第三章 谷物蛋白质

1、蛋白质分子的组成蛋白质分子的组成 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成蛋白质的基本组成单位（氨基酸蛋白质的基本组成单位（氨基酸 ）氨基酸的不同结构，肽键的基本形式氨基酸的不同结构，肽键的基本形式氨基酸的分类氨基酸的分类（根据根据R R基团的结构不同分基团的结构不同分类类；根据极性不同分类根据极性不同分类）蛋白质的多级结构蛋白质的多级结构蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质 蛋白质的两性电离和等电点蛋白质的两性电离和等电点 蛋白质的变性蛋白质的变性 蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀 蛋白质的呈色反应蛋白质的呈色反应 谷物蛋白质概述谷物蛋白质概述 蛋白质是生物体的主要组成部分，植

2、物体内的蛋白蛋白质是生物体的主要组成部分，植物体内的蛋白质虽然比动物体的要少，但也是植物细胞的重要成质虽然比动物体的要少，但也是植物细胞的重要成分。分。谷物中的蛋白质含量会因种类、品种、土壤、气候谷物中的蛋白质含量会因种类、品种、土壤、气候及栽培条件等的不同而呈现差异。及栽培条件等的不同而呈现差异。一些常见谷物的蛋白质含量一些常见谷物的蛋白质含量 谷物蛋白质常用分类方法谷物蛋白质常用分类方法 传统的奥斯本传统的奥斯本- -门德尔（门德尔（Osborne-MendelOsborne-Mendel）分离法）分离法清蛋白类（清蛋白类（albuminsalbumins）：溶于水，加热凝固，为强碱、金属

3、盐类或有机：溶于水，加热凝固，为强碱、金属盐类或有机溶剂所沉淀，能被饱和硫酸铵盐析。溶剂所沉淀，能被饱和硫酸铵盐析。球蛋白类（球蛋白类（glubulinsglubulins）：不溶于水，溶于中性盐稀溶液，加热凝固，：不溶于水，溶于中性盐稀溶液，加热凝固，为有机溶剂所沉淀，添加硫酸铵至半饱和状态时则沉淀析出。为有机溶剂所沉淀，添加硫酸铵至半饱和状态时则沉淀析出。 醇溶蛋白类（醇溶蛋白类（prolaminsprolamins）：不溶于水及中性盐溶液，可溶于：不溶于水及中性盐溶液，可溶于70-90%70-90%的的乙醇溶液，也可溶于稀酸及稀碱溶液，加热凝固。该类蛋白质仅存在于乙醇溶液，也可溶于稀酸及

4、稀碱溶液，加热凝固。该类蛋白质仅存在于谷物中，如小麦醇溶蛋白。谷物中，如小麦醇溶蛋白。谷蛋白类（谷蛋白类（glutelinglutelin）：不溶于水、中性盐溶液及乙醇溶液中、但溶于：不溶于水、中性盐溶液及乙醇溶液中、但溶于稀酸及稀碱溶液，加热凝固。该蛋白也仅存在于谷类籽粒中，常常是与稀酸及稀碱溶液，加热凝固。该蛋白也仅存在于谷类籽粒中，常常是与醇溶谷蛋白分布在一起，典型的例子是小麦谷蛋白。醇溶谷蛋白分布在一起，典型的例子是小麦谷蛋白。一、小麦蛋白质小麦中含有小麦面筋蛋白质，约占面筋干重小麦中含有小麦面筋蛋白质，约占面筋干重的的8585以上，其中主要是麦胶蛋白（醇溶蛋以上，其中主要是麦胶蛋白（

5、醇溶蛋白）和麦谷蛋白（谷蛋白）。麦胶蛋白的含白）和麦谷蛋白（谷蛋白）。麦胶蛋白的含量约比麦谷蛋白少量约比麦谷蛋白少10%10%。这两种蛋白质分离方便，在稀酸中溶解面筋，这两种蛋白质分离方便，在稀酸中溶解面筋，添加乙醇配成添加乙醇配成70%70%的乙醇溶液，然后添加足的乙醇溶液，然后添加足够的碱以中和酸，在够的碱以中和酸，在44下放置一夜，麦谷下放置一夜，麦谷蛋白沉淀，溶液中剩下麦胶蛋白。蛋白沉淀，溶液中剩下麦胶蛋白。当面粉加水和成面团的时候，麦胶蛋白和麦谷蛋白当面粉加水和成面团的时候，麦胶蛋白和麦谷蛋白按一定规律相结合，构成像海绵一样的网络结构，按一定规律相结合，构成像海绵一样的网络结构，组成

