種子的化學(xué)成份和品質(zhì)育種講義

種子的化學(xué)成份和品質(zhì)育種種子因類型、作物和品種不同，化學(xué)成分存在明顯的差異。種子中的貯藏物質(zhì)是最主要的化學(xué)成分，在種子的總干重中占了很大的比率，它不僅是幼苗初期生長所必需的養(yǎng)料及能源，而且不同貯藏物質(zhì)的含量、性質(zhì)及其在種子中的分布狀況，又會影響種子的生理特性、耐藏性、加工品質(zhì)和營養(yǎng)價值。因此了解種子的化學(xué)成分不僅可以使我們確定種子在各方面的利用價值，還能更好地控制生命活動，為種子貯藏、加工、運輸、檢驗、育種、銷售服務(wù)。

一、種子中的主要化學(xué)成分及其差異

種子中的化學(xué)成分復(fù)雜多樣:糖類

脂類

依化學(xué)組成分，主要有含氮物質(zhì)

水

礦物質(zhì)

結(jié)構(gòu)物質(zhì),如結(jié)構(gòu)蛋白、核酸、磷脂、纖維素等

貯藏物質(zhì)，如淀粉、可溶性糖、貯藏蛋白、脂肪等

生理活性物質(zhì)，如酶、維生素、植物激素等

水、礦物質(zhì)、有毒物質(zhì)等

不同作物種子，化學(xué)成分的種類基本相似，差異主要在含量上。根據(jù)不同作物種子化學(xué)成分含量的差異，可把種子分為:

依功能分粉質(zhì)種子——淀粉含量明顯高（60—70%),

脂肪極少(1~4%)

蛋白質(zhì)（8-12%)——主要為禾谷類

淀粉含量也高（50%)

——食用豆類

脂肪含量也高（20-48%）

——油用豆類油質(zhì)種子——脂肪含量明顯高（30—50%），

蛋白質(zhì)亦高（20—30%）

同一作物的不同類型或品種間，化學(xué)成分含量的差異也很明顯。蛋白質(zhì)種子—蛋白質(zhì)含量明顯高（20－30%）

二、種子化學(xué)成分的分布

不同類型的種子，其種胚、胚乳、種被三部分所占比例差異很大，各部分所含化學(xué)成分的種類和數(shù)量也不同，決定了各部分生理機能不同,營養(yǎng)價值、利用價值不同，耐貯性不同。

胚——無或極少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性糖含量，礦物質(zhì)、維生素也高——營養(yǎng)價值高，但易生蟲發(fā)霉、酸敗，不耐貯藏胚乳——主要為淀粉、貯藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低維生素

——營養(yǎng)價值不高、耐貯藏種被——主要為纖維素,多礦物質(zhì)

——無營養(yǎng)價值糊粉層——與胚相似小麥種子化學(xué)成分的分布特點

麩皮=種被+糊粉層+胚營養(yǎng)上浪費

面粉耐貯、合理

科學(xué)加工利用三、種子水分水分是種子新陳代謝的介質(zhì)和生理生化變化的參與者，對種子的物理、生理特性均有影響。

1.種子水分的存在狀態(tài)種子中的水分是一個復(fù)雜的體系,通常將其分為自由水和束縛水兩種狀態(tài)。

自由水（游離水）不被種子中的膠粒吸引或吸引很小,能自由流動的水存在于毛細(xì)管和細(xì)胞間隙具有普通水的性質(zhì)，O℃以下能結(jié)冰，自然條件下易蒸發(fā)能做溶劑，能引起種子強烈生命活動

束縛水（結(jié)合水）

被種子中的親水膠體緊緊吸引,不能自由流動的水與親水物質(zhì)緊密結(jié)合不具有普通水的性質(zhì)，O℃以下不結(jié)冰只有加溫加壓才蒸發(fā)掉一部分不能做溶劑，不易引起種子強烈生命活動

種子中水分的存在狀態(tài)與種子的生命活動密切相關(guān)：

只存在束縛水時，新陳代謝極微弱，易貯藏自由水出現(xiàn)，呼吸強度迅速升高，代謝旺盛，病蟲滋生;

