種子的化學(xué)成份和品質(zhì)育種講義

種子的化學(xué)成份和品質(zhì)育種種子因類型、作物和品種不同，化學(xué)成分存在明顯的差異。種子中的貯藏物質(zhì)是最主要的化學(xué)成分，在種子的總干重中占了很大的比率，它不僅是幼苗初期生長(zhǎng)所必需的養(yǎng)料及能源，而且不同貯藏物質(zhì)的含量、性質(zhì)及其在種子中的分布狀況，又會(huì)影響種子的生理特性、耐藏性、加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此了解種子的化學(xué)成分不僅可以使我們確定種子在各方面的利用價(jià)值，還能更好地控制生命活動(dòng)，為種子貯藏、加工、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、育種、銷售服務(wù)。

一、種子中的主要化學(xué)成分及其差異

種子中的化學(xué)成分復(fù)雜多樣:糖類

脂類

依化學(xué)組成分，主要有含氮物質(zhì)

水

礦物質(zhì)

結(jié)構(gòu)物質(zhì),如結(jié)構(gòu)蛋白、核酸、磷脂、纖維素等

貯藏物質(zhì)，如淀粉、可溶性糖、貯藏蛋白、脂肪等

生理活性物質(zhì)，如酶、維生素、植物激素等

水、礦物質(zhì)、有毒物質(zhì)等

不同作物種子，化學(xué)成分的種類基本相似，差異主要在含量上。根據(jù)不同作物種子化學(xué)成分含量的差異，可把種子分為:

依功能分粉質(zhì)種子——淀粉含量明顯高（60—70%),

脂肪極少(1~4%)

蛋白質(zhì)（8-12%)——主要為禾谷類

淀粉含量也高（50%)

——食用豆類

脂肪含量也高（20-48%）

——油用豆類油質(zhì)種子——脂肪含量明顯高（30—50%），

蛋白質(zhì)亦高（20—30%）

同一作物的不同類型或品種間，化學(xué)成分含量的差異也很明顯。蛋白質(zhì)種子—蛋白質(zhì)含量明顯高（20－30%）

二、種子化學(xué)成分的分布

不同類型的種子，其種胚、胚乳、種被三部分所占比例差異很大，各部分所含化學(xué)成分的種類和數(shù)量也不同，決定了各部分生理機(jī)能不同,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、利用價(jià)值不同，耐貯性不同。

胚——無(wú)或極少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性糖含量，礦物質(zhì)、維生素也高——營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，但易生蟲發(fā)霉、酸敗，不耐貯藏胚乳——主要為淀粉、貯藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低維生素

——營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不高、耐貯藏種被——主要為纖維素,多礦物質(zhì)

——無(wú)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值糊粉層——與胚相似小麥種子化學(xué)成分的分布特點(diǎn)

麩皮=種被+糊粉層+胚營(yíng)養(yǎng)上浪費(fèi)

面粉耐貯、合理

科學(xué)加工利用三、種子水分水分是種子新陳代謝的介質(zhì)和生理生化變化的參與者，對(duì)種子的物理、生理特性均有影響。

1.種子水分的存在狀態(tài)種子中的水分是一個(gè)復(fù)雜的體系,通常將其分為自由水和束縛水兩種狀態(tài)。

自由水（游離水）不被種子中的膠粒吸引或吸引很小,能自由流動(dòng)的水存在于毛細(xì)管和細(xì)胞間隙具有普通水的性質(zhì)，O℃以下能結(jié)冰，自然條件下易蒸發(fā)能做溶劑，能引起種子強(qiáng)烈生命活動(dòng)

束縛水（結(jié)合水）

被種子中的親水膠體緊緊吸引,不能自由流動(dòng)的水與親水物質(zhì)緊密結(jié)合不具有普通水的性質(zhì)，O℃以下不結(jié)冰只有加溫加壓才蒸發(fā)掉一部分不能做溶劑，不易引起種子強(qiáng)烈生命活動(dòng)

