第1章-谷物的生产与构造-1

学习：谷物籽粒结构、物理、化学性质、营养价值重点学习：谷物淀粉、谷物蛋白质以及其它组成成分的结构与化学、生物化学性质、谷物干燥、谷物安全贮藏的基本原理，以及谷物干法加工与湿法加工的基本方法本课程是食品科学与工程专业的重要专业课程，对今后从事与谷物加工有关的研究、开发、生产和管理工作有指导作用谷物科学原理本课程的目的、要求、地位和作用谷物科学原理作用

谷物科学是食品科学领域中十分重要的内容，与人们的日常生活有密切的联系，是一门古老又年轻的科学。随着科学技术的发展，谷物科学也取得了巨大的进步。食品科学与工程专业的学生了解谷物科学的基本原理，对于扩大知识面，加深对食品的理解是十分重要的。内容

本课程为适应本科专业目录的调整，根据重新制定的食品科学与工程专业教学计划而设置的学位课程，将系统讲述谷物科学及工艺学的基本原理和最新进展，主要内容包括：

谷物的生产与构造谷物的淀粉谷物蛋白和谷物的其它成分谷物干燥和谷物安全储藏谷物干法和湿法加工谷物加工副产品综合利用谷物中功能性成分的提取、分离方法等禾谷类作物都属于单子叶的禾本科(gramineae)植物，如水稻(rice)，小麦(wheat)，玉米(cornormaize)，大麦(barley)，高粱(sorghum)，粟(foxtailmillet)，燕麦(oat)等。其果实就是“颖果”，通常称为“籽粒”，具有外果皮、果皮、种皮、胚乳、胚等基本结构。

皮层

基本构造胚胚乳胚乳中储藏着营养物质（主要由淀粉构成），所以禾本科作物一般作为主食之用，是谷物加工的主要对象。第一章谷物的生产与构造冬小麦横切面扫描电子显微镜图P:果皮A:糊粉层E:胚乳右图：胚乳细胞第一节

稻

谷图1-1稻谷颖果的纵剖面示意图1.糊粉层2.胚乳3.种皮4.珠心层(又称外胚乳)5.果皮6.盾片7.胚根8.外胚叶9.胚芽10.胚根鞘11.中胚轴12.腹鳞13.侧鳞14.胚芽鞘15.外稃16.内稃糊粉层

由排列整齐的近乎方形的厚璧细胞组成。糊粉层细胞比较大，胞腔中充满着微小的粒状物质，叫做糊粉粒，其中含有蛋白质、脂肪、维生素和有机磷酸盐。糊粉粒胚乳

通常，胚乳是硬质和半透明的，某些稻谷品种有不透明的区域（称为腹白）

腹白是由胚乳中的空气间隙所引起。靠近糊粉层的胚乳细胞中的蛋白质比靠近胚乳中心细胞中的蛋白质多得多。淀粉

细胞由横向排列的长形薄壁细胞组成，比糊粉层细胞更大，而且愈进入组织内部，细胞愈大。胞腔中充满着一定形状的淀粉拉，越是深入胚乳组织内部的细胞，其中淀粉粒越大。淀粉粒的间隙中，充满着一种类蛋白质的物质。此类物质多，淀粉粒挤得紧密，则胚乳组织透明而坚实，为角质胚乳；此类物质少，淀粉粒之间空隙，则胚乳组织松散而呈粉状，为粉质胚乳。米粒的腹白和心白就是胚乳的粉质部分。稻壳

稻谷在收获时，粘附着稻壳，由花被（外稃和内稃）形成。稻壳约占毛稻重量的20%，含有丰富的纤维素(25%)，木质素(30%)，戊聚糖(15%)和灰分(21%)，灰分中含有大约95%的二氧化硅。糙米

