第一章--粮油食品原料-粮油食品原料的籽粒结构与化学成分

1一、粮油食品原料的种类和组成粮油食品原料学第一章原料食品22第二节第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分粮油食品原料的种类及特性3第一章粮油食品原料要求：认识粮油食品原料的籽粒结构；明确粮油食品原料的化学成分及特性；掌握主要粮油食品原料的加工特性。重点：粮油食品原料蛋白质的工艺特性；淀粉糊化、凝胶及老化；油脂的加工特性；主要粮油原料的加工适性。难点：面筋蛋白工艺特性；油脂加工特性，主要粮油原料加工适性。44第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分一、粮油食品原料的种类和组成二、粮油食品原料的籽粒结构三、粮油食品原料中的蛋白质四、粮油食品原料中的碳水化合物五、粮油食品原料中的脂肪5一、粮油食品原料的种类和组成1.粮油食品原料的种类粮油食品原料种类很多，其分类方法有两种：一是根据其植物学特征采用自然分类法分类；二是根据其化学成分与用途的不同分类。1.1粮油食品原料的自然分类法被子植物门:单子叶植物纲、双子叶植物纲78一、粮油食品原料的种类和组成双子叶植物:种子的胚具有两片子叶的植物单子叶植物:种子的胚具有一片子叶的植物1.粮油食品原料的种类9一、粮油食品原料的种类和组成1.2我国的分类方法根据化学成分与用途进行的分类：禾本科：稻、小麦、玉米、大麦、燕麦、粟、黍、高梁等双子叶：荞麦豆类：属豆科，有大豆、蚕豆、豌豆、绿豆等薯类：甘薯、马铃薯、豆薯、木薯等禾谷类粮油原料油料：油菜、芝麻、大豆、花生、向日葵等1.粮油食品原料的种类10一、粮油食品原料的种类和组成1）禾谷类作物特点：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；例如：小麦、大麦、黑麦、燕麦、水稻、玉米、高粱、黍、粟等。1.粮油食品原料的种类11一、粮油食品原料的种类和组成2）豆类作物特点：种子无胚乳，有两片发达的子叶。有的子叶中含有丰富的蛋白质（20-40%）和脂肪，如大豆；有的含脂肪不多，却含有较多的淀粉。例如：豌豆、蚕豆、绿豆与赤豆等。1.粮油食品原料的种类12一、粮油食品原料的种类和组成3）油料作物种类：包括多种不同科属的植物，例如：十字花科中的油菜、胡麻科中的芝麻、菊科中的向日葵、以及豆科中的大豆与花生等，特点：是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%）。可以作为提取食用植物油的原料，提取后的油饼中含有较多的蛋白质，可作为饲料或经过加工制成蛋白质食品。1.粮油食品原料的种类13一、粮油食品原料的种类和组成4）薯类作物•薯类作物也称为根茎类作物。•特点：在块根或块茎中含有大量的淀粉，例如甘薯、木薯、马铃薯。1.粮油食品原料的种类14一、粮油食品原料的种类和组成粮油食品原料蛋白质脂肪碳水化合物维生素水矿物质无机物有机物淀粉粗纤维可溶性糖2.粮油食品原料的化学组成与分布2.1粮油食品原料的化学组成1515粮油原料化学成分表单位：％16161717结论：（1）粮油食品原料的品种不同，其化学成分存在着很大的差异，但每种原料都是由各种不同的化学物质按大致一定的比例组成的。（2）化学成分在籽粒中各部分的分布是不均匀的。因此，了解每种原料的化学成分的含量与分布，去掉原料中人体所不能利用的化学成分，保留人体所需要的营养成分，有利于对该原料的加工与利用。1818第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分一、粮油食品原料的种类和组成二、粮油食品原料的籽粒结构三、粮油食品原料中的蛋白质四、粮油食品原料中的碳水化合物五、粮油食品原料中的脂肪19二、粮油食品原料的籽粒结构粮油籽粒：指粮油作物的果实与种子。基本结构：1.皮层2.胚3.胚乳20二、粮油食品原料的籽粒结构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，也就是说，种子只有种皮而无果皮。21二、粮油食品原料的籽粒结构2.胚：由受精卵发育而成，由胚芽、胚茎、胚根和子叶四部分组成。