6、面筋的骨架，其他成分如脂肪、糖类、淀粉和组成面筋的骨架，其他成分如脂肪、糖类、淀粉和水都包藏在面筋骨架的网络之中，这就使得面筋具水都包藏在面筋骨架的网络之中，这就使得面筋具有弹性和可塑性。有弹性和可塑性。麦胶蛋白和麦谷蛋白都是高分子亲水性化合物，核心部分由疏麦胶蛋白和麦谷蛋白都是高分子亲水性化合物，核心部分由疏水性基团构成，外壳由亲水性化合物构成。水性基团构成，外壳由亲水性化合物构成。当水分子与蛋白质的亲水基团互相作用时就形成水化物：湿面当水分子与蛋白质的亲水基团互相作用时就形成水化物：湿面筋。水化作用由表及里逐步进行，表面作用阶段体积增大，吸筋。水化作用由表及里逐步进行，表面作用阶段体积增大

7、，吸水量较少。当吸水胀润进一步进行时，水分子进一步扩散到蛋水量较少。当吸水胀润进一步进行时，水分子进一步扩散到蛋白质分子中去，蛋白质胶粒犹如一个渗透袋，使吸水量大增。白质分子中去，蛋白质胶粒犹如一个渗透袋，使吸水量大增。吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和乳化性等功能性质粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和乳化性等功能性质。麦胶蛋白是一类具有类似特性的蛋白质，其平均分子量麦胶蛋白是一类具有类似特性的蛋白质，其平均分子量约为约为40,00040,000，单链，水合时胶粘性极大，这类蛋白质的，单链，

8、水合时胶粘性极大，这类蛋白质的抗延伸性小或无，这可以认为是造成面团粘合性的主要抗延伸性小或无，这可以认为是造成面团粘合性的主要原因。原因。麦谷蛋白是一类不同组分的蛋白质，多链，分子量变化麦谷蛋白是一类不同组分的蛋白质，多链，分子量变化于于100,000100,000至数百万之间，平均分子量为至数百万之间，平均分子量为3,000,0003,000,000，有，有弹性但无粘性，麦谷蛋白使面团具有抗延伸性。弹性但无粘性，麦谷蛋白使面团具有抗延伸性。面筋蛋白质的质量评价面筋蛋白质的质量评价一般通过面团流变学特性测定（粉质曲线、拉伸曲线、吹一般通过面团流变学特性测定（粉质曲线、拉伸曲线、吹泡示功曲线）来

9、进行。泡示功曲线）来进行。粉质曲线：粉质曲线：在定量的小麦粉中加入水，在恒定温度下将小在定量的小麦粉中加入水，在恒定温度下将小麦粉揉成面团。根据揉制面团过程中混合搅拌刀所受到的麦粉揉成面团。根据揉制面团过程中混合搅拌刀所受到的阻力，由仪器自动绘出一条粉质曲线，从粉质曲线上可以阻力，由仪器自动绘出一条粉质曲线，从粉质曲线上可以得到吸水率、面团形成时间、稳定性、衰减度等参数。得到吸水率、面团形成时间、稳定性、衰减度等参数。 吸水率：是指面团最大稠度处于50020FU时所需加水量，以占14%湿基小麦粉重量的百分数表示，准确到0.1%。以正式测定时一次加水量（在25秒内完成）为依据。面团形成时间是指从

10、零点（开始加水）直至面团稠度达到最大时所需揉混的时间，准确到0.5min。一般软麦的弹性差，形成时间短，在14min之间，不适宜做面包；硬麦弹性强，形成时间的4min以上。稳定性指曲线首次穿过500FU（到达时间）和离开500FU（衰减时间）之间的时间差，准确到0.5分钟。如果曲线最大稠度时不是准确地集中在500FU标线，如在490或510FU，必须在490或510FU处画一条平行于500FU的线，用这条线来测取达到和离开的时间差。衰减度，又称软化度、弱化度，指曲线最高点的中心与达到最高点后12min时曲线中心之间的差值。衰减度反映面团在搅拌过程中的破坏速率，也就是对机械搅拌的承受能力，也代表