稻谷除去稻壳后即为糙米，它包括果皮、种皮、外胚乳、胚乳和胚各个部分，其中，胚乳占到了米粒的最大部分，包括糊粉层和淀粉细胞。分类及特点：

籼稻亚种：粒形细长而稍扁平，稻壳较薄，耐压性差，加工时碎米多，米质胀性较大而粘性较弱粳稻亚种：粒形短而宽厚，稻壳较厚，耐压性强，加工不易产生碎米，出米率高，米质胀性较小而粘性较强品种淀粉性质糯稻：淀粉几乎全部为支链淀粉，色乳白，不透明，呈蜡状，米质疏松，产量较低，适宜做糕点和酿酒之用非糯稻：含直链淀粉10~30%，色较深，呈半透明的角质状态，米质硬而脆，一般作主食之用生长期的长短早稻中稻晚稻栽种地区土壤水分的不同水稻旱稻稻米加工时各组成的归属

出糠率（1）在加工同一精度的大米时，品质优良的品种及成熟而饱满的稻谷，因其纵沟较浅，糠层较薄，表面积相对减小，出糠率较低，出米率较高；（2）腹白和心白多的稻谷，结构疏松，硬度低，加工时易出碎米，品质较差，耐储性差；（3）爆腰的稻谷，加工时碎米多。爆腰率与稻谷的晒干程度有关，稻谷晒得过干，爆腰率高，影响大米的品质。碾米时，大部分胚与糠层一起被碾去。加工高精度的白米时，胚几乎全部脱落，进入米糠。理论上白米应当是纯胚乳。因此，根据米粒留皮和留胚的程度来判断大米的加工精度。精度愈高，除去的糠层和糊粉层愈多。糠层和糊粉层中含有极丰富的维生素和蛋白质。从营养角度看，不宜追求过高的加工精度。稻谷籽粒砻谷砻糠(由内稃和外稃组成)糙米果皮种皮外胚乳糊粉层胚乳碾白外糠层内糠层大米果皮种皮外胚乳糊粉层第二节

小

麦图1-2小麦籽粒的纵切面及横切面示意图1.茸毛2.胚乳3.淀粉细胞4.细胞的纤维壁5.糊粉细胞层6.珠心层7.种皮8.管状细胞9.横细胞10.皮下组织11.表皮层12.盾片13.胚芽鞘14.胚芽15.初生根16.胚根鞘17.根冠18.腹沟19.胚乳20.色素束21.皮层22.胚籽粒特点不带内外稃的颖果；平均长8mm，重35mg。籽粒大小随栽培品种及其在麦穗上的位置不同而呈现较大的差异；籽粒背面（有胚的一面）呈圆形，腹面（与胚相对的一面）有一条纵向腹沟，腹沟几乎有整个麦粒那么长，深度接近麦粒中心，两颊可能相互接触。腹沟不仅影响制粉时的出粉率，而且为微生物和灰尘提供藏匿的场所。小麦分类及特点属于禾本科大麦族小麦属，越年生(冬小麦)或一年生(春小麦)草本植物。按籽粒质地可分为软质小麦和硬质小麦。籽粒横断面有一半以上透明的(或称玻璃质的)为硬质小麦，籽粒横断面有一半以上不透明的为软质小麦。硬质小麦蛋白质含量较高，结构紧密，筋力好，出粉率高，营养价值高，烤制面包品质好，但粉色较差；软质小麦蛋白质含量较低，组织疏松，筋力较差小麦喜温燥，耐寒力较强，又因其种类（冬、春麦）不同而适应范围较广，小麦在各种土壤中均能栽培。全世界栽培小麦的面积超过任何其它作物。小麦籽粒中含有蛋白质、脂肪、淀粉等营养物质，其蛋白质的含量一般约为12%左右，最高可达25%。就营养价值来说，小麦高于稻米。第三节

玉

米图1-3玉米籽粒的纵切面及横切面示意图1.皮壳2.表皮层3.中果皮4.横细胞5.管状细胞6.种皮7.糊粉层8.角质胚乳9.粉质胚乳.10.淀粉细胞11.细胞壁12.盾片13.胚14.初生根15.基部16.盾片17.胚轴18.果皮19.粉质胚乳20.角质胚乳特点常见品种——马齿种

