种子中的各种成分

1、第三章种子的化学成分了解种子的化学成分使我们了解种子生命活动的规律。确定种子在各方面的利用价值，为贮藏、加工、检验、选育新品种提供依据。第一节农作物种子化学成分及其分布（一）主要化学成分的生理作用1、生命活动的基质 蛋白质2、生命活动的能源一一淀粉、脂肪，蛋白质有时也可以作为能源3、生理活性物质一一酶、维生素、生长素4、生命活动的介质和生化变化的参与者一一水（二）主要作物种子的化学成分按其主要化学成分状况及用途，分为粉质种子、蛋白质种子和油质种子三大类。粉质种子大部 分化学成分贮存在胚乳内；而蛋白质种子（豆类）及油质种子绝大部分化学成分贮存在子叶内。1、禾谷类主要贮藏物质的含量：淀粉70%左右

2、 蛋白质10%左右，脂肪1 3%比较水稻、小麦、玉米：淀粉一差异不大；蛋白质一小麦玉米水稻脂肪一玉米小麦水稻玉米胚大，含油高2、豆类（1）分二种类型蛋白质高，糖类也高一一豌豆、菜豆、蚕豆、绿豆蛋白质高，脂肪也高一一大豆、花生（2）比较大豆、花生大豆蛋白质高，花生脂肪高 3、油质种子总的看，含油量高，蛋白质含量也高一一芝麻、向日葵、油菜（三）种子化学成分的分布禾谷类种子各部分的比率（重量）稃壳20-25%皮部水（三）种子化学成分的分布禾谷类种子各部分的比率（重量）稃壳20-25%皮部水（果稻种4厂皮）L米粒Mn糊（糙 j小t/粉米）、Lr层75-80%胚TL乳1、10-15%作物种子水分最白质陆

3、英OS灰分谷作物栗养麦13.0 戚0 15.0 15,0 富一9 LO.O 1。月 10.58.0 引 11.0 ?,5 J.6 L2.3 10.2 9.7 1】7 11.!)6A.2 67 2 酬5 6?,0 62.2 71.7 机$&4.2 65.81.4 4.4 1,9 2.17.2 1,7 3 1.3.32.42.2 1.9 LO &7 2.i 3 4 CM 8.1 HU2-7 15 1.72.53.4 2,0 Ih7 1,41410,01L.811涕10.236.0 36.D 25.0 25.。 3O.Q2ft,0 2D 35.C 53 6 50.017.51.6 l.fi18IS

4、小 3 07.43.85,5=57.43,03.2芝麻（仁） ff.麻 大祢相干 仁） 浦菜 盈麻5 15.56.28.020.3 炉 24.0 24.03M1912X 12.6 24.0 20.0 14.8 25 27J3.6 44.7 35.? S0.D 33.3 43 513.32J6,315. D2,25 一。4,43.63,5 25%粳稻20%支链淀粉：晚釉稻杂交稻早釉稻米饭中直链淀粉含量低好吃，质地较软，粘性较强。所以，粳米比釉米好吃。（2）纤维素和半纤维素共同点：成分主要是六碳糖存在部位细胞壁中，（果种皮主要成分）功能一一胞壁原料，保护作用不同点：纤维素不能被种子利用，不易被消化

5、吸收半纤维素可作为贮藏物质，发芽时能被半纤维素酶水解利用（二）脂类包括脂肪和磷脂两大类，前者以贮藏物质的状态存在于细胞中，后者是构成原生质的必要成分。1、脂肪高能：贮藏的能量比相同重量的糖或蛋白质几乎高一倍比重小：自然界中大部份的种子均以脂肪作为主要的贮藏物质。（1）成分脂肪酸+甘油结合而成，种子中重要的脂肪酸:饱和脂肪酸*不饱和脂肪脂肪酸+甘油结合而成，种子中重要的脂肪酸:饱和脂肪酸*不饱和脂肪酸软脂酸硬脂酸油酸亚油酸脂肪的性质决定于脂肪酸。16 C18 C一个双键18： 1二个双键18： 2亚麻酸 三个双键18： 337C时，三者氧化比率为1:30:80,亚麻酸是油酸的80倍。固体脂肪中含

