谷物中的其它成分课件

谷物中的其它成分纤维二糖基(cellobiose)

纤维素的基本结构，X代表聚合体的长度第一节

非淀粉多糖一、纤维素(cellulose)

纤维素完全水解，产生葡萄糖；部分水解，产生纤维二糖。纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接的直链状高分子化合物，基本结构为纤维二糖。纤维素是一个大聚合体，其长度因来源和分离方法不同而异。X光衍射研究表明，纤维素与淀粉粒一样，也具有微晶束结构，分子中既有结晶状态部分，也有非晶质部分，而且结晶化度比淀粉粒高，可达60~70%，其微晶束由100~200条呈螺旋状长链的纤维素分子，彼此平行排列，通过氢键结合而成。微晶束的长度短于纤维素分子，可见每个长链纤维素分子，不只在一个微晶束里面，而是同时参加到多个微晶束里面。1.纤维素的化学特性纤维素的链长大约300~2500个葡萄糖残基，分子量约5万~40万。由于纤维素是高分子化合物，不是一种单纯的物质，是各种聚合度的混合物，所以测定的所谓分子量只是它的平均分子量。纤维素分子的极性基团，绝大部分-OH参与分子间和分子内的氢键的缔合作用，集聚力很强，具有高度的有序性和水不溶性，也不溶于一般的有机溶剂，加上

键的结合，使得这种多聚体能够抵抗许多生物体及酶的攻击，故纤维素的水解比淀粉困难得多。一般需在浓酸中或用稀酸在加压条件下水解。水解过程中可得到一些中间产物，最终产物为葡萄糖。纤维素可溶于氢氧化铜的氨溶液中，加酸后又沉淀出来。纤维素具有与淀粉相同的许多化学性质，如无还原性，还可发生成酯，成醚反应等，近年来又研究出了纤维素的新溶剂，为纤维素化学反应和纤维素的加工提供了新的前景。纤维素是植物中的主要结构多糖，是组成植物细胞壁的主要成分，在细胞壁的机械物理性质方面起着重要的作用。纤维素是茎杆、粗饲料及皮壳的主要成分，这些组织中纤维素的含量可以达到40~50%，因此，那些带壳收获的谷物（稻谷、大麦和燕麦）中含有的纤维素较多，谷物果皮中也富含纤维素（可达到30%），胚乳中的纤维素含量一般较少，只有0.3%左右。在植物组织中，纤维素通常与木质素和其它非淀粉多糖联系在一起。2.纤维素的存在形式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β-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60~70%）、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（40~50%），果皮（30%），胚乳（0.3%左右）归纳二、半纤维素(hemicellulose)和戊聚糖(pentosan)特点：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β-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）小麦粉中主要水溶性阿拉伯木聚糖的结构N：多聚体单位数*：分枝的位置小麦粉中含有1.0~1.5%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-半乳糖主链是以β-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。水溶性戊聚糖在水中形成粘滞的溶液。水不溶性戊聚糖与水溶性戊聚糖类似，但分枝程度较高。低聚糖（亦称为寡糖）：一般由2～10个相同或相异的单糖通过糖苷键连接而成的糖，用稀酸可将其水解成单糖。低聚糖中以双糖最为普遍。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。1、原果胶

由半乳糖醛酸甲酯分子通过α-1,4-糖苷键连接而成的高分子化合物

2、果胶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）。3、果胶酸果胶酸是果胶的降解产物，分子量进一步降低，约有100多个半乳糖醛酸残基缩合而成，溶于水，呈酸性在水溶液中与钙离子形成沉淀，常利用该反应测定果胶物质的含量有糖存在时果胶酸不能形成凝胶，故在工业上制取果胶时，尽量不使果胶水解，以免降低果胶的胶化能力果胶酸通过钙离子的结合形式第二节脂类

脂类(lipids)是油脂及类脂的总称。这类化合物在分子结构上差别很大，但脂溶性是它们的共性。三大脂类

油脂：脂肪酸与甘油所成的酯简单脂类(脂肪酸与醇所成的酯)

蜡：脂肪酸与长链一元醇所成的酯复合脂类：除脂肪酸与醇外，尚含有其它化合物，如谷物、油料中重要的复合脂类有：①磷脂类，含有脂肪酸、醇(甘油醇或鞘氨醇)、磷酸及一个含氮碱基。②糖脂类，含有糖(半乳糖、葡萄糖)、脂肪酸、甘油或鞘氨醇。异戊二烯系脂类：不含脂肪酸组分，如萜类和甾醇类。