2222子叶——提供营养物质胚芽——茎和叶胚根——根胚轴——连接茎和根的部分23二、粮油食品原料的籽粒结构3.胚乳：是禾谷类粮粒的主要组成部分，也是人类食用的主要部分。•糊粉层：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。2424第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分一、粮油食品原料的种类和组成二、粮油食品原料的籽粒结构三、粮油食品原料中的蛋白质四、粮油食品原料中的碳水化合物五、粮油食品原料中的脂肪25三、粮油食品原料中的蛋白质存在：动物的皮肤、毛、发、肌肉、蹄、角等；鸡蛋、牛奶、大豆(豆浆)等；酶、激素、细菌、病毒、抗体等。组成：由C、H、O、N、P、S等元素组成。基本构成单元：α-氨基酸三、粮油食品原料中的蛋白质26纯水中性盐稀溶液70~80%乙醇液稀酸或稀碱液分布特点清蛋白溶解溶解不溶不溶全部粮油种子球蛋白不溶溶解不溶不溶豆类、油料种子Pro主要成分胶蛋白不溶不溶溶解不溶禾谷类粮食种子储存性Pro谷蛋白不溶不溶不溶溶解禾谷类种子的储藏性Pro3.1粮油食品原料中蛋白质的种类都是简单蛋白质，不含结合蛋白质2727不溶蛋白中性盐溶液总蛋白质球蛋白胶蛋白谷蛋白清蛋白可溶蛋白纯水/中性盐溶液纯水或中性盐溶液稀酸稀碱溶液70%乙醇28三、粮油食品原料中的蛋白质3.2粮油食品蛋白质的特性蛋白质变性与农产品储藏加工关系很大：（1）粮油种子在长期储藏过程中，种子中的蛋白质会慢慢地发生变性，亲水性变弱，种子生命力降低，导致发芽能力全部丧失。29三、粮油食品原料中的蛋白质3.2粮油食品蛋白质的特性蛋白质变性与农产品储藏加工关系很大：（2）若粮油种子在干燥时不注意温度与时间，则种子蛋白质便会发生热变性，影响到其加工与食用品质。•在粮油的碾磨过程中，温度也不能过高。•但是油料在榨油前一般要进行热处理，使蛋白质发生变性作用，有利于油脂压榨。30三、粮油食品原料中的蛋白质（3）在等电点时：•由于蛋白质分子中正负电荷相等，互相吸引，使蛋白质分子紧缩，分子间也有聚集的趋向。这时蛋白质的溶解度最低。•在实际生产中利用这些性质分离和提纯蛋白质。31三、粮油食品原料中的蛋白质3.3不同的粮种其蛋白质的含量与性质有很大差别蛋白质含量，豆类最高，油料次之，禾谷类再次之。3232禾谷类：蛋白质主要是胶蛋白、谷蛋白；大米谷蛋白燕麦：球蛋白多豆类和油料种子：绝大部分是球蛋白33三、粮油食品原料中的蛋白质粮油食品原料中四类蛋白质的营养价值：•必需氨基酸：人体自身不能合成，必须从食物中摄取。•即赖氨酸、色氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苯丙氨酸、苏氨酸与缬氨酸。34三、粮油食品原料中的蛋白质蛋白质分类：•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。35三、粮油食品原料中的蛋白质粮油食品原料中四类蛋白质的营养价值：1）清蛋白、球蛋白：赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸含量高，生理活性蛋白质，营养价值高。2）胶蛋白：赖氨酸、色氨酸、亮氨酸的含量低，蛋白质品质较差。3）谷蛋白：营养价值居中。36小麦大米豆类、油料高几种谷物蛋白质营养价值比较37三、粮油食品原料中的蛋白质2.窝头为什么没有面包弹性大，你会说它是死面，那为什么不发酵？1.窝头为什么挖个眼，馒头为什么不挖？38三、粮油食品原料中的蛋白质39三、粮油食品原料中的蛋白质3.4小麦面筋面筋：小麦粉用水和成面团后，在水中反复揉洗，洗去面团中的可溶性淀粉、麸皮及水溶性物质，最后剩下一块具有弹性和延伸性的软胶体物质称为面筋。40三、粮油食品原料中的蛋白质面筋的化学组成特性•面筋主要由麦胶蛋白（43.02%）麦谷蛋白（39.10%）•还含少量淀粉（6.45%）脂肪（2.80%）糖类（2.13%）灰分（2.00%）•其他蛋白质（清蛋白、球蛋白，4.40%）、纤维素等。41面筋的形成机理麦谷蛋白：分子中除分子内有二硫键外，还有分子间二硫键。许多麦谷蛋白分子间的亚基通过二硫键彼此连接，使麦谷蛋白不易移动，故延伸性小。麦胶蛋白：具有延伸性，但弹性小；麦谷蛋白：具有弹性，但缺乏延伸性。