谷物的生產與構造

關于谷物的生產與構造第一頁，共49頁幻燈片課程意義：谷物對國民經濟的穩(wěn)定發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。谷物是食品工業(yè)的重要原料。研究谷物及其加工制品的物理、化學和生物學特性，研究其加工、儲藏特性對指導食品加工和谷物安全儲藏具有特定的意義。第二頁，共49頁幻燈片學習：谷物籽粒結構、物理、化學性質、營養(yǎng)價值。重點學習：谷物淀粉、谷物蛋白質以及其它組成成分的結構與化學、生物化學性質、谷物干燥、谷物安全貯藏的基本原理，以及谷物干法加工與濕法加工的基本方法。本課程是食品科學與工程專業(yè)的重要專業(yè)課程，對今后從事與谷物加工有關的研究、開發(fā)、生產和管理工作有指導作用。第三頁，共49頁幻燈片課程主要內容谷物的生產和構造谷物淀粉谷物蛋白質谷物中的其他成分谷物干燥谷物安全儲藏谷物干法加工谷物濕法加工谷物加工副產品的利用谷物中功能性成分的提取與分離方法第四頁，共49頁幻燈片第一章谷物的生產與構造第五頁，共49頁幻燈片

禾谷類果實的基本構造禾谷類作物都屬于單子葉的禾本科(gramineae)植物，生產干的單種果實，這類果實就是“穎果”(caryopsis)，通常稱為“籽?！?kernel,grain)。具有皮層、胚和胚乳三部分基本結構，各結構之間的聯(lián)系也大致相同。第六頁，共49頁幻燈片

皮層:

由子房壁發(fā)育而成，分果皮和種皮。外果皮常有茸毛和氣孔，可依此確定品種。如硬粒小麥和普通小麥。果皮顏色由花青素或其他雜色體存在導致，未成熟的果實中含大量葉綠素。種皮是由珠被發(fā)育而成，禾谷類果實的種皮只有一層細胞。

胚:

種子最主要部分，受精卵發(fā)育而成。各類種子的胚形狀各異，基本可分為胚芽、胚莖（軸）、胚根和子葉四部分。

胚乳:

由極細胞受精后直接發(fā)育成的胚乳稱內胚乳；由珠心層直接發(fā)育成的胚乳稱外胚乳。禾本科類籽粒的胚乳較發(fā)達。胚乳中儲藏著營養(yǎng)物質，主要由淀粉構成，所以禾本科作物一般作為主食之用，如稻谷，小麥，玉米，大麥，高粱，粟，燕麥等。第七頁，共49頁幻燈片小麥籽粒（穎果）果皮種子外果皮1、表皮2、皮下組織3、薄壁細胞的殘余部分種皮胚乳盾片（子葉）1、上皮2、薄壁組織3、微管束原組織內果皮1、細胞中間體2、橫細胞層3、管狀細胞胚軸:1、胚芽（包括胚芽鞘）2、原生根3、次生側小根外胚葉胚1、糊粉層2、淀粉質胚乳（外種皮、種皮、內種皮）和色素束珠心層（透明層、外胚乳）和珠心突出物小麥籽粒的構成糠、麩第八頁，共49頁幻燈片冬小麥橫切面掃描電子顯微鏡圖P:果皮A:糊粉層E:胚乳右圖：胚乳細胞第九頁，共49頁幻燈片第一節(jié)稻谷（Paddy）稻谷是我國重要的糧食作物，在國民經濟中有極其重要的地位。目前的栽培稻絕大多數(shù)屬于禾本科稻屬（Oryza），普通栽培稻亞屬（OryzaSativeL），谷粒長4~7mm，分布極廣。第十頁，共49頁幻燈片我國的稻谷品種繁多，分布極廣，全國各地均有種植。稻谷根據(jù)籽粒形態(tài)可分為秈稻和粳稻，根據(jù)生長季節(jié)和收獲季節(jié)可分為早、中、晚稻，根據(jù)淀粉粒性質可分為粘稻和糯稻，另外根據(jù)生長習性還可分為水稻和旱稻。第十一頁，共49頁幻燈片

