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食品原料学—粮油篇①郑建梅食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅粮油食品原料主要化学成分及理化特性第一节粮油食品原料的种类第二节粮油食品原料的籽粒结构第三节粮油食品原料的化学组成和分布第四节粮油食品原料的物理性质第五节粮油食品原料的生物学特征食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅粮油食品原料：田间栽培的各种粮食作物所产生的果实和种子。粮食：供食用的谷物，包括麦类、粗粮类和稻谷类三大类。五谷（古代）：稻（麻）、黍（麻）、稷、麦、菽。五谷（现代常用汉语）：稻谷、麦子、大豆、玉米、薯类。广义的谷类不仅包括“五谷”，还包括其他粮食作物。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅第一节粮油食品原料的种类一、根据植物学特征进行分类二、根据其化学成分与用途的不同进行分类食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅界Kingdom门Phylum亚门Subphylum总纲Superclass纲Class亚纲Subclass总目Superorder目Order亚目Suborder总科Superfamily科Family亚科Subfamily属Genus亚属Subgenus种Species亚种Subspecies生物的分类等级一、根据植物学特征分类----自然分类法食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅植物界裸子植物门：银杏科、衫科、松科、柏科、麻黄科等被子植物门单子叶植物纲：禾本科、棕榈科、百合科、芭蕉科等双子叶植物纲：豆科、蓼科、桑科、榆科、蔷薇科等食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅纲（class）目（order）科（family）属（senus）种（species）单子叶植物纲禾本目禾本科玉米属玉米稻属水稻小麦属小麦大麦属大麦狗尾草属粟高粱属高粱双子叶植物豆目豆科大豆属大豆花生属花生豌豆属豌豆白花菜目十字花科芸苔属油菜菊目菊科向日葵属葵花籽锦葵目锦葵科棉属棉籽玄参目茄科茄属马铃薯葱花目旋花科甘薯属甘薯管花目胡麻科胡麻属芝麻蓼目蓼科荞麦属荞麦表1主要粮油作物在植物分类中的隶属关系食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅图1粮油作物的国标分类图食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅二、根据化学成分与用途进行的分类食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅第二节粮油食品原料的籽粒结构一般由皮层、胚、胚乳3个部分组成1、皮层包括果皮和种皮，包围在胚和胚乳的外部，对粮粒起保护作用。果实去掉果皮即为种子，果皮由子房壁发育而成，一般分三层：外果皮、中果皮和内果皮。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅2、胚由受精卵发育而成，是种子最重要的组成部分，种子中胚是唯一有生命的部分。3、胚乳禾谷类粮粒的主要组成部分，也是人类食用的主要部分，是种子贮藏营养物质的地方，供种子萌发时胚的生长之用。在胚乳的最外层贴近种皮的部分叫糊粉层，含有较多的蛋白质，又叫蛋白质层。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅第三节、粮油食品原料的化学组成一、粮油食品原料的化学成分及分布粮油食品原料有机物无机物蛋白质脂肪碳水化合物维生素水矿物质淀粉粗纤维可溶性糖1.粮油食品原料的化学成分食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅•禾谷类作物：单子叶的禾本科植物。种子含有发达的胚乳，主要由淀粉（70%~80%）、蛋白质（10%~16%）和脂肪（2%~5%）构成。•豆类作物：双子叶的豆科植物。种子无胚乳，却有两片发达的子叶，子叶中含有丰富的蛋白质（20%~40%）和脂肪。•薯类作物：根茎类作物，不同科属的双子叶植物组成。在块根或块茎中含有大量的淀粉。•油料作物：包括多种不同科属的植物。种子的胚部与子叶中含有丰富的脂肪（25%~50%），其次是蛋白质（20%~40%）。1.粮油食品原料化学成分及分布食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅种类、品种不同，其化学成分存在着很大的差异•原料不同，其化学成分各异。因此，化学成分是粮油原料分类的主要依据。禾谷类粮食籽粒的主要成分是淀粉，故称淀粉质粮食；豆类作物含有丰富的蛋白质；油料种子则富含脂肪。