谷物中的其它成分課件

谷物中的其它成分纖維二糖基(cellobiose)

纖維素的基本結(jié)構(gòu)，X代表聚合體的長(zhǎng)度第一節(jié)

非淀粉多糖一、纖維素(cellulose)

纖維素完全水解，產(chǎn)生葡萄糖；部分水解，產(chǎn)生纖維二糖。纖維素是由D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵連接的直鏈狀高分子化合物，基本結(jié)構(gòu)為纖維二糖。纖維素是一個(gè)大聚合體，其長(zhǎng)度因來(lái)源和分離方法不同而異。X光衍射研究表明，纖維素與淀粉粒一樣，也具有微晶束結(jié)構(gòu)，分子中既有結(jié)晶狀態(tài)部分，也有非晶質(zhì)部分，而且結(jié)晶化度比淀粉粒高，可達(dá)60~70%，其微晶束由100~200條呈螺旋狀長(zhǎng)鏈的纖維素分子，彼此平行排列，通過(guò)氫鍵結(jié)合而成。微晶束的長(zhǎng)度短于纖維素分子，可見(jiàn)每個(gè)長(zhǎng)鏈纖維素分子，不只在一個(gè)微晶束里面，而是同時(shí)參加到多個(gè)微晶束里面。1.纖維素的化學(xué)特性纖維素的鏈長(zhǎng)大約300~2500個(gè)葡萄糖殘基，分子量約5萬(wàn)~40萬(wàn)。由于纖維素是高分子化合物，不是一種單純的物質(zhì)，是各種聚合度的混合物，所以測(cè)定的所謂分子量只是它的平均分子量。纖維素分子的極性基團(tuán)，絕大部分-OH參與分子間和分子內(nèi)的氫鍵的締合作用，集聚力很強(qiáng)，具有高度的有序性和水不溶性，也不溶于一般的有機(jī)溶劑，加上

鍵的結(jié)合，使得這種多聚體能夠抵抗許多生物體及酶的攻擊，故纖維素的水解比淀粉困難得多。一般需在濃酸中或用稀酸在加壓條件下水解。水解過(guò)程中可得到一些中間產(chǎn)物，最終產(chǎn)物為葡萄糖。纖維素可溶于氫氧化銅的氨溶液中，加酸后又沉淀出來(lái)。纖維素具有與淀粉相同的許多化學(xué)性質(zhì)，如無(wú)還原性，還可發(fā)生成酯，成醚反應(yīng)等，近年來(lái)又研究出了纖維素的新溶劑，為纖維素化學(xué)反應(yīng)和纖維素的加工提供了新的前景。纖維素是植物中的主要結(jié)構(gòu)多糖，是組成植物細(xì)胞壁的主要成分，在細(xì)胞壁的機(jī)械物理性質(zhì)方面起著重要的作用。纖維素是莖桿、粗飼料及皮殼的主要成分，這些組織中纖維素的含量可以達(dá)到40~50%，因此，那些帶殼收獲的谷物（稻谷、大麥和燕麥）中含有的纖維素較多，谷物果皮中也富含纖維素（可達(dá)到30%），胚乳中的纖維素含量一般較少，只有0.3%左右。在植物組織中，纖維素通常與木質(zhì)素和其它非淀粉多糖聯(lián)系在一起。2.纖維素的存在形式組成植物細(xì)胞壁的主要成分(半纖維素和果膠質(zhì))D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵連接的直鏈狀高分子化合物，沒(méi)有分支。不完全的結(jié)晶體（結(jié)晶化度60~70%）、高度有序水不溶、無(wú)還原性、可發(fā)生成酯，成醚反應(yīng)可以抵抗許多生物體及酶的攻擊纖維素是莖桿、粗飼料及皮殼的主要成分（40~50%），果皮（30%），胚乳（0.3%左右）歸納二、半纖維素(hemicellulose)和戊聚糖(pentosan)特點(diǎn)：廣泛分布在植物界，是構(gòu)成細(xì)胞壁和將細(xì)胞連在一起的粘連物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)很不一致，從β-葡聚糖到可能含有戊糖、己糖、蛋白質(zhì)和酚類物質(zhì)的多聚體，變化多樣組成其基本成分的糖類包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、葡糖醛酸等半纖維素結(jié)構(gòu)多樣，化學(xué)組成很不相同，在水中有不同的溶解性（水溶性和水不溶性）小麥粉中主要水溶性阿拉伯木聚糖的結(jié)構(gòu)N：多聚體單位數(shù)*：分枝的位置小麥粉中含有1.0~1.5%水溶性戊聚糖，水不溶性戊聚糖2.4%，糖類：D-木糖、L-阿拉伯糖、L-半乳糖主鏈?zhǔn)且驭?1,4鍵結(jié)合的D-吡喃木糖殘基，在2、3位上有一個(gè)脫水L-呋喃阿拉伯糖殘基。水溶性戊聚糖在水中形成粘滯的溶液。水不溶性戊聚糖與水溶性戊聚糖類似，但分枝程度較高。低聚糖（亦稱為寡糖）：一般由2～10個(gè)相同或相異的單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的糖，用稀酸可將其水解成單糖。低聚糖中以雙糖最為普遍。糧食中主要的低聚糖有蔗糖、麥芽糖、纖維二糖、棉子糖、水蘇糖等。三、低聚糖(1)改善人體內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，有利于雙歧桿菌等有益菌的增殖，調(diào)節(jié)胃腸功能；(2)改善血脂代謝，降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量；(3)低聚糖屬非胰島素所依賴，不會(huì)使血糖升高，適合于高血糖人群和糖尿病人食用；(4)發(fā)熱量很低，很少轉(zhuǎn)化為脂肪；(5)不被齲齒菌形成基質(zhì)，也沒(méi)有凝結(jié)菌體作用，可防齲齒。