達(dá)一定限度，出現(xiàn)萌發(fā)。

2.種子的臨界水分和安全水分：

臨界水分即自由水和束縛水的分界，指自由水剛剛?cè)ケM，留下的為達(dá)飽和程度的束縛水時的種子含水量，又稱束縛水量。臨界水分只因種子化學(xué)成分的不同而異，親水膠體含量高,親水物質(zhì)親水性強，種子的臨界水分就高，如蛋白質(zhì)種子。一般禾谷類種子的臨界水分為12—13%，油質(zhì)種子為9—10%

（含油量愈高，臨界水分愈低）

種子的臨界水分是種子安全水分確定的主要依據(jù)。

安全水分——能夠保證種子安全貯藏的種子含水量范圍。每逢種子入庫，都要先確定其安全水分。

種子水分不同，其生命活動的強度和特點有明顯差異，同時還通過對倉蟲、微生物的作用影響到安全貯藏。當(dāng)種子水分超過12-14%時，使用熏蒸劑殺蟲，會損害種子發(fā)芽力，且種子表面和內(nèi)部的真菌開始生長；種子水分超過18-20%時，貯藏種子將會“發(fā)熱”；而當(dāng)種子水份超過40-60%時(在貯藏過程中，常因漏雨、滲水或結(jié)露等原因引起局部水分的增高)，種子會發(fā)生發(fā)芽現(xiàn)象。

種子的臨界水分:臨界水分高——安全水分可以高臨界水分低——安全水分必須低一般原則：安全水分臨界水分種子的貯藏環(huán)境氣候:低溫干燥可以高一些倉貯條件:好可以高一些

我國南方，潮濕、高溫——安全水分應(yīng)該低北方，干燥、低溫——安全水分可以高一些但最好不要高于臨界水分！為什么？安全水分定的越低，越有利于種子貯藏，但降水分要花費人力物力，因此，安全水分確定應(yīng)因時、因地、因種子量、種子用途而定。安全水分確定依據(jù)3.種子的吸濕性和平衡水分：

種子是具多孔性毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的膠體，具有吸附外界水蒸汽或其它氣體的能力

——吸附當(dāng)環(huán)境改變時，種子吸附的氣體分子又可釋放到空氣中去

——解吸

種子對水汽吸附與解吸的性能稱為種子的吸濕性。種子對水分的吸附與解吸隨外界條件而變換。當(dāng)種子在外界條件相對穩(wěn)定的條件下一定時間后，

對水分的吸附與解吸達(dá)到動態(tài)平衡，此時的種子含水量就稱為該條件下的平衡水分。平衡水分是衡量種子吸濕性動態(tài)變化的主要指標(biāo)！溫度不變時，平衡水分與外界相對濕度呈正比一般的變化規(guī)律是相對濕度不變，平衡水分與溫度呈反比溫濕度均不變，平衡水分因作物種類而異：油分含量高——平衡水分低自然條件下，種子實際含水量與當(dāng)時條件下的平衡水分常有一定差距，依此進(jìn)行倉貯管理：

種子含水量>平衡水分——通風(fēng)、晾曬種子水分隨大氣相對濕度改變而變化，在一定溫度條件下，大氣中相對濕度愈高，種子的平衡水分也愈高。大多數(shù)水分平衡曲線均是在25℃下確定的，在25℃時，水稻種子在相對濕度60%、75%和90%下，平衡水分分別為12.6%、13.8%和18.1%。在相對濕度較低時，平衡水分隨濕度提高而緩慢地增長，而在相對濕度較高時，平衡水分隨濕度提高而急劇增長，因此在相對濕度較高的情況下，要特別注意種子的吸濕返潮問題。

1）濕度溫度對平衡水分有一定程度的影響，大多數(shù)種子水分平衡曲線均是在25℃下測定。在相同的相對濕度條件下，氣溫愈低，種子的平衡水分愈高。因為空氣中水汽的絕對含量，雖則在低溫條件下較少，但空氣的保濕量在低溫條件下明顯為低，不利于種子中的水分子進(jìn)入大氣。在一定范圍內(nèi)，溫度每增高10℃，每公斤空氣中達(dá)到飽和的水汽量約增加1倍。但總的來說，溫度對種子平衡水分的影響遠(yuǎn)較濕度為小。各種作物種子在不同溫濕度條件下的平衡水分，可用各種鹽類的飽和溶液來測定。

2）溫度四、種子中的主要貯藏物質(zhì)——糖類、脂類、蛋白質(zhì)

