少なくない。化学的には炭水化物のうちの多糖類であることが多い。
従来は、消化されず役に立たないものとされてきた。後に有用性がわかってきたため、日本人 の食事摂取基準で摂取する目標量が設定されている[ 1] 栄養素 ではない。
ヒト の消化管 は自力ではデンプン やグリコーゲン 以外の多くの多糖類を消化できないが、大腸 内の腸内細菌 が嫌気発酵 することによって、短鎖脂肪酸 やメタン 、二酸化炭素 、水素 などに分解される。短鎖脂肪酸の83%が酢酸 、プロピオン酸 、酪酸 で占められ、産生比は60:20:20の割合である。産生された短鎖脂肪酸の大部分は大腸から吸収される。酢酸は宿主のエネルギー源となり、プロピオン酸は肝臓で糖新生の原料として利用され、酪酸は結腸細胞に優先的にエネルギー源として利用される[ 2] セルロース 利用能力は意外に高く、粉末にしたセルロースであれば腸内細菌を介してほぼ100%分解利用されるとも言われている[要出典 。デンプンは約4kcal/g のエネルギーを産生するが、食物繊維は腸内細菌による醗酵分解によってエネルギーを産生し、その値は一定でないが、有効エネルギーは0 - 2kcal/gであると考えられている。また、食物繊維の望ましい摂取量は、成人男性で19g/日以上、成人女性で17g/日以上である[ 1]
食物繊維は、大腸内で腸内細菌によりヒトが吸収できる分解物に転換されることから、食後長時間を経てから体内にエネルギーとして吸収される特徴を持ち、エネルギー吸収の平準化に寄与している。大腸の機能は食物繊維の存在を前提としたものであり、これの不足は大腸の機能不全につながることになる。食物繊維をNSP[ 3]
1918年 、医師であるジョン・ハーヴェイ・ケロッグ は『自家中毒』[ 4] 菜食 をすすめた[ 5]
しかし、一方で栄養学では「食べ物のカス」ともされ、長年役に立たないものと認識されていた。たとえば、栄養学の創設者である佐伯矩 は、玄米 は栄養が多いが未消化物が多いので消化吸収の効率が悪いなどとして、ある程度精白した米である七分搗き米をすすめていた[ 6]
1960年代 の南アフリカのジョージ・オットル(George Oettle)が、食物繊維と大腸がんの関連の研究をしていた。1967年に、インドのマルホトラは食物繊維の摂取が多い場合、がんのリスクが減るという報告をしている[ 7]
1970年 前後、バーキット[ 8] ランセット などで研究報告[ 9] [ 10] [ 11] 全粒穀物 の食物繊維が有益であると述べ、このことは科学的研究によって確認されていった[ 12]
日本では2000年 の「第6次改定日本人の栄養所要量[ 13]
大きく水溶性食物繊維 (SDF : soluble dietary fiber)と不溶性食物繊維 (IDF : insoluble dietary fiber)に分けられる。粘性や発酵性で分類する場合もある。
水溶性食物繊維
（海藻に含まれる水溶性食物繊維）
不溶性食物繊維
不溶性食物繊維と水溶性食物繊維の特性をあわせ持つもの
レジスタントスターチ （難消化性でんぷん） - 難消化のメカニズムによりRS1からRS4までの4つの分類がある。米やジャガイモを炊いて冷やすといった手順でも変化する溶けるとゲル状となり栄養吸収をゆっくりとさせる。[ 17]
粘性食物繊維
非粘性食物繊維
大腸内のバクテリアにより発酵され短鎖脂肪酸 (SCFA)やガス(おなら)が産生される。[ 17]
発酵性食物繊維
ペクチン βグルカン グアーガム サイリウム イヌリン フラクトオリゴ糖類(FOS) 非発酵性食物繊維
熟した果物などに含まれている水溶性食物繊維は、食後の血糖値 の急激な上昇の抑制[ 18] [ 19] コレステロール の吸収を抑制する作用が報告されている。
野菜や穀類、豆類等に含まれている不溶性食物繊維は、大腸の蠕動運動を促す。
食物繊維の効用として、脂質異常症 予防、便秘 予防、肥満 予防、糖尿病 予防、脂質代謝を調節して動脈硬化 の予防、大腸癌 の予防、その他腸内細菌 によるビタミンB 群の合成、食品中の毒性物質の排除促進等が確認された。長寿地区住民の高齢者の食物繊維摂取量と同一人の腸内細菌叢を分析することによって、食物繊維の摂取量が多いと、働き盛りの青壮年なみに有用菌（ビフィズス菌 等）が優勢で老人特有の有害菌（ウエルシュ菌 等）は抑えこまれていることが実証された。さらにこの有用菌は腸内腐敗防止、免疫 強化、腸内感染の防御、腸管運動の促進といった作用のあることがわかった。