6、大量的饱和脂肪酸，液态脂肪中含大量的不饱和脂肪酸，种子以不饱和脂肪酸 为主。（猪油多为饱和脂肪酸，植物油为不饱和脂肪酸多）优良的食用油要求亚油酸含量较高而亚麻酸的含量很低。向日葵、大豆和玉米胚油中的亚油 酸均在50%以上。油菜脂肪含：油酸亚油酸一一降低胆固醇，如缺少，生长停滞、皮肤干燥、生白内障亚麻酸一一作用同亚油酸，更强。极易变质，变质后产生致癌物质芥酸一一22烯酸（一个双键），使冠状动脉硬化，吃多后使生长停滞有足够的饱和脂肪酸吃下， 可抵销芥酸的作用。油菜育种上应降低它的含量而提高亚油酸的含量，降低亚麻酸、芥酸含量 。“双低”一一低芥酸、低硫葡萄糖甙（2）脂肪性质的指标酸价一一中和1g脂肪

7、中游离脂肪酸所需的氢氧化钾毫克数。在贮藏湿度较高的情况下，种子中 或微生物中的脂肪酶发生作用，促使脂肪物质分解而脱出游离脂肪酸，有酸性，于是种子酸价 增高，品质恶化，脂溶性维生素破坏，种子生活力下降；棉籽的酸价5%基本上是死种子，1% 以下是活种子。碘价一一100g脂肪吸收碘的克数。种子中不饱和脂肪酸的双键能与碘发生化合作用。双键愈多 ，脂肪的碘价愈高，表明脂肪中的脂肪酸不饱和程度愈大。不饱和脂肪酸的含量愈高，脂肪愈 容易氧化。碘价高，不耐贮藏。碘价高的作为油漆，如桐油，一涂就干，双键被氧化。（3）脂肪的酸败v?种子在贮藏过程中，由于脂肪变质产生醛、酮、酸等物质，发生不良的气 味和滋味，使种子

8、品质降低，称为酸败。脂肪酸败会对种子品质造成严重影响，由于脂肪的分解，脂溶性维生素无法存在，并导致细胞 膜结构的破坏，而且脂肪的很多分解产物都对种子有毒害作用，食用后还能造成某些疾病的恶 化及细胞突变、致畸、致癌和加速生物体的衰老，因此酸败的种子可以说完全失去种用、食用 或饲用价值。油脂的酸败可包括水解和氧化两个过程：水解一一在水分较高的种子中，脂酶发生作用，将脂肪水解为游离脂肪酸和甘油，水解过程所 需的脂酶，既存在于种子中，又大量存在于微生物中，因此微生物对脂肪的分解作用可能比种 子本身的脂酶作用更为重要。氧化一一饱和脂肪酸的氧化是在微生物的作用下，脂肪酸被氧化生成酮酸，然后酮酸失去一分 子

9、二氧化碳分解为酮；不饱和脂肪酸的过氧化有化学氧化及酶促氧化，种子中脂质的氧化一般 是酶促作用的氧化，但也存在自动氧化过程。在脂肪氧化酶或其他物理因素的催化下，游离态 或结合态的脂肪酸氧化为极不稳定的氢过氧化物，然后继续分解形成低级的醛和酸等物质，其 中危害最严重的是丙二醛，对细胞有强烈的毒害作用。酸败的影响因素：内因种皮状况：完整，保护性好；破裂易发生。脂肪成分：脂肪的不饱和程度愈高，氧化速率愈快，变质愈为迅速。种子中含有的抗 氧化剂如维生素E、维生素C、胡萝卜素及酚类物质等，均有利于延缓和降低脂肪酸败作用。 外因一一水分高，温度高，光照强，氧气充足，种子易酸败。保存食用油：密闭、放低温处、小