虽然禾本科蜀黍属、一年生高大草本植物的玉米有很多种类，但最常见的是马齿种，是普通谷物种子中最大的一种，粒重平均为370mg。籽粒颜色

变化较多，从白到黑褐或紫红色，可能是纯色的，也可能是杂色的，白色或黄色是最普遍的颜色。胚芽较大

占籽粒的10~14%，皮层约占籽粒的5~6%，其余部分为胚乳。胚乳中含角质淀粉较多的品种品质较好，含粉质淀粉较多的品质较差。营养价值较低

虽然脂肪含量较高，维生素较多，蛋白质比小麦粉略低而比大米高，但缺少赖氨酸和色氨酸，为缺价蛋白质，玉米粉适口性不好。同时存在半透明和不透明的胚乳。半透明胚乳结构紧密，没有空气间隙，淀粉粒呈多边形，紧密地结合在间质蛋白质中。这些蛋白质已确定为玉米醇溶蛋白体；在不透明胚乳中，淀粉粒是球形，为间质蛋白体所覆盖，其不透明性是因为有许多空气间隙。化学分析表明不透明和半透明的胚乳含有等量的蛋白质，但蛋白质的类型不同。图1-4玉米籽粒的扫描电子显微镜图（每单位长5微米）A：籽粒硬质胚乳横切面，可见到破损淀粉(BS)B：籽粒不透明部分横切面，可见到淀粉粒的球形、蛋白质以及大量的空气间隙第四节

大

麦图1-5大麦籽粒横切面示意图C：胚芽鞘F：叶状茎SN：盾片节CR：胚根鞘R：根V：维管系统S：盾片E：胚鳞上皮细胞H：外壳PT：果皮-种皮AL：糊粉层特点大麦为禾本科大麦族大麦属，越年生（大麦）或一年生（裸麦）草本植物。大麦属约20多种，一年生或多年生草本大麦籽粒颜色差异很大，有白、紫、蓝、蓝灰、紫红、棕红、黑等颜色。这些颜色主要有二种着色素：一为花青色素，在酸性状况下呈红色，碱性时呈蓝色；另一为黑色素化合物，呈现黑色。色素存花于稃、果皮和糊粉层中，有时也存在于淀粉胚乳中大麦籽粒由稃壳、果皮、种皮、胚乳、胚组成。胚乳由大量淀粉质厚壁细胞构成，淀粉粒较小麦的为小，粉质胚乳含淀粉多而蛋白质少，角质胚乳含淀粉少而蛋白质多第五节

高

粱图1-6高粱籽粒解剖图S.A.花柱残迹E.胚乳S.盾片E.A.胚轴特点高梁又名蜀黍、卢粟、茭子，是黍属的一种，为我国北方的主要粮食作物之一。

与其它谷物不同，高粱的果皮中含有淀粉粒。皮层往往含有较多的缩合单宁，味苦。

和玉米籽粒一样，高粱籽粒中同时含有半透明和不透明胚乳，不透明胚乳中的颗粒间存在大的空气间隙，正是这些空气间隙造成了其外观的不透明。

第六节粟粟，又名谷子（北方），去稃加工后的成品称为小米，在我国南方为了区别于稻谷而称其为小米粟为禾本科黍族狗尾草属，一年生草本植物，狗尾草属约140种，我国约17种，一年生或多年生草本，圆锥花序顶生呈塔状，小穗无芒，有小花1~2朵，外稃革质，平滑或有皱纹我国主要粮食作物之一。种植范围很广，北起黑龙江畔，南到五指山区，从东海之滨到西藏高原都有生产，主要产区为淮河以北至黑龙江省粟带壳（内外稃），有光泽，颜色有多种，常见的有黄，乳白，红，土褐等，籽粒较小（8~9mg），胚乳中同时有半透明和不透明的部分，这与高粱和玉米相同特点粟籽粒横切面的扫描电子显微图左图不透明部分：可见空气间隙和球形淀粉粒。右图玻璃质部分：无空气间隙，可见多边形的淀粉粒和蛋白质体(P)第七节燕麦燕麦属约50种，我国有8种，多数有较高的营养价值。小穗有花2~6朵，结成疏散的