第一章__粮油食品原料

第一章粮油食品原料粮油食品原料主要是指田间栽培的各种粮食作物所产生的果种和种子。一、粮油食品原料的种类分类方法有两种：（1）根据其植物学特征采用自然分类法分类（2）根据其化学成分与用途的不同分类。我国对粮油作物根据化学成分与用途分为以下4大类：（1）禾谷类作物（2）豆类作物（3）油料作物（4）薯类作物粮油作物的国际分类法二、粮油食品原料中的化学组成粮油食品原料的品种不同，其化学成分存在着很大的差异!三、粮油籽粒的结构皮层：包围在胚和胚乳的外部，对粮粒起保护作用，包括果皮和种皮。果皮分为：外果皮、中果皮和内果皮。种皮包括：内种皮和外种皮。粮油籽胚：是种子生命活动最强的部分，由受精卵发粒结构育而成，结构由胚芽、胚茎、胚根和子叶组成。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。化学成分在籽粒中各个部分的含量是不同的。谷粒的纵切面示意图四、粮油食品原料中的蛋白质粮食因种类不同，蛋白质的含量存在着很大的差异。一般禾谷类粮食含蛋白质不超过15％，豆类和油料中蛋白质含量可高达20~40％。粮食蛋白质是我国人民主要的蛋白质来源。4.1粮油食品原料中的蛋白质的种类：根据溶解度的不同分为4类：（1）清蛋白（2）球蛋白（3）胶蛋白（醇溶谷蛋白）（4）谷蛋白4.3蛋白质的含量与分布蛋白质的含量一般以豆类作物含量最多，油料次之，禾谷类再次。蛋白质的种类，因粮食种类不同而蛋白质的含量也各不相同。从营养学角度来讲，清蛋白与球蛋白属于生理活性蛋白质，其氨基酸组成中赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量较高，因而营养价值高。胶蛋白与谷蛋白是粮油种子中的贮藏性蛋白质，用于幼苗生长。“大豆行动计划”：根据国务院批示，1996年3月农业部、卫生部、国家教委、中国轻工总会联合发文，实施“大豆行动计划”。大豆行动计划是针对我国人民的饮食习惯，消费水平和我国食物资源生产和供应情况，为改善膳食结构，在积极发展动物食物生产的同时，更好地利用大豆等优质植物蛋白实施的“大豆行动计划”。1996年，国家食物与营养咨询委员会在11个省市（自治区）的24所学校进行了试点，经试验学生每人每日午餐提供一杯200ml的豆奶。在试验期间进行了身体状况和血红蛋白测定，并安排了对照参加试验的学生共13000多人。试验结果分析表明，参试学生疾病明显减少，抗病力普遍增强。试验点（区）的调查发现，有常吃豆制品习惯的山西某县，居民生活水平较低，但该地学生的身高、体重和血红蛋白都达到正常水平，而江苏省某市属较发达地区、但由于其膳食结构不甚合理，部分学生有挑食、偏食的习惯，致使东绛镇实验小学学生的贫血率竟高达47.7%—50.4%。这充分说明大豆食品对身体生长发育和健康的重要性。小麦的特点：胚乳中胶蛋白与谷蛋白的含量几乎相等，因而它们能够形成面筋。面筋：将小麦面粉加水和成面团，把面团放在流动的水中揉洗，面团中的淀粉粒和麸皮微粒都随水渐渐被冲洗掉，可溶性物质也被水溶解，最后剩下来的一块柔软的有弹性的软胶物质。湿面筋：含水量55-70%干面筋：烘干水分面筋的形成主要是面筋蛋白质吸水膨胀的结果。其面筋蛋白质与水分的结合和二硫键的形成而形成的，如果这种体系遭到破坏，面筋便不能形成。因此面筋的洗制条件，如面团静止时间、洗水温度、洗水酸度和含盐量等对面筋产出率都有很大影响。面筋产出率的高低反映小麦和面粉品质的好坏，但更重要的还是面筋本身的质量，因为面筋质量的好坏对烘焙食品的品质有很大的影响。影响面筋质量好坏的物理特性指标：弹性按其弹性强弱分为：弹性良好的面筋、弹性脆弱的面筋、弹性适中的面筋延伸性分为：强力、中力、弱力韧性薄膜成型性吸水性5.粮油食品原料中的碳水化合物根据结构和性质的不同，可以分为：单糖、低聚糖和多糖三大类。5.1单糖与低聚糖5.1.1单糖碳原子的数目的不同：丙糖、丁糖、戊糖和己糖。己糖有4种：葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖戊糖：L-阿拉伯糖和D-木糖5.1.2低聚糖根据水解后所生成的单糖分子数目分为：双糖、三塘、四糖等双糖由两分子单糖以糖苷键连接而成。根据两个单糖分子的连接方式的不同，可分为：还原性双糖：麦芽糖非还原性双糖：蔗糖粮油食品原料中的双糖以蔗糖最普遍，而麦芽糖在正常的粮油籽粒中无游离态存在，只有在禾谷类作物种子发芽时，由于种子中的储藏性淀粉在麦芽糖酶的水解作用下才大量产生。乳糖是哺乳动物乳汁中的主要糖分，是由一分子葡萄糖与一分子半乳糖以α-1,4-糖苷键连接而成的。『乳糖不耐症』?就是缺乏乳糖酶或其活性不足所造成的状况，这种酶是用来消化乳糖的。该症状发生的概率在北欧约5%，而在一些亚洲及非洲国家则超过90%。乳糖不耐症主要有三种类型：1．原发性乳糖不耐症：可由环境因素所致，例如在一个没有奶制品的环境下给小孩断奶。这种情况经常发生在亚洲与非洲国家，在那里产业化的市场化的乳制品行业尚未建立。2．继发性乳糖不耐症：可由环境因素所致；或由特定肠胃疾病所致，包括患肠道寄生虫（例如贾第虫），在上述情况下，制造乳糖酶的官能将被永久性的破坏。肠胃炎是一种常见的致病原因，它会导致暂时性的乳糖不耐，尤其是在轮状病毒(rotavirus一种致婴儿或新生畜胃肠炎的病毒)致病的情况下。若婴儿乳糖摄入过多也会导致暂时性的乳糖不耐。3．先天性乳糖酶不足：这是由于遗传功能紊乱造成的生产乳糖酶的官能失灵。这种与生俱来的病症可以在出生后不久确诊。5.1.2多糖:淀粉、纤维素、半纤维素5.1.2.1纤维素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起着重要的作用。纤维素的含量：粮油籽粒中纤维素的含量大约为2％～10％，带壳粮粒中比较多。就整个籽粒而言，以皮壳中的含量最多。纤维素的组成与结构：植物中的纤维素可以分为α-纤维素、β-纤维素和γ-纤维素3种，米糠中三者的比例为α：β：γ＝74：12：14。纤维素用强酸(例如强硫酸)水解，全部生成β-D-葡萄糖。如果水解作用温和，也能生成一部分中间产物(即纤维二糖)。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，其相对分子质量是所有多糖中最大的一种。纤维素的理化性质：由于纤维素微晶束结构间的氢键数目非常多，因此微晶束之间结合得非常牢固，不但机械性能很强，而且化学性质也很稳定。纤维素不溶于水及各种有机溶剂，也不溶于稀酸和稀碱，即使在热水中长时间煮沸也不溶解，但氢氧化铜的氨水溶液能够溶解纤维素，其他试剂如ZnCl2、氯化锡的盐酸溶液也能溶解纤维素。纤维素虽然不溶于水，但仍然是一种亲水性很强的物质，容易吸水膨胀。纤维素和淀粉一样不显示还原性，与碘不起作用，但如果放在含ZnCl2的KI溶液中则可显蓝色。纤维素经过适当的处理可制得改性纤维素，例如羧甲基纤维素可作食品添加剂。羧甲基纤维素俗称为工业味精，用于食品工业，食品工业采用高置换度CMC作冰淇淋、罐头、速煮面的增稠剂、啤酒的泡沫稳定剂等，在加工果酱、糖汁、果子露、点心、冰淇淋饮料等做为增稠剂、粘结剂。纤维素酶存在于土壤的细菌中，而在植物中存在不多，故纤维素可被土壤所分解。反刍动物的肠道中有大量消化纤维素的微生物寄生，而纤维素的分解产物葡萄糖则被寄主加以利用，这就是粮油加工副产品可作为饲料的理论基础。人体消化系统中不能分泌出纤维素酶类，故不能消化纤维素。因此在加工中一般要去掉粮油食品籽粒的皮层，但它具有促进肠道蠕动、解除便秘、防止结肠癌的作用，故从现代营养学的观点来看人类膳食中应该含有这种不消化的纤维素。5.1.2.2半纤维素半纤维素也是植物细胞壁的主要成分，常与纤维素在一起。初生细胞壁和次生细胞壁中都含有半纤维素，是一种混合多糖，或称杂多糖，水解后生成阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖等，有时还有糖醛酸，一般以木聚糖和木聚糖的葡萄糖酸居多。半纤维素不溶于水，但能溶于4％的NaOH溶液中，它与稀酸共热则几乎全部水解，也可能有一部分与纤维素牢固结合，因而水解较难。半纤维素的稳定性介于纤维素与淀粉之间。5.1.2.3淀粉葡萄糖转移到胚乳细胞内通过缩合形成适于储藏的不可溶解的淀粉粒。淀粉是粮油种子中最重要的储藏性多糖，是人体所需要食物的主要来源，也是轻工业和食品工业的重要原料。1)淀粉粒淀粉在胚乳细胞中以颗粒状态存在，故可称为淀粉粒。不同来源的淀粉粒，其形状、大小和构造各不相同，因此可借显微镜观察来鉴别淀粉的来源和种类，并可检查粉状粮食中是否混杂有其他种类的粮食产品。(1)淀粉粒的形状各种粮食的淀粉粒的形状很不一样，有圆形、卵形或椭圆形、多角形3种。(2)淀粉粒的大小淀粉粒的大小以淀粉颗粒长轴的长度来表示，一般介于2～150µm之间。同一种类植物的淀粉粒其大小也很不相同，淀粉粒的形状和大小常常受种子生长条件、成熟度及胚乳结构等的影响。(3)淀粉粒的结构①环层结构：显微镜下淀粉粒都具有环层结构，有的可以看到明显的环纹(或轮纹)。环层结构是淀粉粒内部密度不同的表现，每层开始时密度最大，以后逐渐减小，到次一层时密度又陡然增大，一层一层地周而复始，结果便显示出环纹。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，白天光合作用比夜间强，转移到胚乳细胞中的葡萄糖较多，合成的淀粉密度也较大，昼夜相间便造成环层结构。各环层共同围绕的一点称为“粒心”。禾谷类淀粉的粒心常在中央，为同心环纹，马铃薯淀粉的粒心则偏于一端，为偏心环纹。粒心的位置和显著程度依粮食种类的不同而异，一般薯类的粒心较明显，位置多为偏心；禾谷类一般不太明显，位置在中央。②晶体结构：淀粉粒具有双折射性，在偏光显微镜下观察，呈现出一种黑色的“十”字，将淀粉粒分成4个白色的区域，称为偏光十字或马耳他十字，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，因此可以帮助粒心的定位。实际上采用X—衍射法进行研究，结果也证实淀粉粒中具有晶体结构。当淀粉粒充分吸水膨胀、压碎或受热干燥时，晶体结构自行消失，分子排列变成无定形，这时黑色十字消失。不同植物的淀粉粒其偏光十字的位置、形状和明显程度各有差异。淀粉粒依其本身的构造，如粒心的数目和环层的排列的不同，又可分为单粒、复粒和半复粒3种。单粒只有一个粒心，有同心排列(如小麦淀粉粒)和偏心排列(如马铃薯淀粉粒)两种；复粒，如大米和燕麦的淀粉粒，是由几个单粒组成的，具有几个粒心，尽管每个单粒可能原来都是多角形，但在复粒的外围，仍然显示出统一的轮廓；所谓半复粒，它的内部有两个单粒，各有各的粒心和环层，但最外围的几个环轮则是共同的，因而构成的是一个整粒。2)淀粉分子的结构(1)淀粉分子的基本组成单位：α-D-葡萄糖因为淀粉分子只由一种葡萄糖分子组成，故属于同聚糖或称均一多聚糖，组成每个淀粉分子的葡萄糖残基的数目称为聚合度(DP)。(2)两种不同的淀粉分子——直链淀粉与支链淀粉：葡萄糖残基在淀粉分子中互相结合有两种不同的形式，因而形成两种结构不同的分子链，一种叫做直链淀粉，一种叫做支链淀粉。根据定量测定的结果，淀粉粒中直链淀粉和支链淀粉的比例随植物种类和品种的不同而异，并且在同一种粮食中这两种淀粉含量与品种和成熟度有关。③淀粉分子的结构a．直链淀粉：直链淀粉分子中各个葡萄糖残基之间基本上是以α-D-(1，4)糖甘键的形式相连接的，故分子呈直链形。每个直链分子的两端各有一个葡萄糖残基，左端为非还原性葡萄糖残基，右端为还原性葡萄糖残基，直链分子的大小与聚合度有关。直链淀粉的分子并不是完全伸直的，根据X—衍射分析证明，它具有次级结构，即是说由于分子内氢键的关系，使分子链卷曲成螺旋状，估计每6个葡萄糖残基组成螺旋的一个节距。b.支链淀粉：支链淀粉分子中有主链，其上分出支链，各个葡萄糖残基之间均以α-D-(1，4)糖苷键相连接，但在分支点上则有以α-D-(1，6)糖苷键相连接的葡萄糖残基。主链中每隔6～9个葡萄糖残基就有一个分支，每个分支平均含有约15～18个葡萄糖残基，平均每24～30个葡萄糖残基就有一个非还原性尾端，整个分子伸展开来就像分枝的树木一样。支链淀粉的相对分子质量要比直链淀粉大得多，直链淀粉为5万～20万，支链淀粉为