10、口容器、装满、避光（如棕色瓶）不易酸败。面粉发苦也是酸败。出粉率高的粉，胚、糊粉层也在其中，脂肪含量高，易酸败。加工时，去掉胚、糊粉层，才能长期贮藏。2、磷脂种子中的脂类物质除脂肪外，还有化学结构与脂肪相似的磷脂，但前者是贮藏物质，后者是细 胞原生质的成分一一各种细胞膜的必要组分，对于限制细胞和种子的透性，维持细胞的正常功 能是必不可少的。种子中磷脂的含量较营养器官为高，一般达0.51.7%磷脂的代表性物质是卵磷脂和脑磷脂。禾 谷类、花生、羽扇豆、棉、亚麻、向日葵等种子中均含有少量；大豆种子的磷脂含量较高（1.6 2.0%），胚芽较子叶含量更为丰富，因此大豆种子常用于提取磷脂制成药物，用以促进

11、和提高 大脑的功能。结构：甘油+脂肪酸+脂肪酸+磷酸+含氮碱脂肪酶能使脂肪酸从磷脂中水解出来，磷脂酶能分解甘油与磷酸之间的化合键。（三）蛋白质1、种子蛋白质的种类蛋白氮一一主要以蛋C白质存在贮藏蛋白种子 中的 含氮 物蛋白氮一一主要以蛋C白质存在贮藏蛋白种子 中的 含氮 物非蛋白氮一一主要以氨基酸形式存在，集中于 胚及糊粉层，含量很低，但在生理状态不正常的种子中，如未成熟的、受过冻害的和发过芽 的种子，则含量较高。种子中的大部分蛋白质是贮藏蛋白质一一属于简单蛋白质，主要以糊粉粒或蛋白体的状态存在 于细胞内，只有极少量的蛋白质才是复合蛋白质，主要是脂蛋白和核蛋白。2、贮藏蛋白质的分类简单蛋白质可

12、根据其在各种溶剂中溶解度的不同，分为：清蛋白一一在加热或在某种盐类的饱和溶液中发生沉淀，这类蛋白质主要是酶蛋白，在一般种 子中含量很少。球蛋白一一不溶于水，但溶于盐类溶液，它是双子叶植物种子所含有的主要蛋白质，在禾谷类 种子中虽普遍存在，但含量很少。醇溶谷蛋白一一不溶于水和盐类溶液，但溶于70%的酒精溶液，它是禾谷类特有的一种蛋白质， 含量很高，是禾谷类的主要蛋白质，其中赖氨酸含量较低，影响了它的营养价值。谷蛋白一一则不溶于水、盐类溶液和酒精溶液，但溶于稀酸溶液，这类蛋白在禾谷类尤其水稻 种子中的含量较高。醇溶谷蛋白和谷蛋白是面筋最主要的成分。在面包和馒头的制作过程中，面筋具有保持面团中 气体

13、的性能，凡面筋含量高和面筋品质优良（面筋的弹性及延伸性好）的麦粉有较好的面包烤制 品质，因此面筋是小麦品质的指标。面筋蛋白质存在于禾谷类种子的胚乳中，而胚和糊粉层中则仅含有清蛋白和球蛋白，不能形 成面筋。3、种子蛋白质的氨基酸组成种子的营养价值主要决定于以下几个因素：种子中蛋白质的含量构成蛋白质的氨基酸尤其是人体必需氨基酸的比率种子蛋白质能被消化和吸收的程度如果蛋白质的成分中缺少8种人体必需氨基酸中的任何一种时，动物就不能利用植物中的蛋白 质重新构成自己所特有的蛋白质，可见某些植物种子的蛋白质含量虽高，但由于品质欠佳， 仍影响了它的价值。8种人体必需氨基酸：苏氨酸色氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸缬

14、氨酸赖氨酸蛋氨酸禾谷类种子一一赖氨酸含量很低，一般只有动物蛋白质含量的1/2-1/3o禾谷类种子的食用 部分实际上是胚乳，其主要蛋白质是赖氨酸含量较低的醇溶性谷蛋白，胚部和糊粉层含有的 却是营养价值较高的清蛋白和球蛋白，它们作为麸皮（胚与糊粉层不易与果种皮分离，这些 成分在习惯上常统称麸皮）的重要成分而被利用作为饲料。稻米一一蛋白质相对较好，其赖氨酸含量高于麦类，因为稻米中醇溶谷蛋白含量很低，80%是 赖氨酸含量较高的谷蛋白。玉米种子一一严重缺乏赖氨酸和色氨酸，若单纯以玉米作为主食或饲料会引起不良的后果， 高梁的情况也类同。以玉米为主食的地区，人常生糙皮病，就是缺色氨酸引起。因为，色氨 酸能转

15、变为Vpp，缺色氨酸，就缺Vpp，人就生糙皮病。豆类种子一一缺少蛋氨酸，其中花生蛋白质的赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸均较低；蚕豆蛋白质 的蛋氨酸和色氨酸的含量很低；大豆种子赖氨酸含量丰富，营养价值最高。补救措施：补充其他植物蛋白质选育优良品种，美国选出玉米“奥帕克” -2,赖氨酸、色氨酸超过普通品种一倍，用普 通玉米和高赖氨酸玉米“奥帕克”作猪饲料试验表明，后者的日增重高于前者39%，最终重 量可达前者的3.6倍。采用强化措施，在缺乏人体必需氨基酸的食物中添加该种氨基酸，缺什么补什么，如日 本的赖氨酸盐酸盐加入面包中，提高蛋白质的利用率（强化米、面等）。第四节种子生理活性物质种子中存在某些化学物质，

16、其含量虽则很低，但具有调节种子生理状态和生化变化的作用， 促使种子生命活动的强度增高或降低。这类物质称之为生理活性物质，包括酶、维生素和 激素。（一）酶 从化学结构看，酶的成分是蛋白质，有些酶还含有非蛋白组分。非蛋白质部分是 金属离子（如铜、铁、镁）或由维生素衍生的有机化合物。1、酶的主要特征种子内的生物化学反应可由种子本身所含的酶所催化、调节和控制。酶具有底物专一性和作用专一性，对温度、酸度等敏感，具有可逆性，种子各种生理生化 变化是由多种多样的酶类共同作用所调控的。2、种子中重要的酶类根据酶催化的反应类型，可以把它分为以下几类：（1）氧化还原酶类参与氧化还原反应。（2）转移酶类 转移某些基

17、团（例如氨基、羧基、磷酸基和甲基等）。（3）水解酶类 在有水的条件下催化某些化合物的分解（如糖类、脂肪、蛋白质及核酸等）。（4）裂解酶类在无水条件下也能催化化合物的分解，包括双键破坏（如脱羧作用及脱氨作用等）。（5）异构酶类调节分子内部的转化，为分子内的氧化还原反应和转移反应（如6-磷酸葡萄糖转化为6-磷酸果糖）。（6）合成（连接）酶类 在传递能量的有机磷酸化合物（ATP）参与下使分子连接起来。上述每一类酶又可细分为许多亚类。大部酶分布在胚部。种子在发育成熟过程中，各种酶的活性很强，随着成熟度的提高和种子脱水，活性一般降低 甚至因破坏而消失，有些酶（如B-淀粉酶等）则与蛋白质结合以酶原状态贮存

18、于种子中，因 此成熟种子的代谢强度很低，处于相对静止的状态。当种子萌发时，紧接着酶的活化和合成 ，代谢强度又急剧增高。与食用的关系：成熟不充分和发过芽的种子中存在多种具活性的酶，这类种子不仅耐藏性差，而且还严重地影响食品的加工品质。如未成熟种子或发过芽的种子中，a-淀粉酶在麦粉制作面团发酵过程中产生许多糊精，使 制成的面包或馒头很粘，缺乏弹性（即“烤不熟的面包”）；而活性的蛋白水解酶则使加工 过程中的面筋蛋白质分解，于是面团保持气体的能力显著降低，制成的面包或馒头体积小 而坚实。（二）维生素一趋生素凡匾r谓蓼卜寮）生素 煽生素E（生育一趋生素凡匾r谓蓼卜寮）生素 煽生素E（生育翻水培性维生素地

