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第1章粮油食品原料第一节粮油食品原料的籽粒结构与化学成分第二节粮油食品原料的种类及特性学习要求：掌握禾谷类、豆类和油料作物主要原料的生物学特性和应用特点一、粮油食品原料的分类方法•根据其植物学特征采用自然分类法进行分类•根据其化学成分与用途的不同进行分类图1-1粮油作物的国际分类图我国的分类方法禾本科：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、木薯等禾谷类粮油作物油料：油菜、芝麻、大豆、花生、向日葵等根据化学成分与用途进行的分类：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：果皮和种皮（2）胚：受精卵发育而成，由胚芽、胚根、胚轴、子叶组成（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三、粮油食品原料的化学成分粮油食品原料糖类脂肪蛋白质维生素矿物质水无机物有机物（一）糖类糖类是碳原子、氧原子和氢原子通过含有能量的化学键结合在一起的产物。通过光合作用，植物将二氧化碳、水和太阳能结合在一起生成葡萄糖。在某种意义上讲太阳能变成了葡萄糖分子的一部分---它的能量。糖类（主要是葡萄糖）是通过光合作用产生的粮油食品原料中最重要的是己糖，其次是戊糖。其中最重要的代表性己糖为葡萄糖。粮油食品原料中的双糖以蔗糖最为普遍，麦芽糖只有在禾谷类作物种子发芽时，由于种子中的储藏性淀粉受麦芽淀粉酶的水解才会大量产生。葡萄糖分子相互连接形成多糖淀粉的来源与分布淀粉积蓄于植物的种子、茎、根等组织中，是人类食物的重要物质,也是轻工业和食品工业的重要原料。淀粉是粮油种子中最重要的储藏性多糖，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内；—豆类集中在种子的子叶中；—薯类则在块根和块茎里面；为什么油炸方便面用开水冲泡后即可食用？•淀粉是面条中最主要的成分，在油炸方便面的加工过程中淀粉颗粒经历了糊化(蒸面)及脱水(油炸)的过程。•将糊化后的α-化淀粉，在80℃高温迅速除去水分，使水分含量达10%以下，可得到可溶性α-化淀粉。这样，淀粉分子已不可能移动和相互靠近，成为固定的α-化淀粉。因为无胶束结构，加水后，水容易进入，淀粉分子迅速吸水，容易重新糊化。1、概念：淀粉粒不溶于冷水，若在冷水中不加以搅拌，淀粉粒因其比重大，而沉淀。但若把淀粉的悬浮液加热，到达一定温度时(一般在55℃以上)，淀粉粒突然膨胀，因膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大，所以悬浮液就形成粘稠的糊状胶体溶液,这一现象称为“淀粉的糊化”。又称淀粉糊化为“α”化。淀粉的糊化Gelatinization淀粉糊化的本质水进入微晶束，折散淀粉分子间的缔合状态，使淀粉分子失去原有的取向排列，而变为混乱状态，即淀粉粒中有序及无序态的分子间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液。糊化淀粉的老化Retrogradation已糊化的淀粉稀溶液，在低温下静置一定时间后，溶液变混蚀，溶解度降低，而沉淀析出。如果淀粉溶液浓度比较大，则沉淀物可以形成硬块而不再溶解，也不易被酶作用，这种现象称为淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化作用。淀粉的凝沉作用，在固体状态下也会发生，如冷却的陈馒头、陈面包或陈米饭，放置一定时间后其表面发硬。在温度逐渐降低时，溶液中的淀粉分子运动减弱，分子链趋向于平行排列，相互靠拢，彼此以氢键结合形成大于胶体的质点而沉淀。因淀粉分子有很多羟基，分子间结合得特别牢固，以至不再溶于水中，也不易被淀粉酶水解。即糊化淀粉相邻分子间的氢键部分恢复，自动排列成序，形成一定晶度化的微晶束。淀粉老化的本质为什么有的方便面有弹性、滑爽和耐嚼？