第三章 谷物蛋白質

1、蛋白質分子的組成蛋白質分子的組成 蛋白質的元素組成蛋白質的元素組成蛋白質的基本組成單位（氨基酸蛋白質的基本組成單位（氨基酸 ）氨基酸的不同結構，肽鍵的基本形式氨基酸的不同結構，肽鍵的基本形式氨基酸的分類氨基酸的分類（根據(jù)根據(jù)R R基團的結構不同分基團的結構不同分類類；根據(jù)極性不同分類根據(jù)極性不同分類）蛋白質的多級結構蛋白質的多級結構蛋白質的理化性質蛋白質的理化性質 蛋白質的膠體性質蛋白質的膠體性質 蛋白質的兩性電離和等電點蛋白質的兩性電離和等電點 蛋白質的變性蛋白質的變性 蛋白質的沉淀蛋白質的沉淀 蛋白質的呈色反應蛋白質的呈色反應 谷物蛋白質概述谷物蛋白質概述 蛋白質是生物體的主要組成部分，植

2、物體內的蛋白蛋白質是生物體的主要組成部分，植物體內的蛋白質雖然比動物體的要少，但也是植物細胞的重要成質雖然比動物體的要少，但也是植物細胞的重要成分。分。谷物中的蛋白質含量會因種類、品種、土壤、氣候谷物中的蛋白質含量會因種類、品種、土壤、氣候及栽培條件等的不同而呈現(xiàn)差異。及栽培條件等的不同而呈現(xiàn)差異。一些常見谷物的蛋白質含量一些常見谷物的蛋白質含量 谷物蛋白質常用分類方法谷物蛋白質常用分類方法 傳統(tǒng)的奧斯本傳統(tǒng)的奧斯本- -門德爾（門德爾（Osborne-MendelOsborne-Mendel）分離法）分離法清蛋白類（清蛋白類（albuminsalbumins）：溶于水，加熱凝固，為強堿、金屬

3、鹽類或有機：溶于水，加熱凝固，為強堿、金屬鹽類或有機溶劑所沉淀，能被飽和硫酸銨鹽析。溶劑所沉淀，能被飽和硫酸銨鹽析。球蛋白類（球蛋白類（glubulinsglubulins）：不溶于水，溶于中性鹽稀溶液，加熱凝固，：不溶于水，溶于中性鹽稀溶液，加熱凝固，為有機溶劑所沉淀，添加硫酸銨至半飽和狀態(tài)時則沉淀析出。為有機溶劑所沉淀，添加硫酸銨至半飽和狀態(tài)時則沉淀析出。 醇溶蛋白類（醇溶蛋白類（prolaminsprolamins）：不溶于水及中性鹽溶液，可溶于：不溶于水及中性鹽溶液，可溶于70-90%70-90%的的乙醇溶液，也可溶于稀酸及稀堿溶液，加熱凝固。該類蛋白質僅存在于乙醇溶液，也可溶于稀酸及

4、稀堿溶液，加熱凝固。該類蛋白質僅存在于谷物中，如小麥醇溶蛋白。谷物中，如小麥醇溶蛋白。谷蛋白類（谷蛋白類（glutelinglutelin）：不溶于水、中性鹽溶液及乙醇溶液中、但溶于：不溶于水、中性鹽溶液及乙醇溶液中、但溶于稀酸及稀堿溶液，加熱凝固。該蛋白也僅存在于谷類籽粒中，常常是與稀酸及稀堿溶液，加熱凝固。該蛋白也僅存在于谷類籽粒中，常常是與醇溶谷蛋白分布在一起，典型的例子是小麥谷蛋白。醇溶谷蛋白分布在一起，典型的例子是小麥谷蛋白。一、小麥蛋白質小麥中含有小麥面筋蛋白質，約占面筋干重小麥中含有小麥面筋蛋白質，約占面筋干重的的8585以上，其中主要是麥膠蛋白（醇溶蛋以上，其中主要是麥膠蛋白（