種子中水分的存在狀態(tài)與種子的生命活動(dòng)密切相關(guān)：

只存在束縛水時(shí)，新陳代謝極微弱，易貯藏自由水出現(xiàn)，呼吸強(qiáng)度迅速升高，代謝旺盛，病蟲滋生;

達(dá)一定限度，出現(xiàn)萌發(fā)。

2.種子的臨界水分和安全水分：

臨界水分即自由水和束縛水的分界，指自由水剛剛?cè)ケM，留下的為達(dá)飽和程度的束縛水時(shí)的種子含水量，又稱束縛水量。臨界水分只因種子化學(xué)成分的不同而異，親水膠體含量高,親水物質(zhì)親水性強(qiáng)，種子的臨界水分就高，如蛋白質(zhì)種子。一般禾谷類種子的臨界水分為12—13%，油質(zhì)種子為9—10%

（含油量愈高，臨界水分愈低）

種子的臨界水分是種子安全水分確定的主要依據(jù)。

安全水分——能夠保證種子安全貯藏的種子含水量范圍。每逢種子入庫(kù)，都要先確定其安全水分。

種子水分不同，其生命活動(dòng)的強(qiáng)度和特點(diǎn)有明顯差異，同時(shí)還通過(guò)對(duì)倉(cāng)蟲、微生物的作用影響到安全貯藏。當(dāng)種子水分超過(guò)12-14%時(shí)，使用熏蒸劑殺蟲，會(huì)損害種子發(fā)芽力，且種子表面和內(nèi)部的真菌開始生長(zhǎng)；種子水分超過(guò)18-20%時(shí)，貯藏種子將會(huì)“發(fā)熱”；而當(dāng)種子水份超過(guò)40-60%時(shí)(在貯藏過(guò)程中，常因漏雨、滲水或結(jié)露等原因引起局部水分的增高)，種子會(huì)發(fā)生發(fā)芽現(xiàn)象。