低聚糖的功能作用四、果膠物質(zhì)與纖維素、半纖維素共同存在于植物細(xì)胞壁中，起到粘聯(lián)細(xì)胞的作用。植物體內(nèi)有三種存在方式：原果膠、果膠和果膠酸。1、原果膠

由半乳糖醛酸甲酯分子通過(guò)α-1,4-糖苷鍵連接而成的高分子化合物

2、果膠果膠是原果膠的降解產(chǎn)物，分子量比原果膠小，可溶于水，遇乙醇或50%的丙酮時(shí)沉淀。在可溶性果膠中加入酸或糖時(shí)，形成凝膠，在稀堿或果膠酶的作用下，容易脫去甲氧基，形成甲醇和果膠酸（即半乳糖醛酸）。3、果膠酸果膠酸是果膠的降解產(chǎn)物，分子量進(jìn)一步降低，約有100多個(gè)半乳糖醛酸殘基縮合而成，溶于水，呈酸性在水溶液中與鈣離子形成沉淀，常利用該反應(yīng)測(cè)定果膠物質(zhì)的含量有糖存在時(shí)果膠酸不能形成凝膠，故在工業(yè)上制取果膠時(shí)，盡量不使果膠水解，以免降低果膠的膠化能力果膠酸通過(guò)鈣離子的結(jié)合形式第二節(jié)脂類

脂類(lipids)是油脂及類脂的總稱。這類化合物在分子結(jié)構(gòu)上差別很大，但脂溶性是它們的共性。三大脂類

油脂：脂肪酸與甘油所成的酯簡(jiǎn)單脂類(脂肪酸與醇所成的酯)

蠟：脂肪酸與長(zhǎng)鏈一元醇所成的酯復(fù)合脂類：除脂肪酸與醇外，尚含有其它化合物，如谷物、油料中重要的復(fù)合脂類有：①磷脂類，含有脂肪酸、醇(甘油醇或鞘氨醇)、磷酸及一個(gè)含氮堿基。②糖脂類，含有糖(半乳糖、葡萄糖)、脂肪酸、甘油或鞘氨醇。異戊二烯系脂類：不含脂肪酸組分，如萜類和甾醇類。