在植物油脂工业中，人们习惯于把油脂以外的脂类称为类脂，它们在油品制取过程中因其脂溶性而与油品一起取出，这类化合物可以划分为可皂化和不可皂化两种类型。与油脂一样具有皂化性能的物质有：蜡、磷脂、糖脂、游离脂肪酸，不具有皂化性能的物质有萜类、甾醇类等物质，它们都能溶于油脂及油溶剂中。种类含量种类含量小麦2.1~3.8玉米胚23~40大麦3.3~4.6小麦胚12~13黑麦2.0~3.5米糠15~21稻米0.86~3.1高粱2.1~5.3小米4.0~5.5玉米3~5一些谷物籽粒的油脂含量（以干粒重计%）一、油脂1．油脂的组成和结构

油脂是油与脂肪的总称。习惯上把在室温下呈液体的叫油，呈固体的叫脂肪。从化学结构来看，都是三酰甘油。当甘油分子与一个脂肪酸分子缩合时，称为单酰甘油，与两个脂肪酸分子缩合时，称为二酰甘油。它们虽然是植物体内某些生化反应的重要产物，但在植物体内很少积累。由于分子一端具有亲脂性基团，另一端具有亲水性基团，因而可使三酰甘油乳化分散于水相中，有利于三酰甘油消化和吸收。工业上最早合成单、双酰甘油等作为食品乳化剂。2．脂肪酸（fattyacid）三酰甘油分子中，甘油是固定成分，与甘油相结合的脂肪酸则种类繁多。因此，油脂的性质，取决于脂肪酸的种类及其在各种三酰甘油中的含量和比例。研究三酰甘油分子结构和性质首先要了解脂肪酸的种类和性质。在自然界存在最多的是含偶数碳原子的饱和与不饱和的单羧基脂肪酸。在组织和细胞中，绝大多数脂肪酸是以结合形式存在，游离形式存在的脂肪酸极少。各种脂肪酸之间的类别，主要是碳原子数、碳原子间双键的数目及其所在位置或取代基团不同。简写法硬脂酸CH3(CH2)16COOH，表示为18:0。油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH，表示为18:1(9)或18:lΔ9

有时在表示双键位置的数字后标有表示顺式的c(cis-)和反式的t(trans-)，如果在表示双键位置数字后面不标任何字母时，就表示为顺式构型。饱和脂肪酸：一般从C4~C30，在油料和谷物籽粒中最普遍的饱和脂肪酸为软脂酸、硬脂酸和花生酸。不饱和脂肪酸：是指碳链中有双键存在的脂肪酸。

不饱和脂肪酸有两类异构体，即几何性（顺、反）与位置性（双键位置不同）异构体。顺反异构体因含双键，故有顺反异构体。高等植物的不饱和脂肪酸，几乎都具有相同的几何构型，而且都属于顺式(cis)，顺式不饱和脂肪酸当加入一些催化剂并加热时可转为反式。如食用菜籽油催化加氢时，即可产生反油酸。油酸反油酸脂肪酸在谷物籽粒中的分布谷物籽粒中油脂的脂肪酸成分随科属不同而异，往往种属相同者，其脂肪酸成分大致相似。谷物14:014:116:016:118:018:118:218:320:0小麦

7~241~21~24~855~603~5

大麦2121~24<1<29~1456~594~7

黑麦

18<3125464

糙米<1

15~28<1<331~4725~4742小米

16~25

2~818~3140~552~5<1玉米

4~71<423~4635~66<3

几种谷物籽粒中油脂的脂肪酸组成二、蜡(wax)蜡为一类由高级脂肪酸和高级脂肪醇所形成的酯。与油脂的不同是：形成蜡的醇不是甘油而是高级一元醇。实际上，植物蜡是多种成分的混合物。包括下列化合物：(1)烃类及其衍生物在不同植物或同一植物的不同组织的蜡中，烃类所占的比例不同，由C21~C37烃类组成的混合物，主要是C29和C31的饱和烃。(2)蜡酯植物蜡是由脂肪酸和脂肪醇形成的单酯，其结构为：脂肪酸一般包括C12~C36，脂肪醇一般也是含有偶数碳原子(C22~C30)的直链饱和醇，其中以C26和C28为主要成分。1．植物蜡的组成式中：Rl——脂肪酸的烃基

R2——一元醇的烃基2．蜡在谷物、油料籽粒中的含量

米糠油含蜡高达0.4%，大豆含蜡为0.002%，高粱含蜡为0.32%，蜡质玉米可以抽出0.01~0.03%的蜡。3．蜡的用途蜡在人体及动物消化道不能被消化，故无营养价值。蜡在造纸、皮革、纺织、制药、绝缘材料、文化用品、润滑油等方面，都有广泛的用途。虫蜡也可作为新鲜水果表面涂料，使水果保持新鲜，或延长保贮时间。三、磷脂(phospholipid)

