(3.1)-第三章 種子的化學成分及其特性

第三章種子的化學成分及其特性種子是植物主要的儲藏器官，種子中的貯藏物質是幼苗早期生長的養(yǎng)料來源，是種子本身生命活動的物質。種子化學成分的種類、含量和分布，直接影響種子的生理特性、物理特性、耐貯性、營養(yǎng)價值、利用價值。種子某一成分的異同可用來鑒別種子（種子檢驗方法）教學內容教學要求第一節(jié)種子化學成分的種類、含量與分布熟悉第二節(jié)種子各類化學成分的特性一、種子水分及其特性理解，應用二、種子中的糖類及其特性掌握、理解、應用，分析三、種子中的脂類及其特性四、種子的蛋白質及其特性五、種子中的生理活性物質及其特性知道六、種子其他化學成分及其特性知道、了解第三節(jié)影響種子化學成分的因素自學糖類含氮物質水脂類（1）依化學組成分類礦物質第一節(jié)種子化學成分的種類、含量與分布一、種類不同作物種子，化學成分的種類基本相似，差異主要在含量上。（2）按功能（在種子中的作用）分：結構物質營養(yǎng)物質生理活性物質其他物質蛋白質（結構蛋白）核酸磷脂纖維素結構物質營養(yǎng)物質淀粉蛋白質（貯藏蛋白）脂肪可溶性糖生理活性物質植物激素維生素酶其他物質礦物質水有毒物質按不同作物種子化學成分含量的差異，把種子分為:二、含量粉質種子蛋白質種子油質種子淀粉含量明顯高（60-70%),脂肪極少(1~4%)蛋白質（8-12%)——主要為禾谷類蛋白質含量明顯高（20-30%）淀粉含量也高（50%）——食用豆類脂肪含量也高（20-48%）

——油用豆類脂肪含量明顯高（30-50%）蛋白質亦高（20-30%）三、分布特點不同植物的種子化學成分含量差異顯著同一作物不同類型或品種間的化學成分含量差異明顯同一類型種子的不同部位化學成分不同品質育種化學成分的分布不平衡！小麥種子各部分化學物質的分布（%）化學成分籽粒胚乳糊粉層種被胚淀粉100100000蛋白質1006520左右5左右10以下脂肪1002555020纖維素1005以下15755左右糖分1008018.5左右01.5左右種胚、胚乳、種被三部分所占比例差異很大。麩皮：果種皮+糊粉層+胚。

加工常被除去，造成營養(yǎng)上浪費，所以需科學加工。稻米化學成分的分布/%水分蛋白質脂肪纖維素灰分碾磨精度糙米15.57.42.31.01.30米糠13.513.218.37.88.9白米16.56.20.80.30.68-10米糠：果種皮+糊粉層+胚。米糠中蛋白質含量比白米中的高出一倍以上；米糠中脂肪含量比白米中的高23倍。其它禾谷類種子的情況與小麥和稻米類似。玉米：胚大、胚的脂肪含量高，不耐貯，但可榨油。胚（活細胞）種被糊粉層（活細胞）胚乳（死細胞）含水量高、可溶性糖、脂肪、蛋白質（酶）、維生素、礦物質，無或極少淀粉。主要為淀粉、貯藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低維生素主要為纖維素,多礦物質——無營養(yǎng)價值與胚相似禾谷類種子營養(yǎng)價值高，易變質皮層為果種皮，纖維素、礦物質雙子葉作物種子種子化學成分含量分布的不平衡性決定了種子各部分的生物化學特性和生理機能。種皮纖維素、礦物質子葉（胚乳）富含儲藏蛋白、淀粉、脂肪等胚較多的可溶性糖第二節(jié)種子各類化學成分及其特性（一）種子水分的類型一、種子中的水分及其特性自由水：靠氫鍵結合的水分子束縛水：靠靜電吸引結合的水分子游離水（自由水）生物體內或細胞內可以自由流動的水，作為溶劑0℃下可結冰自然條件下易蒸發(fā)（與干燥有關）能引起強烈的生命活動（與壽命、耐藏性有關）束縛水（結合水）不能作為溶劑－25℃下也不能結冰不易蒸發(fā)，人工加溫干燥才可蒸發(fā)掉部分不能引起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。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，達一定限度，出現(xiàn)萌發(fā)。

