谷物中的其他成分.ppt

第四章 谷物中的其他成分 组成植物细胞壁的主要成分(半纤维素和果胶质 ) 。 D-葡萄糖以-1,4-糖苷键连接的直链状高分子化合物 ，没有分支。 不完全的结晶体（结晶化度6070% ）、高度有序 。 水不溶、无还原性、可发生成酯，成醚反应。 可以抵抗许多生物体及酶的攻击。 纤维素是茎杆、粗饲料及皮壳的主要成分（4050% ），果皮（30%），胚乳（0.3%左右）。 一、纤维素 第一节 非淀粉多糖 纤维二糖基纤维二糖基 纤维素的基本结构，纤维素的基本结构，X X代表聚合体的长度代表聚合体的长度 二、半纤维素（hemicellulose）和戊聚糖（ pentosans） 广泛分布在植物界，是构成细胞壁和将细胞连在一起的粘 连物质。 化学结构很不一致，从-葡聚糖到可能含有戊糖、己糖 、蛋白质和酚类物质的多聚体，变化多样。 组成其基本成分的糖类包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡 萄糖、葡糖醛酸等。 半纤维素结构多样，化学组成很不相同，在水中有不同的 溶解性（水溶性和水不溶性）。 小麦粉中含有 1.01.5%水溶性戊聚 糖，水不溶性戊聚糖 2.4%， 糖类：D-木糖、 L- 阿拉伯糖、 L-半乳 糖，和蛋白质。 其主链是以-1,4键 结合的D-吡喃木糖 残基，在2、3位上有 一个脱水L-呋喃阿拉 伯糖残基。 小麦粉水溶性戊聚糖小麦粉水溶性戊聚糖 小麦胚乳中，水不溶性戊聚糖可以从水洗 除去面筋之后，剩下的浆液（尾淀粉）之 中分离。 水不溶性戊聚糖中主要含有的单糖有D-木 糖、L-阿拉伯糖和D-葡萄糖，其结构与水 溶性戊聚糖类似，但分枝程度更高。 阿魏酸阿魏酸 低聚糖一般是由210个相同或相异的单糖通过糖 苷键连接而成的糖，亦称为寡糖，用稀酸可将其 水解成单糖。 低聚糖中以双糖分布最为普遍。粮食中主要的低 聚糖有蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、棉子糖、水苏 糖等。 三、低聚糖 (1) 改善人体内微生态环境，有利于双歧杆菌等 有益菌的增殖，调节胃肠功能； (2) 改善血脂代谢，降低血液中胆固醇和甘油三 酯的含量； (3) 低聚糖属非胰岛素所依赖，不会使血糖升高 ，适合于高血糖人群和糖尿病人食用 ； (4) 发热量很低，很少转化为脂肪； (5) 不被龋齿菌形成基质，也没有凝结菌体作用 ，可防龋齿。 低聚糖的功能作用 普通小麦中含有2.8%左右的糖 (包括低聚糖)。这 些糖中含有少量葡萄糖 (0.09%)和果糖 (0.06%) ，水平较高的蔗糖 (0.84%)和棉籽糖 (0.33%)及 水平高得多的葡果聚糖 (1.45%)。 葡果聚糖又称利沃辛 (levosine)，蔗糖是葡果聚 糖系列中最小的成员，接着是葡双果糖，再然后 便是低聚糖。分子量可增至2000左右。葡果聚糖 集中在胚乳中，胚芽和麸皮中缺乏。 小麦胚中总糖含量相当高 (24%)，主要是蔗糖和 棉籽糖。在手工解剖的胚中未发现葡果聚糖。麸 皮中主要的糖为蔗糖和棉籽糖，达46%。 糖类已用于判断小麦在不理想的条件下贮藏期间 所发生的变化。 小麦粉中葡果聚糖结构小麦粉中葡果聚糖结构 -D-葡1-2-D果6-2-D果6-2-D果6-2-D果6-2-D果 -D果-D果 22 11 糙米约含有1.3%的糖，主要是蔗糖，其次有葡萄糖、 果糖、棉籽糖。