1、第三章種子的化學成分了解種子的化學成分使我們了解種子生命活動的規律。確定種子在各方面的利用價值，為貯藏、加工、檢驗、選育新品種提供依據。第一節農作物種子化學成分及其分布（一）主要化學成分的生理作用1、生命活動的基質 蛋白質2、生命活動的能源一一淀粉、脂肪，蛋白質有時也可以作為能源3、生理活性物質一一酶、維生素、生長素4、生命活動的介質和生化變化的參與者一一水（二）主要作物種子的化學成分按其主要化學成分狀況及用途，分為粉質種子、蛋白質種子和油質種子三大類。粉質種子大部 分化學成分貯存在胚乳內；而蛋白質種子（豆類）及油質種子絕大部分化學成分貯存在子葉內。1、禾谷類主要貯藏物質的含量：淀粉70%左右

2、 蛋白質10%左右，脂肪1 3%比較水稻、小麥、玉米：淀粉一差異不大；蛋白質一小麥玉米水稻脂肪一玉米小麥水稻玉米胚大，含油高2、豆類（1）分二種類型蛋白質高，糖類也高一一豌豆、菜豆、蠶豆、綠豆蛋白質高，脂肪也高一一大豆、花生（2）比較大豆、花生大豆蛋白質高，花生脂肪高 3、油質種子總的看，含油量高，蛋白質含量也高一一芝麻、向日葵、油菜（三）種子化學成分的分布禾谷類種子各部分的比率（重量）稃殼20-25%皮部水（三）種子化學成分的分布禾谷類種子各部分的比率（重量）稃殼20-25%皮部水（果稻種4廠皮）L米粒Mn糊（糙 j小t/粉米）、Lr層75-80%胚TL乳1、10-15%作物種子水分最白質陸

3、英OS灰分谷作物栗養麥13.0 戚0 15.0 15,0 富一9 LO.O 1。月 10.58.0 引 11.0 ?,5 J.6 L2.3 10.2 9.7 1】7 11.!)6A.2 67 2 酬5 6?,0 62.2 71.7 機$&4.2 65.81.4 4.4 1,9 2.17.2 1,7 3 1.3.32.42.2 1.9 LO &7 2.i 3 4 CM 8.1 HU2-7 15 1.72.53.4 2,0 Ih7 1,41410,01L.811涕10.236.0 36.D 25.0 25.。 3O.Q2ft,0 2D 35.C 53 6 50.017.51.6 l.fi18IS

4、小 3 07.43.85,5=57.43,03.2芝麻（仁） ff.麻 大禰相干 仁） 浦菜 盈麻5 15.56.28.020.3 爐 24.0 24.03M1912X 12.6 24.0 20.0 14.8 25 27J3.6 44.7 35.? S0.D 33.3 43 513.32J6,315. D2,25 一。4,43.63,5 25%粳稻20%支鏈淀粉：晚釉稻雜交稻早釉稻米飯中直鏈淀粉含量低好吃，質地較軟，粘性較強。所以，粳米比釉米好吃。（2）纖維素和半纖維素共同點：成分主要是六碳糖存在部位細胞壁中，（果種皮主要成分）功能一一胞壁原料，保護作用不同點：纖維素不能被種子利用，不易被消化

5、吸收半纖維素可作為貯藏物質，發芽時能被半纖維素酶水解利用（二）脂類包括脂肪和磷脂兩大類，前者以貯藏物質的狀態存在于細胞中，后者是構成原生質的必要成分。1、脂肪高能：貯藏的能量比相同重量的糖或蛋白質幾乎高一倍比重小：自然界中大部份的種子均以脂肪作為主要的貯藏物質。（1）成分脂肪酸+甘油結合而成，種子中重要的脂肪酸:飽和脂肪酸*不飽和脂肪脂肪酸+甘油結合而成，種子中重要的脂肪酸:飽和脂肪酸*不飽和脂肪酸軟脂酸硬脂酸油酸亞油酸脂肪的性質決定于脂肪酸。16 C18 C一個雙鍵18： 1二個雙鍵18： 2亞麻酸 三個雙鍵18： 337C時，三者氧化比率為1:30:80,亞麻酸是油酸的80倍。固體脂肪中含

