4种子的化学成份和品质育种(1)

种子的化学成份和品质育种•种子因类型、作物和品种不同，化学成分存在明显的差异。•种子中的贮藏物质是最主要的化学成分，在种子的总干重中占了很大的比率，它不仅是幼苗初期生长所必需的养料及能源，而且不同贮藏物质的含量、性质及其在种子中的分布状况，又会影响种子的生理特性、耐藏性、加工品质和营养价值。•因此了解种子的化学成分不仅可以使我们确定种子在各方面的利用价值，还能更好地控制生命活动，为种子贮藏、加工、运输、检验、育种、销售服务。一、种子中的主要化学成分及其差异种子中的化学成分复杂多样:糖类脂类依化学组成分，主要有含氮物质水矿物质结构物质,如结构蛋白、核酸、磷脂、纤维素等贮藏物质，如淀粉、可溶性糖、贮藏蛋白、脂肪等生理活性物质，如酶、维生素、植物激素等水、矿物质、有毒物质等不同作物种子，化学成分的种类基本相似，差异主要在含量上。根据不同作物种子化学成分含量的差异，可把种子分为:依功能分粉质种子——淀粉含量明显高（60—70%),脂肪极少(1~4%)蛋白质（8-12%)——主要为禾谷类淀粉含量也高（50%)——食用豆类脂肪含量也高（20-48%）——油用豆类油质种子——脂肪含量明显高（30—50%），蛋白质亦高（20—30%）同一作物的不同类型或品种间，化学成分含量的差异也很明显。蛋白质种子—蛋白质含量明显高（20－30%）二、种子化学成分的分布不同类型的种子，其种胚、胚乳、种被三部分所占比例差异很大，各部分所含化学成分的种类和数量也不同，决定了各部分生理机能不同,营养价值、利用价值不同，耐贮性不同。胚——无或极少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性糖含量，矿物质、维生素也高——营养价值高，但易生虫发霉、酸败，不耐贮藏胚乳——主要为淀粉、贮藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低维生素——营养价值不高、耐贮藏种被——主要为纤维素,多矿物质——无营养价值糊粉层——与胚相似小麦种子化学成分的分布特点麸皮=种被+糊粉层+胚营养上浪费面粉耐贮、合理科学加工利用三、种子水分水分是种子新陈代谢的介质和生理生化变化的参与者，对种子的物理、生理特性均有影响。1.种子水分的存在状态种子中的水分是一个复杂的体系,通常将其分为自由水和束缚水两种状态。自由水（游离水）不被种子中的胶粒吸引或吸引很小,能自由流动的水存在于毛细管和细胞间隙具有普通水的性质，O℃以下能结冰，自然条件下易蒸发能做溶剂，能引起种子强烈生命活动束缚水（结合水）被种子中的亲水胶体紧紧吸引,不能自由流动的水与亲水物质紧密结合不具有普通水的性质，O℃以下不结冰只有加温加压才蒸发掉一部分不能做溶剂，不易引起种子强烈生命活动种子中水分的存在状态与种子的生命活动密切相关：只存在束缚水时，新陈代谢极微弱，易贮藏自由水出现，呼吸强度迅速升高，代谢旺盛，病虫滋生;达一定限度，出现萌发。2.种子的临界水分和安全水分：临界水分即自由水和束缚水的分界，指自由水刚刚去尽，留下的为达饱和程度的束缚水时的种子含水量，又称束缚水量。临界水分只因种子化学成分的不同而异，亲水胶体含量高,亲水物质亲水性强，种子的临界水分就高，如蛋白质种子。一般禾谷类种子的临界水分为12—13%，油质种子为9—10%（含油量愈高，临界水分愈低）种子的临界水分是种子安全水分确定的主要依据。安全水分——能够保证种子安全贮藏的种子含水量范围。每逢种子入库，都要先确定其安全水分。•种子水分不同，其生命活动的强度和特点有明显差异，同时还通过对仓虫、微生物的作用影响到安全贮藏。•当种子水分超过12-14%时，使用熏蒸剂杀虫，会损害种子发芽力，且种子表面和内部的真菌开始生长；•种子水分超过18-20%时，贮藏种子将会“发热”；•而当种子水份超过40-60%时(在贮藏过程中，常因漏雨、渗水或结露等原因引起局部水分的增高)，种子会发生发芽现象。种子的临界水分:临界水分高——安全水分可以高临界水分低——安全水分必须低一般原则：安全水分临界水分种子的贮藏环境气候:低温干燥可以高一些仓贮条件:好可以高一些我国南方，潮湿、高温——安全水分应该低北方，干燥、低温——安全水分可以高一些但最好不要高于临界水分！