在植物油脂工業(yè)中，人們習(xí)慣于把油脂以外的脂類稱為類脂，它們?cè)谟推分迫∵^(guò)程中因其脂溶性而與油品一起取出，這類化合物可以劃分為可皂化和不可皂化兩種類型。與油脂一樣具有皂化性能的物質(zhì)有：蠟、磷脂、糖脂、游離脂肪酸，不具有皂化性能的物質(zhì)有萜類、甾醇類等物質(zhì)，它們都能溶于油脂及油溶劑中。種類含量種類含量小麥2.1~3.8玉米胚23~40大麥3.3~4.6小麥胚12~13黑麥2.0~3.5米糠15~21稻米0.86~3.1高粱2.1~5.3小米4.0~5.5玉米3~5一些谷物籽粒的油脂含量（以干粒重計(jì)%）一、油脂1．油脂的組成和結(jié)構(gòu)

油脂是油與脂肪的總稱。習(xí)慣上把在室溫下呈液體的叫油，呈固體的叫脂肪。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)看，都是三酰甘油。當(dāng)甘油分子與一個(gè)脂肪酸分子縮合時(shí)，稱為單酰甘油，與兩個(gè)脂肪酸分子縮合時(shí)，稱為二酰甘油。它們雖然是植物體內(nèi)某些生化反應(yīng)的重要產(chǎn)物，但在植物體內(nèi)很少積累。由于分子一端具有親脂性基團(tuán)，另一端具有親水性基團(tuán)，因而可使三酰甘油乳化分散于水相中，有利于三酰甘油消化和吸收。工業(yè)上最早合成單、雙酰甘油等作為食品乳化劑。2．脂肪酸（fattyacid）三酰甘油分子中，甘油是固定成分，與甘油相結(jié)合的脂肪酸則種類繁多。因此，油脂的性質(zhì)，取決于脂肪酸的種類及其在各種三酰甘油中的含量和比例。研究三酰甘油分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)首先要了解脂肪酸的種類和性質(zhì)。在自然界存在最多的是含偶數(shù)碳原子的飽和與不飽和的單羧基脂肪酸。在組織和細(xì)胞中，絕大多數(shù)脂肪酸是以結(jié)合形式存在，游離形式存在的脂肪酸極少。各種脂肪酸之間的類別，主要是碳原子數(shù)、碳原子間雙鍵的數(shù)目及其所在位置或取代基團(tuán)不同。簡(jiǎn)寫法硬脂酸CH3(CH2)16COOH，表示為18:0。油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH，表示為18:1(9)或18:lΔ9

有時(shí)在表示雙鍵位置的數(shù)字后標(biāo)有表示順式的c(cis-)和反式的t(trans-)，如果在表示雙鍵位置數(shù)字后面不標(biāo)任何字母時(shí)，就表示為順式構(gòu)型。飽和脂肪酸：一般從C4~C30，在油料和谷物籽粒中最普遍的飽和脂肪酸為軟脂酸、硬脂酸和花生酸。不飽和脂肪酸：是指碳鏈中有雙鍵存在的脂肪酸。

不飽和脂肪酸有兩類異構(gòu)體，即幾何性（順、反）與位置性（雙鍵位置不同）異構(gòu)體。順?lè)串悩?gòu)體因含雙鍵，故有順?lè)串悩?gòu)體。高等植物的不飽和脂肪酸，幾乎都具有相同的幾何構(gòu)型，而且都屬于順式(cis)，順式不飽和脂肪酸當(dāng)加入一些催化劑并加熱時(shí)可轉(zhuǎn)為反式。如食用菜籽油催化加氫時(shí)，即可產(chǎn)生反油酸。油酸反油酸脂肪酸在谷物籽粒中的分布谷物籽粒中油脂的脂肪酸成分隨科屬不同而異，往往種屬相同者，其脂肪酸成分大致相似。谷物14:014:116:016:118:018:118:218:320:0小麥