•带壳的籽粒（稻谷、黍、小麦等）或种皮较厚的籽粒（如扁豆、大豆等）通常都含有较多的粗纤维和矿物质。•含脂肪多的种子，蛋白质含量也较多，如油料种子与大豆种子。2.粮油食品原料化学成分的含量食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅籽粒中各个部分的分布是不均匀的。以小麦籽粒为例：•胚乳：约占全粒质量的82％，集中了全粒所有的淀粉；而脂肪、纤维素和矿物质含量很低。•胚：在全粒小麦中所占的比例最小（3％），却含有较高的蛋白质、脂肪，不含淀粉。•胚中含有较多的维生素和矿物质，其中维生素B1的含量占全粒的60％以上，维生素E的含量也很丰富，是提取维生素E的良好原料。•皮层和糊粉层中，纤维素的含量占全粒小麦纤维素总量的90％，矿物质的含量也很高。3.粮油食品原料化学成分的分布食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅麦类、小米含有较多的蛋白质和矿物质，尤其是麦类：含钙量是大米的4倍。•蛋白质：禾谷类一般6～14％，大米7％，硬质小麦可达13％以上，豆类与油料中蛋白质含量可高达20-40%，大多谷类赖氨酸较少（限制性氨基酸）（不完全蛋白质）；玉米的限制性氨基酸还有色氨酸，但荞麦、大豆赖氨酸较多，蛋氨酸少。豆类赖氨酸含量丰富，与禾谷类互补。4.化学成分的组成食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅•脂肪：禾谷类一般较低，约为2.0％，多在胚芽中，但燕麦达6.0％。大豆约20%，花生高达40-50%.•碳水化合物：提供能量的营养源，包括淀粉、纤维素、半纤维素、糊精及少量可溶性糖。淀粉可分直链、支链淀粉。糯性谷物淀粉中支链淀粉可达100％。谷类中膳食纤维丰富（保健功能）•矿物质禾谷类磷、钾较丰富，Ca、Fe较少（酸性食品）。4.化学成分的组成食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅•维生素禾谷类主要的脂溶性维生素有A、D、E、K四种，主要的水溶性维生素有B1、B2、B6及维生素C等数种。维生素以VB族（B1、B2、B6），特别是VB1较丰富，但往往因精加工而损失殆尽，VA、VC、VD含量少。大豆中VB较多，豆芽菜含VC。大豆含有丰富的皂角苷、卵磷脂、黄酮类物质（生理活性成分。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅•必需氨基酸：人体自身不能合成，必须从食物中摄取。•8种必需氨基酸：赖氨酸、色氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸与缬氨酸。•凡是含有8种必需氨基酸，且数量充足、比例适当的蛋白质称为完全蛋白质。凡是缺乏一种或数种必需氨基酸的蛋白质称为不完全蛋白质。有些蛋白质中虽然含有各种必需氨基酸，但其含量比例不适当，营养价值低于完全蛋白质，这种蛋白质称为半完全蛋白质。二、粮油食品原料中的蛋白质食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅二、粮油食品原料中的蛋白质1、蛋白质的种类基本上是简单蛋白质，根据溶解度可以分为胶蛋白、谷蛋白（二者形成面筋）、清蛋白、球蛋白。•清蛋白（Albumin）•球蛋白（Globulin）•胶蛋白（Prolamin）•谷蛋白（Glutenin）食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅2、蛋白质特性储藏加工过程易变性。3、蛋白质的含量和分布豆类和油料含量高，禾谷类低；禾谷类蛋白质主要是胶蛋白和谷蛋白，豆类和油料种子中主要是球蛋白。营养学特性：清蛋白和球蛋白属于生理活性蛋白质，赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量高；胶蛋白和谷蛋白为储藏性蛋白质。二、粮油食品原料中的蛋白质食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅233、小麦面筋•面筋蛋白由麦胶蛋白和麦谷蛋白在二硫键作用下组成。•麦胶蛋白延伸性好，弹性小；麦谷蛋白弹性好，延伸性低。•面筋形成影响因素：面团静止时间、洗水温度、洗水酸度、含盐量。•面筋蛋白性质：弹性、延伸性、韧性、薄膜成型性、吸水性。二、粮油食品原料中的蛋白质食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅面筋性质受物理化学因素影响，一般规律是：•凡能促进蛋白质解胶或溶化的因素都能使面筋弱化，如稀酸溶液、还原剂和蛋白酶。•凡能促进蛋白质吸水膨胀的因素都能使面筋强化，如热处理、疏水性不饱和脂肪酸、亲水性比蛋白质更强的中性盐以及某些氧化剂。二、粮油食品原料中的蛋白质食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅思考窝头为什么挖个眼，馒头为什么不挖个眼？