这些特性与其蛋白质分子中的二硫键位置有关：麦胶蛋白：分子中的二硫键都分布在分子内部，分子间没有这种连接，所以具有延伸性。42面筋的形成机理43小麦面筋的形成原理面筋蛋白不溶于水，却有极强的吸水性，吸水后体积膨涨。麦胶蛋白吸水后凝结力剧增，吸水能力达200%左右，面筋蛋白分子与水分子纵横交错地链接起来，形成面筋网络结构。蛋白质的作用：构成蒸制食品时保持二氧化碳的“骨架”，使食品变得多孔、疏松、体积增大，吃起来感觉松软香甜可口。蛋白分子间在二硫键作用下迅速粘接，加强和扩大网络组织结构。淀粉、矿物质等成分填充在该网络结构中，并表现出很强的弹性或者说韧性。44三、粮油食品原料中的蛋白质45三、粮油食品原料中的蛋白质46衡量面筋质量好坏的物理特性指标弹性：湿面筋在拉伸或按压后恢复到原来状态的能力。分为强（按压后恢复原状，不粘手）、中、弱（不能复原，粘手，易碎）。延伸性：是指湿面筋在拉伸时所表现的延伸性能，即指将湿面筋拉伸到接近断裂时的长度。延伸性长：15cm以上短：8cm以下中等：8-15cm吸水性：为本身重量的170-210%。47三、粮油食品原料中的蛋白质上述是小麦面筋的基本性质，这些性质除与小麦本身的品质有关外，还受许多物理化学因素的影响。一般规律是：①凡能促进蛋白质解胶或溶化的因素都能使面筋弱化，例如稀酸溶液、还原剂和蛋白酶等;②凡能促进蛋白质吸水膨胀的因素都能使面筋强化，例如，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的作用等。4848第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分一、粮油食品原料的种类和组成二、粮油食品原料的籽粒结构三、粮油食品原料中的蛋白质四、粮油食品原料中的碳水化合物五、粮油食品原料中的脂肪49四、粮油食品原料中的碳水化合物葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖淀粉纤维素氧化反应（斐林试剂）水解反应还原糖非还原糖碳水化合物的种类5050C6H12O6（葡萄糖）+2Cu(OH)2==CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O+2H2O与斐林试剂反应51四、粮油食品原料中的碳水化合物4.1纤维素是植物组织中的一种结构性多糖，是组成植物细胞壁的主要成分，在细胞壁的机械物理性质方面其着重要的作用。52四、粮油食品原料中的碳水化合物4.1.1纤维素含量粮油籽粒中纤维素的含量大约为2~10%，带壳的粮粒中比较多。不同谷物籽粒的纤维素含量0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%燕麦稻谷玉米小麦53四、粮油食品原料中的碳水化合物4.1.1纤维素含量就整个籽粒而言，皮壳中含量最多。稻谷籽粒不同部位的纤维素含量0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%稻壳皮层糊粉层胚胚乳54四、粮油食品原料中的碳水化合物4.1.2纤维素的组成和结构纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的直链分子。纤维素及葡萄糖分子结构式55四、粮油食品原料中的碳水化合物4.1.3纤维素的理化性质•机械性强，化学性质稳定；•不溶于水和有机溶剂，也不溶于稀酸、稀碱溶液；•含有羟基，亲水性强，容易吸水膨胀；•高浓度酸作用下，水解生产β-D-葡萄糖；•人体不能分泌纤维素酶，不能消化纤维素。•加工中一般去掉粮油食品籽粒的皮层。•因具有促进肠道蠕动、解除便秘、防止肠癌的作用，营养学的观点建议应适量摄入。性质决定：56四、粮油食品原料中的碳水化合物4.2半纤维素也是植物细胞壁的主要成分，常与纤维素在一起。•组成是混合多糖，水解后生成：阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖等。一般以木聚糖和木聚糖的葡萄糖醛酸居多。•性质不溶于水，溶于4%的NaOH溶液，与稀酸共热全部水解。57四、粮油食品原料中的碳水化合物4.3淀粉•来源淀粉积蓄于植物的种子、茎、根等组织中。淀