磷脂几乎存在于植物体内各个部分，但是不像油脂那样以分散的油滴形式存在，而是与蛋白质等以结合态形式存在于组织中。磷脂也可作为贮存物质存在于种子中，特别是油料作物种子，磷脂含量较高，种子萌发时，作为能量的一个来源。谷物籽粒中的磷脂含量(%)谷物种类含量谷物种类含量小麦0.4~0.5糙米0.64玉米0.2~0.3黑麦0.5~0.6大麦0.74

分类磷酸甘油酯类——甘油醇酯衍生物磷酸（神经）鞘脂类——神经氨基醇酯的衍生物由神经鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和胆碱组成。R3：-H磷脂酸(PA)R3：-CH2CH2N+(CH3)3

磷脂酰胆碱(PC)R3：-CH2CH2NH2

磷脂酰乙醇胺(PE)R3：-CH2CH(NH2)COOH磷酯酰丝氨酸(PS)R3：-甘油磷酯酰甘油(PG)R3：-肌醇磷脂酰肌醇(PI)四、其它脂类

糖脂是脂类中的一种含糖的脂溶性化合物。分子中含有一个或一个以上的单糖分子。1972年Clayton用TLC-GLC分析了小麦的糖脂，1980年Morison系统介绍谷物中糖脂的测定方法，谷物糖脂的研究越来引起人们的重视。1．糖脂(glycolipids)甘油醇糖脂

由双脂酰甘油与己糖(主要是半乳糖或甘露糖或脱氧葡萄糖)结合而成的化合物，广泛存于绿色植物中，又称植物糖脂。组成糖脂的脂肪酸成分主要为亚麻酸(18:3)，另外就是一定分量的软脂酸(16:0)。小麦籽粒双半乳糖甘二酯含量较高。神经酰胺糖脂

是谷物中常见的糖脂。含有一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇和一个或多个单糖分子。2．异戊二烯(isoprene)脂类萜类萜类不含脂肪酸，也不能被皂化，是一种异戊二烯的衍生物。萜类可根据异戊二烯的数目进行分类，由两个异戊二烯构成的萜类称为单萜，由四个、八个异戊二烯构成的分别称为二萜、四萜等。谷物和油料中常见萜类有类胡萝卜素、维生素E、K等。类胡萝卜素是胡萝卜素、蕃茄红素及其氧化物的统称，约有300多种。在谷物、油料中最主要的类胡萝卜素有：α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、玉米黄素等，都由8个异戊二烯单位构成，胡萝卜素和叶黄素都是天然色素，易受氧化而脱色，油脂加热过程颜色变化可能与此有关。小麦胚中含胡萝卜素较多，如硬质红色春小麦、硬质红色冬小麦和硬质小麦平均每克小麦分别含胡萝卜素总量为5.65mg、5.81mg和7.21mg。甾醇类(sterol)

甾醇类属于脂类中的不皂化物，在有机溶剂中容易结晶。一般甾醇结构都有一个环戊烷多氢菲环。在环戊烷多氢菲的AB环之间和CD环之间各有一个甲基，称为角甲基。带有角甲基的环戊烷多氢菲称“甾”。α型甾醇β型甾醇五、小麦粉中的脂类与烘焙品质的关系

小麦粉和面团中的脂类淀粉脂类(存于淀粉粒内部)

非淀粉脂类(淀粉粒以外的脂类)处于直链淀粉的螺旋结构内部。需要用水使淀粉膨胀或用冷冻干燥等方法，使淀粉粒产生缝隙，结构破坏，脂类分子才会漏出。一般用热丁醇-水定量混合液就能把它提取出来。脂类结构：非极性脂类和极性脂类淀粉脂类在从面团形成直到烘焙过程中开始糊化之前，均无任何活性作用。非淀粉脂类中的游离脂类和结合脂类以及加入的表面活性剂则在小麦粉揉合形成面团、制成面包，直到面包陈化的各个阶段，都起着重要作用。存在状态：游离脂类和结合脂类(前者用石油醚等溶剂提取，后者用饱和丁醇水溶液或氯仿-甲醇-水混合液提取)。第三节

酶

类酶(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。一、酶的作用特点二、酶的分类和命名三、酶的分子组成和化学结构四、酶的作用机理五、酶促反应的动力学酶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。α-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，由于α-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α-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β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β淀粉酶水解为麦芽糖，而当鲜薯被制成薯干时，β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β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）。