食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅答案食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅1、分类•单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等•低聚糖:粮食中主要的低聚糖有蔗糖（集中在胚乳中）、麦芽糖（在麦芽中含量较多）、纤维二糖（以上三者为双糖，即由两个单糖分子组成）、棉子糖（三糖）、水苏糖（四糖）。•多糖:淀粉、纤维素、半纤维素三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅2、纤维素和半纤维素•多糖•植物细胞壁的主要成分•纤维素不溶于水和稀酸稀碱，强酸作用下全部生成β-D-葡萄糖•半纤维素不溶于水，但溶于4%的NaOH三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅3、淀粉（1）淀粉的来源葡萄糖转移到胚乳细胞内通过缩合形成适于储藏的淀粉粒。淀粉积蓄于植物的种子、径、根等组织中。在禾谷类籽粒中含量特别多，占含糖总量的90%左右。淀粉在粮食籽粒中分布不均匀：—禾谷类籽粒的淀粉主要集中在胚乳的淀粉细胞中；—豆类集中在种子的子叶中；—薯类则在块根和块茎里面。三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅（2）淀粉粒胚乳中以颗粒状存在，不同来源的淀粉粒，其形状、大小和构造各不相同。（3）淀粉的分子结构基本组成单位—α-D-葡萄糖：淀粉彻底水解产物。淀粉分子只由一种葡萄糖分子组成，属于同聚糖或称均一多聚糖。淀粉有两种不同的淀粉分子：直链淀粉和支链淀粉。禾谷类原料中直链淀粉占20-25％，豆类中约占30-35％。三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅（4）淀粉的物理性质白色粉末，吸湿性强，天然淀粉粒不溶于冷水，但在热水中吸水膨胀。（5）淀粉的化学性质水解生成葡萄糖。（6）淀粉与碘反应直链淀粉深蓝色支链淀粉红紫色三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅（7）淀粉的糊化淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53℃以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下吸水膨胀、晶体结构消失，形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。发生糊化现象的温度称为糊化温度。糊化的本质：淀粉粒中有序态和无序态的淀粉分子间氢键断裂，分散在水中成为亲水性状胶体溶液。影响淀粉糊化的因素有：•A淀粉的种类和颗粒大小；•B食品中的含水量；•C添加物糊化后的淀粉更可口，更易于消化，也更容易被淀粉酶作用。三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅（8）淀粉的回生（老化）淀粉溶液或淀粉糊在低温静置条件下，都有转变为不溶性的倾向，浑浊度和黏度都增加，最后形成硬性的凝胶块，在稀薄的淀粉溶液中，则有晶体沉淀析出，这种现象成为淀粉糊的“回生”或“老化”，这种淀粉叫做“回生淀粉”或“老化淀粉”。•回生的本质：糊化的淀粉分子又自动排列成序，并由氢键结合成束状结构，使溶解度降低。•影响因素淀粉的来源（直链淀粉稳定）、直链淀粉的含量、链长度、冷却速度。三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅（9）淀粉酶（Amylase）根据来源不同，可分为麦芽淀粉酶、唾液淀粉酶、胰液淀粉酶、细菌淀粉酶和霉菌淀粉酶。根据作用机理不同，分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶（Glucoamylase）、异淀粉酶（Isoamylase）。三、粮油食品原料中的碳水化合物食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅思考•为什么在吃米饭或馒头时，多加咀嚼就会感到甜味？淀粉在人体内进行水解。人在咀嚼馒头时，淀粉受唾液所含淀粉酶的催化作用，开始水解，生成一部分葡萄糖。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅四、粮油食品原料中的脂肪•油脂存在于一切动植物中，植物油脂的主要成分是甘油三酯，植物油脂多含不饱和脂肪酸，较为重要的不饱和脂肪酸是油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。•15℃时，比重均在0.900-0.970之间，不溶于水及酒精，而能溶于热酒精和有机溶剂中。•谷类中脂肪含量较低，在2%左右。•油料中脂肪含量高。食品原料学-粮油篇讲授：郑建梅第四节粮油食品原料的物理性质一、籽粒的大小、形状长、宽、厚或直径；千粒重：一千粒