7~241~21~24~855~603~5

大麥2121~24<1<29~1456~594~7

黑麥

18<3125464

糙米<1

15~28<1<331~4725~4742小米

16~25

2~818~3140~552~5<1玉米

4~71<423~4635~66<3

幾種谷物籽粒中油脂的脂肪酸組成二、蠟(wax)蠟為一類由高級(jí)脂肪酸和高級(jí)脂肪醇所形成的酯。與油脂的不同是：形成蠟的醇不是甘油而是高級(jí)一元醇。實(shí)際上，植物蠟是多種成分的混合物。包括下列化合物：(1)烴類及其衍生物在不同植物或同一植物的不同組織的蠟中，烴類所占的比例不同，由C21~C37烴類組成的混合物，主要是C29和C31的飽和烴。(2)蠟酯植物蠟是由脂肪酸和脂肪醇形成的單酯，其結(jié)構(gòu)為：脂肪酸一般包括C12~C36，脂肪醇一般也是含有偶數(shù)碳原子(C22~C30)的直鏈飽和醇，其中以C26和C28為主要成分。1．植物蠟的組成式中：Rl——脂肪酸的烴基

R2——一元醇的烴基2．蠟在谷物、油料籽粒中的含量

米糠油含蠟高達(dá)0.4%，大豆含蠟為0.002%，高粱含蠟為0.32%，蠟質(zhì)玉米可以抽出0.01~0.03%的蠟。3．蠟的用途蠟在人體及動(dòng)物消化道不能被消化，故無(wú)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。蠟在造紙、皮革、紡織、制藥、絕緣材料、文化用品、潤(rùn)滑油等方面，都有廣泛的用途。蟲(chóng)蠟也可作為新鮮水果表面涂料，使水果保持新鮮，或延長(zhǎng)保貯時(shí)間。三、磷脂(phospholipid)

磷脂幾乎存在于植物體內(nèi)各個(gè)部分，但是不像油脂那樣以分散的油滴形式存在，而是與蛋白質(zhì)等以結(jié)合態(tài)形式存在于組織中。磷脂也可作為貯存物質(zhì)存在于種子中，特別是油料作物種子，磷脂含量較高，種子萌發(fā)時(shí)，作為能量的一個(gè)來(lái)源。谷物籽粒中的磷脂含量(%)谷物種類含量谷物種類含量小麥0.4~0.5糙米0.64玉米0.2~0.3黑麥0.5~0.6大麥0.74

分類磷酸甘油酯類——甘油醇酯衍生物磷酸（神經(jīng)）鞘脂類——神經(jīng)氨基醇酯的衍生物由神經(jīng)鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和膽堿組成。R3：-H磷脂酸(PA)R3：-CH2CH2N+(CH3)3

磷脂酰膽堿(PC)R3：-CH2CH2NH2

磷脂酰乙醇胺(PE)R3：-CH2CH(NH2)COOH磷酯酰絲氨酸(PS)R3：-甘油磷酯酰甘油(PG)R3：-肌醇磷脂酰肌醇(PI)四、其它脂類

糖脂是脂類中的一種含糖的脂溶性化合物。分子中含有一個(gè)或一個(gè)以上的單糖分子。1972年Clayton用TLC-GLC分析了小麥的糖脂，1980年Morison系統(tǒng)介紹谷物中糖脂的測(cè)定方法，谷物糖脂的研究越來(lái)引起人們的重視。1．糖脂(glycolipids)甘油醇糖脂

由雙脂酰甘油與己糖(主要是半乳糖或甘露糖或脫氧葡萄糖)結(jié)合而成的化合物，廣泛存于綠色植物中，又稱植物糖脂。組成糖脂的脂肪酸成分主要為亞麻酸(18:3)，另外就是一定分量的軟脂酸(16:0)。小麥籽粒雙半乳糖甘二酯含量較高。神經(jīng)酰胺糖脂

是谷物中常見(jiàn)的糖脂。含有一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇和一個(gè)或多個(gè)單糖分子。2．異戊二烯(isoprene)脂類萜類萜類不含脂肪酸，也不能被皂化，是一種異戊二烯的衍生物。萜類可根據(jù)異戊二烯的數(shù)目進(jìn)行分類，由兩個(gè)異戊二烯構(gòu)成的萜類稱為單萜，由四個(gè)、八個(gè)異戊二烯構(gòu)成的分別稱為二萜、四萜等。谷物和油料中常見(jiàn)萜類有類胡蘿卜素、維生素E、K等。類胡蘿卜素是胡蘿卜素、蕃茄紅素及其氧化物的統(tǒng)稱，約有300多種。在谷物、油料中最主要的類胡蘿卜素有：α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、玉米黃素等，都由8個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成，胡蘿卜素和葉黃素都是天然色素，易受氧化而脫色，油脂加熱過(guò)程顏色變化可能與此有關(guān)。小麥胚中含胡蘿卜素較多，如硬質(zhì)紅色春小麥、硬質(zhì)紅色冬小麥和硬質(zhì)小麥平均每克小麥分別含胡蘿卜素總量為5.65mg、5.81mg和7.21mg。甾醇類(sterol)