白米仅糖量更低，约为0.5%。以蔗糖 为主。 燕麦淀粉胚乳中，主要的糖为蔗糖和棉籽糖。 高粱中糖含量在16%，某些用于制糖的特殊栽培品 种含糖量较高。蔗糖是主要的糖，三糖棉籽糖和四糖 水苏糖的含量较少。 谷子中糖含量在2.62.8%，蔗糖约占总糖的三分之二 。 燕麦、稻谷都不葡果聚糖。 这些谷物中都不含有较明显的葡果聚糖。 四、果胶物质 与纤维素、半纤维素共同存在于植物细胞壁中 ，起到粘联细胞的作用 。 植物体内有三种存在方式 ：原果胶、果胶和 果胶酸。 原果胶原果胶 由半乳糖醛酸甲酯分子通过由半乳糖醛酸甲酯分子通过 -1,4-1,4-糖苷键连接而成的高分子化合物糖苷键连接而成的高分子化合物 果胶是原果胶的降解产物，分子量比原果 胶小，可溶于水，遇乙醇或50%的丙酮时沉 淀。 在可溶性果胶中加入酸或者糖时，形成凝 胶，在稀碱或果胶酶的作用下，容易脱去 甲氧基，形成甲醇和果胶酸（即半乳糖醛 酸）。 果胶酸：是果胶的降解产物，分子量进一步变小果胶酸：是果胶的降解产物，分子量进一步变小 ，果胶酸的分子大约有一百多个半乳糖醛酸残基，果胶酸的分子大约有一百多个半乳糖醛酸残基 缩合而成，可溶于水，呈酸性，果胶酸在有糖存缩合而成，可溶于水，呈酸性，果胶酸在有糖存 在时不能形成凝胶。在时不能形成凝胶。 果胶酸通过钙离子的结合形式果胶酸通过钙离子的结合形式 脂类（Lipids）是油脂及类脂的总称。有 脂溶性的共同特性。 分类：简单脂类、复合脂类、异戊二烯系 脂类（定义）。 脂类的用途 ：1、重要的生理功能 2、其 他工业用途。 脂类在谷物、油料籽粒中的分布和含量与 食用品质和耐藏性有密切关系。 第二节第二节 脂脂 类类 1 1脂类分类脂类分类 二、油脂 三酰甘油 一些谷物籽粒的油脂含量 种类含量（以干粒重计%）种类含量 小麦2.13.8玉米胚2340 大麦3.34.6小麦胚1213 黑麦2.03.5米糠1521 稻米0.863.1高粱2.15.3 小米4.05.5玉米35 脂肪酸 分类：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸（异构体，取 代基） 几种谷物籽粒中油脂的脂肪酸组成 谷物油脂中脂肪酸组成 14:014:116:016:118:018:118:218:320:0 小麦724121248556035 大麦21212412914565947 黑麦183125464 糙米11528133147254742 小米16252818314055251 玉米4714234635663 磷脂(Phospholipids) 在植物体内的存在方式。 按其组成分类。 磷脂的生理功能及工业用途。 谷物籽粒中的磷脂含量。 谷物种类类含量（%） 小麦0.40.5 玉米0.20.3 大麦0.74 糙米0.64 黑麦0.50.6 糖脂 (glycolipids) 糖脂是脂类中的一种含糖的脂溶性化合物 。 谷物中糖脂的分类。 一些谷物及植物中的糖脂(硫脂) 糖脂种类简称 单半乳糖甘二酯MGDG 双半乳糖甘二酯DGDG 单半乳糖甘二酯MGMG 双半乳糖甘一酯DGMG 磺基异鼠李糖双酰甘油SQD （1）萜类 （类胡萝卜素、维生素E、K 等） （2）甾醇类 （脂类中的不皂化物 ） 异戊二烯系脂类异戊二烯系脂类 1非极性脂的影响 向脱脂小麦粉中添加非极性脂超过一定 量，对面包的体积大小和面包心质地有 着不良影响。 