为什么？安全水分定的越低，越有利于种子贮藏，但降水分要花费人力物力，因此，安全水分确定应因时、因地、因种子量、种子用途而定。安全水分确定依据3.种子的吸湿性和平衡水分：种子是具多孔性毛细管结构的胶体，具有吸附外界水蒸汽或其它气体的能力——吸附当环境改变时，种子吸附的气体分子又可释放到空气中去——解吸种子对水汽吸附与解吸的性能称为种子的吸湿性。种子对水分的吸附与解吸随外界条件而变换。当种子在外界条件相对稳定的条件下一定时间后，对水分的吸附与解吸达到动态平衡，此时的种子含水量就称为该条件下的平衡水分。平衡水分是衡量种子吸湿性动态变化的主要指标！温度不变时，平衡水分与外界相对湿度呈正比一般的变化规律是相对湿度不变，平衡水分与温度呈反比温湿度均不变，平衡水分因作物种类而异：油分含量高——平衡水分低自然条件下，种子实际含水量与当时条件下的平衡水分常有一定差距，依此进行仓贮管理：种子含水量平衡水分——通风、晾晒•种子水分随大气相对湿度改变而变化，在一定温度条件下，大气中相对湿度愈高，种子的平衡水分也愈高。•大多数水分平衡曲线均是在25℃下确定的，在25℃时，水稻种子在相对湿度60%、75%和90%下，平衡水分分别为12.6%、13.8%和18.1%。•在相对湿度较低时，平衡水分随湿度提高而缓慢地增长，而在相对湿度较高时，平衡水分随湿度提高而急剧增长，因此在相对湿度较高的情况下，要特别注意种子的吸湿返潮问题。1）湿度•温度对平衡水分有一定程度的影响，大多数种子水分平衡曲线均是在25℃下测定。在相同的相对湿度条件下，气温愈低，种子的平衡水分愈高。•因为空气中水汽的绝对含量，虽则在低温条件下较少，但空气的保湿量在低温条件下明显为低，不利于种子中的水分子进入大气。•在一定范围内，温度每增高10℃，每公斤空气中达到饱和的水汽量约增加1倍。•但总的来说，温度对种子平衡水分的影响远较湿度为小。•各种作物种子在不同温湿度条件下的平衡水分，可用各种盐类的饱和溶液来测定。2）温度四、种子中的主要贮藏物质——糖类、脂类、蛋白质（一）糖类——所有种子均含有糖类，一般占干重的25~70%，是种子呼吸的主要基质可溶性糖——很少、禾谷类一般2%，主要存在于胚和胚乳的外围组织，充分成熟种子主要为蔗糖，未成熟和萌动的种子除蔗糖外，还有单糖、麦芽糖不溶性糖——很多，主要有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等种子糖类干1.6湿1.3淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳、子叶中，具晶体结构（图）淀粉粒的形状、结构、大小因作物、部位而不同：就作物而言，小麦、玉米种子中的淀粉粒以单粒为主，水稻、燕麦则以复粒为主；马铃薯块茎中的椭圆形，直径约45µm，豆类子叶中的近球形，直径32~45µm，稻谷的最小,直径约7.5µm。就种子的部位而言，一般是胚乳中的子叶的胚本体的，同为胚乳，一般愈向内，直径愈大，愈近圆形，单粒；靠近果种皮处则多为多角形、复粒。1、淀粉——由葡萄糖缩合而成，为白色粉状物比重较大•直链淀粉——约占含量的20~25%，分子量小，直线连接，易溶于热水，遇碘呈兰黑色，粘度低•支链淀粉——约75~80%,分子量大,分枝状连接，遇碘呈紫红色，粘性大籼稻米——含直链淀粉25%稻米粳稻米——含直链淀粉20~20%。糯稻米——几乎100%支链淀粉紫红——糯性兰黑——非糯性淀粉由两种成分构成与碘反应2、纤维素和半纤维素——为组成细胞壁的主要成分，果种皮中含量高纤维素亦是由葡萄糖缩合而成，葡萄糖根间以—1.4苷键连接，分子间成束状排列，具较强韧性，难分解利用半纤维素为多缩戊糖和已糖的混合物，可作“后备食物”（二）蛋白质——是种子中的主要含N物质，另有极少量非蛋白质态N（游离氨基酸、酰胺类），分布于胚和糊粉层中。简单（贮藏）蛋白——仅由氨基酸组成种子蛋白质复合（结构）蛋白—简单蛋白+非蛋白部分酶蛋白——生理活性物质结构蛋白质主要存在于种子的有生命部位；贮藏蛋白含量较多，以蛋白体的形式存在于子叶、胚乳中，供种子萌发时转化利用。