稻谷穎果的縱剖面示意圖1、糊粉層2、胚乳3、種皮4、珠心層5、果皮6、盾片7、胚根8、外胚葉9、胚芽10、胚根鞘11、中胚軸12、腹鱗13、側鱗14、胚芽鞘15、外稃16、內稃第十二頁，共49頁幻燈片秈稻粒形細長而稍扁平，稃毛短而稀，一般無芒，即使有芒也很短，稻殼較薄，腹白較大，耐壓性差，易折斷，加工時碎米多，米質脹性較大而粘性較弱，并且與野生稻易雜交結實。粳稻則粒形短而寬厚，稃毛長而密，芒較長，稻殼較厚，腹白和心白較小，或者完全沒有，耐壓性強，加工時不易產生碎米，故出米率高，米質脹性較小而粘性較強。第十三頁，共49頁幻燈片無論秈稻和粳稻，根據(jù)其淀粉的性質不同，可分為糯稻和非糯稻兩類。非糯稻又稱粘稻，含直鏈淀粉10~30%，色較深，呈半透明的角質狀態(tài)，米質硬而脆，一般作主食之用。糯米中的淀粉則幾乎全部為支鏈淀粉，色乳白，不透明，呈蠟狀，米質較疏松，產量一般較低，適宜做糕點和釀酒之用。第十四頁，共49頁幻燈片稻谷在收獲時，粘附著稻殼，稻殼約占毛稻重量的20%，它是由花被（外稃和內稃）形成的，稻殼含有豐富的纖維素（25%），木質素（30%），戊聚糖（15%）和灰分（21%），灰分中含有大約95%的二氧化硅。稻殼外表面第十五頁，共49頁幻燈片除去稻殼以后的稻谷稱為糙米，它包括果皮、種皮、外胚乳、胚乳和胚各個部分，在其中，胚乳占到了米粒的最大部分，包括糊粉層和淀粉細胞。糙米碾白時，米粒的果皮、種皮、外胚乳和糊粉層等被剝離而成為米糠。第十六頁，共49頁幻燈片17糙米出糠率的大小取決于米糠層的厚度和糠層的表面積。在加工同一精度的大米時，品質優(yōu)良的品種及成熟而飽滿的稻谷，因其縱溝較淺，糠層較薄，表面積相對減小，出糠率較低，出米率較高。此外，腹白和心白多的稻谷，結構疏松，硬度低，加工時易出碎米，品質較差，耐儲性差。有爆腰的稻谷，加工時碎米多。爆腰率與稻谷的曬干程度有關，稻谷曬得過干，爆腰率高，影響米的品質。碾米時，除糠層被碾去外，大部分的胚也被碾下來。加工高精度的白米時，胚幾乎全部脫落，進入到米糠中。第十七頁，共49頁幻燈片胚乳

通常，胚乳是硬質和半透明的，但是也有不透明的栽培品系，某些稻谷品種有不透明的區(qū)域（稱為腹白），腹白是由胚乳中的空氣間隙所引起?？拷蹖拥呐呷榧毎械牡鞍踪|比靠近胚乳中心細胞中的蛋白質多得多。淀粉

在胞腔內以一定形狀的淀粉粒的形式存在，越深入胚乳組織內部，淀粉粒越大。淀粉粒的間隙中，充滿著類蛋白質的物質，此類物質多，淀粉粒排列得緊密，胚乳組織透明而堅實，為角質胚乳，如果此類物質少，淀粉粒之間存在空氣間隙，胚乳組織松散而呈粉狀，為粉質胚乳。米粒的腹白和心白就是胚乳的粉質部分。第十八頁，共49頁幻燈片19從理論上講，白米應當是純胚乳，但實際上，糠層和胚都不會完全被碾去。因此，根據(jù)米粒留皮的程度和留胚的多少可以判斷大米的精度，大米的精度愈高，除去的糠層和糊粉層愈多?？穼雍秃蹖又泻袠O豐富的維生素和蛋白質。從營養(yǎng)角度看，不宜追求過高的加工精度。大米精度越高，淀粉的相對含量越高，纖維素含量越少，消化率越高，但某些營養(yǎng)成分如脂肪、礦物質及維生素的損失也越多。從食用角度來看，精度高的米口感細膩、風味良好。第十九頁，共49頁幻燈片第二節(jié)小麥小麥的不同品種軟質小麥與硬質小麥小麥制粉小麥籽粒的結構與出粉率小麥胚胚乳細胞與面筋蛋白質第二十頁，共49頁幻燈片小麥按籽粒質地可分為軟質小麥和硬質小麥。橫截面有一半或一半以上透明的為硬質小麥，橫截面有一半以上不透明的為軟質小麥；硬質小麥蛋白質含量高，結構緊密，筋力好，軟質小麥蛋白質含量低，組織疏松，筋力差。硬質小麥出粉率高，烤制面包品質好，但粉色較差。第二十一頁，共49頁幻燈片1、茸毛2、胚乳3、淀粉細胞4、細胞的纖維壁5、糊粉細胞層6、珠心層7、種皮8、管狀細胞9、橫細胞10、皮下組織11、表皮層12、盾片13、胚芽鞘14、胚芽15、初生根16、胚根鞘17、根冠18、腹溝19、胚乳20、色素束21、皮層22、胚小麥籽粒的縱切面及橫切面示意圖第二十二頁，共49頁幻燈片小麥出粉率的影響因素較多，一般籽粒大而飽滿的小麥出粉率高，皮層越薄，出粉率越高。第二十三頁，共49頁幻燈片