•选用高品质的小麦淀粉•在油炸方便面的面粉中添加木薯淀粉、木薯淀粉醋酸酯、马铃薯淀粉及马铃薯淀粉醋酸酯，避免使用玉米淀粉为什么天然及变性淀粉的木薯及马铃薯可增加面条在光泽度弹性滑爽性及耐嚼性方面的品质，而添加玉米淀粉后会使面条在该方面的品质下降？玉米淀粉是最常见的谷类淀粉之一，但其也难于糊化，糊化后的糊粘度也很低。天然木薯及马铃薯淀粉的糊化温度低于小麦淀粉的糊化温度，表明在蒸煮时二者极易糊化。淀粉粒的结构•淀粉粒都具有环层结构，其中以马铃薯淀粉粒的环纹最为明显，各环层共同围绕的一点称为“粒心”。•环层结构是淀粉粒内部密度不同的表现，各层密度不同是由于合成淀粉所需的葡萄糖原料的供应有昼夜不同的缘故。•晶体结构：具有双折射性，偏光显微镜下观察呈现出一种黑色的“十”字，将淀粉粒分成4个白色的区域，称为偏光十字，这是淀粉粒为球晶体的重要标志。十字的交点恰恰位于粒心，晶体结构消失时黑色十字也消失。淀粉在胚乳细胞中以颗粒状态存在，一般称为淀粉粒。不同来源的淀粉粒，其形状、大小和构造各不相同。环层结构粒心淀粉颗粒在油炸方便面加工中的变化小麦淀粉颗粒较小，蒸面后淀粉颗粒膨胀保持完整颗粒形状。经油炸，部分淀粉颗粒破裂而部分淀粉仍完好存在(图A)。马铃薯淀粉是天然淀粉中颗粒最大的，天然马铃薯淀粉蒸煮膨胀后粘结力很强，油炸后淀粉颗粒破裂呈大块碎片状。变性的乙酰化马铃薯淀粉在蒸面后膨胀最大，并且粘结力很强，每颗膨胀的变形马铃薯淀粉粒周围粘着许多小麦淀粉颗粒，油炸后变性马铃薯淀粉颗粒消失呈胶状晶体，将小麦淀粉均匀而紧密地包裹着(图B)。木薯淀粉醋酸酯在油炸后形成部分胶状晶体，但呈小块状，其对面条弹性滑爽性和耐嚼性的增加不如马铃薯淀粉醋酸酯。而木薯淀粉颗粒粘结力较强，油炸后大部分破裂。玉米淀粉颗粒较小(呈多角形，蒸煮糊化后膨胀的淀粉颗粒,粘结力很小，油炸后大部分成碎片状。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：氨基酸（二）蛋白质粮油食品原料中蛋白质的种类名称水中性盐70~80%乙醇稀酸或稀碱分布特点清蛋白溶解溶解不溶不溶粮油种子中含量少球蛋白不溶溶解不溶不溶豆类和油料种子Pro的主成分胶蛋白不溶不溶溶解不溶禾谷类粮食种子储藏性蛋白谷蛋白不溶不溶不溶溶解禾谷类都有，某些植物种子的储藏性蛋白简单蛋白质：一类仅含有氨基酸的蛋白质结合蛋白质：由简单蛋白质和非蛋白质成分复合而成，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等蛋白质的分布组成特点•禾谷类种子中的蛋白质主要是胶蛋白和谷蛋白，其中大米以谷蛋白为主，高粱以胶蛋白为主；•小麦的特点是胚乳中胶蛋白与谷蛋白的含量非常接近，不过燕麦中球蛋白含量最多；•豆类和油料种子以球蛋白为主；•清蛋白与球蛋白为生理活性蛋白质，赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量较高，营养价值较高。•胶蛋白与谷蛋白是粮油种子中的储藏性蛋白质，主要用于幼苗生长；胶蛋白中赖氨酸、色氨酸和亮氨酸含量都很低。不同的粮种其蛋白质的含量与性质有很大差别一般禾谷类粮食蛋白质的含量在15%以下，而豆类和某些油料种子，蛋白质含量可高达20％～50％油脂R1-C-O-CH2R2-C-O-CHR3-C-O-CH2OOO脂肪动物油脂呈固态，通常称为脂肪。油植物油脂呈液态，通常称为油。（三）脂类（油脂和类脂的总称）粮油食品是人体必需脂肪酸的主要来源。禾谷类粮食中脂肪含量较少，大多为液体，含有大量的不饱和脂肪酸；油料作物中脂肪含量较高，大豆中油脂的含量也很丰富。粮食和油料在贮藏或加工过程中，劣变速度最快的是油脂。光照、高湿高温条件易造成脂肪的水解质量评价指标：原料的酸度、游离脂肪酸的含量小结种类化学组成特点禾谷类作物种子含有发达的胚乳，主要由淀粉、蛋白质和脂肪组成豆类作物种子无胚乳，有两片发达的子叶，含有丰富的蛋白质和脂肪，也有的含有较多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，其次是蛋白质薯类作物包括不同科属的植物，在块根或块茎中含有大量的淀粉粮油籽粒的不同部位其化学成分差别较大！