5、醇溶蛋白）和麥谷蛋白（谷蛋白）。麥膠蛋白的含白）和麥谷蛋白（谷蛋白）。麥膠蛋白的含量約比麥谷蛋白少量約比麥谷蛋白少10%10%。這兩種蛋白質分離方便，在稀酸中溶解面筋，這兩種蛋白質分離方便，在稀酸中溶解面筋，添加乙醇配成添加乙醇配成70%70%的乙醇溶液，然后添加足的乙醇溶液，然后添加足夠的堿以中和酸，在夠的堿以中和酸，在44下放置一夜，麥谷下放置一夜，麥谷蛋白沉淀，溶液中剩下麥膠蛋白。蛋白沉淀，溶液中剩下麥膠蛋白。當面粉加水和成面團的時候，麥膠蛋白和麥谷蛋白當面粉加水和成面團的時候，麥膠蛋白和麥谷蛋白按一定規(guī)律相結合，構成像海綿一樣的網(wǎng)絡結構，按一定規(guī)律相結合，構成像海綿一樣的網(wǎng)絡結構，組成

6、面筋的骨架，其他成分如脂肪、糖類、淀粉和組成面筋的骨架，其他成分如脂肪、糖類、淀粉和水都包藏在面筋骨架的網(wǎng)絡之中，這就使得面筋具水都包藏在面筋骨架的網(wǎng)絡之中，這就使得面筋具有彈性和可塑性。有彈性和可塑性。麥膠蛋白和麥谷蛋白都是高分子親水性化合物，核心部分由疏麥膠蛋白和麥谷蛋白都是高分子親水性化合物，核心部分由疏水性基團構成，外殼由親水性化合物構成。水性基團構成，外殼由親水性化合物構成。當水分子與蛋白質的親水基團互相作用時就形成水化物：濕面當水分子與蛋白質的親水基團互相作用時就形成水化物：濕面筋。水化作用由表及里逐步進行，表面作用階段體積增大，吸筋。水化作用由表及里逐步進行，表面作用階段體積增大

7、，吸水量較少。當吸水脹潤進一步進行時，水分子進一步擴散到蛋水量較少。當吸水脹潤進一步進行時，水分子進一步擴散到蛋白質分子中去，蛋白質膠粒猶如一個滲透袋，使吸水量大增。白質分子中去，蛋白質膠粒猶如一個滲透袋，使吸水量大增。吸水后的濕面筋保持了原有的自然活性及天然物理狀態(tài)，具有吸水后的濕面筋保持了原有的自然活性及天然物理狀態(tài)，具有粘性、彈性、延伸性、薄膜成型性和乳化性等功能性質粘性、彈性、延伸性、薄膜成型性和乳化性等功能性質。麥膠蛋白是一類具有類似特性的蛋白質，其平均分子量麥膠蛋白是一類具有類似特性的蛋白質，其平均分子量約為約為40,00040,000，單鏈，水合時膠粘性極大，這類蛋白質的，單鏈，

8、水合時膠粘性極大，這類蛋白質的抗延伸性小或無，這可以認為是造成面團粘合性的主要抗延伸性小或無，這可以認為是造成面團粘合性的主要原因。原因。麥谷蛋白是一類不同組分的蛋白質，多鏈，分子量變化麥谷蛋白是一類不同組分的蛋白質，多鏈，分子量變化于于100,000100,000至數(shù)百萬之間，平均分子量為至數(shù)百萬之間，平均分子量為3,000,0003,000,000，有，有彈性但無粘性，麥谷蛋白使面團具有抗延伸性。彈性但無粘性，麥谷蛋白使面團具有抗延伸性。面筋蛋白質的質量評價面筋蛋白質的質量評價一般通過面團流變學特性測定（粉質曲線、拉伸曲線、吹一般通過面團流變學特性測定（粉質曲線、拉伸曲線、吹泡示功曲線）來