小麦粉中的脂类与烘焙品质的关系小麦粉中的脂类与烘焙品质的关系 2极性脂的影响 极性脂主要是糖脂和磷脂。在面包烘焙过程中， 极性脂能抵消非极性脂的破坏作用，改进烘焙品 质。 在极性脂中，糖脂对于促进面团的醒发和改进面 包体积最为有效（DGDG）。 在面团中，一部分糖脂结合到淀粉粒的表面，在 烘焙温度下，形成蛋白质-糖脂-淀粉复合物，使 面包心软化，并起着抗老化的作用。 糖脂和磷脂都是良好的发泡剂和面团中的气泡稳 定剂，特别是当有蛋白质存在时，其作用更为明 显。 第三节 酶 （enzyme） 是活细胞内产生的具有高度专一性和催化 效率的蛋白质，生物体在新陈代谢过程中 ，几乎所有的化学反应都是在酶的催化下 进行的。 随着蛋白质分离技术的进步，生物酶的分 子结构、作用机理的研究得到发展。 谷物中存在不同类型的酶，它们影响着谷 物加工品质和加工制品的食用品质。 淀粉酶对谷物的食用品质有很大影响，如用发芽 小麦制成的面粉制作面包，会由于淀粉酶的水解 作用导致面包的粘芯。 当稻谷储藏时间过长，容易导致稻谷的陈化，加 工出来的陈米会由于本身淀粉酶活力的丧失，蒸 煮品质下降，缺乏新鲜米饭特有的粘软口感。 一、淀粉酶一、淀粉酶 淀粉酶对谷物的食用品质有很大的影响，如鲜薯 在蒸煮或者烘烤过程中，有50%以上的淀粉被淀 粉酶水解为麦芽糖，而当鲜薯被制成薯干时，淀 粉酶由于干燥失去活性，失去蒸煮以后鲜薯的味 道。 面粉发酵作馒头或者面包时，也需要有适量的淀 粉酶存在。 二、蛋白酶 谷物中的蛋白酶与加工食品的品质有关。 谷物种子中既有蛋白酶，又有肽酶，均是含有 SH的化合物。 激活剂：H2S、CyS、GSH（还原剂）。 抑制剂：H2O2、KBrO3、KIO3、K3Fe(CN)6（氧化 剂）。 籽粒不同部位的蛋白酶的相对活力不同。 不同生长期蛋白酶的活力不同（活化作用）。 蛋白酶对小麦面筋有弱化作用及抑制方法。 不同类型蛋白酶的作用条件。 三、酯酶 酯酶是指能够水解酯键的酶类（脂肪酶和植 酸酶）。 1、脂肪酶 基本性质。 与谷物在储藏期间的稳定性之间的关系。 杂粮，如玉米面等不耐储藏，容易变苦。 米糠油、小麦胚芽油等油料若精练不及时或者精练不 好，油品酸价增加很快，严重影响油品质量。 精度不高的面粉，由于脂肪含量较高，在储藏期间受 到脂肪酶的作用，不仅容易导致面粉食用品质的下降 ，而且对面筋蛋白质和烘焙品质产生影响。 谷物在储藏期间出现的问题，与脂肪酶有或多或少的关系：谷物在储藏期间出现的问题，与脂肪酶有或多或少的关系： 粮食、油料如小麦、玉米、稻米、高粱、大豆等 一般含有脂肪酶，一般在种子发芽后迅速产生。 脂肪酶一般存在谷物糊粉层中，在正常情况下， 脂肪酶与其作用的底物在细胞中有一个固定的位 置，彼此不会发生反应，但是当被制成成品粮时 ，酶与底物有了相互接触的机会，所以，从这个 角度出发，成品粮相对原粮更难保管。 2 2、植酸酶、植酸酶 在谷物如小麦、稻米、玉米以及一些豆类作物在谷物如小麦、稻米、玉米以及一些豆类作物 中，都含有植酸酶，植酸酶可以水解植酸，生中，都含有植酸酶，植酸酶可以水解植酸，生 成肌醇和磷酸。