種子的臨界水分:臨界水分高高——安全水分可可以高臨界水分低低——安全水分必必須低一般原則：：安全水分分臨界水水分種子的貯藏環(huán)境氣候:低溫干燥可可以高一些些倉(cāng)貯條件:好可可以高一一些我國(guó)南方，，潮濕、高高溫——安全水分應(yīng)應(yīng)該低北方，干燥燥、低溫——安全水分可可以高一些些但最好不要要高于臨界界水分！為什么？安全水分定定的越低，，越有利于于種子貯藏藏，但降水水分要花費(fèi)費(fèi)人力物力，因因此，安全全水分確定定應(yīng)因時(shí)、、因地、因因種子量、、種子用途而定。安全水水分確定依據(jù)3.種子的吸濕濕性和平衡衡水分：種子是具多多孔性毛細(xì)細(xì)管結(jié)構(gòu)的的膠體，具具有吸附外外界水蒸汽或其其它氣體的的能力——吸附當(dāng)環(huán)境改變時(shí)時(shí)，種子吸附附的氣體分子子又可釋放到到空氣中去——解吸種子對(duì)水汽吸吸附與解吸的的性能稱為種種子的吸濕性。種子對(duì)水分的的吸附與解吸吸隨外界條件件而變換。當(dāng)種子在外界界條件相對(duì)穩(wěn)定的條條件下一定時(shí)間后后，對(duì)水分的吸附附與解吸達(dá)到到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)的種子子含水量就稱為該條件件下的平衡水分。平衡水分是衡衡量種子吸濕濕性動(dòng)態(tài)變化化的主要指標(biāo)標(biāo)！溫度不變時(shí)，，平衡水分與與外界相對(duì)濕度呈正正比一般的變化規(guī)規(guī)律是相對(duì)濕度不變變，平衡水分分與溫度呈反比溫濕度均不變變，平衡水分分因作物種類而異：：油分含量高——平衡水分低自然條件下，，種子實(shí)際含含水量與當(dāng)時(shí)時(shí)條件下的平平衡水分常有有一定差距，，依此進(jìn)行倉(cāng)倉(cāng)貯管理：種子含水量>平衡水分——通風(fēng)、晾曬種子水分隨大大氣相對(duì)濕度度改變而變化化，在一定溫度條條件下，大氣氣中相對(duì)濕度度愈高，種子子的平衡水分分也愈高。大多數(shù)水分平平衡曲線均是是在25℃下確定的，在在25℃時(shí)，水稻種子子在相對(duì)濕度度60%、75%和90%下，平衡水分分分別為12.6%、13.8%和18.1%。在相對(duì)濕度較較低時(shí)，平衡衡水分隨濕度度提高而緩慢慢地增長(zhǎng)，而而在相對(duì)濕度度較高時(shí)，平平衡水分隨濕濕度提高而急急劇增長(zhǎng)，因因此在相對(duì)濕度較高高的情況下，要要特別注意種子的吸濕返返潮問(wèn)題。1）濕度溫度對(duì)平衡水水分有一定程程度的影響，大多數(shù)種子子水分平衡曲曲線均是在25℃下測(cè)定。在相相同的相對(duì)濕濕度條件下，，氣溫愈低，種種子的平衡水水分愈高。因?yàn)榭諝庵兴慕^對(duì)含含量，雖則在在低溫條件下下較少，但空氣的保濕量量在低溫條件件下明顯為低低，不利于種子子中的水分子子進(jìn)入大氣。。在一定范圍內(nèi)，溫度每增高10℃，每公斤空氣氣中達(dá)到飽和和的水汽量約約增加1倍。但總的來(lái)說(shuō)，，溫度對(duì)種子平平衡水分的影影響遠(yuǎn)較濕度度為小。各種作物種子子在不同溫濕濕度條件下的的平衡水分，，可用各種鹽鹽類的飽和溶溶液來(lái)測(cè)定。。