甾醇類屬于脂類中的不皂化物，在有機(jī)溶劑中容易結(jié)晶。一般甾醇結(jié)構(gòu)都有一個(gè)環(huán)戊烷多氫菲環(huán)。在環(huán)戊烷多氫菲的AB環(huán)之間和CD環(huán)之間各有一個(gè)甲基，稱為角甲基。帶有角甲基的環(huán)戊烷多氫菲稱“甾”。α型甾醇β型甾醇五、小麥粉中的脂類與烘焙品質(zhì)的關(guān)系

小麥粉和面團(tuán)中的脂類淀粉脂類(存于淀粉粒內(nèi)部)

非淀粉脂類(淀粉粒以外的脂類)處于直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部。需要用水使淀粉膨脹或用冷凍干燥等方法，使淀粉粒產(chǎn)生縫隙，結(jié)構(gòu)破壞，脂類分子才會(huì)漏出。一般用熱丁醇-水定量混合液就能把它提取出來(lái)。脂類結(jié)構(gòu)：非極性脂類和極性脂類淀粉脂類在從面團(tuán)形成直到烘焙過(guò)程中開(kāi)始糊化之前，均無(wú)任何活性作用。非淀粉脂類中的游離脂類和結(jié)合脂類以及加入的表面活性劑則在小麥粉揉合形成面團(tuán)、制成面包，直到面包陳化的各個(gè)階段，都起著重要作用。存在狀態(tài)：游離脂類和結(jié)合脂類(前者用石油醚等溶劑提取，后者用飽和丁醇水溶液或氯仿-甲醇-水混合液提取)。第三節(jié)

酶

類酶(enzyme)是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的具有高度專一性和催化效率的蛋白質(zhì)，生物體在新陳代謝過(guò)程中，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的。一、酶的作用特點(diǎn)二、酶的分類和命名三、酶的分子組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)四、酶的作用機(jī)理五、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)酶是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的具有高度專一性和催化效率的蛋白質(zhì)，生物體在新陳代謝過(guò)程中，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的。隨著蛋白質(zhì)分離技術(shù)的進(jìn)步，生物酶的分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理的研究得到發(fā)展。谷物中存在不同類型的酶，它們影響著谷物加工品質(zhì)和加工制品的食用品質(zhì)。α-淀粉酶對(duì)谷物的食用品質(zhì)有很大影響，如用發(fā)芽小麥制成的面粉制作面包，由于α-淀粉酶的水解作用導(dǎo)致面包的粘芯。當(dāng)?shù)竟葍?chǔ)藏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致稻谷的陳化，加工出來(lái)的陳米會(huì)由于本身α-淀粉酶活力的喪失，蒸煮品質(zhì)下降，缺乏新鮮米飯?zhí)赜械恼耻浛诟?。一、淀粉酶β淀粉酶?duì)谷物的食用品質(zhì)有很大的影響，如鮮薯在蒸煮或者烘烤過(guò)程中，有50%以上的淀粉被β淀粉酶水解為麥芽糖，而當(dāng)鮮薯被制成薯干時(shí)，β淀粉酶由于干燥失去活性，失去蒸煮以后鮮薯的味道。面粉發(fā)酵作饅頭或者面包時(shí)，也需要有適量的β淀粉酶存在。二、蛋白酶谷物中的蛋白酶與加工食品的品質(zhì)有關(guān)。谷物種子中既有蛋白酶，又有肽酶，均是含有－SH的化合物。激活劑：H2S、CyS、GSH（還原劑）。抑制劑：H2O2、KBrO3、KIO3、K3Fe(CN)6（氧化劑）。籽粒不同部位的蛋白酶的相對(duì)活力不同。不同生長(zhǎng)期蛋白酶的活力不同（活化作用）。