（一）糖類——所有種子均含有糖類，一般占干重的

25~70%，是種子呼吸的主要基質(zhì)

可溶性糖——很少、禾谷類一般2%，主要存在于胚和胚乳的外圍組織，充分成熟種子主要為蔗糖，未成熟和萌動的種子除蔗糖外，還有單糖、麥芽糖

不溶性糖——很多，主要有淀粉、纖維素、半纖維素、果膠

等

種子糖類

干1.6

濕1.3

淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳、子葉中，具晶體結(jié)構(gòu)（圖）淀粉粒的形狀、結(jié)構(gòu)、大小因作物、部位而不同：就作物而言，小麥、玉米種子中的淀粉粒以單粒為主，水稻、燕麥則以復(fù)粒為主；馬鈴薯塊莖中的橢圓形，直徑約45μm，豆類子葉中的近球形，直徑32~45μm，稻谷的最小,直徑約7.5μm。就種子的部位而言，一般是胚乳中的>子葉的>胚本體的，同為胚乳，一般愈向內(nèi)，直徑愈大，愈近圓形，單粒；靠近果種皮處則多為多角形、復(fù)粒。

1、淀粉——由葡萄糖縮合而成，為白色粉狀物比重較大直鏈淀粉——約占含量的20~25%，分子量小，直線連接，易溶于熱水，遇碘呈蘭黑色，粘度低支鏈淀粉——約75~80%,分子量大,分枝狀連接，遇碘呈紫紅色，粘性大秈稻米——含直鏈淀粉25%

稻米粳稻米——含直鏈淀粉<20~20%。糯稻米——幾乎100%支鏈淀粉

紫紅——糯性蘭黑——非糯性淀粉由兩種成分構(gòu)成與碘反應(yīng)2、纖維素和半纖維素

——為組成細(xì)胞壁的主要成分，果種皮中含量高纖維素亦是由葡萄糖縮合而成，葡萄糖根間以—1.4苷鍵連接，分子間成束狀排列，具較強韌性，難分解利用半纖維素為多縮戊糖和已糖的混合物，可作“后備食物”（二）蛋白質(zhì)——是種子中的主要含N物質(zhì)，另有極少量非蛋白質(zhì)態(tài)N（游離氨基酸、酰胺類），分布于胚和糊粉層中。

簡單（貯藏）蛋白——僅由氨基酸組成種子蛋白質(zhì)

復(fù)合（結(jié)構(gòu)）蛋白—簡單蛋白+非蛋白部分

酶蛋白——生理活性物質(zhì)

結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)主要存在于種子的有生命部位；貯藏蛋白含量較多，以蛋白體的形式存在于子葉、胚乳中，供種子萌發(fā)時轉(zhuǎn)化利用。子葉和糊粉層中的蛋白體基本一致而禾本科胚乳中的蛋白體則具同心圓環(huán)直徑1.5~2.5m，子葉>糊粉層>胚乳淀粉胚乳中，蛋白體密度是自外向內(nèi)遞減。

種子蛋白質(zhì)的種類

核酸糖磷脂貯藏蛋白據(jù)其在不同溶劑中的溶解度可分為：

清蛋白——水溶性蛋白，溶于水或微酸溶液

球蛋白——鹽溶性蛋白，溶于10%NaCl——豆類蛋白的主要成分醇溶性谷蛋白——醇溶性蛋白，溶于70%酒精

——禾谷類種子特有谷蛋白——溶于0.2%堿溶液——禾谷類中較多醇溶性谷蛋白和谷蛋白是面筋的主要成分（74.2%）面筋含量高（Pr高)

質(zhì)量好（彈性、延伸性）麥類品質(zhì)的重要指標(biāo)

溶性谷蛋白具好的延伸性但彈性差，麥谷蛋白則具高彈性但延伸性差。

2.種子蛋白質(zhì)中氨基酸的組成：蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)中氨基酸的組成——常見20種，其中8種必需氨基酸可消化利用程度（表）

蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成比例好，可消化程度高，種子的營養(yǎng)價值高。種子的營養(yǎng)價值

蛋白質(zhì)含量低，僅為豆類的1/2~1/3。賴氨酸含量低，玉米中色氨酸含量也低胚乳中主要是醇溶、堿溶蛋白，二者中以谷酰胺、脯、亮氨酸為多胚中清、球蛋白較多,二者中賴，色、精氨酸的比例高