6、大量的飽和脂肪酸，液態脂肪中含大量的不飽和脂肪酸，種子以不飽和脂肪酸 為主。（豬油多為飽和脂肪酸，植物油為不飽和脂肪酸多）優良的食用油要求亞油酸含量較高而亞麻酸的含量很低。向日葵、大豆和玉米胚油中的亞油 酸均在50%以上。油菜脂肪含：油酸亞油酸一一降低膽固醇，如缺少，生長停滯、皮膚干燥、生白內障亞麻酸一一作用同亞油酸，更強。極易變質，變質后產生致癌物質芥酸一一22烯酸（一個雙鍵），使冠狀動脈硬化，吃多后使生長停滯有足夠的飽和脂肪酸吃下， 可抵銷芥酸的作用。油菜育種上應降低它的含量而提高亞油酸的含量，降低亞麻酸、芥酸含量 。“雙低”一一低芥酸、低硫葡萄糖甙（2）脂肪性質的指標酸價一一中和1g脂肪

7、中游離脂肪酸所需的氫氧化鉀毫克數。在貯藏濕度較高的情況下，種子中 或微生物中的脂肪酶發生作用，促使脂肪物質分解而脫出游離脂肪酸，有酸性，于是種子酸價 增高，品質惡化，脂溶性維生素破壞，種子生活力下降；棉籽的酸價5%基本上是死種子，1% 以下是活種子。碘價一一100g脂肪吸收碘的克數。種子中不飽和脂肪酸的雙鍵能與碘發生化合作用。雙鍵愈多 ，脂肪的碘價愈高，表明脂肪中的脂肪酸不飽和程度愈大。不飽和脂肪酸的含量愈高，脂肪愈 容易氧化。碘價高，不耐貯藏。碘價高的作為油漆，如桐油，一涂就干，雙鍵被氧化。（3）脂肪的酸敗v?種子在貯藏過程中，由于脂肪變質產生醛、酮、酸等物質，發生不良的氣 味和滋味，使種子

8、品質降低，稱為酸敗。脂肪酸敗會對種子品質造成嚴重影響，由于脂肪的分解，脂溶性維生素無法存在，并導致細胞 膜結構的破壞，而且脂肪的很多分解產物都對種子有毒害作用，食用后還能造成某些疾病的惡 化及細胞突變、致畸、致癌和加速生物體的衰老，因此酸敗的種子可以說完全失去種用、食用 或飼用價值。油脂的酸敗可包括水解和氧化兩個過程：水解一一在水分較高的種子中，脂酶發生作用，將脂肪水解為游離脂肪酸和甘油，水解過程所 需的脂酶，既存在于種子中，又大量存在于微生物中，因此微生物對脂肪的分解作用可能比種 子本身的脂酶作用更為重要。氧化一一飽和脂肪酸的氧化是在微生物的作用下，脂肪酸被氧化生成酮酸，然后酮酸失去一分 子

9、二氧化碳分解為酮；不飽和脂肪酸的過氧化有化學氧化及酶促氧化，種子中脂質的氧化一般 是酶促作用的氧化，但也存在自動氧化過程。在脂肪氧化酶或其他物理因素的催化下，游離態 或結合態的脂肪酸氧化為極不穩定的氫過氧化物，然后繼續分解形成低級的醛和酸等物質，其 中危害最嚴重的是丙二醛，對細胞有強烈的毒害作用。酸敗的影響因素：內因種皮狀況：完整，保護性好；破裂易發生。脂肪成分：脂肪的不飽和程度愈高，氧化速率愈快，變質愈為迅速。種子中含有的抗 氧化劑如維生素E、維生素C、胡蘿卜素及酚類物質等，均有利于延緩和降低脂肪酸敗作用。 外因一一水分高，溫度高，光照強，氧氣充足，種子易酸敗。保存食用油：密閉、放低溫處、小