2）溫度四、種子中的的主要貯藏物物質(zhì)——糖類、脂類、、蛋白質(zhì)（一）糖類——所有種子均含含有糖類，一一般占干重的的25~70%，是種子呼吸吸的主要基質(zhì)質(zhì)可溶性糖——很少、禾谷類類一般2%，主要存在于于胚和胚乳的外圍組組織，充分成成熟種子主要要為蔗糖，未成熟和和萌動(dòng)的種子子除蔗糖外，，還有單糖、麥芽糖糖不溶性糖——很多，主要有有淀粉、纖維維素、半纖維維素、果膠等種子糖類干1.6濕1.3淀粉以淀粉粒的形式式存在于胚乳、、子葉中，具具晶體結(jié)構(gòu)（（圖）淀粉粒的形狀狀、結(jié)構(gòu)、大大小因作物、、部位而不同同：就作物而言，，小麥、玉米種子中的淀粉粉粒以單粒為主，水稻、燕麥則以復(fù)粒為主；馬鈴薯塊莖中的橢圓形，直徑約45μm，豆類子葉中的近球球形，直徑32~45μμm，稻谷的最小,直徑約7.5μm。就種子的部位位而言，一般般是胚乳中的的>子葉的>胚本體的，同同為胚乳，一一般愈向內(nèi)，，直徑愈大，，愈近圓形，，單粒；靠近近果種皮處則則多為多角形形、復(fù)粒。1、淀粉——由葡萄糖縮合合而成，為白白色粉狀物比重較較大直鏈淀淀粉——約占含含量的的20~25%，分子子量小小，直線連連接，，易溶溶于熱熱水，，遇碘碘呈蘭黑色色，粘粘度低低支鏈淀淀粉——約75~80%,分子量量大,分枝狀狀連接接，遇碘呈呈紫紅紅色，，粘性性大秈稻米米——含直鏈鏈淀粉粉25%稻米粳粳稻米米——含直鏈鏈淀粉粉<20~20%。糯稻米米——幾乎100%支鏈淀淀粉紫紅——糯性蘭黑——非糯性性淀粉由由兩種種成分分構(gòu)成成與碘反反應(yīng)2、纖纖維素素和半半纖維維素——為組成成細(xì)胞胞壁的的主要要成分分，果果種皮皮中含量量高纖維素素亦是是由葡葡萄糖糖縮合合而成成，葡葡萄糖糖根間間以—1.4苷鍵連連接，，分子子間成成束狀狀排列列，具具較強(qiáng)韌韌性，，難分分解利利用半纖維維素為為多縮縮戊糖糖和已已糖的的混合合物，，可作作“后后備食物””（二））蛋白白質(zhì)——是種子子中的的主要要含N物質(zhì)，，另有有極少少量非蛋蛋白質(zhì)質(zhì)態(tài)N（游離離氨基基酸、、酰胺胺類），，分布布于胚胚和糊糊粉層層中。簡(jiǎn)單（（貯藏藏）蛋蛋白——僅由氨氨基酸酸組成成種子蛋蛋白質(zhì)質(zhì)復(fù)合（（結(jié)構(gòu)構(gòu)）蛋蛋白—簡(jiǎn)單蛋蛋白+非蛋白白部分分酶蛋白白——生理活活性物物質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋蛋白質(zhì)質(zhì)主要存存在于于種子子的有有生命命部位位；貯藏蛋蛋白含量較多，，以蛋蛋白體體的形形式存存在于于子葉葉、胚胚乳中中，供供種子子萌發(fā)發(fā)時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化利利用。。子葉和和糊粉粉層中中的蛋蛋白體體基本本一致致而禾本本科胚胚乳中中的蛋蛋白體體則具具同心心圓環(huán)環(huán)直徑1.5~2.5m，子葉葉>糊粉層層>胚乳淀粉胚胚乳中中，蛋白體體密度度是自自外向向內(nèi)遞遞減。種子蛋蛋白質(zhì)質(zhì)的種種類核酸糖糖磷磷脂脂貯藏蛋蛋白據(jù)據(jù)其在在不同同溶劑劑中的的溶解解度可可分為為：清清蛋蛋白白———水溶溶性性蛋蛋白白，，溶溶于于水水或或微微酸酸溶溶液液球球蛋蛋白白———鹽溶溶性性蛋蛋白白，，溶溶于于10%NaCl———豆類類蛋蛋白白的的主主要要成成分分醇醇溶溶性性谷谷蛋蛋白白———醇溶溶性性蛋蛋白白，，溶溶于于70%酒精精———禾谷谷類類種種子子特特有有谷谷蛋蛋白白———溶于于0.2%堿溶溶液液———禾谷谷類類中中較較多多醇溶溶性性谷谷蛋蛋白白和和谷谷蛋蛋白白是是面面筋筋的的主主要要成成分分（74.2%）面筋筋含含量量高高（（Pr高)質(zhì)量量好好（（彈彈性性、、延延伸伸性性））麥類類品品質(zhì)質(zhì)的的重重要要指指標(biāo)標(biāo)溶性性谷谷蛋蛋白白具具好好的的延延伸伸性性但但彈彈性性差差，，麥麥谷谷蛋蛋白白則則具具高彈彈性性但但延延伸伸性性差差。。