糧食加工中，要充分利用胚的營養(yǎng)成分；品質(zhì)育種中，提高優(yōu)質(zhì)蛋白（清、球）含量禾谷類種子完全蛋白、不完全蛋白、半完全蛋白脂類物質(zhì)脂肪和類脂，合稱脂類物質(zhì)，它是構(gòu)成人體組織細(xì)胞的主要組成部分之一。動物脂肪：在常溫下是固體，又稱為動物脂，動物脂肪有豬油、牛油、羊油、乳脂、雞油等；植物脂肪：在常溫下為液態(tài)，又稱為植物油，植物脂肪有花生油、菜油、豆油、菜油、芝麻油等。脂類分類甘油三酯糖脂脂肪(lipid)類脂(lipoid)脂類脂（飽和）油（不飽和）卵磷脂腦磷脂磷脂脂蛋白固醇類膽固醇類固醇甘油三酯

脂（飽和）糖脂磷脂腦，腎，肝，心，蛋黃，大豆,花生必需脂肪酸有幾種不飽和脂肪酸（亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸）是機體不可缺少的，但在體內(nèi)又無法合成，必須由食物供給，故被稱為必需脂肪酸。功能：它們可以促進(jìn)發(fā)育，維護(hù)皮膚和毛細(xì)血管的健康，能夠減輕放射線所造成的皮膚損傷，與膽固醇的代謝也有密切的關(guān)系，有助于冠心病的防治。種子中的主要脂類物質(zhì)是脂肪，其次是磷脂。前者以貯藏物質(zhì)的狀態(tài)存在于細(xì)胞中，后者是構(gòu)成原生質(zhì)的必要成分

種子中的脂類

種子中脂肪的品質(zhì)與脂肪酸的種類有關(guān)，一般種子中的脂肪以油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸的含量為高，但不同作物中這三種脂肪酸的比率相異很大種子中脂肪的含量尤其是胚部脂肪的含量，與種子及糧食加工品的劣變和種子壽命存在密切的關(guān)系1、脂肪：脂肪是油質(zhì)種子中的主要貯藏物質(zhì)，在種子生命活動中占重要位置

種子植物中，油質(zhì)種子占90%，為什么？脂肪比重低、含能量高，是營養(yǎng)物質(zhì)最經(jīng)濟有效的貯藏形式種子的脂肪以脂肪體的形式存在于種子的胚和胚乳中，但禾本科的淀粉胚乳中不含脂肪體。種子中的脂肪是多種甘油三酯的混合物，其品質(zhì)優(yōu)劣，決定于其組成成分中的脂肪酸種類和比例。

飽和脂肪酸軟脂酸（16：0）硬脂酸（18：0）不飽和脂肪酸油酸（18：1）

(熔點低，不易亞油酸（18：2）凝固)亞麻酸（18：3）芥酸（22：3）——異味，不易消化種子脂肪中的脂肪酸絕大多數(shù)與甘油結(jié)合在一起，但也有少數(shù)呈游離態(tài)。游離脂肪酸含量的多少，用酸價表示；而脂肪酸的不飽和程度，用碘價表示：

品質(zhì)優(yōu)種子中的脂肪酸

酸價——中和1克脂肪中全部游離脂肪酸所需KOH

（NaOH）毫克數(shù)碘價——100克脂肪所能吸收碘的克數(shù)脂肪酸價低、碘價高，表明品質(zhì)好。種子成熟過程中，酸價降低,碘價升高，種子完熟時達(dá)到極限；種子貯藏、萌發(fā)過程中，酸價升高、碘價降低。貯藏中隨油脂酸價的升高，種子的活力降低。

油脂的酸敗——油脂或油質(zhì)種子保管不當(dāng)或貯藏過久，會產(chǎn)生一些醛，酮、酸類物質(zhì),從而產(chǎn)生不良?xì)馕?，稱之為酸敗高溫、高濕、強光、多氧種皮不致密、破損一般