10、口容器、裝滿、避光（如棕色瓶）不易酸敗。面粉發苦也是酸敗。出粉率高的粉，胚、糊粉層也在其中，脂肪含量高，易酸敗。加工時，去掉胚、糊粉層，才能長期貯藏。2、磷脂種子中的脂類物質除脂肪外，還有化學結構與脂肪相似的磷脂，但前者是貯藏物質，后者是細 胞原生質的成分一一各種細胞膜的必要組分，對于限制細胞和種子的透性，維持細胞的正常功 能是必不可少的。種子中磷脂的含量較營養器官為高，一般達0.51.7%磷脂的代表性物質是卵磷脂和腦磷脂。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（1.6 2.0%），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

11、和提高 大腦的功能。結構：甘油+脂肪酸+脂肪酸+磷酸+含氮堿脂肪酶能使脂肪酸從磷脂中水解出來，磷脂酶能分解甘油與磷酸之間的化合鍵。（三）蛋白質1、種子蛋白質的種類蛋白氮一一主要以蛋C白質存在貯藏蛋白種子 中的 含氮 物蛋白氮一一主要以蛋C白質存在貯藏蛋白種子 中的 含氮 物非蛋白氮一一主要以氨基酸形式存在，集中于 胚及糊粉層，含量很低，但在生理狀態不正常的種子中，如未成熟的、受過凍害的和發過芽 的種子，則含量較高。種子中的大部分蛋白質是貯藏蛋白質一一屬于簡單蛋白質，主要以糊粉粒或蛋白體的狀態存在 于細胞內，只有極少量的蛋白質才是復合蛋白質，主要是脂蛋白和核蛋白。2、貯藏蛋白質的分類簡單蛋白質可

12、根據其在各種溶劑中溶解度的不同，分為：清蛋白一一在加熱或在某種鹽類的飽和溶液中發生沉淀，這類蛋白質主要是酶蛋白，在一般種 子中含量很少。球蛋白一一不溶于水，但溶于鹽類溶液，它是雙子葉植物種子所含有的主要蛋白質，在禾谷類 種子中雖普遍存在，但含量很少。醇溶谷蛋白一一不溶于水和鹽類溶液，但溶于70%的酒精溶液，它是禾谷類特有的一種蛋白質， 含量很高，是禾谷類的主要蛋白質，其中賴氨酸含量較低，影響了它的營養價值。谷蛋白一一則不溶于水、鹽類溶液和酒精溶液，但溶于稀酸溶液，這類蛋白在禾谷類尤其水稻 種子中的含量較高。醇溶谷蛋白和谷蛋白是面筋最主要的成分。在面包和饅頭的制作過程中，面筋具有保持面團中 氣體

13、的性能，凡面筋含量高和面筋品質優良（面筋的彈性及延伸性好）的麥粉有較好的面包烤制 品質，因此面筋是小麥品質的指標。面筋蛋白質存在于禾谷類種子的胚乳中，而胚和糊粉層中則僅含有清蛋白和球蛋白，不能形 成面筋。3、種子蛋白質的氨基酸組成種子的營養價值主要決定于以下幾個因素：種子中蛋白質的含量構成蛋白質的氨基酸尤其是人體必需氨基酸的比率種子蛋白質能被消化和吸收的程度如果蛋白質的成分中缺少8種人體必需氨基酸中的任何一種時，動物就不能利用植物中的蛋白 質重新構成自己所特有的蛋白質，可見某些植物種子的蛋白質含量雖高，但由于品質欠佳， 仍影響了它的價值。8種人體必需氨基酸：蘇氨酸色氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸纈

14、氨酸賴氨酸蛋氨酸禾谷類種子一一賴氨酸含量很低，一般只有動物蛋白質含量的1/2-1/3o禾谷類種子的食用 部分實際上是胚乳，其主要蛋白質是賴氨酸含量較低的醇溶性谷蛋白，胚部和糊粉層含有的 卻是營養價值較高的清蛋白和球蛋白，它們作為麩皮（胚與糊粉層不易與果種皮分離，這些 成分在習慣上常統稱麩皮）的重要成分而被利用作為飼料。稻米一一蛋白質相對較好，其賴氨酸含量高于麥類，因為稻米中醇溶谷蛋白含量很低，80%是 賴氨酸含量較高的谷蛋白。玉米種子一一嚴重缺乏賴氨酸和色氨酸，若單純以玉米作為主食或飼料會引起不良的后果， 高梁的情況也類同。以玉米為主食的地區，人常生糙皮病，就是缺色氨酸引起。因為，色氨 酸能轉

15、變為Vpp，缺色氨酸，就缺Vpp，人就生糙皮病。豆類種子一一缺少蛋氨酸，其中花生蛋白質的賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸均較低；蠶豆蛋白質 的蛋氨酸和色氨酸的含量很低；大豆種子賴氨酸含量豐富，營養價值最高。補救措施：補充其他植物蛋白質選育優良品種，美國選出玉米“奧帕克” -2,賴氨酸、色氨酸超過普通品種一倍，用普 通玉米和高賴氨酸玉米“奧帕克”作豬飼料試驗表明，后者的日增重高于前者39%，最終重 量可達前者的3.6倍。采用強化措施，在缺乏人體必需氨基酸的食物中添加該種氨基酸，缺什么補什么，如日 本的賴氨酸鹽酸鹽加入面包中，提高蛋白質的利用率（強化米、面等）。第四節種子生理活性物質種子中存在某些化學物質，

16、其含量雖則很低，但具有調節種子生理狀態和生化變化的作用， 促使種子生命活動的強度增高或降低。這類物質稱之為生理活性物質，包括酶、維生素和 激素。（一）酶 從化學結構看，酶的成分是蛋白質，有些酶還含有非蛋白組分。非蛋白質部分是 金屬離子（如銅、鐵、鎂）或由維生素衍生的有機化合物。1、酶的主要特征種子內的生物化學反應可由種子本身所含的酶所催化、調節和控制。酶具有底物專一性和作用專一性，對溫度、酸度等敏感，具有可逆性，種子各種生理生化 變化是由多種多樣的酶類共同作用所調控的。2、種子中重要的酶類根據酶催化的反應類型，可以把它分為以下幾類：（1）氧化還原酶類參與氧化還原反應。（2）轉移酶類 轉移某些基

17、團（例如氨基、羧基、磷酸基和甲基等）。（3）水解酶類 在有水的條件下催化某些化合物的分解（如糖類、脂肪、蛋白質及核酸等）。（4）裂解酶類在無水條件下也能催化化合物的分解，包括雙鍵破壞（如脫羧作用及脫氨作用等）。（5）異構酶類調節分子內部的轉化，為分子內的氧化還原反應和轉移反應（如6-磷酸葡萄糖轉化為6-磷酸果糖）。（6）合成（連接）酶類 在傳遞能量的有機磷酸化合物（ATP）參與下使分子連接起來。上述每一類酶又可細分為許多亞類。大部酶分布在胚部。種子在發育成熟過程中，各種酶的活性很強，隨著成熟度的提高和種子脫水，活性一般降低 甚至因破壞而消失，有些酶（如B-淀粉酶等）則與蛋白質結合以酶原狀態貯存

18、于種子中，因 此成熟種子的代謝強度很低，處于相對靜止的狀態。當種子萌發時，緊接著酶的活化和合成 ，代謝強度又急劇增高。與食用的關系：成熟不充分和發過芽的種子中存在多種具活性的酶，這類種子不僅耐藏性差，而且還嚴重地影響食品的加工品質。如未成熟種子或發過芽的種子中，a-淀粉酶在麥粉制作面團發酵過程中產生許多糊精，使 制成的面包或饅頭很粘，缺乏彈性（即“烤不熟的面包”）；而活性的蛋白水解酶則使加工 過程中的面筋蛋白質分解，于是面團保持氣體的能力顯著降低，制成的面包或饅頭體積小 而堅實。（二）維生素一趨生素凡匾r謂蓼卜寮）生素 煽生素E（生育一趨生素凡匾r謂蓼卜寮）生素 煽生素E（生育翻水培性維生素地