2.種子子蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)中中氨氨基基酸酸的的組組成成：：蛋白白質(zhì)質(zhì)含含量量蛋白白質(zhì)質(zhì)中中氨氨基基酸酸的的組組成成———常見(jiàn)見(jiàn)20種，，其中中8種必必需需氨氨基基酸酸可消消化化利利用用程程度度（（表表））蛋白白質(zhì)質(zhì)含含量量高高，，氨氨基基酸酸組組成成比比例例好好，，可可消消化化程程度度高高，，種種子子的的營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)價(jià)價(jià)值值高高。。種子子的的營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)價(jià)價(jià)值值蛋白白質(zhì)質(zhì)含含量量低低，，僅僅為為豆豆類類的的1/2~1/3。賴氨氨酸酸含含量量低低，，玉玉米米中中色色氨氨酸酸含含量量也也低低胚乳乳中中主主要要是是醇醇溶溶、、堿堿溶溶蛋蛋白白，，二二者者中中以谷谷酰酰胺胺、、脯脯、、亮亮氨氨酸酸為為多多胚中中清清、、球球蛋蛋白白較較多多,二者者中中賴賴，，色色、、精氨氨酸酸的的比比例例高高糧糧食食加加工工中中，，要要充充分分利利用用胚胚的的營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)成成分分；；品品質(zhì)質(zhì)育育種種中中，，提提高高優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)蛋蛋白白（（清清、球）含量量禾谷類種種子完全蛋白白、不完完全蛋白白、半完完全蛋白白脂類物質(zhì)質(zhì)脂肪和類類脂，合稱脂脂類物質(zhì)質(zhì)，它是是構(gòu)成人人體組織織細(xì)胞的的主要組組成部分分之一。。動(dòng)物脂肪肪：在常溫溫下是固固體，又又稱為動(dòng)動(dòng)物脂，，動(dòng)物脂脂肪有豬豬油、牛牛油、羊羊油、乳乳脂、雞雞油等；；植物脂肪肪：在常溫溫下為液液態(tài)，又又稱為植植物油，，植物脂脂肪有花花生油、、菜油、、豆油、、菜油、、芝麻油油等。脂類分類類甘油三酯酯糖脂脂肪(lipid)類脂(lipoid)脂類脂（飽和和）油（不飽飽和）卵磷脂腦磷脂磷脂脂蛋白固醇類膽固醇類固醇甘油三酯酯脂（飽和和）糖脂磷脂腦，腎，，肝，心，，蛋黃，大大豆,花生必需脂肪肪酸有幾種不飽飽和脂肪肪酸（亞亞油酸、、亞麻酸酸、花生生四烯酸酸）是機(jī)機(jī)體不可可缺少的的，但在體體內(nèi)又無(wú)無(wú)法合成成，必須須由食物物供給，，故被稱稱為必需需脂肪酸酸。功能：它們可可以促進(jìn)進(jìn)發(fā)育，，維護(hù)皮皮膚和毛毛細(xì)血管管的健康康，能夠夠減輕放放射線所所造成的的皮膚損損傷，與與膽固醇醇的代謝謝也有密密切的關(guān)關(guān)系，有有助于冠冠心病的的防治。。種子中的的主要脂脂類物質(zhì)質(zhì)是脂肪肪，其次次是磷脂脂。