谷物蛋白质知识

1、谷物蛋白质知识蛋白质分子的组成 蛋白质的元素组成蛋白质的基本组成单位（氨基酸 ）氨基酸的不同结构，肽键的基本形式氨基酸的分类（根据R基团的结构不同分类；根据极性不同分类）蛋白质的多级结构蛋白质的理化性质 蛋白质的胶体性质 蛋白质的两性电离和等电点 蛋白质的变性 蛋白质的沉淀 蛋白质的呈色反应 谷物蛋白质概述 蛋白质是生物体的主要组成部分，植物体内的蛋白质虽然比动物体的要少，但也是植物细胞的重要成分。谷物中的蛋白质含量会因种类、品种、土壤、气候及栽培条件等的不同而呈现差异。一些常见谷物的蛋白质含量蛋白质来源蛋白质含量（%）蛋白质来源蛋白质含量（%）普通硬麦1213燕麦1112普通软麦7.510高

2、粱1012硬粒小麦13.515大麦1213大米79玉米（马齿种）910黑麦1112 谷物蛋白质常用分类方法 传统的奥斯本-门德尔（Osborne-Mendel）分离法清蛋白类（albumins）：溶于水，加热凝固，为强碱、金属盐类或有机溶剂所沉淀，能被饱和硫酸铵盐析。球蛋白类（glubulins）：不溶于水，溶于中性盐稀溶液，加热凝固，为有机溶剂所沉淀，添加硫酸铵至半饱和状态时则沉淀析出。 醇溶蛋白类（prolamins）：不溶于水及中性盐溶液，可溶于7090%的乙醇溶液，也可溶于稀酸及稀碱溶液，加热凝固。该类蛋白质仅存在于谷物中，如小麦醇溶蛋白。谷蛋白类（glutelin）：不溶于水、中性盐

3、溶液及乙醇溶液中、但溶于稀酸及稀碱溶液，加热凝固。该蛋白也仅存在于谷类籽粒中，常常是与醇溶谷蛋白分布在一起，典型的例子是小麦谷蛋白。一、小麦蛋白质小麦中含有小麦面筋蛋白质，约占面筋干重的85以上，其中主要是麦胶蛋白（醇溶蛋白）和麦谷蛋白（谷蛋白）。麦胶蛋白的含量约比麦谷蛋白少10%。这两种蛋白质分离方便，在稀酸中溶解面筋，添加乙醇配成70%的乙醇溶液，然后添加足够的碱以中和酸，在4下放置一夜，麦谷蛋白沉淀，溶液中剩下麦胶蛋白。当面粉加水和成面团的时候，麦胶蛋白和麦谷蛋白按一定规律相结合，构成像海绵一样的网络结构，组成面筋的骨架，其他成分如脂肪、糖类、淀粉和水都包藏在面筋骨架的网络之中，这就使得

4、面筋具有弹性和可塑性。麦胶蛋白和麦谷蛋白都是高分子亲水性化合物，核心部分由疏水性基团构成，外壳由亲水性化合物构成。当水分子与蛋白质的亲水基团互相作用时就形成水化物：湿面筋。水化作用由表及里逐步进行，表面作用阶段体积增大，吸水量较少。当吸水胀润进一步进行时，水分子进一步扩散到蛋白质分子中去，蛋白质胶粒犹如一个渗透袋，使吸水量大增。吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和乳化性等功能性质。麦胶蛋白是一类具有类似特性的蛋白质，其平均分子量约为40,000，单链，水合时胶粘性极大，这类蛋白质的抗延伸性小或无，这可以认为是造成面团粘合性的主要原因。麦谷蛋白是

5、一类不同组分的蛋白质，多链，分子量变化于100,000至数百万之间，平均分子量为3,000,000，有弹性但无粘性，麦谷蛋白使面团具有抗延伸性。面筋蛋白质的质量评价一般通过面团流变学特性测定（粉质曲线、拉伸曲线、吹泡示功曲线）来进行。粉质曲线：在定量的小麦粉中加入水，在恒定温度下将小麦粉揉成面团。根据揉制面团过程中混合搅拌刀所受到的阻力，由仪器自动绘出一条粉质曲线，从粉质曲线上可以得到吸水率、面团形成时间、稳定性、衰减度等参数。 A.面团最大稠度 B.面团形成时间(min) C.面团稳定时间(min)D.面团坚韧性指数 E.面团弱化程度（衰减度） (12min,Bu)粉质曲线（farinogr