消化管内の必須栄養素であるカルシウム と結合し腸管からの吸収を阻害する働きもある[ 注 1]
日本では、特定保健用食品 （トクホ）の表示が認可されている[ 20]
2003年、世界保健機関 (WHO)と国連食糧農業機関 (FAO)による「食事、栄養と生活習慣病の予防[ 21] Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases ) では、肥満、2型糖尿病、心臓病のリスクを下げると報告し、野菜や果物や玄米のような全粒穀物 からの摂取をすすめている。
リード (N.W. Read) とティムス (J.M. Timms) による「トンネルの向こうに光は見えるか」という1987年の論文[ 22] 便秘 が軽減することは少ない」と著されている。
2007年11月1日の世界がん研究基金 とアメリカがん研究協会 によって7000以上の研究から分析したがん予防の報告書[ 23]
食物繊維摂取量との関連が検討された生活習慣病 は多岐に及び、心筋梗塞 の発症ならびに死亡、糖尿病 の発症との間に負の関連を認めたとする研究報告が数多くある。また、循環器疾患の強い危険因子である血圧 並びに血清 （または血漿 ）LDLコレステロール との間でも負の関連が示唆されている。さらに、肥満 との関連を示した疫学研究も多数存在する。一方、がん 、特に、大腸（結腸 並びに直腸 ）がんとの関連については、最近の疫学研究の結果は必ずしも一致していない[ 1] [ 24]
肥満防止 水溶性食物繊維は胃で膨潤することで食塊を大きくし、粘性を上げ、胃内の滞留時間を延ばし満腹感を与え、不溶性食物繊維は食物の咀嚼回数を増加させ唾液や胃液の分泌を促し食塊を大きくすることで効果を現す。 18-20歳の女子学生を対象に食事の調査を行ったところ、食事のGI値 （炭水化物が消化されて糖に変化する速さを相対的に表す数値）が高い群ほどボディマス指数 (BMI)（肥満の程度を表す値）が高くなり、食物繊維の摂取が多い群ほどBMIの値が低い結果が得られた[ 25] コレステロール上昇抑止 水溶性食物繊維が効果的、水溶性食物繊維は食物コレステロールの吸収抑制、コレステロールの異化・代謝・排泄の促進、胆汁酸 の回腸からの再吸収阻害による代謝・排泄の促進などがされる。 血糖値上昇抑制 水溶性食物繊維は粘度の高い溶液をつくり、胃から小腸への食物の移行を緩やかにする。また、拡散阻害作用、吸水・膨潤作用、吸着作用などがあり、摂取した食物は胃で消化され、緩やかに移行し、吸着され、吸収速度が緩慢となる結果、グルコースの吸収を緩慢にして血糖値の上昇を抑える[ 26] 熟した果物などに含まれている水溶性食物繊維（難消化性デキストリン ）は、食後の血糖値の急激な上昇の抑制[ 18] [ 27] ペクチン を食事とともに摂取すると、血糖上昇が抑制され、インスリンの分泌も抑制された[ 28] [ 29] サトウダイコン 、ヒマワリ 、アマダイダイ（オレンジ ）、グレープフルーツ 、ライム 、レモン 又はリンゴ などの果物に多く含まれる。グルコマンナン はコンニャク に多く含まれる水溶性食物繊維であり、グルコマンナンとグルコース を同時に摂取した場合、グルコマンナンには血糖値上昇抑制効果があった。グルコマンナンの粘性によるグルコースの拡散抑制による可能性がある。セルロース やプルラン では効果が認められなかった。なお、プルランは粘性が高いものの人体の消化酵素で消化されてしまう[ 29] アルギン酸ナトリウム は、主に褐藻 に含まれる多糖類 の一種であり、水溶性食物繊維の粘性により血糖 上昇抑制効果があり、また、二糖類 分解酵素の阻害効果による血糖上昇抑制効果も認められたとする研究がある[ 30] 寒天 を添加して摂取したところ米飯のみと比較して食後の最大血糖値 が低下し、GI値 も減少が認められたとする研究がある[ 31] 水溶性食物繊維のイヌリン について、ジャンボリーキ（無臭ニンニク 、ジャンボニンニク ）の乾燥粉末（イヌリン 60%含有）を糖尿病モデルラットに食餌とともに与えたところ食後血糖値の上昇が抑制された[ 32] 糖化ヘモグロビン (HbA1c)、マロンジアルデヒド の低下が認められ、スーパーオキシドディスムターゼ の活性が高まるなど抗酸化 能力の増加が認められた[ 33] 次の植物（キクイモ 、ダリア 、ゴボウ 、アザミ 、タンポポ 、ヤムイモ 、アーティチョーク （朝鮮薊）、チコリー 、葛芋 、タマネギ 、ニンニク 、リュウゼツラン （竜舌蘭））は水溶性食物繊維である高濃度のイヌリンを含む。 