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1、第三章 谷物蛋白质 蛋白质分子的组成 蛋白质的元素组成 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 氨基酸的分类（根据R基团的结构不同分类 ；根据极性不同分类） 蛋白质的多级结构 蛋白质的理化性质 蛋白质的胶体性质 蛋白质的两性电离和等电点 蛋白质的变性 蛋白质的沉淀 蛋白质的呈色反应 谷物蛋白质概述 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分。 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。 一些常见谷物的蛋白质含量 蛋白质来源蛋白质含量（% ） 蛋白质来源蛋白质含量（% ） 普通硬麦12
2、13燕麦1112 普通软麦7.510高粱1012 硬粒小麦13.515大麦1213 大米79玉米（马齿种 ） 910 黑麦1112 谷物蛋白质常用分类方法 传统的奥斯本-门德尔（Osborne-Mendel）分离法 清蛋白类（albumins）：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。 球蛋白类（glubulins）：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。 醇溶蛋白类（prolamins）：不溶于水及中性盐溶液，可溶于7090% 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 在于谷物中，如
3、小麦醇溶蛋白。 谷蛋白类（glutelin）：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，约占面筋干重的85 以上，其中主要是麦胶蛋白（醇溶蛋白）和麦 谷蛋白（谷蛋白）。麦胶蛋白的含量约比麦谷蛋 白少10%。 这两种蛋白质分离方便，在稀酸中溶解面筋，添 加乙醇配成70%的乙醇溶液，然后添加足够的碱以 中和酸，在4下放置一夜，麦谷蛋白沉淀，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 按一定规律相结合，构成像海绵一样的网络
4、结构， 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 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： 湿面筋。水化作用由表及里逐步进行，表面作用阶段体积 增大，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，其平均分子量约
5、 为40,000，单链，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原因。 麦谷蛋白是一类不同组分的蛋白质，多链，分子量变化于 100,000至数百万之间，平均分子量为3,000,000，有弹性 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 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）来进行。 粉质曲线：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。 A.A.面团最大稠度面团
6、最大稠度 B.B.面团形成时间面团形成时间(min) (min) C.C.面团稳定时间面团稳定时间(min)(min) D.D.面团坚韧性指数面团坚韧性指数 E.E.面团弱化程度（衰减度）面团弱化程度（衰减度） (12min,Bu)(12min,Bu) 粉质曲线（粉质曲线（farinogramfarinogram） 拉伸曲线：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 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。 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 和延伸性所需要的粘合力。 Rs: Rs: 延伸阻力（延伸阻力
7、（50mm50mm） RsRs: : 校正阻力校正阻力 RmRm: : 最大阻力最大阻力 E: E: 延伸性（延伸性（mmmm） 拉伸曲线（拉伸曲线（extensogramextensogram） 吹泡示功曲线：测定原理 与拉伸曲线类似，都是根 据面团变形所用比功、抗 拉伸阻力和延伸性来测定 面团的性质。不同的是， 它用吹泡的方式使面团变 形。 从吹泡示功曲线得到抗变 形阻力（张力）和延伸性 的数值，曲线下所包括的 面积可以换算成1g面团变 形直至破裂所需要的比功 。 P P： 吹泡过程中所需最大压力（吹泡过程中所需最大压力（mmmm） W W： 吹泡所用的功（吹泡所用的功（mJmJ） L L
8、： 破裂点的平均最大横坐标（破裂点的平均最大横坐标（mmmm） 吹泡示功曲线（吹泡示功曲线（alveogramalveogram） 面筋、麦胶蛋白、麦谷蛋白的氨基酸组成（面筋、麦胶蛋白、麦谷蛋白的氨基酸组成（mol/10mol/10 5 5 g g蛋白质）蛋白质） 氨基酸面筋麦胶蛋白麦谷蛋白 精氨酸201520 组氨酸151513 赖氨酸9513 苏氨酸211826 丝氨酸403850 天冬氨酸222023 谷氨酸290317278 甘氨酸472578 丙氨酸302534 缬氨酸454341 亮氨酸596257 异亮氨酸333728 脯氨酸137148114 酪氨酸201625 苯丙氨酸323
