第四章 谷物中的其他成分

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1、第四章 谷物中的其他成分,第一节 非淀粉多糖,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,纤维二糖基,纤维素的基本结构，X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-

2、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。,小麦粉中主要水溶性阿拉伯木聚糖的结构,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

3、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。,三、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,由半乳糖醛酸甲酯分子通过 -1,4-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，果胶酸在有糖存在时不能形

4、成凝胶。,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 脂 类,1脂类分类,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：磷脂类，含

5、有脂肪酸、醇(甘油醇或鞘氨醇)、磷酸及一个含氮碱基。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。,二、油脂,三酰甘油,一些谷物籽粒的油脂含量,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,磷脂(Phospholipids) 在植物体内的存在方式(蛋白质等的结合)。 按其组成分类（磷酸甘油酯、磷酸（神经）鞘酯）。 磷脂的生理功能（生物膜的重要组成成分）及工业用途（营养、抗氧化、乳化）。 谷物籽粒中的磷脂含量。,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

6、的分类（甘油醇糖酯、神经酰胺糖酯）。,一些谷物及植物中的糖脂,2异戊二烯(isoprene 2-甲基-1,3-丁二烯 )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。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。常见的有类胡萝卜素、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：-胡萝卜素、-胡萝卜素、-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

7、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”。, 型甾醇 型甾醇,甾醇是制造妊娠激素和雄素酮的原料,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,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

8、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

9、。,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,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（小麦面筋的弱化等）。 谷物种子中既有蛋白酶，又有肽酶，均是含有SH的化合物

10、。 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

11、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、植酸酶 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，生成肌醇和磷酸。 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

12、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,脂溶性维生素,维生素A,维生素A1（视黄

13、醇） 维生素A2（3-脱氢-视黄醇） 全反型 （哺乳动物和咸水鱼) 全反型（淡水鱼）40%,植物性食品：维生素A效能的物质，如各种类胡萝卜素（carotenoid）,-胡萝卜素（-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(6ug-1ug)。,玉米胚乳的-胡萝卜素含量（ug/g）,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的活力。,维生素E 分类 结构 化学性质 生理功能,又称生育酚，含有一个6-羟色环和一个16烷侧链，根据5,7,8位取代基不同而分类。以生育酚的活性最高。,-生育酚（活性最强）,苯并二氢吡喃的衍生物

14、,水溶性维生素,硫胺素（维生素B1） 参与a-酮酸氧化脱羧过程，以辅酶形式参与糖的分解代谢，有保护神经系统的作用（脚气病）。 促进肠胃蠕动，增加食欲：抑制胆碱酯酶的作用（消化道疾病）。,噻唑环,嘧啶环,谷物籽粒中的维生素B1的含量,主要存在于种子的外皮和胚芽中， 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），构成各种辅酶参与体内生物氧化过程，与酶蛋白结合形成黄素蛋白，若机体缺乏核黄素，细胞内的氧化、还原作用减少，物质和能量代谢紊乱将出现多种缺乏症状。 以口角炎、舌炎、结膜炎及皮炎为特征。,核黄素（黄色） 还原型核黄素（无色）,谷物籽粒中的维生素B2含量与分布,在谷物加工过程中，保留维生素B2的方法 与保留维生素B1的方法是一致的。,小麦及其加工制品中的维生素B2的含量（mg/100g）,复习题,1谷物中常见的非淀粉多糖。 2纤维素的分子链构成是怎样的？ 3简要叙述原果胶、果胶和果胶酸的区别。 4脂类物质的分类及定义。 5常见的脂溶性维生素。 6维生素B1和B2重要的生理作用。,