易酸敗脂肪酸敗現(xiàn)象在一些含油量高的種子中容易發(fā)生，如向日葵、花生、大豆、玉米等。種皮破裂的種子常加速酸敗，高溫、高濕、強光、多氧的條件也會促進(jìn)這一過程，以致種子迅速劣變，產(chǎn)生明顯的酸敗臭和苦味。油脂的酸敗可包括水解和氧化兩個過程。在水分較高的種子中，脂酶發(fā)生作用，將脂肪水解為游離脂肪酸和甘油氧化過程有兩種情況，一種是飽和脂肪酸的氧化，終產(chǎn)物是酮；另一種是不飽和脂肪酸的氧化，最終產(chǎn)生丙二醛及其他低級的醛和酸等物質(zhì)。

脂質(zhì)的酸敗

2.磷（擬）脂——為種子中的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，生物膜的主要成分,

較脂肪復(fù)雜：

甘油+脂肪酸+磷酸+含N堿（1個）（2個）（1個）

禾谷類種子中磷脂含量較低（0.4~0.6%），油質(zhì)種較高（1.6~1.7%），整粒種子中，尤以胚芽中含量最高。磷脂具一定親水性，具有限制種子透水性、阻氧化作用，有利于種子生活力保持。禾谷類、花生、羽扇豆、棉、亞麻、向日葵等種子中均含有少量；大豆種子的磷脂含量較高，胚芽較子葉含量更為豐富，因此大豆種子常用于提取磷脂制成藥物，用以促進(jìn)和提高大腦的功能。膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂

其他有經(jīng)濟價值的脂肪酸：芥酸（erucicacid,C22:1,△3

）月桂酸（lauricacid,C12:0）γ亞麻酸（γ-linolenicacid,C18:3,△6,9,12

）花生四烯酸（octadecatetraenoicacid,C18:4,△6,9,12,15）巖芹酸（petroselinicacid，C18:1,△6）脂肪品質(zhì)及其遺傳改良

植物油主要以三酰甘油酯（triaclglycerols,TAGs）的形式存在，其品質(zhì)及其用途取決于其脂肪酸成份和含量。主要的油料作物含有：油酸（oleicacid,C18:1,△9

）亞油酸（linoleicacid,C18:2,△9,12）α-亞麻酸（α-linolenicacid,C18:3,△9,12,15）硬脂酸（stearicacid,C18:0）棕櫚酸（plamiticacid,C16:0）一般油料作物種子中的脂肪以油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸的含量為高但不同油料作物種子中這三種脂肪酸的比率相異很大(1)有助于形成生命細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)因子(細(xì)胞器)的膜阻;(2)決定膜流動和化學(xué)反應(yīng)速率;(3)增加供氧速率、分解速率和能量水平。

人體重要的能量來源，如哺乳期嬰兒所需能量的45%～50%來自脂肪，對成長中的兒童尤為重要。在生活水平較高的國家，食用油提供的能量占人體消耗能量的30%以上，如歐洲國家為40%～45%、美國為30%～40%，而中國只有2%～5%脂肪酸有許多重要功能《化妝品術(shù)語》起草情況匯報中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所一、標(biāo)準(zhǔn)的立項和下達(dá)時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標(biāo)委會都要建立自己的術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)。1ONE二、標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)費標(biāo)準(zhǔn)研制經(jīng)費：3.8萬三、標(biāo)準(zhǔn)的立項意義術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)有利于行業(yè)間技術(shù)交流、提高標(biāo)準(zhǔn)一致性、消除貿(mào)易誤差，作為標(biāo)準(zhǔn)體系中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)在各個領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)逐步加快，所涉及的術(shù)語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的制定就顯得尤為重要。四、標(biāo)準(zhǔn)的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細(xì)則》中關(guān)于化妝品的定義。2.協(xié)調(diào)性直接引用或修改采用的方式，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語和定義相協(xié)調(diào)。3.科學(xué)性對于沒有國標(biāo)或定義不統(tǒng)一的術(shù)語，在定義時體現(xiàn)科學(xué)性的原則。4.實用性在標(biāo)準(zhǔn)體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術(shù)語優(yōu)先選用。五、標(biāo)準(zhǔn)的起草經(jīng)過

第一階段：資料搜集

搜集國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)并對國外文獻(xiàn)如美國21CFR進(jìn)行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內(nèi)容包括一般術(shù)語、衛(wèi)生化學(xué)術(shù)語、毒理學(xué)術(shù)語、微生物術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語、人體安全和功效評價術(shù)語，常用英文成份術(shù)語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