19、生蜜C的坏血酸）大鼠存在于油质神子甲亟斋首美秒干的聘中，是一种覃妻的陷 藏化剂对阻止油赠的猊匡育皂普作捋-E此町种干生活为的尊项蔬腾对.变楼黄素、昵（毗醉堂），PP（地酸）、直取和 生物奏器.，具功能与异而存在部位用荷.天舂隽册为豆种于中 锥生莹B的舍跟李福、币答至种手徉在部位王宴亳莎底（职髀 冥）.祕鄱和描捋晨.因此碰策所制粉的推匿命葡，雄主孽耳 的损失也脱卿严重.一姬种子曾中时在，免生刈皮.番前.椒干林子中育.其他 种予在旗发谜程中花大童形成，使发芽呻孑的宫彝价值捉币艳维生素的生理作用和酶有密切关系，许多酶由维生素和酶蛋白结合而成，因此缺乏维生素 时，动植物体内酶的形成就受到影响。维生素对

20、于保持人体的健康是必不可少的，任何一种维生素的缺乏都会导致代谢作用的混乱和 疾病发生，但某些维生素（A和D）长期过多摄入，亦可引起中毒，造成维生素过多症影响健康， 而维生素B及C在体内多余时会及时排出，不致引起过多症。种子中的维生素含量不是很高，一 般容易因偏食而欠缺，不会因过高而中毒。（三）激素各种激素在成熟过程中均存在增高而后降低的趋势，一般在发育过程中增高，至种子成熟后期 迅速降低。在种子发芽过程中，萌发促进物质（germinatiom promotor）在一定时期内又迅速 显著增加，但在衰老的种子中，GA、CK等萌发促进物质产生的能力降低甚至完全丧失，萌发 抑制物质(germinati

21、on inhibitor)ABA在种子中的含量则可能因种子衰老而增多。(1)生长素IAA(吲哚乙酸)发育种子中的IAA由色氨酸合成，并非由母株运入。IAA有游离及各种形式 的结合态，在种子发芽前含量极低，大多数种子中以酯或以激素的前体存在，发芽后才水解 成为游离态并具活性的激素。萌发过程中贮藏于种子中的色氨酸也可运至芽鞘的先端，并在 这个部位合成IAA，促进萌发种子的生长，但这种激素与休眠的解除并不存在一定关系。赤霉素种子中GA的种类很多，不下数十种，赤霉酸(GA3)是其中重要的、活性较强的一种。各种赤 霉素的分子都是以赤霉素烷为基础的。种子本身具有合成GA的能力，而且绝大多数植物种子 的GA

22、含量远高于其他部位(Lang，1965)，合成赤霉素的部位是胚。种子中的GA有游离态和结 合态两种，结合态的GA常与葡萄糖结合成糖甙或糖酯，在种子发育的早期绝大部分GA是具活 性的，但成熟时转为钝化或进行分解代谢。在发芽过程中，贮藏在种子中的结合态GA可转化 为活性状态。GA能促进生长，主要是促使细胞伸长，在某些情况下也可促进细胞分裂，这类 激素在促进种子发育、调控种子的休眠和发芽中起着重要的作用，有些种子在休眠被打破并 给予萌发条件时，常伴有内源GA水平的提高，后熟过程可以使种子获得产生GA的能力。GA亦能加速非休眠种子的萌发及调控糊粉层中产生及释放淀粉酶、蛋白酶、B-葡聚糖酶等 酶类。对禾