（二）種子的臨界水分1.臨界水分的概念臨界水分：即自由水和束縛水的分界。指自由水剛好除盡，留下的為達飽和程度的束縛水，此時的種子含水量。故又稱束縛水含量。種子為臨界水分時，種子新陳代謝極其微弱；當自由水出現(xiàn)后，酶由鈍化變活化，生命活動由弱變強。2.臨界水分的特點⑴臨界水分對每種種子來說是相對穩(wěn)定的。束縛水含量主要取決于種子化學成分中親水物質的含量及其所含親水基的數(shù)量和種類。對于每一種作物種子來說，這些量是相對穩(wěn)定的。原因：⑵不同類型的作物種子的臨界水分有差異。蛋白質、淀粉親水基多，脂肪不含有親水基，所以束縛水含量（臨界水分）不同。一般來說，禾谷類：12-14%，油脂種子：9-10%。蛋白質的親水性基團比淀粉的多（三）種子的安全水分1.安全水分的概念安全水分：能保證種子安全儲藏的種子含水量范圍種子含水量大于臨界水分種子生命呈活化狀態(tài)，不耐儲種子含水量小于臨界水分種子生命呈鈍化，耐儲種子儲藏時必須使種子含水量控制在安全水分以下方安全。>12-14%：種子表面和內部的真菌開始生長，使用熏蒸劑殺蟲，會損害種子發(fā)芽力。

>18-20%：儲藏種子會“發(fā)熱”。（呼吸放熱，水分吸附放熱）

>40-60%：種子會發(fā)芽。2.安全水分的推算例題設某批油菜種子的含油率為40%，則其安全水分為多少（假定禾谷類的安全水分標準為14%）？解答解答：因該油菜的含油率為40%，則其親水膠體部分為60%。脂肪是疏水膠體，不能吸附水分子，因此種子中的水分全部存在于親水膠體部分。故該批油菜種子的安全水分指標為：(60÷100)×14%＝8.4%0102外部因素內部因素3.影響種子安全水分的因素貯藏溫度、貯藏濕度幾種糧食作物和油料作物種子的安全貯藏水分/%作物種子安全貯藏水分作物種子安全貯藏水分水稻秈稻13.5花生10.0

粳稻14.5向日葵10.0小麥13.0棉籽9.5大麥13.0菜籽9.0玉米14.0蓖麻8.5高粱、粟13.5芝麻7.5蠶豆12.5桐籽9.0大豆12.0柏籽9.5作物4.5～10℃21℃26.5℃菜豆15118利馬豆15118甜菜14119甘藍975胡蘿卜1397芹菜1397甜玉米14108黃瓜1198萵苣1075秋葵141210豌豆15139花生（仁）653種子貯藏在不同溫度下的最大安全含水量%作物4.5～10℃21℃26.5℃菜豆15118利馬豆15118甜菜14119甘藍975胡蘿卜1397芹菜1397甜玉米14108黃瓜1198萵苣1075秋葵141210蔥頭1186豌豆15139花生（仁）653辣椒1097菠菜13119表

種子貯藏在不同溫度下的最大安全含水量%⑴溫度愈高，安全水分需愈低。為什么？所以劃定統(tǒng)一的地區(qū)糧食安全儲藏水分標準是并不科學。游離水和結合水的相互平衡關系隨著外界條件的變化而不斷變化。如代謝旺盛，溫度高，自由水比例高，安全水分愈低。⑴種子是個有生命的有機體，需要一定的水分以維持其最低限度的生命活動，水分過低會影響籽粒的發(fā)芽能力，甚至可能使其喪失種用價值。⑵不必要的種子脫水將造成能源的浪費、環(huán)境污染和經(jīng)營成本的升高.貯藏時種子含水量是不是越低越好？？從儲藏安全性的角度看：種子含水量越高，種子越易變質；種子含水量越低，微生物生長的可能性越低，儲藏的安全性越高。““0101可溶性糖不可溶性糖二、種子中的糖類及其特性1.種子中糖類的存在形式02葡萄糖果糖0304麥芽糖蔗糖可直接被種胚所利用成熟種子的可溶性糖主要是蔗糖。02淀粉纖維素半纖維素0304果膠““0101存在部位存在形式0203042.淀粉（糖類在種子中的主要貯藏形式）由葡萄糖縮合而成，為白色粉狀物，比重較大（干1.6，濕1.3）。胚乳子葉胚糊粉層含量很少淀粉粒ahelicalstructurewithsixglucoseringstoonerevolution淀粉的2種成分碘溶液染色小麥胚乳糯質胚乳：紅棕色非糯質胚乳：藍黑色““0101直鏈淀粉支鏈淀粉淀粉的2種成分020304020304直鏈淀粉分子由200-980個左右的葡萄糖根所組成，呈直線連接易溶于熱水中，形成粘稠性較低的膠溶液