エンバク の水溶性食物繊維の大部分はβグルカン である。エンバク由来のβグルカンについて血中コレステロール 値上昇抑制作用、血糖値 上昇抑制作用、血圧低下作用、排便促進作用、免疫 機能調節作用などが欧米を中心に多数報告されている[ 34] オートミール に利用されている。大麦 には豊富な水溶性食物繊維が含まれており、その大部分はβグルカン である。大麦の摂取による血中コレステロール 値上昇抑制作用、血糖値 上昇抑制作用、BMI 値低減効果が報告されている[ 34] 麦飯 も参照のこと）。βグルカンは、植物、キノコ 類に多く含まれている。水溶性繊維であるグアーガム を食餌とともに摂取すると、血糖上昇が抑制され、インスリン の分泌も抑制された[ 28] [ 29] 水素ガスの産生と抗酸化作用 難消化性である食物繊維や乳糖 の摂取と腸内細菌 により呼気やおなら へのガスの産生と排出が高まる。産生されるガスは水素とメタン が多いが、メタンは個人差がありメタン産生菌を有していないとメタンは産生されない。おならと呼気の水素量の相関は0.44と高い[ 35] αグルコシダーゼ阻害剤 である糖尿病治療薬のアカルボース を服用すると炭水化物の吸収が抑制され大腸の腸内細菌により水素 などが発生するが、アカルボースの服用が心血管事故を抑制する可能性があり、この原因として高血糖 の抑制に加えて、呼気中に水素ガスの増加が認められ、この増加した水素の抗酸化作用 により心血管事故を抑制するメカニズムが想定されている[ 36] [ 37] 排便促進 不溶性食物繊維は結腸や直腸で便容積を増大させ、排便を促進する。 ダイオキシン類の排出 ダイオキシン類 を吸着して排泄する効果もあるため、体内からの排出速度を2 - 4倍に高めることで、ダイオキシン類の健康に対する影響が防げると示唆されている[ 38] 海藻 、全粒穀物 、豆 などに食物繊維が多く含まれる。実際の含有量は、産地、収穫時期、品種等で異なるため代表値である。
^ 健常人の平均として経口摂取した一日必要量600mgのうち、腸管から吸収される分が約350mg/日、腸管から上皮細胞とともに脱落する分が約200mg/日で、尿として約150mg/日、便として約450mg/日が排泄される。食物繊維 以外にもポリフェノール も腸管からのカルシウム吸収を阻害する;「清水 誠」、「カルシウムの吸収・代謝と骨の健康」、『食と健康 食品の成分と機能』、放送大学テキスト、p.157、2006年。 ^a b c 厚生労働省、「炭水化物 (PDF ) 」『日本人の食事摂取基準」（2010年版） 』、2016年7月22日閲覧 ^ Keith A. GARLEB, Maureen K. SNOWDEN, Bryan W. WOLF, JoMay CHOW, 田代靖人 訳、「発酵性食物繊維としてのフラクトオリゴ糖の医療用食品への適用 」『腸内細菌学雑誌』 2002年 16巻 1号 p.43-54,doi :10.11209/jim1997.16.43 ^ 食物科学のすべて 第4版 建帛社 P.M.GAMAN/K.B.SHERRINGTON 著 中濱信子 監修 村山篤子/品川弘子 訳 2006年12月 ^ John Harvey KelloggAutointoxication ,1918 ^ 石毛直道, 小林彰夫, 鈴木建夫, 三輪睿太郎, Kenneth F. Kiple, Kriemhild Coneè Ornelas『ケンブリッジ世界の食物史大百科事典 』朝倉書店〈4 栄養と健康・現代の課題〉、2004.9-2005.11 エラー: 日付が正しく記入されていません。（説明 ） ISBN 4254435312 。CRID 1130282271551740928 。https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R100000002-I000008014120 。 ^ 佐伯矩『栄養之合理化』愛知標準精米普及期成会、1930年。 ^ Malhotra SL (1967-08). “Geographical distribution of gastrointestinal cancers in India with special reference to causation” . Gut 8 (4): 361-72. 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