前者以貯藏物質(zhì)質(zhì)的狀態(tài)存存在于細(xì)細(xì)胞中，，后者是是構(gòu)成原生質(zhì)質(zhì)的必必要成成分種子中中的脂脂類種子中中脂肪的的品質(zhì)質(zhì)與脂肪酸酸的種種類有關(guān)，，一般般種子子中的的脂肪肪以油油酸、、亞油油酸和和亞麻麻酸等等不飽飽和脂脂肪酸酸的含含量為為高，，但不不同作作物中中這三三種脂脂肪酸酸的比比率相相異很很大種子中中脂肪肪的含含量尤尤其是是胚部部脂肪肪的含含量，，與種種子及及糧食食加工工品的的劣變和和種子子壽命命存在密密切的的關(guān)系系1、脂脂肪：脂肪是是油質(zhì)質(zhì)種子子中的的主要要貯藏藏物質(zhì)質(zhì)，在種子子生命活動(dòng)動(dòng)中占占重要要位置置種子植植物中中，油油質(zhì)種種子占占90%，為什什么？？脂肪比比重低低、含含能量量高，，是營(yíng)營(yíng)養(yǎng)物物質(zhì)最最經(jīng)濟(jì)濟(jì)有效的的貯藏藏形式式種子的的脂肪肪以脂脂肪體體的形形式存存在于于種子子的胚胚和胚胚乳中，但但禾本本科的的淀粉粉胚乳乳中不不含脂脂肪體體。種子中中的脂脂肪是是多種種甘油油三酯酯的混混合物物，其其品質(zhì)質(zhì)優(yōu)劣，決決定于于其組組成成成分中中的脂脂肪酸酸種類類和比比例。飽和脂脂肪酸酸軟軟脂脂酸（（16：0）硬脂酸（18：0）不飽和脂肪肪酸油油酸（（18：1）(熔點(diǎn)低，不不易亞亞油酸（18：2）凝固)亞麻酸（18：3）芥酸（22：3）——異味，不易消化種子脂肪中中的脂肪酸酸絕大多數(shù)數(shù)與甘油結(jié)結(jié)合在一起起，但也有有少數(shù)呈游離離態(tài)。游離脂肪酸酸含量的多多少，用酸酸價(jià)表示；；而脂肪酸酸的不飽和和程度，用用碘價(jià)表示示：品質(zhì)優(yōu)種子中的脂脂肪酸酸價(jià)——中和1克脂肪中全全部游離脂脂肪酸所需需KOH（NaOH）毫克數(shù)碘價(jià)——100克脂肪所能能吸收碘的的克數(shù)脂肪酸價(jià)低低、碘價(jià)高高，表明品品質(zhì)好。種種子成熟過(guò)過(guò)程中，酸酸價(jià)降低,碘價(jià)升高，，種子完熟熟時(shí)達(dá)到極極限；種子子貯藏、萌萌發(fā)過(guò)程中中，酸價(jià)升升高、碘價(jià)價(jià)降低。貯貯藏中隨油油脂酸價(jià)的的升高，種種子的活力力降低。油脂的酸敗敗——油脂或油質(zhì)質(zhì)種子保管管不當(dāng)或貯貯藏過(guò)久，，會(huì)產(chǎn)生一些醛，，酮、、酸類物質(zhì)質(zhì),從而產(chǎn)生不不良?xì)馕?，稱稱之為酸敗敗高溫、高濕濕、強(qiáng)光、、多氧種皮不致密密、破損一般易酸敗脂肪酸敗現(xiàn)現(xiàn)象在一些些含油量高的的種子中容易發(fā)生生，如向日日葵、花生生、大豆、、玉米等。。種皮破裂的種子常加加速酸敗，，高溫、高濕、強(qiáng)光光、多氧的條件也會(huì)會(huì)促進(jìn)這一一過(guò)程，以以致種子迅迅速劣變，，產(chǎn)生明顯顯的酸敗臭臭和苦味。。油脂的酸敗敗可包括水解和氧化化兩個(gè)過(guò)程。。在水分較較高的種子子中，脂酶發(fā)生作用，，將脂肪水水解為游離離脂肪酸和和甘油氧化過(guò)程有有兩種情況況，一種是是飽和脂肪酸酸的氧化，終產(chǎn)物是是酮；另一一種是不飽飽和脂肪酸酸的氧化，，最終產(chǎn)生生丙二醛及及其他低級(jí)級(jí)的醛和酸酸等物質(zhì)。。脂質(zhì)的酸敗敗2.磷（擬）脂脂——為種子中的的結(jié)構(gòu)物質(zhì)質(zhì)，生物膜膜的主要成成分,較脂肪復(fù)雜雜：甘油+脂肪酸+磷酸+含N堿（1個(gè)）（（2個(gè)）（（1個(gè)）禾谷類種子子中磷脂含含量較低（（0.4~0.6%），油質(zhì)種種較高（1.6~1.7%），整粒種種子中，尤尤以胚芽中中含量最高高。磷脂具一