种子的化学成分.ppt

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1、第二章 种子的化学成分,种子的化学成分,种子含有各种不同的化学成分，这些化学物质既是种子本身生命活动的物质基础，也是种子幼苗生长所必须的养料及能源。化学物质的性质及其在种子中的分布状况，又会影响种子的生理特性、贮藏性和加工品质。因此，了解种子的化学成分具有十分重要的意义。,第一节 种子的主要化学成分及其含量,一、种子的主要化学成分 1、种子中的化学成分复杂多样。依化学组成分，主要有：糖类、脂类、蛋白质、其他含氮物质、维生素、酶、色素、水和矿物质等。,结构物质,如结构蛋白、核酸、磷脂、纤维素等 贮藏物质，如淀粉、可溶性糖、贮藏蛋白、脂肪等 生理活性物质，如酶、维生素、植物激素等 水、矿物质、有毒

2、物质等,依功能分,2、种子的分类 不同作物种子，化学成分的种类基本相似，差异主要在含量上。根据不同作物种子化学成分含量的差异，可把种子分为粉质种子、蛋白质种子、油质种子。,粉质种子 淀粉含量明显高（6070%),脂肪极少(14%)蛋白质（8-12%)主要为禾谷类 蛋白质种子蛋白质含量明显高（2030%）淀粉含量也高（50%)食用豆类 脂肪含量也高（20-48%）油用豆类,油质种子脂肪含量明显高（3050%），蛋白质亦高（2030%）同一作物的不同类型或品种间，化学成分含量的差异也很明显。,二、种子化学成分的含量及分布 不同类型的种子，其种胚、胚乳、种被三部分所占比例差异很大，各部分所含化学成分

3、的种类和数量也不同，决定了各部分生理机能不同,营养价值、利用价值不同，耐贮性不同。,胚无或极少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性糖含量，矿物质、维生素也高 营养高，但易生虫发霉、酸败，不耐贮藏价值 胚乳主要为淀粉、贮藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低维生素 营养价值不高、耐贮,种被主要为纤维素,多矿物质 无营养 糊粉层 与胚相似,第二节 种子水分,水分是种子新陈代谢的介质和生理生化变化的参与者，对种子的物理、生理特性均有影响。,一、种子中水分的状况（一）种子亲水的原因1、种子化学成分的亲水性 种子中含有蛋白质、糖类等亲水胶体。2、种子胶体的多孔性 种子胶体具有多孔性，孔道相连，纵横交错，形成许

4、许多多毛细管。,（二）种子中水分的存在状态 种子中的水分是一个复杂的体系,通常将其分为自由水和束缚水两种状态。,1、自由水（游离水）不被种子中的胶粒吸引或吸引很小,能自由流动的水。存在于毛细管和细胞间隙，具有普通水的性质，O以下能结冰，自然条件下易蒸发，能做溶剂，能引起种子强烈生命活动。,2、束缚水（结合水）被种子中的亲水胶体紧紧吸引,不能自由流动的水。与亲水物质紧密结合 不具有普通水的性质，O以下不结冰 只有加温加压才蒸发掉一部分 不能做溶剂，不易引起种子强烈生命活动,种子中水分的存在状态与种子的生命活动密切相关：只存在束缚水时，新陈代谢极微弱，易贮藏。自由水出现，呼吸强度迅速升高，代谢旺盛

5、，病虫滋生;种子水分达一定限度，就可能出现萌发。,二、种子的临界水分和安全水分 1、临界水分 即自由水和束缚水的分界，指自由水刚刚去尽，留下的为达饱和程度的束缚水时的种子含水量，又称束缚水量。临界水分只因种子化学成分的不同而异，亲水胶体含量高,亲水物质亲水性强，种子的临界水分就高，如蛋白质种子。,一般禾谷类种子的临界水分为1213%，油质种子为910%。一般含油量愈高，临界水分愈低。种子的临界水分是种子安全水分确定的主要依据。,2、安全水分 能够保证种子安全贮藏的种子含水量范围。每逢种子入库，都要先确定其安全水分。,种子的临界水分:临界水分高安全水分可以高 临界水分低安全水分必须低 一般原则：

6、安全水分 临界水分 种子的贮藏环境 气候:低温干燥 可以高一些 仓贮条件:好 可以高一些,安全水分确定依据,临界水分或安全水分的计算,种子的临界水分与其含油量密切相关，含油量高，临界水分低。,第三节 种子的营养成分,主要指糖类、脂类、蛋白质,一 糖类所有种子均含有糖类，一般占干重的 2570%，是种子呼吸的主要基质 可溶性糖很少、禾谷类一般2%，主要存在于胚和胚乳的外围组织，充分成熟种子主要为蔗糖，未成熟和萌动的种子除蔗糖外，还有单糖、麦芽糖 种类少，含量少。,不溶性糖很多，主要有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等1、淀粉 淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳、子叶中，具晶体结构。淀粉粒的形状、结构、大小

7、因作物、部位而不同。,淀粉的分布与含量 淀粉是植物种子中分布最广泛的化学成分，是禾谷类作物种子最主要的贮藏物质。主要分布于种子的胚乳细胞中或无胚乳种子的子叶中，胚和种皮中一般不含淀粉。,淀粉粒的化学组成和构造 淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳细胞中，淀粉粒的成分除淀粉外，还有少量非碳水化合物，如矿物质、磷酸及少量脂肪酸、蛋白质等等。淀粉的构造可分为单粒和复粒两种。,直链淀粉约占含量的2025%，分子量小，直线连接，易溶于热水，遇碘呈 兰黑色，粘度低支链淀粉约7580%,分子量大,分枝状连接，遇碘呈紫红色，粘性大 籼稻米含直链淀粉25%稻米 粳稻米含直链淀粉 20 20%。糯稻米几乎100%支链淀粉

8、 紫红 糯性 兰黑 非糯性,与碘反应,淀粉的组成,淀粉的糊化 将淀粉混于冷水中，经搅拌形成称为淀粉乳的乳状悬浮液。将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积的几倍到数十倍。由于颗粒的膨胀，晶体的结构消失，互相接触，变成稠状液体，虽停止搅拌，体积胀大，淀粉也再不会沉淀。这种现象称淀粉的糊化。煮饭、蒸馒头、冲藕粉,淀粉的凝沉,淀粉的稀溶液糊在低温中静置相当时间后，会发生混浊现象，溶液黏度降低，溶质沉淀，淀粉液浓度高时则可以沉淀成为硬块，沉淀物不能再溶解，也不容易为酶所分解，这种现象称为淀粉的沉凝。速煮米、快餐面,2、纤维素和半纤维素 为组成细

9、胞壁的主要成分，果种皮中含量高 纤维素亦是由葡萄糖缩合而成，葡萄糖根间以 1.4苷键 连接，分子间成束状排列，具较强韧性，难分解利用 半纤维素为多缩戊糖和已糖的混合物，可作“后备食物”,二 脂类脂肪是种子中的主要脂类物质，其次是磷脂 1、脂肪 脂肪是油质种子中的主要贮藏物质，在种子生命活动中占重要位置 种子的脂肪以脂肪体的形式存在于种子的胚和胚乳 中，但禾本科的淀粉胚乳中不含脂肪体。种子中的脂肪是多种甘油三酯的混合物，其品质优 劣，决定于其组成成分中的脂肪酸种类和比 例。,饱和脂肪酸 软脂酸（16：0）硬脂酸（18：0）不饱和脂肪酸 油酸（18：1）(熔点低，不易 亚油酸（18：2）凝固)亚麻

10、酸（18：3）芥酸（22：3）异味，不易消化 种子脂肪中的脂肪酸绝大多数与甘油结合在一起，但也有少数呈游离态。,品质优,种子中的 脂肪酸,酸价：中和1克脂肪中全部游离脂肪酸所需KOH（NaOH）毫克数 碘价：100克脂肪所能吸收碘的克数 脂肪酸价低、碘价高，表明品质好。种子成熟过程中，酸价降低,碘价升高，种子完熟时达到极限；种子贮藏、萌发过程中，酸价升高、碘价降低。贮藏中随油脂酸价的升高，种子的活力降低。,脂肪性质指标,皂化价和脂价：皂化价：指中和脂肪、脂肪油或其他类似物质1g中含有的游离脂肪酸类或酯类所需氢氧化钾的重量（mg）。脂价：脂肪酸与甘油结合的数量。,油脂的酸败 油脂或油质种子保管不

11、当或贮藏过久，会产生一些醛，酮、酸类物质,从而产生不良气味，称之为油脂酸败。一般高温、高湿、强光、多氧；种皮不致密、破损易酸败,酸败的原因,水解：脂肪发生水解，变成脂肪酸和甘油。氧化：脂肪酸发生氧化，生成醛、酮、酸等物质。微生物分解：造成种子酸败发苦,影响酸败的因素,化学成分：与脂肪酸的饱和性及种子内部抗氧化剂的存在有关。组织结构：如种皮的保护性能外在环境：水、温、光、气、微生物等,2.磷脂 为种子中的结构物质，生物膜的主要成分,较脂肪复杂，主要是脑磷脂卵磷脂。禾谷类种子中磷脂含量较低（0.40.6%），油质种较高（1.61.7%），整粒种子中，尤以胚芽中含量最高。磷脂具一定亲水性，具有限制种

12、子透水性、阻氧化作用，有利于种子生活力保持。,三 蛋白质是种子中的主要含N物质，另有极少量非蛋白质态N（游离氨基酸、酰胺类），分布于胚和糊粉层中。,简单（贮藏）蛋白仅由氨基酸组成种子蛋白质 复合（结构）蛋白简单蛋白+非蛋白部分 酶蛋白生理活性物质 结构蛋白质主要存在于种子的有生命部位；贮藏蛋白含量较多，以蛋白体的形式存在于子叶、胚乳中，供种子萌发时转化利用。子叶和糊粉层中的蛋白体基本一致，而禾本科胚乳中的蛋白体则具有同心圆环，直径1.52.5m，子叶 糊粉层 胚乳 淀粉胚乳中，蛋白体密度是自外向内递减。,种子蛋白质的种类,核酸 糖 磷脂,贮藏蛋白据其在不同溶剂中的溶解度可分为：清蛋白水溶性蛋白

13、，溶于水或微酸溶液 球蛋白盐溶性蛋白，溶于10%NaCl 豆类蛋白的主要成分 醇溶性谷蛋白醇溶性蛋白，溶于 70%酒精 禾谷类种子特有 谷蛋白溶于0.2%碱溶液禾谷类中较多醇溶性谷蛋白和谷蛋白是面筋的主要成（74.2%）面筋含量高（Pr 高)质量好（弹性、延伸性）,麦类品质的重要指标,2.种子蛋白质中氨基酸的组成：蛋白质含量 蛋白质中氨基酸的组成常见20种，其中8种必需氨基酸 可消化利用程度 蛋白质含量高，氨基酸组成比例好，可消化程度高，种子的营养价值高。,种子的营养价值,蛋白质含量低，仅为豆类的1/21/3。赖氨酸含量低，玉米中色氨酸含量也低。胚乳中主要是醇溶、碱溶蛋白，二者中 以谷酰胺、脯

14、、亮氨酸为多。胚中清、球 蛋白较多,二者中赖、色、精氨酸的比例高。粮食加工中，要充分利用胚的营养成分；品质育种中，提高优质蛋白（清、球）含量。,禾谷类种子,四 种子中的其他化学物质 1 酶 种子中含有的酶种类繁多，植物体中含有的六大酶类即 氧化还原酶类 转移酶类 裂解酶类 异构酶类 合成（连接）酶类 种子中均有。,发育成熟过程中，各种酶尤其合成酶 活性高 成熟后安全贮藏中，酶活性极度降低 但氧还酶仍具一定活性 不良条件下贮藏，氧还酶、水解酶活 性增强 萌发过程中，各种酶尤其水 解酶、合 成酶、呼吸酶活性增强 不充分成熟和发过芽的种子 种子不耐贮 酶活性特别水解酶活性高 加工品质变劣,馒头小且粘

15、,生理状态不同，种 子中酶活性不同,2 植物激素 植物激素在种子中有较植株的其它部位更多的含量，对种子和果实的形成、发育、成熟、休眠、脱落、衰老、萌发起调 控作用。,生长素（IAA)存在于种子各部分但以胚芽鞘尖、根尖为多。随果实种子的生长而增加，随成熟迅速降低，发芽时含量和活性又迅速升高。能促进种子、果实、幼苗生长,能引起单性结实。赤霉素（GA）种子具合成GA能力，种子中GA含量高于 植株其它部分。能促进种子、果实生长，调控种子休眠与萌发，常用于种子 处理。,细胞分裂素（CK）幼果和未成熟种子是CK的主要合成场所。CK的作用主要是促进细胞分裂，从种子 形成到旺盛生长期含量很高，种子长大进入成熟

16、期开始逐渐降低，种子完熟时及至消失，萌发时又重新出现。CK能打破因ABA存在导致的种子休眠。脱落酸（ABA）因促进基、叶、幼果的脱落而得名。ABA 能诱导休眠、抑制发芽，随果实和种子的成熟而增加，随贮藏而减少，劣变时又升高。,乙稀为具很强生理活性的气体，在成熟的果实、发芽的种子、衰老器官中均有存在，能促进果实成熟，调控种子休眠与萌发。施加外源乙烯能打破花生、苍耳等种子的休眠。,3 维生素 维生素是维持人体正常代谢的必需物质，但人体却无合成维生素的能力，必须靠食物供给。种子具有合成维生素的能力，合成后主要贮存于胚部和糊粉层中。种子中的维生素主要有两大类：脂溶性维生素溶于脂类溶剂，主要有：VA源（

17、抗干眼醇）胡萝卜、茄科中含量高 VE（生育酚）阻氧化、抗衰老,水溶性维生素 溶解于水，主要有：维生素B族，包括：VB1（硫胺素,抗肠胃炎）VB2（核黄素，抗皮肤炎）VB6（吡哆醛，防消化不良）VB12（防恶性盆血）VPP（抗癞皮病）另有泛酸，叶酸（防畸形）生物素（H)VC（抗坏血酸）种子发芽过程中大量生成，茄科种 子、花生果皮中较多 绝大多数维生素主要集中于种子的胚和糊粉层中。,维生素在种子中的功能：作为酶的主要成分，直接影响酶的合成和活性。与萌发有关，如VB1、VB6能刺激胚根生长。与自交系配合力有关。,4 矿物质 为种子所含的金属和非金属矿质元素如P、K、S、Mg、Fe、Ca、Mn、Cu、

18、Na、Si等，是将种子置高温下烧灼氧化后的白色残留物，又称灰分。种子中的灰分含量比绿色组织少，一般禾谷类1.53%，主要存在于果种皮和胚中，豆类较高。许多矿质元素对种子萌发和幼苗生长起作用，亦可提高抗性。就营养而言，矿质元素都是人体所需要的，但因人体不缺乏，故不作为营养物质。灰分含量是面粉等级的重要指标。,5 有毒物质种子还含有一些对人畜有毒的物质或成分，称为种子毒物.依其产生的来源，可分为内源性毒物和外源性毒物。内源性毒物是植物种子本身固有的化学成分，能世代遗传。主要的内源性毒物有：大豆中的皂苷和胰蛋白酶抑制剂、油菜中的芥子苷和芥酸、棉籽中的棉酚、高梁中的单宁、马铃薯块茎中的茄碱。,外源性毒

19、物是在种子生长发育或贮藏过程中，由于外界生物入侵或有毒物质浸入而产生的有毒成分，主要有感染真菌后的真菌毒素如黄曲霉毒素和喷洒农药后的残留物或代谢物。外源性毒物对种子对人畜都是有害的，必须通过栽培的或人为方式降低或消除。,6 色素 叶绿素 类胡萝卜素 花青素,第四节 影响种子化学成分的因素,导致种子化学成分差异的原因很多，可概括为内因和外因。,1.内因:作物的遗传性最大，约为变异的18%，成分的可遗传性和品种间较大的差异，为品质育种的依据，品种间差异大品种改良潜力大。成熟度种子成熟愈好，贮藏蛋白与支链淀粉含量愈高,透明度愈高，种子的食用品质愈好。饱满度愈饱满的种子，果种皮占的比例小，出粉率、出油

20、率 高。,2.外因：种子，尤其是发育成熟期间的环境条件如温度、湿度、肥料、土壤水分、病虫害和杂草等，是导致相同作物或品种在不同地区，不同年份种子化学成分差异的主要原因。就相同作物在不同地区种植的情况看，表现出如下趋势：小麦蛋白质含量，在我国是北高南低，在世界上是美国英国；大豆蛋白质含量，在我国是南高北低。,影响小麦一类粉质种子化学成分的主要因素是湿度，潮湿气候有利于淀粉酶活动不利于蛋白酶活动，潮湿多雨区的蛋白质含量低。影响大豆一 类油质种子化学成分的主要因素是温度，适宜低温有利于油分积累，而油分和蛋白质互为消长，故我国北方地区大豆油分 含量高，蛋白质含量低。,土壤营养状况既肥料对种子的化学成份的影响：N素影响最大，供N充足特别后期施N多，蛋白质含量高作物生长期，N肥施用后延，增产作用减小，蛋白增加作用扩大。P、K素提高淀粉、脂肪含量，促进粒大粒饱。S素亦能提高蛋白质特别是蛋白质中赖氨酸、蛋氨酸含量。由此看来，掌握种子中化学成分的种类、含量、分布、差异，对品质育种亦很重要。,思考题,1、禾谷类种子的化学成分及其分布特点2、种子中水分的存在状态与安全水分的确定3、种子中主要营养成分种类4、影响种子化学成分的因素及其调控措施,