9、進行。泡示功曲線）來進行。粉質曲線：粉質曲線：在定量的小麥粉中加入水，在恒定溫度下將小在定量的小麥粉中加入水，在恒定溫度下將小麥粉揉成面團。根據(jù)揉制面團過程中混合攪拌刀所受到的麥粉揉成面團。根據(jù)揉制面團過程中混合攪拌刀所受到的阻力，由儀器自動繪出一條粉質曲線，從粉質曲線上可以阻力，由儀器自動繪出一條粉質曲線，從粉質曲線上可以得到吸水率、面團形成時間、穩(wěn)定性、衰減度等參數(shù)。得到吸水率、面團形成時間、穩(wěn)定性、衰減度等參數(shù)。 吸水率：是指面團最大稠度處于50020FU時所需加水量，以占14%濕基小麥粉重量的百分數(shù)表示，準確到0.1%。以正式測定時一次加水量（在25秒內完成）為依據(jù)。面團形成時間是指從

10、零點（開始加水）直至面團稠度達到最大時所需揉混的時間，準確到0.5min。一般軟麥的彈性差，形成時間短，在14min之間，不適宜做面包；硬麥彈性強，形成時間的4min以上。穩(wěn)定性指曲線首次穿過500FU（到達時間）和離開500FU（衰減時間）之間的時間差，準確到0.5分鐘。如果曲線最大稠度時不是準確地集中在500FU標線，如在490或510FU，必須在490或510FU處畫一條平行于500FU的線，用這條線來測取達到和離開的時間差。衰減度，又稱軟化度、弱化度，指曲線最高點的中心與達到最高點后12min時曲線中心之間的差值。衰減度反映面團在攪拌過程中的破壞速率，也就是對機械攪拌的承受能力，也代表

11、面筋的強度。數(shù)值越大，面筋越弱，面團容易向四周塌陷。粉質質量指數(shù)（FQN）：在某些國家，沿用從加水點開始，至比最大稠度衰減30FU處的長度，以mm表示，以便簡化操作和提高效率。拉伸曲線：拉伸曲線：將通過粉質儀制備好的面團揉將通過粉質儀制備好的面團揉搓成粗短的面條，將面條兩端固定，中間搓成粗短的面條，將面條兩端固定，中間用鉤向下拉，直到拉斷為止，抗拉阻力以用鉤向下拉，直到拉斷為止，抗拉阻力以曲線的形式自動記錄下來。曲線的形式自動記錄下來?？梢苑从雏湽鹊鞍踪x予面團的強度的抗延可以反映麥谷蛋白賦予面團的強度的抗延伸阻力，以及麥醇溶蛋白提供的易流動性伸阻力，以及麥醇溶蛋白提供的易流動性和延伸性所需要的

12、粘合力。和延伸性所需要的粘合力。面團抗拉伸阻力越大，筋力越強，但衡量面團的質量好壞通面團抗拉伸阻力越大，筋力越強，但衡量面團的質量好壞通常將面團延伸性和抗延伸阻力兩個指標綜合起來判斷面粉品常將面團延伸性和抗延伸阻力兩個指標綜合起來判斷面粉品質。質。比值過小，意味著阻抗性小，延伸性大，這樣的面團發(fā)酵時比值過小，意味著阻抗性小，延伸性大，這樣的面團發(fā)酵時會迅速變軟和流散，做面包或饅頭會出現(xiàn)成品個頭不起，甚會迅速變軟和流散，做面包或饅頭會出現(xiàn)成品個頭不起，甚至塌陷、瓤發(fā)粘現(xiàn)象；至塌陷、瓤發(fā)粘現(xiàn)象；若比值過大，意味著抗阻過大，彈性強，延伸性小，發(fā)酵時若比值過大，意味著抗阻過大，彈性強，延伸性小，發(fā)酵時