6、am）拉伸曲线：将通过粉质仪制备好的面团揉搓成粗短的面条，将面条两端固定，中间用钩向下拉，直到拉断为止，抗拉阻力以曲线的形式自动记录下来。可以反映麦谷蛋白赋予面团的强度的抗延伸阻力，以及麦醇溶蛋白提供的易流动性和延伸性所需要的粘合力。Rs: 延伸阻力（50mm） Rs: 校正阻力 Rm: 最大阻力E: 延伸性（mm） 拉伸曲线（extensogram）吹泡示功曲线：测定原理与拉伸曲线类似，都是根据面团变形所用比功、抗拉伸阻力和延伸性来测定面团的性质。不同的是，它用吹泡的方式使面团变形。从吹泡示功曲线得到抗变形阻力（张力）和延伸性的数值，曲线下所包括的面积可以换算成1g面团变形直至破裂所需要的比

7、功。 P： 吹泡过程中所需最大压力（mm） W： 吹泡所用的功（mJ）L： 破裂点的平均最大横坐标（mm） 吹泡示功曲线（alveogram）面筋、麦胶蛋白、麦谷蛋白的氨基酸组成（mol/105g蛋白质）氨基酸面筋麦胶蛋白麦谷蛋白精氨酸201520组氨酸151513赖氨酸9513苏氨酸211826丝氨酸403850天冬氨酸222023谷氨酸290317278甘氨酸472578丙氨酸302534缬氨酸454341亮氨酸596257异亮氨酸333728脯氨酸137148114酪氨酸201625苯丙氨酸323827色氨酸658胱氨酸/2141010蛋氨酸121212谷氨酸含量达总氨基酸的33%，是生

8、产味精的原料。小麦中谷氨酰胺水平高引起氮含量高，小麦蛋白质的含量估计是其含氮量的5.7倍。 小麦蛋白质的氨基酸组成不平衡，第一限制性氨基酸是赖氨酸，第二限制性氨基酸是苏氨酸。 二、玉米蛋白质 玉米籽粒中蛋白质含量一般在10左右，其中80在玉米胚乳中，而另外20在玉籽粒的玉米胚中。玉米籽粒中的胚乳同时有玻璃质和不透明部分，是由于蛋白质的分配不同导致。玉米蛋白质以离散的蛋白质体和间质蛋白质存在于胚乳中，玉米籽粒中粗蛋白的4050是人畜体内不能吸收利用的醇溶蛋白（亦称为胶蛋白）。约28%的谷蛋白和约17%是采用传统的奥斯本-门德尔分离法未发现的部分（以二硫键交联的醇溶蛋白）。从营养学的角度讲，玉米的

9、蛋白质品质比起水稻和小麦籽粒中的蛋白质就要差得多，消化率也低，蛋白质的利用率只有57左右。玉米胚乳蛋白质的氨基酸组成（蛋白质）氨基酸玉米胚乳赖氨酸2.0组氨酸2.8精氨酸3.8天冬氨酸6.2谷氨酸21.3色氨酸0.6苏氨酸3.5丝氨酸5.2脯氨酸9.7甘氨酸3.2丙氨酸8.1缬氨酸4.7胱氨酸1.8蛋氨酸2.8异亮氨酸3.8亮氨酸14.3酪氨酸5.3苯丙氨酸5.3玉米蛋白质有高水平的谷氨酸，氨基氮水平低表明谷氨酸是以酸而不是以酰胺的形式存在的。高水平亮氨酸含量，被认为与糙皮病的发生有连带关系(影响色氨酸代谢而诱发维生素p缺乏)。玉米蛋白质的氨基酸组成（蛋白质）氨基酸清蛋白和球蛋白玉米醇溶蛋白交

10、链玉米醇溶蛋白谷蛋白赖氨酸4.180.460.574.38组氨酸2.381.286.772.52精氨酸7.352.163.464.49天冬氨酸10.065.121.737.90苏氨酸4.602.933.864.04丝氨酸5.235.114.035.15谷氨酸14.7022.1823.6116.70脯氨酸5.069.8417.836.95甘氨酸6.692.024.724.12丙氨酸7.109.014.927.49半胱氨酸/23.732.270.870.64缬氨酸5.283.436.075.27蛋氨酸1.730.941.632.86异亮氨酸4.253.532.233.97亮氨酸6.5017.491

