种子学：4种子的化学成份和品质育种（1）

1、一、种子中的主要化学成分及其差异一、种子中的主要化学成分及其差异 种子中的化学成分复杂多样种子中的化学成分复杂多样: 糖类糖类 脂类脂类 依化学组成分依化学组成分，主要有，主要有 含氮物质含氮物质 水水 矿物质矿物质 结构物质结构物质, 如结构蛋白、核酸、磷脂、纤维素等如结构蛋白、核酸、磷脂、纤维素等 贮藏物质贮藏物质，如淀粉、可溶性糖、贮藏蛋白、脂肪等，如淀粉、可溶性糖、贮藏蛋白、脂肪等 生理活性物质生理活性物质，如酶、维生素、植物激素等，如酶、维生素、植物激素等 水、矿物质、有毒物质水、矿物质、有毒物质等等 不同作物种子，化学成分的种类基本相似，不同作物种子，化学成分的种类基本相似，差异主

2、要差异主要 在含量上在含量上。根据不同作物种子化学成分含量的差异，可把。根据不同作物种子化学成分含量的差异，可把种子分为种子分为: 依依功功能能分分 粉质种子粉质种子淀粉含量明显高淀粉含量明显高（6070%), 脂肪极少脂肪极少(14%) 蛋白质（蛋白质（8-12%)主要为禾谷类主要为禾谷类 淀粉含量也高（淀粉含量也高（50%) 食用豆类食用豆类 脂肪含量也高（脂肪含量也高（20-48%） 油用豆类油用豆类 油质种子油质种子脂肪含量明显高脂肪含量明显高（3050%），）， 蛋白质亦高蛋白质亦高（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。同一作物的不同类型或品种间，化

3、学成分含量的差异也很明显。 蛋白质种子蛋白质种子蛋白质含量明显高蛋白质含量明显高 （2030%） 二、种子化学成分的分布二、种子化学成分的分布 不同类型的种子，其不同类型的种子，其种胚、胚乳、种被种胚、胚乳、种被三部分所占比例差异很大，各部分三部分所占比例差异很大，各部分所含化学所含化学成分的种类和数量成分的种类和数量也不同，决定了各部分也不同，决定了各部分生生理机能理机能不同不同 , 营养价值营养价值、利用价值利用价值不同，不同，耐耐贮性贮性不同。不同。 胚胚无或极少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性无或极少淀粉，高蛋白、高脂肪、高可溶性 糖含量，糖含量， 矿物质、矿物质、 维生素也高维生素也高

4、 营养价值营养价值 高，但易生虫发霉、高，但易生虫发霉、 酸败，不耐贮藏酸败，不耐贮藏 胚乳胚乳主要为淀粉、贮藏蛋白、低脂肪、低可溶性主要为淀粉、贮藏蛋白、低脂肪、低可溶性 糖、低灰分、低维生素糖、低灰分、低维生素 营养价值不高、耐贮藏营养价值不高、耐贮藏 种被种被主要为纤维素主要为纤维素 , 多矿物质多矿物质 无营养价值无营养价值 糊粉层糊粉层 与胚相似与胚相似小麦小麦种子种子化学化学成分成分的的分分布特布特点点 麸皮麸皮 = 种被种被 + 糊粉层糊粉层 + 胚胚 营养上浪费营养上浪费 面粉耐贮、合理面粉耐贮、合理 科学加工利用科学加工利用三、种子水分三、种子水分 水分是种子新陈代谢的介质和

5、生理生化变化的参与者，对种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。子的物理、生理特性均有影响。 1.种子水分的存在状态种子水分的存在状态 种子中的水分是一个复杂的体系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通常将其分为自由水和束缚水两种状态。缚水两种状态。 自由水（游离水）自由水（游离水） 不被种子中的胶粒吸引或吸引很小不被种子中的胶粒吸引或吸引很小, 能自由流动的水能自由流动的水 存在于毛细管和细胞间隙存在于毛细管和细胞间隙 具有普通水的性质，具有普通水的性质，O以下能结冰，自然条件下易蒸发以下能结冰，自然条件下易蒸发 能做溶剂，能引起

