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1、第三章 粮食及油料的化学成分及 储藏期间的品质变化 每种粮食和油料都是由不同的化学物质按大致一定 的比例组成。这些化学物质富含营养价值。粮油储藏的 目的，在于使这些营养成分在储藏期间尽量保持不变， 甚至可使油料小麦等品质有所改善。因此研究粮食和油 料籽粒的各种化学成分及其在籽粒中的分布，对于决定 加工时的分离取舍、选择合理的加工方式、保证产品质 量和提高出率、采取有效的储藏措施、保持储粮品质等 方面具有重要的实际意义。第一节第一节 粮食及油料的化学组成粮食及油料的化学组成 一、粮食及油料籽粒的化学成分及其分布粮食及油粒的化学成分包括许多类，除了 水分和主要营养物质(淀粉、蛋白质和脂肪)以 外，
2、还含有少量的矿物质，维生素、酶及色素 等物质。粮食及油料籽粒中各种化学成分的含量， 在不同种类粮食及油料之间，相差很大，但在 正常稳定的条件下，同一品种的化学成分变动 的幅度较小。表3-1为几种主要粮食及油料籽粒 的化学成分及含量。 表3-1主要粮食及油料籽粒的化学成分及含量禾 谷 类类粮种水分蛋白质质碳水化合物脂肪纤维纤维 素灰分小麦13.510.570.32.02.11.6 大麦14.010.066.92.83.92.4 黑麦12.512.768.52.71.91.7荞荞麦14.510.861.02.89.01.9稻谷14.07.363.12.09.04.6 玉米14.08.270.64.
3、61.31.3 高粱12.010.369.54.71.71.8 栗10.611.271.22.92.21.9 豆类类大豆10.236.325.318.44.85.0 豌豆10.920.558.42.25.72.3 绿绿豆9.523.858.80.54.23.2蚕豆12.024.752.51.46.92.5 花生仁8.026.222.139.22.52.0 油 料芝麻5.420.312.453.63.35.0 向日葵7.823.19.651.14.63.8 油菜子7.319.620.842.26.04.2棉籽仁6.439.014.833.22.24.41.粮食及油料种类不同，化学成分有很大差异，
4、因此化学成分是作物 分类的主要依据。例如禾谷类籽粒的主要化学成分是约占6070% 的碳水化合物，其中主要是淀粉，故可称它们为淀粉质粮食，豆类 含有丰富的蛋白质，特别是大豆，约含40%的蛋白质，是最好的植 物性蛋白质；油料籽粒则富含脂肪，大约3050%，可做为榨油的 原料，称为油籽。2.带壳的籽粒(如稻谷等)或种皮比较厚的籽粒(如豌豆、蚕豆)含有较 多的纤维素。而含纤维素多的籽粒，一般灰分含量也较高。3.脂肪含量较多的籽粒，蛋白质含量也高，例如油料和大豆等。从表3-1中可以看出粮食及油料籽粒化学组成 有以下几个特点实际上，粮油籽粒的化学组成因品种、土壤及栽培 条件不同而有较大的变动，所以一般文献
5、中常见的化学 成分是多次分析多种样品所得的平均数值，只能供参考 或比较用。粮食及油料籽粒中各种化学成分的分布很不平衡，在不 同部位之间的含量相差很大，因此籽粒各部分的生理生 化特性也不一致。稻谷、小麦籽粒可作为禾谷类籽粒的 代表，表3-2为稻谷籽粒各部分的化学组成。表3-2 稻谷各部分的化学组成(%) 以上明胚在整个籽粒中所占的比例很小，但含有较高的蛋白质、脂肪 和可溶性糖及矿物质。如稻胚的水分为8.8%，蛋白质18.120.9%， 脂肪17.623.8%，矿物质8.9-9.1%。化学成分稻谷米米糠稻壳变变异范围围平均变变异范围围平均水分8.119.612.09.1 13.012.212.51
6、1.4蛋白质质5.4 10.47.27.1 11.78.613.23.9淀粉47.7 68.056.271.0 86.076.1-蔗糖0.1 4.53.22.1 4.83.938.725.8糊精0.8 3.21.30.9 4.01.8-纤维纤维 素7.4 16.510.00.1 0.40.214.140.2脂肪1.6 2.51.90.9 1.61.010.11.3矿矿物质质3.6 8.15.81.0 1.81.411.417.4表3-3小麦籽粒各部分的化学组成(干基%) 籽粒部分重量比例%蛋白质质脂肪淀粉糖分戊聚糖纤维纤维灰分完整籽粒100.0016.072.2463.074.328.102.
7、762.18 内胚乳87.6012.910.6878.933.542.720.150.45胚3.2437.6315.04025.129.742.466.32糊粉层层6.5453.168.1606.8215.646.4113.93果皮和种皮8.9310.567.4602.5951.4323.734.78表3-4小麦麸皮各部分的化学组成(%) 籽粒部分重量比例（占全粒%）蛋白质质脂肪戊聚糖纤维纤维灰分果皮外层层3.94.0135.032.01.4 果皮内层层0.911.00.530.023.013.0种皮0.615.0-17.0-18.0珠心层层和糊粉层层9.035.07.030.06.05.0表
8、3-3、表3-4为为不同的化学成分在小麦籽粒不同部位的分布。表3-5各化学成分在全麦粒中的分布(%) 籽粒部分蛋白质质脂肪淀粉糖分纤维纤维灰分完整籽粒100100100100100100内胚乳652510065517胚820020521糊粉层层22250101542果皮和种皮530057520如果把小麦籽粒中各种化学成分都看作100，那么观观察它们们在小 麦籽粒中的分布，就更加清楚(表3-5)。从表3-3、表3-4、表3-5中可以看出小麦籽粒中的各种 化学成分的分布是很不均衡的，总的来讲，有以下几 点值得注意：1、作为为主要储储藏物质质的淀粉全部集中在胚乳的淀粉细细胞中，其它各 部分均不含淀粉
9、； 2、蛋白质质的浓浓度以糊粉层层和胚中的浓浓度为为最高，但就全粒来看，胚 乳的淀粉细细胞所含的蛋白质质量最大，其次才是糊粉层层和胚； 3、糖分大部分集中于胚乳的淀粉细细胞内，其次是胚和糊粉层层中； 4、纤维纤维 有3/4都位于麸皮中，而且以果皮中为为最多，胚乳中的含量则则 极少； 5、灰分以糊粉层层中的含量为为最高，甚至比麸皮还还要高出一倍，内胚 乳中的含量则则甚少。所以小麦制粉时时，为为了得到较较高的出粉率，必须须把麦粒中富含淀 粉和蛋白质质等营营养物质质的纯纯胚乳全部提取出来，使其与富含纤维纤维 的麸皮分离。现将粮食及油料籽粒的一般化学组成列入图3-1，由此 可看出，粮食及油料籽粒由水分
10、和干物质两大部分组 成。 图3-1、粮食及油料籽粒化学组成示意图 二、粮油籽粒的营养成分二、粮油籽粒的营养成分 粮油籽料的营养成分主要包括碳水化合物，蛋白质 和脂肪。碳水化合物和脂肪是呼吸作用的基质，而蛋白 质主要用于构筑结构物质。通常在碳水化合物或脂肪缺 乏时，蛋白质也可通过转化作用成为呼吸基质。(一)碳水化合物碳水化合物是粮油籽粒中的三大储藏和营养物质之 一，在生物体内的主要功能如下：供给热能：碳水化合物是一切生物体维持生命活动所需 热能的主要来源，我国人民的膳食中，由碳水化合物供 给的能量约占人体所需总热能的6070%。构成组织：碳水化合物是构成机体的重要物质，特别是 植物组织的细胞壁中
11、普遍存在的纤维素、半纤维素。油料籽粒中的脂肪都是由碳水化合物转变而成的储藏物 质，人体也利用多余的碳水化合物产生脂肪。参加蛋白质在体内的合成：一些代谢中间产物参与蛋白 质的合成。粮油的工艺品质以及加工品质的食用价值和 耐藏性等与粮油籽粒中的碳水化合物含量、分布及其特 性有密切关系。碳水化合物的存在形式因粮油种类而不同，一般包括 两大类：不溶性糖和可溶性糖，前者是主要的储藏形 式。1、可溶性糖大多数粮食及油料籽粒可溶性糖含量不高，一般占干物质的2 2.5%，其中主要是蔗糖，大量分布于籽粒的胚部及外围部分(包括 果皮、种皮、糊粉层及胚乳外层)，在胚乳中的含量很低。籽粒的生理状态不同，可溶性糖的种类