成肌醇和磷酸。 植酸酶的基本性质。植酸酶的基本性质。 小麦、稻米、玉米、高粱等谷物糊粉层中均含有 植酸，植酸与钙可以形成难以溶解的钙，容易降 低钙的生物利用率。 植酸酶的存在可以使植酸水解，这不仅可以促进 钙的吸收，而且生成的肌醇还是人体的重要营养 物质。 植酸酶在成熟的种子中才出现，它对干燥和冬眠的种子中 的植酸不发生水解作用。 当储藏条件不适当时，该酶就要发生催化植酸的水解作用 。如小麦贮藏在温度高、湿度大的条件下，无机磷含量增 加，同时植酸含量下降。 不同来源谷物和谷物的不同部位的植酸酶活力不同。 植酸及植酸酶的工业用途。 第四节 维生素 维生素是维持人和动物机体健康所必须的 一类营养素，不能在体内合成（或合成量 难以满足机体的需要），必须由食物供给 。 维生素的生理作用 谷物中维生素含量分布 加工精度的影响 常见的各主要维生素的类别和命名常见的各主要维生素的类别和命名 类别名称 脂 溶 性 VA，视黄醇（retinol） VD，钙化醇（calciferol） VE，生育酚（tocopherol） VK，凝血维生素（phylloquinone） 水 溶 性 1、维生素B族 VB1，硫胺素（thiamine） VB2，核黄素（riboflavin） 泛酸，（遍多酸）（pantothenic acid） Vpp，尼克酸，尼克酰胺（nicotinic acid and nicotinamide） VB6，吡哆醇(pyndoxine)及其醛、胺衍生物 生物素（biotin） 叶酸（folic acid） VB12，钴胺素（cobalamin） 2、维生素C，抗坏血酸（ascorbic acid） 3、维生素P，通透性维生素（pioflavonoids） 脂溶性维生素 维生素A 维生素A1（视黄醇） 维生素A2（3-脱氢-视黄醇） 全反型 全反型 植物性食品：维生素植物性食品：维生素A A效能的物质，如各种类胡萝卜素（效能的物质，如各种类胡萝卜素（ carotenoidcarotenoid） -胡萝卜素（胡萝卜素（-carotene-carotene） -胡萝卜素：维生素A元（provitamin A） 。 -胡萝卜素与维生素A生物活性比较。 玉米胚乳的玉米胚乳的-胡萝卜素含量（胡萝卜素含量（ug/gug/g） 胚乳颜色-胡萝卜素 含量 白色0.03 黄白色1.35 浅黄色3.00 深黄色4.50 小麦籽粒中的类胡萝卜素，主要是黄体黄素，不具有维生素小麦籽粒中的类胡萝卜素，主要是黄体黄素，不具有维生素A A的活力。的活力。 维生素E 分类 结构 化学性质 生理功能 植物油中的维生素植物油中的维生素E E的含量（的含量（mg/100gmg/100g） 来源总含量型型型 小麦胚芽油27919287 大豆油168209850 玉米油10212.689.4 米糠油915833 棉籽油8641369 花生油422022 -生育酚（苯骈二氢吡喃的衍生物）生育酚（苯骈二氢吡喃的衍生物） 水溶性维生素 硫胺素（维生素B1） 维生素B1 的生理作用： 参与a-酮酸氧化脱羧过程：脚气病。 抑制胆碱酯酶的作用：消化道疾病。 