19、生蜜C的壞血酸）大鼠存在于油質神子甲亟齋首美秒干的聘中，是一種覃妻的陷 藏化劑對阻止油贈的猊匡育皂普作捋-E此町種干生活為的尊項蔬騰對.變樓黃素、昵（毗醉堂），PP（地酸）、直取和 生物奏器.，具功能與異而存在部位用荷.天舂雋冊為豆種于中 錐生瑩B的舍跟李福、幣答至種手徉在部位王宴亳莎底（職髀 冥）.祕鄱和描捋晨.因此碰策所制粉的推匿命葡，雄主孽耳 的損失也脫卿嚴重.一姬種子曾中時在，免生刈皮.番前.椒干林子中育.其他 種予在旗發謎程中花大童形成，使發芽呻孑的宮彝價值捉幣艷維生素的生理作用和酶有密切關系，許多酶由維生素和酶蛋白結合而成，因此缺乏維生素 時，動植物體內酶的形成就受到影響。維生素對

20、于保持人體的健康是必不可少的，任何一種維生素的缺乏都會導致代謝作用的混亂和 疾病發生，但某些維生素（A和D）長期過多攝入，亦可引起中毒，造成維生素過多癥影響健康， 而維生素B及C在體內多余時會及時排出，不致引起過多癥。種子中的維生素含量不是很高，一 般容易因偏食而欠缺，不會因過高而中毒。（三）激素各種激素在成熟過程中均存在增高而后降低的趨勢，一般在發育過程中增高，至種子成熟后期 迅速降低。在種子發芽過程中，萌發促進物質（germinatiom promotor）在一定時期內又迅速 顯著增加，但在衰老的種子中，GA、CK等萌發促進物質產生的能力降低甚至完全喪失，萌發 抑制物質(germinati

21、on inhibitor)ABA在種子中的含量則可能因種子衰老而增多。(1)生長素IAA(吲哚乙酸)發育種子中的IAA由色氨酸合成，并非由母株運入。IAA有游離及各種形式 的結合態，在種子發芽前含量極低，大多數種子中以酯或以激素的前體存在，發芽后才水解 成為游離態并具活性的激素。萌發過程中貯藏于種子中的色氨酸也可運至芽鞘的先端，并在 這個部位合成IAA，促進萌發種子的生長，但這種激素與休眠的解除并不存在一定關系。赤霉素種子中GA的種類很多，不下數十種，赤霉酸(GA3)是其中重要的、活性較強的一種。各種赤 霉素的分子都是以赤霉素烷為基礎的。種子本身具有合成GA的能力，而且絕大多數植物種子 的GA

22、含量遠高于其他部位(Lang，1965)，合成赤霉素的部位是胚。種子中的GA有游離態和結 合態兩種，結合態的GA常與葡萄糖結合成糖甙或糖酯，在種子發育的早期絕大部分GA是具活 性的，但成熟時轉為鈍化或進行分解代謝。在發芽過程中，貯藏在種子中的結合態GA可轉化 為活性狀態。GA能促進生長，主要是促使細胞伸長，在某些情況下也可促進細胞分裂，這類 激素在促進種子發育、調控種子的休眠和發芽中起著重要的作用，有些種子在休眠被打破并 給予萌發條件時，常伴有內源GA水平的提高，后熟過程可以使種子獲得產生GA的能力。GA亦能加速非休眠種子的萌發及調控糊粉層中產生及釋放淀粉酶、蛋白酶、B-葡聚糖酶等 酶類。對禾