6、种子强烈生命活动能做溶剂，能引起种子强烈生命活动 束缚水（结合水）束缚水（结合水） 被种子中的亲水胶体紧紧吸引被种子中的亲水胶体紧紧吸引,不能自由流动的水不能自由流动的水 与亲水物质紧密结合与亲水物质紧密结合 不具有普通水的性质，不具有普通水的性质，O以下不结冰以下不结冰 只有加温加压才蒸发掉一部分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：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

7、高，代谢旺盛，病虫滋生自由水出现，呼吸强度迅速升高，代谢旺盛，病虫滋生; 达一定限度，出现萌发。达一定限度，出现萌发。 2.种子的临界水分和安全水分：种子的临界水分和安全水分： 临界水分临界水分即自由水和束缚水的分界，即自由水和束缚水的分界，指自由水刚刚去尽，留指自由水刚刚去尽，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。，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, 亲亲水物质亲水性强，种子的临界水分就高，如蛋白质种子。水物质亲水性强，种子的临界水分就高，如蛋白质种子。

8、 一般禾谷类种子的临界水分为一般禾谷类种子的临界水分为1213%，油质种子为，油质种子为910% （含油量愈高，临界水分愈低）（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。种子的临界水分是种子安全水分确定的主要依据。 安全水分安全水分能够保证种子安全贮藏的种子含水量范围。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。每逢种子入库，都要先确定其安全水分。 种子的种子的临界水分临界水分: 临界水分高临界水分高安全水分可以高安全水分可以高 临界水分低临界水分低安全水分必须低安全水分必须低 一般原则：安全水分一般原则：安全水分 临界水分临界水分

9、 种子的种子的贮藏环境贮藏环境 气候气候 : 低温干燥低温干燥 可以高一些可以高一些 仓贮条件仓贮条件 : 好好 可以高一些可以高一些 我国南方，潮湿、高温我国南方，潮湿、高温安全水分应该低安全水分应该低 北方，干燥、低温北方，干燥、低温安全水分可以高一些安全水分可以高一些 但最好不要高于临界水分！但最好不要高于临界水分！为什么？为什么？ 安全水分定的越低，越有利于种子贮藏，但降水分要花费人安全水分定的越低，越有利于种子贮藏，但降水分要花费人力物力，因此，安全水分确定应因时、因地、因种子量、种子用力物力，因此，安全水分确定应因时、因地、因种子量、种子用途而定。途而定。安全安全 水分水分确定确定

10、依据依据3. 种子的吸湿性和平衡水分：种子的吸湿性和平衡水分： 种子是具多孔性毛细管结构的胶体，具有吸附外界种子是具多孔性毛细管结构的胶体，具有吸附外界 水蒸汽或其它气体的能力水蒸汽或其它气体的能力 吸附吸附 当环境改变时，种子吸附的气体分子又可释放到空当环境改变时，种子吸附的气体分子又可释放到空气中去气中去 解吸解吸 种子对水汽吸附与解吸的性能称为种子的种子对水汽吸附与解吸的性能称为种子的吸湿性吸湿性。 种子对水分的吸附与解吸随外界条件而变换。种子对水分的吸附与解吸随外界条件而变换。 当种子在外界条件当种子在外界条件相对稳定的条件相对稳定的条件下一定时间后，下一定时间后， 对水分的吸附与解吸

11、达到动态平衡对水分的吸附与解吸达到动态平衡，此时的种子含水量，此时的种子含水量 就称为该条件下的就称为该条件下的平衡水分平衡水分。平衡水分是衡量种子吸湿性动态变化的主要指标平衡水分是衡量种子吸湿性动态变化的主要指标！ 温度不变时，平衡水分与外界温度不变时，平衡水分与外界 相对湿度呈正比相对湿度呈正比 一般的变化规律是一般的变化规律是 相对湿度不变，平衡水分与温相对湿度不变，平衡水分与温 度呈反比度呈反比 温湿度均不变，平衡水分因作温湿度均不变，平衡水分因作 物种类而异：物种类而异： 油分含量高油分含量高平衡水分低平衡水分低 自然条件下，种子实际含水量与当时条件下的平自然条件下，种子实际含水量与

12、当时条件下的平衡水分常有一定差距，依此进行仓贮管理：衡水分常有一定差距，依此进行仓贮管理： 种子含水量种子含水量 平衡水分平衡水分通风、晾晒通风、晾晒四、种子中的主要贮藏物质四、种子中的主要贮藏物质糖类、脂类、蛋白质糖类、脂类、蛋白质 （一）（一）糖类糖类所有种子均含有糖类，一般占干重的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，是种子呼吸的主要基质 可溶性糖可溶性糖很少、禾谷类一般很少、禾谷类一般2%，主要存在于胚和，主要存在于胚和 胚乳的外围组织，充分成熟种子主要为蔗胚乳的外围组织，充分成熟种子主要为蔗 糖，未成熟和萌动的种子除蔗糖外，还有糖，未成熟和萌动的种子除蔗

13、糖外，还有 单糖、麦芽糖单糖、麦芽糖 不溶性糖不溶性糖很多，主要有淀粉、纤维素、半纤维素、很多，主要有淀粉、纤维素、半纤维素、 果胶果胶 等等 种子种子糖类糖类 干干1.6 湿湿1.3 淀粉以淀粉以淀粉粒的形式淀粉粒的形式存在于胚乳、子叶中，具晶体结构（图）存在于胚乳、子叶中，具晶体结构（图） 淀粉粒的形状、结构、大小因作物、部位而不同：淀粉粒的形状、结构、大小因作物、部位而不同： 就作物而言，就作物而言，小麦、玉米小麦、玉米种子中的淀粉粒以种子中的淀粉粒以单粒为主单粒为主，水稻、水稻、燕麦燕麦则以则以复粒为主复粒为主；马铃薯马铃薯块茎中的块茎中的椭圆形椭圆形，直径约，直径约45m，豆类豆类子

14、叶中的近球形，直径子叶中的近球形，直径3245 m，稻谷稻谷的最小的最小, 直径约直径约7.5 m。 就种子的部位而言，一般是胚乳中的就种子的部位而言，一般是胚乳中的子叶的子叶的胚本体的，同胚本体的，同为胚乳，一般愈向内，直径愈大，愈近圆形，单粒；靠近果种皮为胚乳，一般愈向内，直径愈大，愈近圆形，单粒；靠近果种皮处则多为多角形、复粒。处则多为多角形、复粒。 1、 淀粉淀粉由葡萄糖缩合而成，为白色粉状物由葡萄糖缩合而成，为白色粉状物 比重较大比重较大 直链淀粉直链淀粉约占含量的约占含量的2025%，分子量小，分子量小， 直线连接，易溶于热水，遇碘呈直线连接，易溶于热水，遇碘呈 兰黑色，粘度低兰黑

15、色，粘度低 支链淀粉支链淀粉约约7580%, 分子量大分子量大, 分枝状连接，分枝状连接， 遇碘呈紫红色，粘性大遇碘呈紫红色，粘性大 籼稻米籼稻米含直链淀粉含直链淀粉25% 稻米稻米 粳稻米粳稻米含直链淀粉含直链淀粉 糊粉层糊粉层 胚乳胚乳 淀粉胚乳中，淀粉胚乳中，蛋白体密度是自外向内递减蛋白体密度是自外向内递减。 1. 种子蛋白质的种类种子蛋白质的种类 核酸核酸 糖糖 磷脂磷脂 贮藏蛋白据其在不同溶剂中的溶解度可分为贮藏蛋白据其在不同溶剂中的溶解度可分为： 清蛋白清蛋白水溶性蛋白，溶于水或微酸溶液水溶性蛋白，溶于水或微酸溶液 球蛋白球蛋白盐溶性蛋白，溶于盐溶性蛋白，溶于10%NaCl 豆类蛋

16、白的主要成分豆类蛋白的主要成分 醇溶性谷蛋白醇溶性谷蛋白醇溶性蛋白，溶于醇溶性蛋白，溶于 70%酒精酒精 禾谷类种子特有禾谷类种子特有 谷蛋白谷蛋白溶于溶于0.2%碱溶液碱溶液禾谷类中较多禾谷类中较多 醇溶性谷蛋白和谷蛋白是面筋的主要成分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（面筋含量高（Pr 高高) 质量好（弹性、延伸性）质量好（弹性、延伸性）麦类品质的重要指标麦类品质的重要指标 溶性谷蛋白具好的延伸性但弹性差，麦谷蛋白则具溶性谷蛋白具好的延伸性但弹性差，麦谷蛋白则具高弹性但延伸性差。高弹性但延伸性差。 2. 种子蛋白质中氨基酸的组成：种子蛋白质中氨基酸的组成： 蛋白

17、质含量蛋白质含量 蛋白质中氨基酸的组成蛋白质中氨基酸的组成常见常见20种，种， 其中其中8种必需氨基酸种必需氨基酸 可消化利用程度可消化利用程度 （表）（表） 蛋白质含量高，氨基酸组成比例好，可消化程度高，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。种子的营养价值高。种子的营养价值种子的营养价值 蛋白质含量低，仅为豆类的蛋白质含量低，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，二者中胚乳中主要是醇溶、碱溶蛋白，二者中 以谷酰胺、脯、亮氨酸为多以谷酰胺、脯、亮氨酸为多 胚中清、球蛋白较多胚中清、球

18、蛋白较多, 二者中赖，色、二者中赖，色、 精氨酸的比例高精氨酸的比例高 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（清种中，提高优质蛋白（清、球）含量球）含量禾谷类种子禾谷类种子完全蛋白、不完全蛋白、半完全蛋白完全蛋白、不完全蛋白、半完全蛋白脂类物质脂类物质 脂肪和类脂，合称脂类物质，它是构成人体组织细胞的主要组成部分之一。 动物脂肪动物脂肪：在常温下是固体，又称为动物脂，动物脂肪有猪油、牛油、羊油、乳脂、鸡油等； 植物脂肪植物脂肪：在常温下为液态，又称为植物油，植物脂肪有花生油、菜油、豆油、菜油、芝麻油等。脂类分类脂类分类甘油三酯糖

19、脂糖脂脂肪脂肪 (lipid)类脂类脂 (lipoid)脂类脂类脂（饱和）油（不饱和）油（不饱和）卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂磷脂脂蛋白脂蛋白固醇类固醇类胆固醇胆固醇类固醇类固醇甘油三酯甘油三酯 脂（饱和）脂（饱和）糖脂糖脂磷脂磷脂脑，肾，脑，肾，肝，心，肝，心， 蛋黄，大豆蛋黄，大豆, 花生花生必需脂肪酸必需脂肪酸 有几种不饱和脂肪酸（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）是机体不可缺少的，但在体内又无法合成，必须由食物供给，故被称为必需脂肪酸。 功能：它们可以促进发育，维护皮肤和毛细血管的健康，能够减轻放射线所造成的皮肤损伤，与胆固醇的代谢也有密切的关系，有助于冠心病的防治。种子中的主要脂类物质是脂肪，

20、其次是磷脂。种子中的主要脂类物质是脂肪，其次是磷脂。1、 脂肪脂肪：脂肪是油质种子中的主要贮藏物质，脂肪是油质种子中的主要贮藏物质， 在种子生在种子生命活动中占重要位置命活动中占重要位置 种子植物中，油质种子占种子植物中，油质种子占90%，为什么？，为什么？ 脂肪比重低、含能量高，是营养物质最经济脂肪比重低、含能量高，是营养物质最经济 有效的贮藏形式有效的贮藏形式 种子的脂肪以脂肪体的形式存在于种子的胚和胚乳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。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，其品质优种子中的脂肪是多种甘油三

21、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劣，决定于其组成成分中的脂肪酸种类和比 例。例。 饱和脂肪酸饱和脂肪酸 软脂酸（软脂酸（16：0） 硬脂酸（硬脂酸（18：0） 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 油酸油酸 （18：1） ( 熔点低，不易熔点低，不易 亚油酸（亚油酸（18：2） 凝固凝固 ) 亚麻酸（亚麻酸（18：3） 芥酸（芥酸（22：3） 异味，异味， 不易消化不易消化 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。少数呈游离态。 游离脂肪酸含量的多少，用酸价表示；而脂肪酸的不饱和程度，游离脂肪酸含量的多少

22、，用酸价表示；而脂肪酸的不饱和程度，用碘价表示：用碘价表示： 品质优品质优种子中的种子中的 脂肪酸脂肪酸 酸价酸价中和中和1克脂肪中全部游离脂肪酸所需克脂肪中全部游离脂肪酸所需KOH （NaOH）毫克数）毫克数 碘价碘价100克脂肪所能吸收碘的克数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，酸脂肪酸价低、碘价高，表明品质好。种子成熟过程中，酸价降低价降低,碘价升高，种子完熟时达到极限；种子贮藏、萌发过程碘价升高，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。

23、活力降低。 油脂的酸败油脂的酸败油脂或油质种子保管不当或贮藏过久，会产油脂或油质种子保管不当或贮藏过久，会产 生一些醛，生一些醛， 酮、酸类物质酮、酸类物质, 从而产生不从而产生不 良气味，称之为酸败良气味，称之为酸败 高温、高湿、强光、多氧高温、高湿、强光、多氧 种皮不致密、破损种皮不致密、破损 一般一般 易酸败易酸败 2. 磷（拟）脂磷（拟）脂为种子中的结构物质，生物膜的主要成分为种子中的结构物质，生物膜的主要成分 , 较脂肪复杂：较脂肪复杂： 甘油甘油 + 脂肪酸脂肪酸 + 磷酸磷酸 + 含含N碱碱 （1个）个） （2个）个） （1个）个） 禾谷类种子中磷脂含量较低（禾谷类种子中磷脂含量

24、较低（0.40.6%），油质种较高），油质种较高（1.61.7%），整粒种子中，尤以胚芽中含量最高。），整粒种子中，尤以胚芽中含量最高。 磷脂具一定亲水性，具有限制种子透水性磷脂具一定亲水性，具有限制种子透水性、阻氧化作用，有阻氧化作用，有 利于种子生活力保持。利于种子生活力保持。胆胺胆胺 脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱 卵磷脂卵磷脂 其他有经济价值的脂肪酸：其他有经济价值的脂肪酸：芥酸芥酸（erucic acid, C22:1 ,3 ）月桂酸（月桂酸（lauric acid, C12:0） 亚麻酸（亚麻酸（-linolenic acid, C18:3 ,6 ,9 ,12 ）花生四烯酸（花生四烯酸（octadecatetraenoic acid, C18:4 ,6,9,12,15）岩芹酸（岩芹酸（petroselinic acid，C18:1 ,6 ） 植物油主要以植物油主要以三酰甘油酯三酰甘油酯（triaclglycerols, TAGs）的形式存）的形式存在，其品质及其用途取决于其脂肪酸成份和含量。在，其品质及其用途取决于其脂肪酸成份和含量。主要的油料作物含有：主要的油料作物含有：油酸油酸（oleic acid, C18:1, 9 ）亚油酸亚油酸（linoleic acid , C18:2,9 ,12）-亚麻酸亚麻酸（ -linolenic acid, C18:3,9 ,12