α-1,4鍵連接的葡萄糖，遇碘呈藍黑色能被纖維素全部吸收05溶液穩(wěn)定性較低05支鏈淀粉分子由600-6000個葡萄糖根所連接，呈分枝狀連接只有在加溫加壓時才能溶于水，形成很粘稠的膠溶液α-1,4鍵，α-1,6鍵連接的葡萄糖，遇碘呈紅棕色不被纖維素所吸收溶液具高度穩(wěn)定性淀粉的特性主要取決于直鏈淀粉和支鏈淀粉的比率。種子中的淀粉以支鏈淀粉為主。如水稻、玉米、馬鈴薯淀粉等中直鏈淀粉20-25%、支鏈淀粉75-80%，但糯質種子中，幾乎完全沒有直鏈淀粉。淀粉的糊化：將淀粉混合于水中并加熱，達到一定溫度后，淀粉粒溶脹、崩潰，形成粘稠均勻的透明糊溶液的現(xiàn)象。糊化以后的淀粉，在種子播種后就不能被水解酶水解成可溶性糖，導致幼苗因缺少養(yǎng)分而生長弱小或饑餓死亡。水分含量高、淀粉含量高的種子，進行機械干燥時，如升溫過高，受熱時間過長，就易引起淀粉吸水膨脹破裂而產生糊化?！啊?101纖維素半纖維素023.纖維素、半纖維素和果膠以β-D葡萄糖1-4碳結合而成的鏈狀高分子化合物。沉積于細胞中就很難再次被利用。但種子發(fā)芽時，胚乳薄壁細胞由于纖維素酶的分解作用，可轉化為糖而被植物體利用容易被水解為聚戊糖和聚己糖，再水解為葡萄糖和半乳糖而被吸收利用。對種子保水和休眠起著重要作用?！?1果膠植物中一種酸性多糖物質，主要存在于植物的細胞壁和細胞內層，為內部細胞的支撐物質。脂肪磷脂脂類物質三、種子中的脂類物質及其特性是多種甘油三酯的混合物油質種子中的主要貯藏物質（一）脂肪2.種子中脂肪酸的種類1.脂肪的存在形式3.脂肪的性質4.油脂的酸敗禾本科的淀粉胚乳中不含脂肪體。以油脂體（油滴oilbody,spherosome）的形式存在于胚、糊粉層、胚乳中。1.脂肪的存在形式種子脂肪品質優(yōu)劣取決于：組成成分中的脂肪酸種類和比例。2.種子中脂肪酸的種類““0101飽和脂肪酸不飽和脂肪酸種子中脂肪酸種類02020304常溫為固體常溫為液體軟脂酸（十六烷酸、棕櫚酸）硬脂酸（十八烷酸）油酸（9-十八碳烯酸）品質優(yōu)亞油酸（9,12-十八碳二烯酸）亞麻酸（9,12,15-十八碳三烯酸）芥酸（22：3）—異味，不易消化亞油酸：含2個雙鍵，分解時碳鏈斷裂為3段，每段含6個碳原子，易被消化吸收，且能軟化血管。是防心血管病的良好制劑亞麻酸：含有3個雙鍵，能斷裂成4段，更易被人體吸收。由于亞麻酸含雙鍵多，極易氧化酸敗，不耐貯藏油酸：含1個雙鍵，分解時斷裂成兩段，每段9個碳原子，可以被人體吸收，但易氧化變成飽和脂肪酸。動物能合成所需的飽和脂肪酸和亞油酸這類只含1個雙鍵的不飽和脂肪酸；含有2個或2個以上雙鍵的多雙鍵脂肪酸必須從植物中獲取。種類脂肪%脂肪中脂肪酸%其他軟脂肪16:0硬脂肪18:0油酸18:1亞油酸18:2亞麻酸18:3芥酸22:1大豆17～207～142～623～3452～602～60花生四烯酸0.3～3.4向日葵44～543～71～322～2858～6800花生38～506～122～442～7213～2800花生四烯酸2～4棉籽17～3020～252～718～3040～55微量～110花生四烯酸0.1～1.5芝麻50～567～94～537～5037～4700花生四烯酸0.4～1.2玉米4～78～122～519～4934～6200油菜35～42微量～5微量～414～299～253～1040～55亞麻～5～94～79～298～2945～670桐籽304.11.34～138～15～0桐油酸72～79表

主要油料作物種子脂肪酸組成芥酸為13-二十二碳烯酸，曾被認為對人體有害。后有報道認為芥酸對人類無害卻不易被消化吸收，油菜油還是適宜作為食用油的。油菜種子：含油酸、亞油酸和亞麻酸3種不飽和脂肪酸較少，但芥酸的含量卻占50％左右。食用油脂飽和脂肪酸/%不飽和脂肪酸/%其他脂肪酸油酸C18:1亞油酸C18:2亞麻酸C18:3可可油936100椰子油920620大麻油1539450.51橄欖油1083700棕櫚油42441200豬油4344903黃油563241.34某些植物油（椰子油、棕櫚油、可可油）屬于飽和脂肪酸。常用食用油脂中主要脂肪酸的組成32酸價碘價3.脂肪的性質種子中脂肪的性質可以用酸價和碘價來衡量。中和1g脂肪中的全部游離脂肪酸所需的KOH毫克數(shù)與100g脂肪相結合所需要的碘的克數(shù)。在不良的貯藏條件，脂肪在脂肪酶作用下水解，脫出游離酸，于是酸價增高。隨著油脂酸價的升高，種子內部酸度提高，維生素A、維生素D、維生素E、維生素K遭到破壞，種子活力受到影響。酸價的高低可以表示脂肪品質的優(yōu)劣和種子活力的高低。碘價高，表明脂肪中的脂肪酸不飽和程度越大，容易氧化變質，不耐貯藏。碘價可以指示種子的貯藏特性。0102種子成熟過程中，酸價和碘價如何變化？成熟過程中脂肪累積特點隨著種子的成熟，游離脂肪酸逐漸減少，復雜油脂增多。隨著種子的成熟，飽和脂肪酸逐漸減少，不飽和脂肪酸逐漸增加種子成熟過程中：酸價降低，碘價升高，種子完熟時達到極限；種子貯藏、萌發(fā)過程中，酸價升高、碘價降低。34概念影響因素過程4.油脂的酸敗油脂或油質種子若保管不當或貯藏過久，會產生一些醛、酮、酸類物質，從而產生不良氣味。包括水解和氧化兩個過程水分升高水解酶作用下游離脂肪酸＋甘油甘油三酯內因外因種皮結構種子內化學成分水分溫度氣體光照細胞膜結構物質（二）磷脂磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE，舊稱腦磷脂）、磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine，PC，舊稱卵磷脂）、磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine，PS）、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）大豆種子中磷脂含量較高，達2%，以卵磷脂為主。含量較少，油質種子中一般為1.6-1.7%,禾谷類種子中一般0.4-0.6%。以肽鍵結合的氨基酸鏈四、種子中的蛋白質及其特性1.蛋白質的種類

⑴按功能分類簡單（貯藏）蛋白酶蛋白復合（結構）蛋白種子蛋白質僅由氨基酸組成簡單蛋白+非蛋白部分生理活性物質010203磷脂核酸糖貯藏蛋白結構蛋白以蛋白體的形式存在于子葉、胚乳中種子生命活動的調控者；種子萌發(fā)及幼苗早期生長唯一的碳氮營養(yǎng)來源。主要存在于種子中有生命的部位構成細胞和生物體結構的重要物質，維持種子細胞正常代謝。貯藏蛋白的比例大。如大豆中90%為貯藏蛋白。01020304⑵據(jù)儲藏蛋白的溶解性分類(T.B.Osborne1897)：清蛋白(Albumin)溶于水，在52℃或飽和鹽溶液中變性。多為酶蛋白球蛋白(Globulin)溶于5%稀鹽溶液，90℃變性----豆類種子的主要儲藏蛋白醇溶蛋白(Prolamin)溶于70%乙醇谷蛋白(Glutelin)溶于稀酸或稀堿(5%NaOH)溶液種子蛋白各組分提?。阂员撝笠来斡肏2O、1.0mol/L磷酸緩沖液、60%異丙醇、1%乳酸溶液連續(xù)提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白。小麥谷蛋白和醇溶蛋白是形成面筋的主要蛋白！總蛋白(g/100g)清蛋白%球蛋白%醇溶蛋白%谷蛋白%小麥125104540大麥125154040玉米9555535高梁10885232水稻8510580幾種作物種子蛋白含量及組成清蛋白和球蛋白基本具備所有的氨基酸。醇溶蛋白和谷蛋白是禾谷類種子的主要儲藏蛋白，存在于胚乳中。禾谷類種子蛋白：醇溶蛋白中缺乏賴氨酸豆類種子蛋白：球蛋白中缺乏蛋氨酸8種必須氨基酸纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、色氨酸、蘇氨酸、賴氨酸41概念后果預防2.蛋白質的變性蛋白質因受理化因素的影響，分子內部原有的高度規(guī)則性的排列發(fā)生變化，使原有性質發(fā)生部分或者全部改變的現(xiàn)象。蛋白質變性后，親水性、吸水力和溶解性均不同程度的降低，生物活性喪失，導致種子衰老，活力降低或喪失蛋白質種子貯藏時要注意適當通風，防止發(fā)熱造成蛋白質凝固變質的不良后果。42五、種子中的生理活性物質及其特性（一）維生素維生素是維持人體正常代謝的必需物質人體卻無合成維生素的能力，必須靠食物供給種子具有合成維生素的能力大多數(shù)維生素主要集中于種子的胚和糊粉層中，胚乳中含量很少在胚乳中的分布是愈近胚乳的中心含量愈低故大米和面粉的精白度愈高,維生素含量愈低VA源（抗干眼醇）脂溶性維生素水溶性維生素VE（生育酚）1.種子中的維生素分類大量存在于油質種子及禾谷類種子的胚中玉米、豆類種子中較多抗氧化劑維生素B族VC（抗壞血酸）胚、果皮、種皮中豐富VB1、VB2、VB6、VB12、VPP、泛酸，葉酸“0102主要存在下幼芽中，茄科種子、花生果皮中較多442.維生素在種子中的功能作為酶的主要成分，直接影響酶的合成和活性與萌發(fā)有關，如VB1、VB6能刺激胚根生長與自交系配合力有關,VPP、VH高，配合力強，肌醇高的配合力弱生長素（IAA）赤霉素（GA）細胞分裂素（CTK）脫落酸（ABA）乙烯（二）植物激素存在于種子各部分但以胚芽鞘尖、根尖為多促進種子、果實、幼苗生長，單性結實。種子中GA含量高于植株其它部分促進種子、果實生長，調控種子休眠與萌發(fā)。主要合成場所為幼果和未成熟種子促進細胞分裂，打破因ABA存在導致的種子休眠誘導休眠、抑制發(fā)芽促進果實成熟，調控種子休眠與萌發(fā)氧化還原酶類轉移酶類水解酶類合成（連接）酶類異構酶類裂解酶類（三）酶參與氧化還原反應轉移某些基團在有水的條件下催化某些化合物的分解在無水條件下催化化合物分解，包括雙鍵的破壞在傳遞能量的ATP參與下使分子連接起來發(fā)育成熟過程中，各種酶尤其合成酶增強成熟后安全貯藏中，酶活性極度降低，但氧化酶仍具一定活性。不良條件下貯藏，氧化酶、水解酶活性增強萌發(fā)過程中，各種酶尤其水解酶、呼吸酶活性增強生理狀態(tài)不同，種子中酶活性不同關鍵技術難點概念作用注意點指種子所含的金屬和非金屬礦質元素。如P、K、S、Mg、Fe、Ca、Mn、Cu、Na、Si等。對種子萌發(fā)和幼苗生長起作用，亦可提高抗性。就營養(yǎng)而言，礦質元素都是人體所需要的，但因人體不缺乏，故不作為營養(yǎng)物質。六、種子其它化學成分及其特性（一）礦物質植酸phyticacid－肌醇六磷酸螯合劑、抗氧化劑、保鮮劑、護色劑、水的軟化劑、發(fā)酵促進劑、金屬防腐防蝕劑磷素含量最高，種子中磷素的儲存形式是植酸鹽（Phytin）（鈣鎂鹽，鉀鎂鹽）.分布不均勻，主要在胚及種皮（果皮）中，與有機物質結合存在。緒論背景依產生的來源分類內源性毒物外源性毒物大豆：皂苷和胰蛋白酶抑制劑。皂苷有溶血作用油菜：芥子苷和芥酸。芥子苷水解后的物質會造成甲狀腺肥大棉籽：棉酚。棉酚抑制精子發(fā)生和精子活動高梁：單寧。單寧可能具致癌作用馬鈴薯：塊莖中茄堿。過多食用可能會出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉；致畸胎主要有：感染真菌后的真菌毒素如黃曲霉毒素和噴灑農藥后的殘留物或代謝物對種子對人畜有害，必須通過栽培的或人為方式降低或消除。（二）有毒物質種子中