小麥籽粒的果皮及鄰近組織的剖面圖A：橫切面B：縱切面EP：外表皮HP：下表皮CC：橫細胞TC：管狀細胞SC：種皮NE：珠心層AL：糊粉層E：淀粉胚乳第二十四頁，共49頁幻燈片在硬質小麥中，蛋白質和淀粉是緊密粘附的。蛋白質不僅使淀粉良好地濕潤，而且使兩者結合緊密。結合強度高的證據(jù)是硬質小麥具有使破損發(fā)生在細胞壁，而不是通過細胞內含物，破損處穿過某些淀粉粒，而不是在淀粉與蛋白質的分界面。而在軟質小麥中，表現(xiàn)出很大的不同，蛋白質不濕潤淀粉表面，淀粉和蛋白質之間的結合很容易破裂的，故沒有破損的淀粉粒。杜倫小麥比普通硬質小麥硬得多，因此，當麥粒破碎時，會產生更加大量的破損淀粉粒。第二十五頁，共49頁幻燈片左圖:硬質小麥沿細胞壁的破裂右圖:軟質小麥穿過細胞壁的破裂第二十六頁，共49頁幻燈片左圖:硬質小麥，BS：破損淀粉右圖:軟質小麥第二十七頁，共49頁幻燈片除硬度的區(qū)別之外，小麥胚乳的另一個重要特點是其外觀的不同。某些小麥具有玻璃質，角質或半透明的外觀，而另一些小麥卻是不透明或粉質的。一般認為透明度與硬度和高蛋白含量相關聯(lián)，不透明度與軟度和低蛋白含量相關聯(lián)。籽粒中有空氣間隙時，由于衍射和漫射光線從而使得籽粒呈現(xiàn)為不透明或粉質。籽粒充填緊密時，沒有空氣間隙，光線在空氣和麥粒界面衍射并穿過麥粒，沒有反復的衍射作用，形成半透明的或玻璃質的籽粒。第二十八頁，共49頁幻燈片谷物中空氣間隙的存在形成不透明的籽粒，密度小?？諝忾g隙顯然是在谷物干燥期間形成的。由于谷物失去水分，故蛋白質皺縮、破裂并留下空氣間隙。玻璃質的籽粒，蛋白質皺縮時仍保持完整，從而成為密度較大的籽粒。如果收獲的谷物籽粒未成熟，并采用冷凍干燥，將變得完全不透明。這說明玻璃質的特性是在田間的最終干燥過程中產生的。玻璃質谷粒在田間或實驗室里受潮和干燥，將失去其透明度。第二十九頁，共49頁幻燈片第三節(jié)玉米玉米的工業(yè)用途玉米籽粒的結構籽粒顏色基本化學組成玉米蛋白質:

缺價蛋白質，賴氨酸（Lys）色氨酸（Trp）第三十頁，共49頁幻燈片1、皮殼2、表皮層3、中果皮4、橫細胞5、管狀細胞6、種皮7、糊粉層8、角質胚乳9、粉質胚乳10、淀粉細胞玉米籽粒的縱切面及橫切面示意圖11、細胞壁12、盾片13、胚14、初生根15、基部16、盾片17、胚軸18、果皮19、粉質胚乳20、角質胚乳第三十一頁，共49頁幻燈片玉米穎果的植物學結構與小麥相似，籽粒顏色變化較多，從白到黑褐或紫紅色，可能是純色的，也可能是雜色的，白色或黃色是最普遍的顏色，皮層約占籽粒的5~6%，胚較大，占籽粒的10~14%，其余部分為胚乳。第三十二頁，共49頁幻燈片玉米脂肪含量較高，維生素較多，糖類的含量略低于大米和小麥粉，蛋白質比小麥粉略低而比大米高。玉米胚乳中含角質淀粉較多的品種品質較好，含粉質淀粉較多的品質較差。玉米蛋白質中缺少賴氨酸和色氨酸，所以玉米的蛋白質為缺價蛋白質。玉米粉適口性差。第三十三頁，共49頁幻燈片玉米籽粒的掃描電鏡圖上左：破損籽粒，可見胚乳質地上右：多角形淀粉顆粒下左：籽粒不透明部分，球形淀粉粒、蛋白質以及大量的空氣間隙下右：淀粉核，破損淀粉（BS）第三十四頁，共49頁幻燈片第四節(jié)大麥大麥籽粒的結構大麥籽粒的顏色差別（花青色素和黑色素）大麥的主要用途（啤酒專用大麥、非釀造大麥）國產大麥不能用于釀造行業(yè)的主要原因大麥的營養(yǎng)價值第三十五頁，共49頁幻燈片上圖：

C：胚芽鞘F：葉狀莖SN：盾片節(jié)CR：胚根鞘R：根V：維管系統(tǒng)S：盾片E：胚鱗上皮細胞H：外殼PT：果皮-種皮AL：糊粉層大麥籽粒橫切面示意圖下圖：籽粒外層第三十六頁，共49頁幻燈片大麥籽粒橫切面掃描電子顯微鏡圖H：殼P：果皮A：多層糊粉細胞右圖：胚乳細胞構成第三十七頁，共49頁幻燈片大麥籽粒顏色差異很大，有白、紫、藍、藍灰、紫紅、棕紅、黑等顏色。這些顏色主要有二種著色素：一為花青色素，在酸性狀況下呈紅色，堿性時呈藍色；另一為黑色素化合物，呈現(xiàn)黑色。色素存在于稃、果皮和糊粉層中，有時也存在于淀粉胚乳中。若所有色素均不存在則為白色。稃及果皮中的花青色素常呈現(xiàn)紫色，表示這些組織常呈酸性；而在糊粉層中的花青色素常呈藍色，表示糊粉層為堿性?；ㄇ嗌卦诼沱湽ぶ斜仍诤蹖又斜憩F(xiàn)更為明顯。第三十八頁，共49頁幻燈片第五節(jié)高粱高梁生長特點和工藝特點高梁的工業(yè)用途高梁籽粒的化學組成著色的內珠被往往含縮合單寧，味苦第三十九頁，共49頁幻燈片高粱籽粒解剖圖皮層占7.9%、胚9.8%、胚乳82.3%。高粱的果皮中含有淀粉粒，位于中果皮，大小為1~4μm。S.A.花柱殘跡E.胚乳S.盾片E.A.胚軸第四十頁，共49頁幻燈片左上：籽粒外緣：外果皮（EP），中果皮（M），內果皮（EN），內珠被（I）和糊粉細胞（AL）。右上：外部邊緣：示出厚著色內珠被（I）的存在。左下：不含內珠被的高粱籽粒：可見種皮（SC）。右下：籽粒的玻璃質部分：示出胚乳細胞內含物及蛋白質體（P）。高粱籽粒橫切面的掃描電子顯微圖第四十一頁，共49頁幻燈片第六節(jié)粟粟（谷子）的主要工業(yè)用途加工成品小米的營養(yǎng)價值第四十二頁，共49頁幻燈片粟的成品糧營養(yǎng)豐富，可作主食，也可制酒。加工副產品如草、糠質地柔軟、營養(yǎng)豐富，是良好的牲畜飼料。由于其莖中常含有白瑞香類配糖體，因此在用桿、葉飼喂性畜時，要注意防止中毒情況發(fā)生。粟的成品糧小米含有較多的維生素，尤其是B族維生素含量較高，其中維生素A也達到1600I.U，色氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸含