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  第一章 谷物的出产与构制_计划/艺术_人文社科_专业材料。谷物科学道理 食物科学与工程

  谷物科学(加工)道理 Principle of cereal science 钱海峰 1. 谷物对邦民经济的巩固生长具有苛重的战术 事理。 2. 谷物是食物工业的苛重原料。 3. 研商谷物及其加工成品的物理、化学和生物 学特点,研商其加工、蕴藏特点对诱导食物 加工和谷物平和蕴藏具有特定的事理。 练习:谷物籽粒布局、物理、化学本质、营 养价钱。 核心练习:谷物淀粉、谷物卵白质以及其 它构成因素的布局与化学、生物化学本质、 谷物干燥、谷物平和储藏的根本道理,以及 谷物干法加工与湿法加工的根本措施。 本课程是食物科学与工程专业的苛重专业课 程,对以后从事与谷物加工相合的研商、开 发、出产和统治处事有诱导用意。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 谷物的出产和构制 谷物淀粉 谷物卵白质 谷物中的其他因素 谷物干燥 谷物平和蕴藏 谷物干法加工 谷物湿法加工 谷物加工副产物的使用 谷物中性能性因素的提取与分辩措施 ? 禾谷类作物都属于单据叶的禾本科(gramineae) 植 物,出产干的单种果实,这类果实即是“颖果” (caryopsis),一般称为“籽粒” (kernel , grain)。 ? 具有皮层、胚和胚乳三一面根本布局,各布局之 间的合联也大致相仿。 皮层: 由子房壁发育而成,分果皮和种皮。外果皮常有茸 毛和气孔,可依此确定种类。如硬粒小麦和日常小麦。果 皮颜色由花青素或其他杂色体存正在导致,未成熟的果实中 含洪量叶绿素。种皮是由珠被发育而成,禾谷类果实的种 皮只要一层细胞。 种子最要紧一面,受精卵发育而成。各种种子的胚样子 各异,根本可分为胚芽、胚茎(轴)、胚根和子叶四一面。 由极细胞受精后直接发育成的胚乳称内胚乳;由珠 心层直接发育成的胚乳称外胚乳。禾本科类籽粒的胚乳较 隆盛。胚乳中蕴藏着养分物质,要紧由淀粉组成,是以禾 本科作物大凡行为主食之用,如稻谷,小麦,玉米,大麦, 高粱,粟,燕麦等。 胚: 胚乳: 果皮 外果皮 1、外皮 2、皮下结构 3、薄壁细胞的糟粕一面 内果皮 1、细胞中央体 2、横细胞层 3、管状细胞 糠、麸 小麦籽粒 (颖果) 种皮 (外种皮、种皮、内种皮)和色素束 珠心层(透后层、外胚乳)和珠心突 出物 种子 胚乳 1、糊粉层 2、淀粉质胚乳 盾片(子叶)1、上皮 2、薄壁结构 3、微经管原结构 胚轴:1、胚芽(席卷胚芽鞘)2、原生根3、次生侧小根 外胚叶 胚 小麦籽粒的组成 冬小麦横切面扫描电子显微镜图 P:果皮 A:糊粉层 E:胚乳 右图: 胚乳细胞 ? 稻谷是我邦苛重的粮食作物,正在邦民经济中有极 其苛重的位子。目前的栽培稻绝群众半属于禾本 科稻属(Oryza),日常栽培稻亚属(Oryza Sative L),谷粒长4~7mm,散布极广。 ? 我邦的稻谷种类繁众,散布极广,世界 各地均有种植。稻谷依照籽粒样式可分 为籼稻和粳稻,依照滋长时令和成绩季 节可分为早、中、晚稻,依照淀粉粒性 质可分为粘稻和糯稻,此外依照滋长习 性还可分为水稻和旱稻。 稻谷颖果的 纵剖面示企图 1、糊粉层 2、胚乳 3、种皮 4、珠心层 5、果皮 6、盾片 7、胚根 8、外胚叶 9、胚芽 10、胚根鞘 11、中胚轴 12、腹鳞 13、侧鳞 14、胚芽鞘 15、外稃 16、内稃 ? 籼稻粒形悠长而稍扁平,稃毛短而稀,大凡 无芒,纵然有芒也很短,稻壳较薄,腹白较 大,耐压性差,易折断,加工时碎米众,米 质胀性较大而粘性较弱,而且与野生稻易杂 交结实。 粳稻则粒形短而宽厚,稃毛长而密,芒较长 ,稻壳较厚,腹白和心白较小,或者十足没 有,耐压性强,加工时不易形成碎米,故出 米率高,米质胀性较小而粘性较强。 ? ? 无论籼稻和粳稻,依照其淀粉的本质差别,可分为 糯稻和非糯稻两类。 ? 非糯稻又称粘稻,含直链淀粉10~30%,色较深,呈 半透后的角质状况,米质硬而脆,大凡作主食之用。 糯米中的淀粉则简直一起为支链淀粉,色乳白,不 透后,呈蜡状,米质较松散,产量大凡较低,适宜 做糕点和酿酒之用。 ? ?稻谷正在成绩时,粘附着稻壳,稻壳约占毛稻重量的 20%,它是由花被(外稃和内稃)造成的,稻壳含有 丰裕的纤维素(25%),木质素(30%),戊聚糖 (15%)和灰分(21%),灰分中含有大约95%的二 氧化硅。 稻壳外面面 ? 除去稻壳从此的稻谷称为糙米,它席卷果皮、种皮、 外胚乳、胚乳和胚各个一面,正在此中,胚乳占到了米 粒的最大一面,席卷糊粉层和淀粉细胞。 糙米碾白时,米粒的果皮、种皮、外胚乳和糊粉层等 被剥离而成为米糠。 ? ? ? 糙米出糠率的巨细取决于米糠层的厚度和糠层的轮廓积。 正在加工统一精度的大米时,品德杰出的种类及成熟而充实 的稻谷,因其纵沟较浅,糠层较薄,轮廓积相对减小,出 糠率较低,出米率较高。 其余,腹白和心白众的稻谷,布局松散,硬度低,加工时 易出碎米,品德较差,耐储性差。有爆腰的稻谷,加工时 碎米众。 爆腰率与稻谷的晒干水准相合,稻谷晒得过干,爆腰率高, 影响米的品德。 碾米时,除糠层被碾去外,大一面的胚也被碾下来。加工 高精度的白米时,胚简直一起零落,进入到米糠中。 ? ? ? 17 胚乳 一般,胚乳是硬质和半透后的,不过也有不透后 的栽培品系,某些稻谷种类有不透后的区域(称为腹 白),腹白是由胚乳中的氛围间隙所惹起。靠拢糊粉 层的胚乳细胞中的卵白质比靠拢胚乳中央细胞中的蛋 白质众得众。 淀粉 正在胞腔内以必定样子的淀粉粒的情势存正在,越 深刻胚乳结构内部,淀粉粒越大。淀粉粒的间隙中, 充满着类卵白质的物质,此类物质众,淀粉粒陈列得 精密,胚乳结构透后而坚实,为角质胚乳,借使此类 物质少,淀粉粒之间存正在氛围间隙,胚乳结构松散而 呈粉状,为粉质胚乳。米粒的腹白和心白即是胚乳的 粉质一面。 ? ? 从外面上讲,白米应该是纯胚乳,但实践上,糠层 和胚都不会十足被碾去。 于是,依照米粒留皮的水准和留胚的众少可能剖断 大米的精度,大米的精度愈高,除去的糠层和糊粉 层愈众。 ? ? 糠层和糊粉层中含有极丰裕的维生素和卵白质。从 养分角度看,不宜探求过高的加工精度。大米精度 越高,淀粉的相对含量越高,纤维素含量越少,消 化率越高,但某些养分因素如脂肪、大地彩票矿物质及维生 素的耗费也越众。 从食用角度来看,精度高的米口感细腻、风韵优异。 19 ? ? ? ? ? 小麦的差别种类 软质小麦与硬质小麦 小麦制粉 小麦籽粒的布局与出粉率 小麦胚 ? 胚乳细胞与面筋卵白质 小麦按籽粒质地可分为软质小麦和硬质小 麦。横截面有一半或一半以上透后的为硬 质小麦,横截面有一半以上不透后的为软 质小麦; ? 硬质小麦卵白质含量高,布局精密,筋力 好,软质小麦卵白质含量低,结构松散, 筋力差。 ? 硬质小麦出粉率高,烤制面包品德好,但 粉色较差。 ? 小麦籽粒的纵切面及 横切面示企图 1、茸毛 2、胚乳 3、淀粉细胞 4、细胞的纤维壁 5、糊粉细胞层 6、珠心层 7、种皮 8、管状细胞 9、横细胞 10、皮下结构 11、外皮层 12、盾片 13、胚芽鞘 14、胚芽 15、初生根 16、胚根鞘 17、根冠 18、腹沟 19、胚乳 20、色素束 21、皮层 22、胚 ? 小麦出粉率的影响身分较众,大凡籽粒大 而充实的小麦出粉率高,皮层越薄,出粉 率越高。 小麦籽粒的果皮及左近结构的剖面图 A:横切面 B:纵切面 EP:外面皮 HP:下外皮 CC:横细胞 TC:管状细胞 SC:种皮 NE:珠心层 AL:糊粉层 E:淀粉胚乳 ? ? ? 正在硬质小麦中,卵白质和淀粉是精密粘附的。蛋 白质不但使淀粉优异地潮湿,并且使两者联合紧 密。联合强度高的证据是硬质小麦具有使破损发 生正在细胞壁,而不是通细致胞内含物,破损处穿 过某些淀粉粒,而不是正在淀粉与卵白质的分界面。 而正在软质小麦中,浮现出很大的差别,卵白质不 潮湿淀粉轮廓,淀粉和卵白质之间的联合很容易 瓦解的,故没有破损的淀粉粒。 杜伦小麦比日常硬质小麦硬得众,于是,当麦粒 决裂时,会形成加倍洪量的破损淀粉粒。 左图:硬质小麦沿细胞壁的瓦解 右图:软质小麦穿细致胞壁的瓦解 左图: 硬质小麦,BS:破损淀粉 右图: 软质小麦 ? 除硬度的区别除外,小麦胚乳的另一个苛重特 点是其外观的差别。某些小麦具有玻璃质,角 质或半透后的外观,而另极少小麦却是不透后 或粉质的。大凡以为透后度与硬度和高卵白含 量合系联,不透后度与软度和低卵白含量合系 联。 ? 籽粒中有氛围间隙时,因为衍射和漫射光后从 而使得籽粒吐露为不透后或粉质。籽粒充填紧 密时,没有氛围间隙,光后正在氛围和麦粒界面 衍射并穿过麦粒,没有频频的衍射用意,造成 半透后的或玻璃质的籽粒。 ? 谷物中氛围间隙的存正在造成不透后的籽粒, 密度小。氛围间隙彰彰是正在谷物干燥功夫形 成的。 ? 因为谷物落空水分,故卵白质皱缩、瓦解并 留下氛围间隙。玻璃质的籽粒,卵白质皱缩 时仍保留完美,从而成为密度较大的籽粒。 借使成绩的谷物籽粒未成熟,并采用冷冻干 燥,将变得十足不透后。这申明玻璃质的特 性是正在田间的最终干燥历程中形成的。玻璃 质谷粒正在田间或试验室里受潮和干燥,将失 去其透后度。 玉米的工业用处 ? 玉米籽粒的布局 ? 籽粒颜色 ? 根本化学构成 ? 玉米卵白质: 缺价卵白质, 赖氨酸(Lys) 色氨酸(Trp) ? 玉米籽粒的纵切面及 横切面示企图 1、皮壳 2、外皮层 3、中果皮 4、横细胞 5、管状细胞 6、种皮 7、糊粉层 8、角质胚乳 9、粉质胚乳 10、淀粉细胞 11、细胞壁 12、盾片 13、胚 14、初生根 15、基部 16、盾片 17、胚轴 18、果皮 19、粉质胚乳 20、角质胚乳 ? 玉米颖果的植物学布局与小麦类似,籽粒 颜色变革较众,从白到黑褐或紫血色,可 能是纯色的,也大概是杂色的,白色或黄 色是最广泛的颜色,皮层约占籽粒的5~6%, 胚较大,占籽粒的10~14%,其余一面为胚 乳。 ? 玉米脂肪含量较高,维生素较众,糖类的 含量略低于大米和小麦粉,卵白质比小麦 粉略低而比大米高。玉米胚乳中含角质淀 粉较众的种类品德较好,含粉质淀粉较众 的品德较差。玉米卵白质中欠缺赖氨酸和 色氨酸,是以玉米的卵白质为缺价卵白质。 玉米粉可口性差。 玉米籽粒的扫描电 镜图 上左:破损籽粒, 可睹胚乳质地 上右:众角形淀粉 颗粒 下左:籽粒不透后 一面,球形淀粉粒、 卵白质以及洪量的 氛围间隙 下右:淀粉核,破 损淀粉(BS) ? 大麦籽粒的布局 ? ? ? ? 大麦籽粒的颜色差异(花青色素和玄色素) 大麦的要紧用处(啤酒专用大麦、非酿制大麦) 邦产大麦不行用于酿制行业的要紧来因 大麦的养分价钱 大麦籽粒横切面示企图 上图: C:胚芽鞘 F:叶状茎 SN:盾片节 CR:胚根鞘 R:根 V:维管体系 S:盾片 E:胚鳞上皮细胞 H:外壳 PT:果皮-种皮 AL:糊粉层 下图:籽粒外层 大麦籽粒横切面扫描电子显微镜图 H:壳 P:果皮 A:众层糊粉细胞 右图:胚乳细胞组成 ?大麦籽粒颜色分歧很大,有白、紫、蓝、 蓝灰、紫红、棕红、黑等颜色。这些颜色 要紧有二种着色素:一为花青色素,正在酸 性状态下呈血色,碱性时呈蓝色;另一为 玄色素化合物,吐露玄色。色素存正在于稃、 果皮和糊粉层中,有时也存正在于淀粉胚乳 中。若全体色素均不存正在则为白色。稃及 果皮中的花青色素常吐露紫色,吐露这些 结构常呈酸性;而正在糊粉层中的花青色素 常呈蓝色,吐露糊粉层为碱性。花青色素 正在裸麦果皮中比正在糊粉层中浮现更为显著。 ? ? 高梁滋长特征和工艺特征 高梁的工业用处 ? ? 高梁籽粒的化学构成 着色的内珠被往往含缩合单宁,味苦 高粱籽粒剖解图 S.A. 花柱残迹 E. 胚乳 S. 盾片 E.A. 胚轴 皮层占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, 巨细为1~4μm。 左上:籽粒外缘: 外果皮(EP),中 果皮(M),内果皮 (EN), 内珠被(I)和糊粉 细胞 (AL)。 右上:外部边际: 示出厚着色内珠被 (I)的存正在。 左下:不含内珠被 的高粱籽粒:可睹种 皮(SC)。 右下:籽粒的玻璃 质一面: 示出胚乳 细胞内含物及卵白质 体(P)。 高粱籽粒横切面的扫描电子显微图 ? 粟(谷子)的要紧工业用处 加工制品小米的养分价钱 ? ? ? 粟的制品粮养分丰裕,可作主食,也可制酒。加工副产物 如草、糠质地柔滑、养分丰裕,是优异的牲畜饲料。因为 其茎中常含有白瑞香类配糖体,于是正在用杆、叶饲喂性畜 时,要预防防守中毒处境爆发。 粟的制品粮小米含有较众的维生素,更加是B族维生素含 量较高,此中维生素A也到达1600I.U,色氨酸、蛋氨酸等 一定氨基酸含量很高(每100g含色氨酸192mg,含蛋氨酸 297mg),比大米、玉米、高粱或小麦粉都高。卵白质含 量为9.2~14.3%,比大米和玉米的卵白质还要高,脂肪含量 3.0~4.0%,也比大米高。 粟籽粒横切面的扫描电子显微图 左图 右图 不透后一面:可睹氛围间隙和球形淀粉粒。 玻璃质一面:无氛围间隙,可睹众边形的淀粉 粒和卵白质体(P)。 ? ? ? 燕麦种类的众样性 剖断燕麦质料的苛重目标(谷壳占籽粒的百分率) 燕麦粉卵白质与氨基酸构成 ? 维生素、矿物质及其他养分元素 ? ? ? 籽粒呈纺锤形,长约 8~11mm。宽1.6~3.2mm。 轮廓具有悠长毛。 籽粒由谷壳与皮层、胚乳、 胚三一面构成。 A:带壳燕麦腹面 B:裸粒燕麦腹面 1:外稃 2:内稃 3:基刺 4:茸毛 ? ? 燕麦含有均匀15.6%卵白质,较大凡的禾谷类作物 高,且含有人体一定的8种氨基酸,其构成也均衡, 维生素E、B的含量也高于大米和小麦; 燕麦中富含高浓厚度的可溶性纤维,含有燕麦的 饮食布局有助于恒久限定能量摄入,迂缓消化的 碳水化合物对血糖限定有利,食用含燕麦的食品 有利于减轻饥饿感,限定体重。 左:燕麦淀粉(复粒) 右:燕麦淀粉粒 1. 2. 什么是颖果? 申明正在考核粮粒剖面时,为什么有些籽粒或籽粒的某些一面是不透 明或粉质的,而另极少是玻璃质的? 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 申明差别谷物硬度差别的来因是什么? 哪些谷物一般是带壳完美成绩的? “米糠”要紧是由米粒的哪几个一面构成的? 大米碾白精度与其养分价钱的合联何如? 大麦籽粒颜色要紧有哪几种色素功勋的? 大麦有哪几个亚种,其要紧用处有哪些? 玉米胚芽约占全数籽粒的百分比是众少? 10. 什么谷物有时含有较众的单宁?


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