13、面團膨脹會受阻，起發(fā)不好，面團過硬，成品體積小，芯干面團膨脹會受阻，起發(fā)不好，面團過硬，成品體積小，芯干硬。故要求制作面包、饅頭的面粉需能量大、比值適中，這硬。故要求制作面包、饅頭的面粉需能量大、比值適中，這樣的成品才會體積大，形狀好，芯松軟而且結構均勻。樣的成品才會體積大，形狀好，芯松軟而且結構均勻。 二、玉米蛋白質 玉米籽粒中蛋白質含量一般在玉米籽粒中蛋白質含量一般在1010左右，其中左右，其中8080在玉米胚乳中，而另外在玉米胚乳中，而另外2020在玉籽粒的玉米胚在玉籽粒的玉米胚中。玉米籽粒中的胚乳同時有玻璃質和不透明部中。玉米籽粒中的胚乳同時有玻璃質和不透明部分，是由于蛋白質的分配不同

14、導致。分，是由于蛋白質的分配不同導致。玉米蛋白質以離散的蛋白質體和間質蛋白質存在于玉米蛋白質以離散的蛋白質體和間質蛋白質存在于胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的4050是人畜體是人畜體內不能吸收利用的醇溶蛋白（亦稱為膠蛋白）。約內不能吸收利用的醇溶蛋白（亦稱為膠蛋白）。約28%的谷蛋白和約的谷蛋白和約17%是采用傳統(tǒng)的奧斯本是采用傳統(tǒng)的奧斯本-門德爾門德爾分離法未發(fā)現(xiàn)的部分（以二硫鍵交聯(lián)的醇溶蛋白）。分離法未發(fā)現(xiàn)的部分（以二硫鍵交聯(lián)的醇溶蛋白）。從營養(yǎng)學的角度講，玉米的蛋白質品質比起水稻和從營養(yǎng)學的角度講，玉米的蛋白質品質比起水稻和小麥籽粒中的蛋白質就要差得多，消化率也低，蛋

15、小麥籽粒中的蛋白質就要差得多，消化率也低，蛋白質的利用率只有白質的利用率只有57左右。左右。氨基酸氨基酸玉米胚乳玉米胚乳賴氨酸賴氨酸2.02.0組氨酸組氨酸2.82.8精氨酸精氨酸3.83.8天冬氨酸天冬氨酸6.26.2谷氨酸谷氨酸21.321.3色氨酸色氨酸0.60.6蘇氨酸蘇氨酸3.53.5絲氨酸絲氨酸5.25.2脯氨酸脯氨酸9.79.7甘氨酸甘氨酸3.23.2丙氨酸丙氨酸8.18.1纈氨酸纈氨酸4.74.7胱氨酸胱氨酸1.81.8蛋氨酸蛋氨酸2.82.8異亮氨酸異亮氨酸3.83.8亮氨酸亮氨酸14.314.3酪氨酸酪氨酸5.35.3苯丙氨酸苯丙氨酸5.35.3三、大米蛋白質 大米含蛋白質

16、大米含蛋白質7 78 8，主要是堿溶性的谷蛋白。，主要是堿溶性的谷蛋白。大米蛋白質大部分分布在糊粉層中，大米加工精大米蛋白質大部分分布在糊粉層中，大米加工精度越高，碾去的糊粉層就越多，蛋白質損失也就度越高，碾去的糊粉層就越多，蛋白質損失也就越多。越多。稻谷中蛋白質的量為稻谷中蛋白質的量為N N5.955.95。 大米蛋白含量與小麥和玉米相比雖然偏低，但卻具有大米蛋白含量與小麥和玉米相比雖然偏低，但卻具有優(yōu)良的營養(yǎng)品質。這主要表現(xiàn)在四個方面。優(yōu)良的營養(yǎng)品質。這主要表現(xiàn)在四個方面。1 1、與一般禾谷類蛋白質相比，大米蛋白含、與一般禾谷類蛋白質相比，大米蛋白含賴氨酸賴氨酸、苯丙、苯丙氨酸等氨酸等必需