思考题•粮油原料中的化学成分有何规律？•淀粉的糊化和老化概念？•请举例说明淀粉糊化、老化在食品加工中的作用和意义？第二节粮油食品原料的种类及特性•稻谷和大米•小麦•玉米•大豆•薯类和油脂原料一、稻谷和大米•分类•基本结构•化学组成特性•加工适性1、稻谷的分类•普通栽培稻可分为几个亚种？种类特点？•早稻、中稻和晚稻的区别？品质差异？•什么是糯性稻谷？水稻与陆稻•水稻种在水田，陆稻种在旱地。•水、陆稻形态上差异较小，生理上差异较大：陆稻种子发芽时需水较少，吸水力强，发芽较快；陆稻的茎叶保护组织发达，抗热性强；根系发达，根毛多,对水分减少的适应性强。水稻喜高温、多湿、短日照，对土壤要求不严。•陆稻产量一般较低，谷壳及糠层较厚，米粒组织疏松，硬度低，出米率低，大米色泽和口味较差。籼稻和粳稻普通栽培稻可分为2个亚种：籼稻、粳稻性质差异：结构上的差异加工特性差异籼稻：粒形细长，叶片粗糙多毛，颖壳上茸毛稀而短以及较易落粒等；籼稻是由野生稻演变成的栽培稻，是基本型。稻壳较薄，腹白较大，硬质粒较少，加工时容易出碎米，出米率较低，米质胀性大而黏性较弱。粳稻：粒形短圆，叶面少毛或无毛，颖毛长而密，不易落粒等特性，与野生稻有较大差异；粳稻是人类将籼稻由南向北，由低向高引种后逐渐适应低温的变异型。稻壳较厚，腹白小或没有，硬质粒多，加工时不易产生碎米，出米率较高，米质胀性小而黏性较大。非糯稻与糯稻•非糯稻黏性弱•糯稻：支链淀粉含量接近100%，黏性最高。•又分粳糯及秈糯，粳糯外观圆短，秈糯外观细长，颜色均为白色不透明。煮熟后米饭较软、黏。•通常粳糯用于酿酒、米糕。•秈糯用於八宝粥、粽子。早稻、中稻和晚稻•早稻生长期为90~125天，中稻为125~150天，晚稻为150~180天。•早、中、晚稻的根本区别在于对光照反应的不同早、中稻对光照反应不敏感，在全年各个季节种植都能正常成熟；晚稻对短日照很敏感，严格要求在短日照条件下才能通过光照阶段，抽穗结实；•晚稻和野生稻很相似，是由野生稻直接演变形成的基本型；早、中稻是由晚稻在不同温光条件下分化形成的变异型。•品质差异：早稻米一般腹白较大，硬质粒较少，米质疏松；晚稻米则反之，品质较好。早籼稻谷：生长期较短，收获期较早的籼稻谷，一般米粒腹白(即不透明区域)较大，硬质颗粒少；晚籼稻谷：生长期较长，收获期较晚的籼稻谷，一般米粒的腹白较小或无腹白，硬质颗粒较多；我国稻谷按生长期和外观分为五类粳稻谷：粳型非糯性稻的果实，籽粒一般呈椭圆形，米质黏性较大，胀性较小；籼糯稻谷：籼型糯性稻的果实，米粒一般呈椭圆形或细长形，乳白色，不透明或半透明；粳糯稻谷：粳型糯性稻的果实，米粒一般呈椭圆形，乳白色，不透明或半透明。我国稻米的主要品种及分布•我国共收集稻种资源7万份左右(包括野生稻种、地方稻种和引进稻种)，其中大面积栽培的品种约有400个。我国主要种植早籼稻、单季籼或晚籼稻、单季粳或晚粳稻及北方粳稻。•按我国大多数人，特别是北方人的饮食习惯，粳米做的米饭，品质优于籼米，晚籼优于早籼，每类米都有在高产、食用、抗病虫害等方面表现优良的品种。2、稻谷的籽粒结构稻谷籽粒可分为颖（稻壳）和颖果（糙米）两大部分稻谷的颖，包括内颖、外颖、护颖和颖尖（伸长即为芒）四部分。1234稻谷脱去内外颖后的果实便是颖果（即糙米）颖果由皮层、胚乳和胚三部分组成；糙米经碾米加工，米粒的果皮、种皮、外胚乳、糊粉层和部分的胚被剥离而成为米糠，其余则为白米或大米（纯胚乳）稻壳：占18％～20％，胚乳的保护组织，含大量的粗纤维和结合矿物质。果皮和种皮：占1.2％～1.5％，含较多的纤维素、脂肪、蛋白质和矿物质。糊粉层：占4％～6％，含有丰富的脂肪、蛋白质和维生素等，营养价值比果皮、种皮高，但细胞壁较厚，不易消化。胚乳：占66%～70%，由含淀粉的细胞组织组成，细胞内充满淀粉粒，淀粉粒之间填充蛋白质，蛋白质和脂肪较少。胚：占2％～3.5％，含有较多的脂肪、蛋白质和VB1等，营养价值高。3、稻谷籽粒的各部分化学成分4、稻米的营养成分主要含有碳水化合物、水分、蛋白质、脂类、矿物质和维生素等。碳水化合物是稻米的主要成分，其存在的主要形式是淀粉，一般含量在