23、谷類種子來說，GA的作用有兩個部位，其一是胚，其二是胚乳的糊粉層。前者直 接促進種胚的生長和種子萌發，后者與胚乳淀粉層中營養物質的分解和萌發后的幼苗生長有 密切關系。GA3也是水稻惡苗病菌的代謝產物，因此GA3可從培養該真菌的液體培養基中提取。我國將 人工提取的GA3稱之為920,可用于多種種子的處理、雜交水稻制種及其他用途。細胞分裂素細胞分裂素(CK)的作用是促進細胞分裂，對細胞伸長可能也有作用。CK可能在植株中合 成，隨后流入種子，果實或種子本身也可能合成。種子發育時CK明顯增加，尤其在種子組織 迅速生長時增加更快，以后又隨成熟而降低。CK具有抵消抑制物質尤其是ABA的作用(Thomas，

24、1977)。在筍瓜等雙子葉植物種子萌發 過程中，胚中軸能分泌CK，促使子葉中合成異檸檬酸裂解酶和蛋白水解酶，因此對這類種 子來說，CK具有重要的代謝調控作用。脫落酸ABA在發育過程中增高，在種子脫水過程時迅速降低。ABA在種子中存在時，正常的胚胎發育能 夠進行，但認為它的作用是抑制植株上的種子直接從胚胎發育進入發芽。據研究，ABA還有 促進種子貯藏物質累積的作用。乙烯促進果實成熟，同時對種子休眠和發芽也有一定的調控作用。產生乙烯的部位是胚。 外施乙烯(或乙烯利)對種子的作用取決于其濃度，促進萌發的濃度低至0.001U/L仍有效。 高濃度的乙烯則起相反的作用一一抑制種子的萌發。第五節其他化學成分

25、(一)色素利用色素可以鑒定品種，而且能表明種子的成熟度和品質狀況。例如紅米的食味不佳；小麥籽粒的顏色會影響制粉品質和休眠期的長短；油菜種子的顏色影響出油率；大豆、菜豆等種子的顏色影響耐藏性和種子壽命。1、葉綠素主要存在于未成熟種子的稃殼、果皮及豆科作物的種皮中，成熟期間具有進行光合作用的功能 ，并隨種子成熟而逐漸消失，但在黑麥（胚乳中）、蠶豆（種皮中）和一些大豆品種（種皮和子葉 中）的成熟種子中仍大量存在。2、類胡蘿卜素存在于禾谷類種子的種皮和糊粉層中，是一種不溶于水的黃色素。麥粒胚乳顏色由此色素決定。3、花青素（一種糖甙）是水溶性的細胞液色素，pH不同，顏色不同（酸紅堿藍），主要存在于某些豆

26、科作物的種皮中， 使種皮呈顯各種色澤或斑紋，如烏豇豆、黑皮大豆、赤豆等。有些特殊的水稻品種亦可存在于 稃殼及果皮中。紫稻的花青素存在于果皮內。在環境條件作用下，種子的顏色會發生改變，例如光照不足，受過嚴重凍害、經發熱霉變及高 溫損害，以及貯放時間較長的陳種子，和正常種子的顏色有一定區別。（二）礦物質種子中的礦物質有30多種，根據其在種子中的含量可分為大量元素及微量元素兩類。各種礦 質元素的含量差異很大，一般以磷的含量為最高，它是細胞膜的組分，且與核酸及能量代謝 有密切關系，因而是種子發芽及幼苗的初期生長所必不可少的成分。胚與種皮（包括果皮）的灰分率高于胚乳數倍。一般礦質元素含量的高低與纖維素半纖維素的 含量是相應的。種子中的礦質元素大多與有機物質結合存在，隨著發芽變成無機態，在生長部位的合成過程 中轉化為新組織的成分。如貯藏態磷化合物非丁（植酸鈣鎂），發芽時轉化為無機磷，參與各 種生理活動和生化反應。（三）種子毒物和特殊化學成分有些種子中含有一些特殊的化學成分，含量不高，但可能對本身具有某些生理作用或者對人 畜具有有害或有益的作用，值得引起重視。1、硫葡萄糖甙一一在各種類型