第1章-谷物的生產(chǎn)與構造-1

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(chǎn)和管理工作有指導作用谷物科學原理本課程的目的、要求、地位和作用谷物科學原理作用

谷物科學是食品科學領域中十分重要的內(nèi)容，與人們的日常生活有密切的聯(lián)系，是一門古老又年輕的科學。隨著科學技術的發(fā)展，谷物科學也取得了巨大的進步。食品科學與工程專業(yè)的學生了解谷物科學的基本原理，對于擴大知識面，加深對食品的理解是十分重要的。內(nèi)容

本課程為適應本科專業(yè)目錄的調(diào)整，根據(jù)重新制定的食品科學與工程專業(yè)教學計劃而設置的學位課程，將系統(tǒng)講述谷物科學及工藝學的基本原理和最新進展，主要內(nèi)容包括：

谷物的生產(chǎn)與構造谷物的淀粉谷物蛋白和谷物的其它成分谷物干燥和谷物安全儲藏谷物干法和濕法加工谷物加工副產(chǎn)品綜合利用谷物中功能性成分的提取、分離方法等禾谷類作物都屬于單子葉的禾本科(gramineae)植物，如水稻(rice)，小麥(wheat)，玉米(cornormaize)，大麥(barley)，高粱(sorghum)，粟(foxtailmillet)，燕麥(oat)等。其果實就是“穎果”，通常稱為“籽?！?，具有外果皮、果皮、種皮、胚乳、胚等基本結構。

皮層

基本構造胚胚乳胚乳中儲藏著營養(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，是谷物加工的主要對象。第一章谷物的生產(chǎn)與構造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：胚乳細胞第一節(jié)

稻

谷圖1-1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(又稱外胚乳)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(nèi)稃糊粉層

由排列整齊的近乎方形的厚璧細胞組成。糊粉層細胞比較大，胞腔中充滿著微小的粒狀物質，叫做糊粉粒，其中含有蛋白質、脂肪、維生素和有機磷酸鹽。糊粉粒胚乳

通常，胚乳是硬質和半透明的，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

細胞由橫向排列的長形薄壁細胞組成，比糊粉層細胞更大，而且愈進入組織內(nèi)部，細胞愈大。胞腔中充滿著一定形狀的淀粉拉，越是深入胚乳組織內(nèi)部的細胞，其中淀粉粒越大。淀粉粒的間隙中，充滿著一種類蛋白質的物質。此類物質多，淀粉粒擠得緊密，則胚乳組織透明而堅實，為角質胚乳；此類物質少，淀粉粒之間空隙，則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。稻殼

稻谷在收獲時，粘附著稻殼，由花被（外稃和內(nèi)稃）形成。稻殼約占毛稻重量的20%，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。糙米

稻谷除去稻殼后即為糙米，它包括果皮、種皮、外胚乳、胚乳和胚各個部分，其中，胚乳占到了米粒的最大部分，包括糊粉層和淀粉細胞。分類及特點：

秈稻亞種：粒形細長而稍扁平，稻殼較薄，耐壓性差，加工時碎米多，米質脹性較大而粘性較弱粳稻亞種：粒形短而寬厚，稻殼較厚，耐壓性強，加工不易產(chǎn)生碎米，出米率高，米質脹性較小而粘性較強品種淀粉性質糯稻：淀粉幾乎全部為支鏈淀粉，色乳白，不透明，呈蠟狀，米質疏松，產(chǎn)量較低，適宜做糕點和釀酒之用非糯稻：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，一般作主食之用生長期的長短早稻中稻晚稻栽種地區(qū)土壤水分的不同水稻旱稻稻米加工時各組成的歸屬

出糠率（1）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；（2）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；（3）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，影響大米的品質。碾米時，大部分胚與糠層一起被碾去。加工高精度的白米時，胚幾乎全部脫落，進入米糠。理論上白米應當是純胚乳。因此，根據(jù)米粒留皮和留胚的程度來判斷大米的加工精度。精度愈高，除去的糠層和糊粉層愈多。糠層和糊粉層中含有極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。稻谷籽粒礱谷礱糠(由內(nèi)稃和外稃組成)糙米果皮種皮外胚乳糊粉層胚乳碾白外糠層內(nèi)糠層大米果皮種皮外胚乳糊粉層第二節(jié)