11、0.2312.09酪氨酸3.254.542.524.72苯丙氨酸3.576.112.565.31三、大米蛋白质 大米含蛋白质78，主要是碱溶性的谷蛋白。大米蛋白质大部分分布在糊粉层中，大米加工精度越高，碾去的糊粉层就越多，蛋白质损失也就越多。稻谷中蛋白质的量为N5.95。 大米蛋白含量与小麦和玉米相比虽然偏低，但却具有优良的营养品质。这主要表现在四个方面。1、与一般禾谷类蛋白质相比，大米蛋白含赖氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸较多，含Lys高的谷蛋白占大米蛋白的80%以上，而品质差的醇溶蛋白含量低。2、大米蛋白的氨基酸组成配比比较合理，大米蛋白的必需氨基酸组成比小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成更加

12、接近于WHO认定的蛋白氨基酸最佳配比模式。3、蛋白的利用率高，大米蛋白与其它谷物蛋白相比，生物价（BV值）和蛋白质效用比率（PER值）高。4、低过敏性（与大豆蛋白、乳清蛋白相比），可以作为婴幼儿食品的配料。 大米蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白的必需氨基酸组成 必需氨基酸大米蛋白小麦蛋白玉米蛋白WHO模式赖氨酸4.00.12.522.007.0胱氨酸21.70.22.241.705.5蛋氨酸2.20.32.111.304.0异亮氨酸4.10.13.594.204.0亮氨酸8.20.36.7914.61.0苯丙氨酸5.10.34.753.205.0酪氨酸5.20.33.205.20色氨酸1.70.31.

13、320.60缬氨酸5.80.44.225.70苏氨酸3.50.22.874.10 几种蛋白质的生物价（Biological Value ，BV值）和蛋白质效用比率（ Protein efficiency ratio ，PER值）谷物BVPER大米771.36-2.56小麦671.0玉米601.2大豆580.7-1.8鸡蛋-4.0棉籽-1.3-2.1蛋白质的生物价：氮贮留量/氮吸收量蛋白质效用比率：幼小动物增加体重/摄入蛋白质量谷物籽粒中蛋白的主要组成和Lys含量谷物清蛋白（%）球蛋白（%）醇溶蛋白（%）谷蛋白（%）赖氨酸（%）小麦5-105-1040-5030-452.3大米2-52-101-

14、575-903.8玉米2-102-2050-5530-452.5大麦3-1010-2035-5025-453.2燕麦5-1050-6010-165-204.0高粱5-105-1055-7030-402.7黑麦20-305-1020-3030-403.7四、燕麦蛋白质从营养的观点看，燕麦的氨基酸平衡非常好（与联合国粮农组织规定的标准蛋白质相比） ，在谷物中是独一无二的。脱壳燕麦的蛋白质含量通常比其他谷物高得多。即便在蛋白质含量较高时，其良好的氨基酸平衡也是稳定的，而其他谷物往往不是如此。燕麦中蛋白质的分配不同于其他谷物，醇溶谷蛋白（avenins）仅占总蛋白的1015%，占优势的是球蛋白（55%

15、），谷蛋白约占2025%。燕麦及其组成部分的氨基酸组成（%蛋白质）氨基酸整粒燕麦去壳燕麦胚乳FAO评分模式赖氨酸4.24.23.75.5组氨酸2.42.22.2-精氨酸6.46.96.6-天冬氨酸9.28.98.5-苏氨酸3.33.33.3-丝氨酸4.04.24.6-谷氨酸21.623.923.6-半胱氨酸1.71.62.2-蛋氨酸2.32.52.43.5甘氨酸5.14.94.7-丙氨酸5.15.04.5-缬氨酸5.85.35.55.0脯氨酸5.74.74.6-异亮氨酸4.23.94.24.0亮氨酸7.57.47.87.0酪氨酸2.63.13.3-苯丙氨酸5.45.35.66.0FAO：联合国粮农组织 五、其他谷物蛋白质高粱蛋白质在许多方面与玉米蛋白质相似：醇溶蛋白含量（17%），氨基酸组成（赖氨酸水平）。二者主要区别在