12、和含量相异。未熟种子的可 溶性糖含量很高，其中单糖占有较大的比例，并随着籽粒成熟度的 增高而相应下降。粮油籽粒在不良条件下储藏时，亦会引起可溶性 糖含量的增高，例如玉米籽粒在30条件下储藏2个月，其蔗糖含 量相当于在10条件下储藏1年的蔗糖含量。因此籽粒内可溶性糖 含量的动态变化，可在一定程度上反映籽粒的生理状况。2、不溶性糖 粮油籽粒中的不溶性糖种类很多，主要包括淀粉、纤维素、 半纤维素和果胶等，完全不溶于水或吸水而成粘性胶状溶液。(1)淀粉淀粉是禾谷类粮食籽粒中最主要的储藏物质。主要以淀粉粒的形 式存在于胚乳细胞中，籽粒的其他部位极少，甚至完全不存在。 淀粉粒的主要成分是多糖，一般在95%
13、以上，此外还含有少量的矿 物质，脂肪酸及磷酸。淀粉由两种理化性质不同的多糖直链淀粉和支链淀粉组成，在 糯质大米和玉米中，几乎不含直链淀粉而仅有支链淀粉。直链淀 粉含量的多少是大米品质的关键因子之一，小麦淀粉对其烘焙品 质有重要影响。直链淀粉和支链淀粉遇碘液产生不同的颜色反应，直链淀粉呈 蓝黑色，支链淀粉是红棕色，据此可以把大米中糯性品种与非糯性 品种区别开来。(2)纤维素和半纤维素纤维素、半纤维素与木质素、果胶、矿物质等结合在一起，组 成果皮和种皮细胞，在细胞壁的机械物理性质方面起着重要的作用 。 ( (二二) )蛋白质蛋白质 粮食及油料籽粒中的大部分蛋白质是储藏蛋白，属简单蛋白 质，主要以蛋
14、白体或糊粉粒的形态存在于细胞内，只有极少数的 蛋白质才是复合蛋白质，主要是脂蛋白和核蛋白。在粮食品质(营 养品质、食用品质)的评价中，蛋白质的质和量占有很重要的地位 。植物蛋白质的分类最早是Osborne(1907)根据在不同溶液中 溶解度差异提出的，尽管根据这种方法区分有一定的缺陷，但目 前仍被谷物化学界所普遍接受。根据Osborne的观点，粮食及油料 中的蛋白质分为清蛋白(水溶性蛋白)、球蛋白(盐溶蛋白)、醇溶 蛋白(溶于70%乙醇中)和谷蛋白(溶于稀酸或稀碱中)。粮食和油料中蛋白质的含量随粮油种类、品种、土壤及栽培 条件等的不同而异，而且各类蛋白质的含量也不相同。 种类类蛋白质总质总 量
15、清蛋白球蛋白醇溶蛋白谷蛋白 大米8102528158590小麦（HRS）101551051040503040 大麦1016341020354453545燕麦820510506010155黑麦9142030510203030 40玉米713210102050553045大豆3050少量85 95极少量极少量芝麻172048085极少量极少量绿绿豆1926 18085少量少量表3-6 粮油籽粒中各类蛋白质的相对含量(%) 禾谷类籽粒中的蛋白质主要是醇溶蛋白和谷蛋白，其中以玉米的醇溶蛋白和稻米的谷蛋白最为显著，燕麦中的球蛋白含量最多，是个例外，豆类和油料中蛋白质大多数为球蛋白。而小麦的特点则是胚乳中
16、醇溶蛋白和谷蛋白含量几乎相等，且这两种蛋白能形成面筋，为小麦面筋的主要组成成分，是决定小麦面团粘弹性的重要因素，其中醇溶蛋白与面团的延伸性(粘性)有关，是面包(馒头等食品)体积膨胀的主要因素之一，而麦谷蛋白吸水后则与面团的弹性(韧性)有关。大量研究表明，面包的弹性及体积受麦谷蛋白的质和量的制约。清蛋白主要是酶蛋白，与醇溶蛋白一样，可以用来鉴别小麦等粮食作物的品种。大米中的球蛋白在储藏过程中起重要作用，它不仅影响米的营养价值而且与米饭的食味有很大关系。 小麦蛋白中巯基和二硫键(S-S)在面团特性方面起重要作用。 面筋蛋白中的S-S键被破坏后，就会减弱面团的强度。未经过后熟 作用的小麦其烘焙特性较差，就是由于其中S-S键含量少的缘故。 从营养价值看，小麦的营养价值较稻米低，稻米蛋