小

麥圖1-2小麥籽粒的縱切面及橫切面示意圖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.胚籽粒特點不帶內(nèi)外稃的穎果；平均長8mm，重35mg。籽粒大小隨栽培品種及其在麥穗上的位置不同而呈現(xiàn)較大的差異；籽粒背面（有胚的一面）呈圓形，腹面（與胚相對的一面）有一條縱向腹溝，腹溝幾乎有整個麥粒那么長，深度接近麥粒中心，兩頰可能相互接觸。腹溝不僅影響制粉時的出粉率，而且為微生物和灰塵提供藏匿的場所。小麥分類及特點屬于禾本科大麥族小麥屬，越年生(冬小麥)或一年生(春小麥)草本植物。按籽粒質地可分為軟質小麥和硬質小麥。籽粒橫斷面有一半以上透明的(或稱玻璃質的)為硬質小麥，籽粒橫斷面有一半以上不透明的為軟質小麥。硬質小麥蛋白質含量較高，結構緊密，筋力好，出粉率高，營養(yǎng)價值高，烤制面包品質好，但粉色較差；軟質小麥蛋白質含量較低，組織疏松，筋力較差小麥喜溫燥，耐寒力較強，又因其種類（冬、春麥）不同而適應范圍較廣，小麥在各種土壤中均能栽培。全世界栽培小麥的面積超過任何其它作物。小麥籽粒中含有蛋白質、脂肪、淀粉等營養(yǎng)物質，其蛋白質的含量一般約為12%左右，最高可達25%。就營養(yǎng)價值來說，小麥高于稻米。第三節(jié)

玉

米圖1-3玉米籽粒的縱切面及橫切面示意圖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.角質胚乳特點常見品種——馬齒種

雖然禾本科蜀黍屬、一年生高大草本植物的玉米有很多種類，但最常見的是馬齒種，是普通谷物種子中最大的一種，粒重平均為370mg。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。胚芽較大

占籽粒的10~14%，皮層約占籽粒的5~6%，其余部分為胚乳。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。營養(yǎng)價值較低

雖然脂肪含量較高，維生素較多，蛋白質比小麥粉略低而比大米高，但缺少賴氨酸和色氨酸，為缺價蛋白質，玉米粉適口性不好。同時存在半透明和不透明的胚乳。半透明胚乳結構緊密，沒有空氣間隙，淀粉粒呈多邊形，緊密地結合在間質蛋白質中。這些蛋白質已確定為玉米醇溶蛋白體；在不透明胚乳中，淀粉粒是球形，為間質蛋白體所覆蓋，其不透明性是因為有許多空氣間隙?；瘜W分析表明不透明和半透明的胚乳含有等量的蛋白質，但蛋白質的類型不同。圖1-4玉米籽粒的掃描電子顯微鏡圖（每單位長5微米）A：籽粒硬質胚乳橫切面，可見到破損淀粉(BS)B：籽粒不透明部分橫切面，可見到淀粉粒的球形、蛋白質以及大量的空氣間隙第四節(jié)

大

麥圖1-5大麥籽粒橫切面示意圖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：糊粉層特點大麥為禾本科大麥族大麥屬，越年生（大麥）或一年生（裸麥）草本植物。大麥屬約20多種，一年生或多年生草本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。色素存花于稃、果皮和糊粉層中，有時也存在于淀粉胚乳中大麥籽粒由稃殼、果皮、種皮、胚乳、胚組成。胚乳由大量淀粉質厚壁細胞構成，淀粉粒較小麥的為小，粉質胚乳含淀粉多而蛋白質少，角質胚乳含淀粉少而蛋白質多第五節(jié)

高

粱圖1-6高粱籽粒解剖圖S.A.花柱殘跡E.胚乳S.盾片E.A.胚軸特點高梁又名蜀黍、盧粟、茭子，是黍屬的一種，為我國北方的主要糧食作物之一。

與其它谷物不同，高粱的果皮中含有淀粉粒。皮層往往含有較多的縮合單寧，味苦。

和玉米籽粒一樣，高粱籽粒中同時含有半透明和不透明胚乳，不透明胚乳中的顆粒間存在大的空氣間隙，正是這些空氣間隙造成了其外觀的不透明。

第六節(jié)粟粟，又名谷子（北方），去稃加工后的成品稱為小米，在我國南方為了區(qū)別于稻谷而稱其為小米粟為禾本科黍族狗尾草屬，一年生草本植物，狗尾草屬約140種，我國約17種，一年生或多年生草本，圓錐花序頂生呈塔狀，小穗無芒，有小花1~2朵，外稃革質，平滑或有皺紋我國主要糧食作物之一。種植范圍很廣，北起黑龍江畔，南到五指山區(qū)，從東海之濱到西藏高原都有生產(chǎn)，主要產(chǎn)區(qū)為淮河以北至黑龍江省粟帶殼（內(nèi)外稃），有光澤，顏色有多種，常見的有黃，乳白，紅，土褐等，籽粒較?。?~9mg），胚乳中同時有半透明和不透明的部分，這與高粱和玉米相同特點粟籽粒橫切面的掃描電子顯微圖左圖不透明部分：可見空氣間隙和球形淀粉粒。右圖玻璃質部分：無空氣間隙，可見多邊形的淀粉粒和蛋白質體(P)第七節(jié)燕麥燕麥屬約50種，我國有8種，多數(shù)有較高的營養(yǎng)價值。小穗有花2~6朵，結成疏散的