11、面筋的强度。数值越大，面筋越弱，面团容易向四周塌陷。粉质质量指数（FQN）：在某些国家，沿用从加水点开始，至比最大稠度衰减30FU处的长度，以mm表示，以便简化操作和提高效率。拉伸曲线：拉伸曲线：将通过粉质仪制备好的面团揉将通过粉质仪制备好的面团揉搓成粗短的面条，将面条两端固定，中间搓成粗短的面条，将面条两端固定，中间用钩向下拉，直到拉断为止，抗拉阻力以用钩向下拉，直到拉断为止，抗拉阻力以曲线的形式自动记录下来。曲线的形式自动记录下来。可以反映麦谷蛋白赋予面团的强度的抗延可以反映麦谷蛋白赋予面团的强度的抗延伸阻力，以及麦醇溶蛋白提供的易流动性伸阻力，以及麦醇溶蛋白提供的易流动性和延伸性所需要的

12、粘合力。和延伸性所需要的粘合力。面团抗拉伸阻力越大，筋力越强，但衡量面团的质量好坏通面团抗拉伸阻力越大，筋力越强，但衡量面团的质量好坏通常将面团延伸性和抗延伸阻力两个指标综合起来判断面粉品常将面团延伸性和抗延伸阻力两个指标综合起来判断面粉品质。质。比值过小，意味着阻抗性小，延伸性大，这样的面团发酵时比值过小，意味着阻抗性小，延伸性大，这样的面团发酵时会迅速变软和流散，做面包或馒头会出现成品个头不起，甚会迅速变软和流散，做面包或馒头会出现成品个头不起，甚至塌陷、瓤发粘现象；至塌陷、瓤发粘现象；若比值过大，意味着抗阻过大，弹性强，延伸性小，发酵时若比值过大，意味着抗阻过大，弹性强，延伸性小，发酵时

13、面团膨胀会受阻，起发不好，面团过硬，成品体积小，芯干面团膨胀会受阻，起发不好，面团过硬，成品体积小，芯干硬。故要求制作面包、馒头的面粉需能量大、比值适中，这硬。故要求制作面包、馒头的面粉需能量大、比值适中，这样的成品才会体积大，形状好，芯松软而且结构均匀。样的成品才会体积大，形状好，芯松软而且结构均匀。 二、玉米蛋白质 玉米籽粒中蛋白质含量一般在玉米籽粒中蛋白质含量一般在1010左右，其中左右，其中8080在玉米胚乳中，而另外在玉米胚乳中，而另外2020在玉籽粒的玉米胚在玉籽粒的玉米胚中。玉米籽粒中的胚乳同时有玻璃质和不透明部中。玉米籽粒中的胚乳同时有玻璃质和不透明部分，是由于蛋白质的分配不同

14、导致。分，是由于蛋白质的分配不同导致。玉米蛋白质以离散的蛋白质体和间质蛋白质存在于玉米蛋白质以离散的蛋白质体和间质蛋白质存在于胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的4050是人畜体是人畜体内不能吸收利用的醇溶蛋白（亦称为胶蛋白）。约内不能吸收利用的醇溶蛋白（亦称为胶蛋白）。约28%的谷蛋白和约的谷蛋白和约17%是采用传统的奥斯本是采用传统的奥斯本-门德尔门德尔分离法未发现的部分（以二硫键交联的醇溶蛋白）。分离法未发现的部分（以二硫键交联的醇溶蛋白）。从营养学的角度讲，玉米的蛋白质品质比起水稻和从营养学的角度讲，玉米的蛋白质品质比起水稻和小麦籽粒中的蛋白质就要差得多，消化率也低，蛋