23、谷类种子来说，GA的作用有两个部位，其一是胚，其二是胚乳的糊粉层。前者直 接促进种胚的生长和种子萌发，后者与胚乳淀粉层中营养物质的分解和萌发后的幼苗生长有 密切关系。GA3也是水稻恶苗病菌的代谢产物，因此GA3可从培养该真菌的液体培养基中提取。我国将 人工提取的GA3称之为920,可用于多种种子的处理、杂交水稻制种及其他用途。细胞分裂素细胞分裂素(CK)的作用是促进细胞分裂，对细胞伸长可能也有作用。CK可能在植株中合 成，随后流入种子，果实或种子本身也可能合成。种子发育时CK明显增加，尤其在种子组织 迅速生长时增加更快，以后又随成熟而降低。CK具有抵消抑制物质尤其是ABA的作用(Thomas，

24、1977)。在笋瓜等双子叶植物种子萌发 过程中，胚中轴能分泌CK，促使子叶中合成异柠檬酸裂解酶和蛋白水解酶，因此对这类种 子来说，CK具有重要的代谢调控作用。脱落酸ABA在发育过程中增高，在种子脱水过程时迅速降低。ABA在种子中存在时，正常的胚胎发育能 够进行，但认为它的作用是抑制植株上的种子直接从胚胎发育进入发芽。据研究，ABA还有 促进种子贮藏物质累积的作用。乙烯促进果实成熟，同时对种子休眠和发芽也有一定的调控作用。产生乙烯的部位是胚。 外施乙烯(或乙烯利)对种子的作用取决于其浓度，促进萌发的浓度低至0.001U/L仍有效。 高浓度的乙烯则起相反的作用一一抑制种子的萌发。第五节其他化学成分

25、(一)色素利用色素可以鉴定品种，而且能表明种子的成熟度和品质状况。例如红米的食味不佳；小麦籽粒的颜色会影响制粉品质和休眠期的长短；油菜种子的颜色影响出油率；大豆、菜豆等种子的颜色影响耐藏性和种子寿命。1、叶绿素主要存在于未成熟种子的稃壳、果皮及豆科作物的种皮中，成熟期间具有进行光合作用的功能 ，并随种子成熟而逐渐消失，但在黑麦（胚乳中）、蚕豆（种皮中）和一些大豆品种（种皮和子叶 中）的成熟种子中仍大量存在。2、类胡萝卜素存在于禾谷类种子的种皮和糊粉层中，是一种不溶于水的黄色素。麦粒胚乳颜色由此色素决定。3、花青素（一种糖甙）是水溶性的细胞液色素，pH不同，颜色不同（酸红碱蓝），主要存在于某些豆

26、科作物的种皮中， 使种皮呈显各种色泽或斑纹，如乌豇豆、黑皮大豆、赤豆等。有些特殊的水稻品种亦可存在于 稃壳及果皮中。紫稻的花青素存在于果皮内。在环境条件作用下，种子的颜色会发生改变，例如光照不足，受过严重冻害、经发热霉变及高 温损害，以及贮放时间较长的陈种子，和正常种子的颜色有一定区别。（二）矿物质种子中的矿物质有30多种，根据其在种子中的含量可分为大量元素及微量元素两类。各种矿 质元素的含量差异很大，一般以磷的含量为最高，它是细胞膜的组分，且与核酸及能量代谢 有密切关系，因而是种子发芽及幼苗的初期生长所必不可少的成分。胚与种皮（包括果皮）的灰分率高于胚乳数倍。一般矿质元素含量的高低与纤维素半纤维素的 含量是相应的。种子中的矿质元素大多与有机物质结合存在，随着发芽变成无机态，在生长部位的合成过程 中转化为新组织的成分。如贮藏态磷化合物非丁（植酸钙镁），发芽时转化为无机磷，参与各 种生理活动和生化反应。（三）种子毒物和特殊化学成分有些种子中含有一些特殊的化学成分，含量不高，但可能对本身具有某些生理作用或者对人 畜具有有害或有益的作用，值得引起重视。1、硫葡萄糖甙一一在各种类型