9、827 色氨酸658 胱氨酸/2141010 蛋氨酸121212 谷氨酸含量 达总氨基酸的 33%，是生产 味精的原料。 小麦中谷氨 酰胺水平高引 起氮含量高， 小麦蛋白质的 含量估计是其 含氮量的5.7倍 。 小麦蛋白质 的氨基酸组 成不平衡， 第一限制性 氨基酸是赖 氨酸，第二 限制性氨基 酸是苏氨酸。 二、玉米蛋白质 玉米籽粒中蛋白质含量一般在10左右，其中80 在玉米胚乳中，而另外20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 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 于胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的4050是人 畜体内不能吸收利用的醇
10、溶蛋白（亦称为胶蛋白 ）。约28%的谷蛋白和约17%是采用传统的奥斯 本-门德尔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57左右。 玉米胚乳蛋白质的氨基酸组成（蛋白质）玉米胚乳蛋白质的氨基酸组成（蛋白质） 氨基酸玉米胚乳 赖氨酸2.0 组氨酸2.8 精氨酸3.8 天冬氨酸6.2 谷氨酸21.3 色氨酸0.6 苏氨酸3.5 丝氨酸5.2 脯氨酸9.7 甘氨酸3.2 丙氨酸8.1 缬氨酸4.7 胱氨酸1.8 蛋氨酸2.8 异亮氨酸3.8 亮氨酸14.3 酪氨酸5.3 苯丙氨酸5.3
11、 玉米蛋白质有高水玉米蛋白质有高水 平的谷氨酸，氨基平的谷氨酸，氨基 氮水平低表明谷氨氮水平低表明谷氨 酸是以酸而不是以酸是以酸而不是以 酰胺的形式存在的酰胺的形式存在的 。 高水平亮氨酸含量高水平亮氨酸含量 ，被认为与糙皮病，被认为与糙皮病 的发生有连带关系的发生有连带关系( ( 影响色氨酸代谢而影响色氨酸代谢而 诱发维生素诱发维生素p p缺乏缺乏) ) 。 玉米蛋白质的氨基酸组成（蛋白质）玉米蛋白质的氨基酸组成（蛋白质） 氨基酸清蛋白和球蛋白玉米醇溶蛋白交链玉米醇溶蛋白谷蛋白 赖氨酸4.180.460.574.38 组氨酸2.381.286.772.52 精氨酸7.352.163.464.
12、49 天冬氨酸10.065.121.737.90 苏氨酸4.602.933.864.04 丝氨酸5.235.114.035.15 谷氨酸14.7022.1823.6116.70 脯氨酸5.069.8417.836.95 甘氨酸6.692.024.724.12 丙氨酸7.109.014.927.49 半胱氨酸/23.732.270.870.64 缬氨酸5.283.436.075.27 蛋氨酸1.730.941.632.86 异亮氨酸4.253.532.233.97 亮氨酸6.5017.4910.2312.09 酪氨酸3.254.542.524.72 苯丙氨酸3.576.112.565.31 三、
13、大米蛋白质 大米含蛋白质78，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 度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就 越多。 稻谷中蛋白质的量为N5.95。 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。 1、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含赖氨酸、苯丙 氨酸等必需氨基酸较多，含Lys高的谷蛋白占大米蛋白的 80%以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。 2、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更 加接近于WHO认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。 3、蛋白的利用率高，大米蛋白与其
14、它谷物蛋白相比，生 物价（BV值）和蛋白质效用比率（PER值）高。 4、低过敏性（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为 婴幼儿食品的配料。 大米蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成大米蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成 必需氨基酸大米蛋白小麦蛋白玉米蛋白WHO模式 赖氨酸4.00.12.522.007.0 胱氨酸21.70.22.241.705.5 蛋氨酸2.20.32.111.304.0 异亮氨酸4.10.13.594.204.0 亮氨酸8.20.36.7914.61.0 苯丙氨酸5.10.34.753.205.0 酪氨酸5.20.33.205.20 色氨酸1.70.31.320.
15、60 缬氨酸5.80.44.225.70 苏氨酸3.50.22.874.10 几种蛋白质的几种蛋白质的 生物价（生物价（Biological Value Biological Value ，BVBV值）和值）和 蛋白质效用比率（蛋白质效用比率（ Protein efficiency ratio Protein efficiency ratio ，PERPER值值 ） 谷物BVPER 大米771.36-2.56 小麦671.0 玉米601.2 大豆580.7-1.8 鸡蛋-4.0 棉籽-1.3-2.1 蛋白质的生蛋白质的生物价物价：氮贮留量氮贮留量/ /氮吸收量氮吸收量 蛋白质效用比率：蛋白质效用比率：幼小动物增加体重幼小动物增加体重/ /摄入蛋白质量摄入蛋白质量 谷物籽粒中蛋白的主要组成和谷物籽粒中蛋白的主要组成和LysLys含量含量 谷物 清蛋白（ %） 球蛋白（ %） 醇溶蛋白 （%） 谷蛋白（ %） 赖氨酸（ %） 小麦5-105-1040-5030-452.3 大米2-52-101-575-903.8 玉米2-102-2050-5530-452.5 大麦3-1010-2035-5025-453.2 燕麦5-1050-6010-165-204.0 高粱5-105-1055-7030-402.7 黑麦20-305-1020-3030-403.7 四、燕麦蛋白质 从营养的观点看