子叶和糊粉层中的蛋白体基本一致而禾本科胚乳中的蛋白体则具同心圆环直径1.5~2.5m，子叶糊粉层胚乳淀粉胚乳中，蛋白体密度是自外向内递减。1.种子蛋白质的种类核酸糖磷脂•贮藏蛋白据其在不同溶剂中的溶解度可分为：清蛋白——水溶性蛋白，溶于水或微酸溶液球蛋白——盐溶性蛋白，溶于10%NaCl——豆类蛋白的主要成分醇溶性谷蛋白——醇溶性蛋白，溶于70%酒精——禾谷类种子特有谷蛋白——溶于0.2%碱溶液——禾谷类中较多•醇溶性谷蛋白和谷蛋白是面筋的主要成分（74.2%）面筋含量高（Pr高)质量好（弹性、延伸性）麦类品质的重要指标溶性谷蛋白具好的延伸性但弹性差，麦谷蛋白则具高弹性但延伸性差。2.种子蛋白质中氨基酸的组成：蛋白质含量蛋白质中氨基酸的组成——常见20种，其中8种必需氨基酸可消化利用程度（表）蛋白质含量高，氨基酸组成比例好，可消化程度高，种子的营养价值高。种子的营养价值蛋白质含量低，仅为豆类的1/2~1/3。赖氨酸含量低，玉米中色氨酸含量也低胚乳中主要是醇溶、碱溶蛋白，二者中以谷酰胺、脯、亮氨酸为多胚中清、球蛋白较多,二者中赖，色、精氨酸的比例高粮食加工中，要充分利用胚的营养成分；品质育种中，提高优质蛋白（清、球）含量禾谷类种子完全蛋白、不完全蛋白、半完全蛋白脂类物质•脂肪和类脂，合称脂类物质，它是构成人体组织细胞的主要组成部分之一。•动物脂肪：在常温下是固体，又称为动物脂，动物脂肪有猪油、牛油、羊油、乳脂、鸡油等；•植物脂肪：在常温下为液态，又称为植物油，植物脂肪有花生油、菜油、豆油、菜油、芝麻油等。脂类分类甘油三酯糖脂脂肪(lipid)类脂(lipoid)脂类脂（饱和）油（不饱和）卵磷脂脑磷脂磷脂脂蛋白固醇类胆固醇类固醇甘油三酯脂（饱和）糖脂磷脂脑，肾，肝，心，蛋黄，大豆,花生必需脂肪酸•有几种不饱和脂肪酸（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）是机体不可缺少的，但在体内又无法合成，必须由食物供给，故被称为必需脂肪酸。•功能：它们可以促进发育，维护皮肤和毛细血管的健康，能够减轻放射线所造成的皮肤损伤，与胆固醇的代谢也有密切的关系，有助于冠心病的防治。种子中的主要脂类物质是脂肪，其次是磷脂。前者以贮藏物质的状态存在于细胞中，后者是构成原生质的必要成分种子中的脂类种子中脂肪的品质与脂肪酸的种类有关，一般种子中的脂肪以油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸的含量为高，但不同作物中这三种脂肪酸的比率相异很大种子中脂肪的含量尤其是胚部脂肪的含量，与种子及粮食加工品的劣变和种子寿命存在密切的关系1、脂肪：脂肪是油质种子中的主要贮藏物质，在种子生命活动中占重要位置种子植物中，油质种子占90%，为什么？脂肪比重低、含能量高，是营养物质最经济有效的贮藏形式•种子的脂肪以脂肪体的形式存在于种子的胚和胚乳中，但禾本科的淀粉胚乳中不含脂肪体。•种子中的脂肪是多种甘油三酯的混合物，其品质优劣，决定于其组成成分中的脂肪酸种类和比例。饱和脂肪酸软脂酸（16：0）硬脂酸（18：0）不饱和脂肪酸油酸（18：1）(熔点低，不易亚油酸（18：2）凝固)亚麻酸（18：3）芥酸（22：3）——异味，不易消化种子脂肪中的脂肪酸绝大多数与甘油结合在一起，但也有少数呈游离态。游离脂肪酸含量的多少，用酸价表示；而脂肪酸的不饱和程度，用碘价表示：品质优种子中的脂肪酸酸价——中和1克脂肪中全部游离脂肪酸所需KOH（NaOH）毫克数碘价——100克脂肪所能吸收碘的克数脂肪酸价低、碘价高，表明品质好。种子成熟过程中，酸价降低,碘价升高，种子完熟时达到极限；种子贮藏、萌发过程中，酸价升高、碘价降低。贮藏中随油脂酸价的升高，种子的活力降低。油脂的酸败——油脂或油质种子保管不当或贮藏过久，会产生一些醛，酮、酸类物质,从而产生不良气味，称之为酸败高温、高湿、强光、多氧种皮不致密、破损一般易酸败•脂肪酸败现象在一些含油量高的种子中容易发生，如向日葵、花