17、氨基酸必需氨基酸較多，含較多，含LysLys高的谷蛋白占大米蛋白的高的谷蛋白占大米蛋白的80%80%以上，而品質差的醇溶蛋白含量低。以上，而品質差的醇溶蛋白含量低。2 2、大米蛋白的氨基酸組成配比比較合理，大米蛋白的必、大米蛋白的氨基酸組成配比比較合理，大米蛋白的必需氨基酸組成比小麥蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸組成需氨基酸組成比小麥蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸組成更加接近于更加接近于WHOWHO認定的蛋白氨基酸最佳配比模式。認定的蛋白氨基酸最佳配比模式。3 3、蛋白的利用率蛋白的利用率高，大米蛋白與其它谷物蛋白相比，生高，大米蛋白與其它谷物蛋白相比，生物價（物價（BVBV值）和蛋白質效用比率（值）

18、和蛋白質效用比率（PERPER值）高。值）高。4 4、低過敏性低過敏性（與大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作為（與大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作為嬰幼兒食品的配料。嬰幼兒食品的配料。 三、大米蛋白質 大米含蛋白質大米含蛋白質7 78 8，主要是堿溶性的谷蛋白。，主要是堿溶性的谷蛋白。大米蛋白質大部分分布在糊粉層中，大米加工精大米蛋白質大部分分布在糊粉層中，大米加工精度越高，碾去的糊粉層就越多，蛋白質損失也就度越高，碾去的糊粉層就越多，蛋白質損失也就越多。越多。稻谷中蛋白質的量為稻谷中蛋白質的量為N N5.955.95。 大米蛋白含量與小麥和玉米相比雖然偏低，但卻具有大米蛋白含量與小麥和玉米相比

19、雖然偏低，但卻具有優(yōu)良的營養(yǎng)品質。這主要表現(xiàn)在四個方面。優(yōu)良的營養(yǎng)品質。這主要表現(xiàn)在四個方面。1 1、與一般禾谷類蛋白質相比，大米蛋白含、與一般禾谷類蛋白質相比，大米蛋白含賴氨酸賴氨酸、苯丙、苯丙氨酸等氨酸等必需氨基酸必需氨基酸較多，含較多，含LysLys高的谷蛋白占大米蛋白的高的谷蛋白占大米蛋白的80%80%以上，而品質差的醇溶蛋白含量低。以上，而品質差的醇溶蛋白含量低。2 2、大米蛋白的氨基酸組成配比比較合理，大米蛋白的必、大米蛋白的氨基酸組成配比比較合理，大米蛋白的必需氨基酸組成比小麥蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸組成需氨基酸組成比小麥蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸組成更加接近于更加接近于WHO

20、WHO認定的蛋白氨基酸最佳配比模式。認定的蛋白氨基酸最佳配比模式。3 3、蛋白的利用率蛋白的利用率高，大米蛋白與其它谷物蛋白相比，生高，大米蛋白與其它谷物蛋白相比，生物價（物價（BVBV值）和蛋白質效用比率（值）和蛋白質效用比率（PERPER值）高。值）高。4 4、低過敏性低過敏性（與大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作為（與大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作為嬰幼兒食品的配料。嬰幼兒食品的配料。 四、燕麥蛋白質從營養(yǎng)的觀點看，燕麥的從營養(yǎng)的觀點看，燕麥的氨基酸平衡氨基酸平衡非常好（與聯(lián)合國糧農組織非常好（與聯(lián)合國糧農組織規(guī)定的標準蛋白質相比）規(guī)定的標準蛋白質相比） ，在谷物中是獨一無二的。，在谷物中是獨一無二的。脫殼燕麥的蛋白質含量通常比其他谷物高得多。即便在蛋白質含脫殼燕麥的蛋白質含量通常比其他谷物高得多。即便在蛋白質含量較高時，其良好的氨基酸平衡也是穩(wěn)定的，而其他谷物往往不量較高時，其良好的氨基酸平衡也是穩(wěn)定的，而其他谷物往往不是如此。是如此。燕麥中蛋白質的分配不同于其他谷物，醇溶谷蛋白（燕麥中蛋白質的分配