15、小麦籽粒中的蛋白质就要差得多，消化率也低，蛋白质的利用率只有白质的利用率只有57左右。左右。氨基酸氨基酸玉米胚乳玉米胚乳赖氨酸赖氨酸2.02.0组氨酸组氨酸2.82.8精氨酸精氨酸3.83.8天冬氨酸天冬氨酸6.26.2谷氨酸谷氨酸21.321.3色氨酸色氨酸0.60.6苏氨酸苏氨酸3.53.5丝氨酸丝氨酸5.25.2脯氨酸脯氨酸9.79.7甘氨酸甘氨酸3.23.2丙氨酸丙氨酸8.18.1缬氨酸缬氨酸4.74.7胱氨酸胱氨酸1.81.8蛋氨酸蛋氨酸2.82.8异亮氨酸异亮氨酸3.83.8亮氨酸亮氨酸14.314.3酪氨酸酪氨酸5.35.3苯丙氨酸苯丙氨酸5.35.3三、大米蛋白质 大米含蛋白质

16、大米含蛋白质7 78 8，主要是碱溶性的谷蛋白。，主要是碱溶性的谷蛋白。大米蛋白质大部分分布在糊粉层中，大米加工精大米蛋白质大部分分布在糊粉层中，大米加工精度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就越多。越多。稻谷中蛋白质的量为稻谷中蛋白质的量为N N5.955.95。 大米蛋白含量与小麦和玉米相比虽然偏低，但却具有大米蛋白含量与小麦和玉米相比虽然偏低，但却具有优良的营养品质。这主要表现在四个方面。优良的营养品质。这主要表现在四个方面。1 1、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含赖氨酸赖氨酸、苯丙、苯丙氨酸等氨酸等必需

17、氨基酸必需氨基酸较多，含较多，含LysLys高的谷蛋白占大米蛋白的高的谷蛋白占大米蛋白的80%80%以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。2 2、大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理，大米蛋白的必、大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理，大米蛋白的必需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成更加接近于更加接近于WHOWHO认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。3 3、蛋白的利用率蛋白的利用率高，大米蛋白与其它谷物蛋白相比，生高，大米蛋白与其它谷物蛋白相比，生物价（物价（BVBV值）和蛋白质效用比率（值）

18、和蛋白质效用比率（PERPER值）高。值）高。4 4、低过敏性低过敏性（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为婴幼儿食品的配料。婴幼儿食品的配料。 三、大米蛋白质 大米含蛋白质大米含蛋白质7 78 8，主要是碱溶性的谷蛋白。，主要是碱溶性的谷蛋白。大米蛋白质大部分分布在糊粉层中，大米加工精大米蛋白质大部分分布在糊粉层中，大米加工精度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就越多。越多。稻谷中蛋白质的量为稻谷中蛋白质的量为N N5.955.95。 大米蛋白含量与小麦和玉米相比虽然偏低，但却具有大米蛋白含量与小麦和玉米相比

19、虽然偏低，但却具有优良的营养品质。这主要表现在四个方面。优良的营养品质。这主要表现在四个方面。1 1、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含赖氨酸赖氨酸、苯丙、苯丙氨酸等氨酸等必需氨基酸必需氨基酸较多，含较多，含LysLys高的谷蛋白占大米蛋白的高的谷蛋白占大米蛋白的80%80%以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。2 2、大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理，大米蛋白的必、大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理，大米蛋白的必需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成更加接近于更加接近于WHO

20、WHO认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。3 3、蛋白的利用率蛋白的利用率高，大米蛋白与其它谷物蛋白相比，生高，大米蛋白与其它谷物蛋白相比，生物价（物价（BVBV值）和蛋白质效用比率（值）和蛋白质效用比率（PERPER值）高。值）高。4 4、低过敏性低过敏性（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为婴幼儿食品的配料。婴幼儿食品的配料。 四、燕麦蛋白质从营养的观点看，燕麦的从营养的观点看，燕麦的氨基酸平衡氨基酸平衡非常好（与联合国粮农组织非常好（与联合国粮农组织规定的标准蛋白质相比）规定的标准蛋白质相比） ，在谷物中是独一无二的。，在谷物中是独一无二的。脱壳燕麦的蛋白质含量通常比其他谷物高得多。即便在蛋白质含脱壳燕麦的蛋白质含量通常比其他谷物高得多。即便在蛋白质含量较高时，其良好的氨基酸平衡也是稳定的，而其他谷物往往不量较高时，其良好的氨基酸平衡也是稳定的，而其他谷物往往不是如此。是如此。燕麦中蛋白质的分配不同于其他谷物，醇溶谷蛋白（燕麦中蛋白质的分配