谷物籽粒中的维生素B1的含量 名称 VB1 mg/100g 名称VB1 mg/100g 小麦0.370.61糙米0.30.45 麸皮0.72.8（皮层）1.53.0 麦胚1.563.0（胚）3.08.0 面粉 （出粉率85%） 0.30.4（胚乳）0.03 （出粉率73%）0.070.1玉米0.30.45 （出粉率60%）0.070.08大豆0.10.6 谷物加工精度越高，维生素的损失量越大。谷物加工精度越高，维生素的损失量越大。 维生素B2（核黄素） 氧化还原特性。 核黄素在体内经磷酸化作用可生成黄素单核苷酸 （FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），它们 分别构成各种黄酶的辅酶参与体内生物氧化过程 。 维生素B2缺乏症。 核黄素（黄色）核黄素（黄色） 还原型核黄素（无色）还原型核黄素（无色） 谷物籽粒中的维生素B2含量与分布 名称维生素B2的含量 全麦粉0.060.37 麸皮0.781.45 麦胚0.280.69 标一粉0.040.13 在谷物加工过程中，保留维生素在谷物加工过程中，保留维生素B B 2 2 的方法的方法 与保留维生素与保留维生素B B 1 1 的方法是一致的。的方法是一致的。 小麦及其加工制品中的维生素小麦及其加工制品中的维生素B B 2 2 的含量（的含量（mg/100gmg/100g） 维生素C 又名抗坏血酸（ascorbic acid），它是含有内酯结构的多元 醇类，具有可解离出H+的烯醇式羟基，因而其水溶液有较 强的酸性。 可脱氢而被氧化，有很强的还原性，氧化型维生素C（脱 氢抗坏血酸）还可接受氢而被还原。 维生素C含有不对称碳原子，具有光学异构体，自然界存 在的、有生理活性的是L型抗坏血酸。 抗坏血酸（维生素C） 脱氢抗坏血酸（氧化型维生素C） 维生素C在酸性水溶液（pH4）中较为稳定，在中性及碱 性溶液中易被破坏，有微量金属离子（如Cu2+、Fe3+等） 存在时，更易被氧化分解；加热或受光照射也可使维生素 C分解。 植物组织中尚含有抗坏血酸氧化酶，能催化抗坏血酸氧化 分解，失去活性，所以蔬菜和水果贮存过久，其中维生素 C可遭到破坏而使其营养价值降低。 人体内缺少合成维生素C的酶类，不能合成维生素C，必须 依赖食物供给。 食物中的维生素C可迅速自胃肠道吸收，吸收后的维生素C 广泛分布于机体各组织，在体内贮存甚少，必须经常由食 物供给。 维生素C具有广泛的生理作用 1、防治坏血病 2、作为保健药物使用（参与体内的羟化反应、保护巯基 和使巯基再生（还原作用）、促进铁的吸收和利用、促进 抗体生成等重要生理作用）。 维生素C主要来源于新鲜的水果和蔬菜中，谷物一 般不含有维生素C，但是在种子发芽时，会出现维 生素C增长的情况。 种子发芽时的维生素种子发芽时的维生素C C的增长情况的增长情况 发芽天数小麦（ug/g干物质 ） 大豆（mg/株 ） 豌豆（mg/株） 0000 200.550.89 31.28未测 491未测2.28 51662.06未测 第五节 矿物质 矿物质与灰分 谷物中的矿物元素（灰分元素） 特定部位的矿物元素与其生理功能有密切 关系。 1、谷物籽粒中灰分的含量 几种谷物的灰分含量几种谷物的灰分含量 种类灰分含量（%）种类灰分含量（%） 稻谷5.30小麦1.95 玉米1.50大麦2.70 高粱1.70元麦2.10 粟2.80燕麦3.60 种类、品种不同，谷物的灰分含量不同种类、品种不同，谷物的灰分含量不同 矿物元素在谷物