第四谷物中的其他成分.ppt

第四章 谷物中的其他成分,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,第一节 非淀粉多糖,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-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。,小麦粉水溶性戊聚糖,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。,阿魏酸,低聚糖一般是由210个相同或相异的单糖通过糖苷键连接而成的糖，亦称为寡糖，用稀酸可将其水解成单糖。 低聚糖中以双糖分布最为普遍。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,普通小麦中含有2.8%左右的糖 (包括低聚糖)。这些糖中含有少量葡萄糖 (0.09%)和果糖 (0.06%)，水平较高的蔗糖 (0.84%)和棉籽糖 (0.33%)及水平高得多的葡果聚糖 (1.45%)。 葡果聚糖又称利沃辛 (levosine)，蔗糖是葡果聚糖系列中最小的成员，接着是葡双果糖，再然后便是低聚糖。分子量可增至2000左右。葡果聚糖集中在胚乳中，胚芽和麸皮中缺乏。 小麦胚中总糖含量相当高 (24%)，主要是蔗糖和棉籽糖。在手工解剖的胚中未发现葡果聚糖。麸皮中主要的糖为蔗糖和棉籽糖，达46%。 糖类已用于判断小麦在不理想的条件下贮藏期间所发生的变化。,小麦粉中葡果聚糖结构,糙米约含有1.3%的糖，主要是蔗糖，其次有葡萄糖、果糖、棉籽糖。白米仅糖量更低，约为0.5%。以蔗糖为主。 燕麦淀粉胚乳中，主要的糖为蔗糖和棉籽糖。 高粱中糖含量在16%，某些用于制糖的特殊栽培品种含糖量较高。蔗糖是主要的糖，三糖棉籽糖和四糖水苏糖的含量较少。 谷子中糖含量在2.62.8%，蔗糖约占总糖的三分之二。 燕麦、稻谷都不葡果聚糖。 这些谷物中都不含有较明显的葡果聚糖。,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。,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,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。 按其组成分类。 磷脂的生理功能及工业用途。 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。 谷物中糖脂的分类。,一些谷物及植物中的糖脂(硫脂),（1）萜类 （类胡萝卜素、维生素E、K 等） （2）甾醇类 （脂类中的不皂化物 ）,异戊二烯系脂类,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。,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。 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）。 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，与脂肪酶有或多或少的关系：,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,常见的各主要维生素的类别和命名,脂溶性维生素,维生素A,维生素A1（视黄醇） 维生素A2（3-脱氢-视黄醇） 全反型 全反型,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。,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,植物油中的维生素E的含量（mg/100g）,-生育酚（苯骈二氢吡喃的衍生物）,水溶性维生素,硫胺素（维生素B1） 维生素B1 的生理作用： 参与a-酮酸氧化脱羧过程：脚气病。 抑制胆碱酯酶的作用：消化道疾病。,谷物籽粒中的维生素B1的含量,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），它们分别构成各种黄酶的辅酶参与体内生物氧化过程。 维生素B2缺乏症。,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）,维生素C 又名抗坏血酸（ascorbic acid），它是含有内酯结构的多元醇类，具有可解离出H+的烯醇式羟基，因而其水溶液有较强的酸性。 可脱氢而被氧化，有很强的还原性，氧化型维生素C（脱氢抗坏血酸）还可接受氢而被还原。 维生素C含有不对称碳原子，具有光学异构体，自然界存在的、有生理活性的是L型抗坏血酸。,抗坏血酸（维生素C） 脱氢抗坏血酸（氧化型维生素C）,维生素C在酸性水溶液（pH4）中较为稳定，在中性及碱性溶液中易被破坏，有微量金属离子（如Cu2+、Fe3+等）存在时，更易被氧化分解；加热或受光照射也可使维生素C分解。 植物组织中尚含有抗坏血酸氧化酶，能催化抗坏血酸氧化分解，失去活性，所以蔬菜和水果贮存过久，其中维生素C可遭到破坏而使其营养价值降低。,人体内缺少合成维生素C的酶类，不能合成维生素C，必须依赖食物供给。 食物中的维生素C可迅速自胃肠道吸收，吸收后的维生素C广泛分布于机体各组织，在体内贮存甚少，必须经常由食物供给。 维生素C具有广泛的生理作用 1、防治坏血病 2、作为保健药物使用（参与体内的羟化反应、保护巯基和使巯基再生（还原作用）、促进铁的吸收和利用、促进抗体生成等重要生理作用）。,维生素C主要来源于新鲜的水果和蔬菜中，谷物一般不含有维生素C，但是在种子发芽时，会出现维生素C增长的情况。,种子发芽时的维生素C的增长情况,第五节 矿物质,矿物质与灰分 谷物中的矿物元素（灰分元素） 特定部位的矿物元素与其生理功能有密切关系。,1、谷物籽粒中灰分的含量,几种谷物的灰分含量,种类、品种不同，谷物的灰分含量不同,矿物元素在谷物不同部位的分布不均匀 在谷物籽粒的外层（壳、皮、糊粉层）含量最高，其次为胚部，胚乳最少。 稻谷全粒灰分含量为5.3%，稻壳灰分为17%，皮及糊粉层灰分可达11%，而内胚乳只含0.4%。 小麦全粒含灰量为2.18%，则果皮、种皮和糊粉层的灰分高达811%，胚灰分则为56%。内胚乳灰分仅0.45%。 灰分含量与加工精度有关。 灰分含量与营养价值有关。,谷物中矿质元素的种类和存在状态,谷物灰分中的矿物元素含量较多的有P、K、Mg、Ca、Na、S。Fe、Si、Cl等。 含量极少的有Zn、Ni、Mn、B、Cu、Al、Br、I、As、 Co等。,几种主要谷物的灰分元素表,矿质元素的生理功能,1、钙和磷的生理功能 2、铁的生理功能,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。 7谷物中矿物元素的含量及分布特性。,