我国的主要谷物包括稻米、小麦、玉米及特色杂粮类。其中特色杂粮主要包括青稞、燕麦、谷子、高粱、薏苡等，此外还包括荞麦与籽粒苋两种假谷物。尽管谷物种类繁多，不同谷物的结构有所不同，但其基本结构特性是相同的，即主要由胚乳、外层胚芽与麸皮3 个部分组成。全谷物富含很多生理活性物质，大体包括酚类、类胡萝卜素、生育酚、木酚素、阿拉伯木聚糖与β-葡聚糖等非淀粉多糖、甾醇和植酸等。这些生理活性组分主要分布在胚芽与外层麸皮中， 其种类与含量随谷物种类和品种的不同而存在较大的差异。
木酚素是谷物细胞中构成细胞壁成分木质素的原始物质。谷物食品是人类食物中木酚素的最重要来源。谷物中木酚素含量为2~7 mg/kg，比其在亚麻籽中木酚素含量要低， 但比蔬菜中木酚素量要高得多。木酚素不仅对内源性激素的新陈代谢和生物活性起作用， 而且还会影响细胞内酶、蛋白质的合成以及细胞增生和细胞分化。现已发现在乳腺癌发病率较低的地区，人们食物中的木酚素含量较高。
全谷物中还含有其它许多生理活性物质，类胡萝卜素（Carotenoids）、叶酸（Folate）、植物甾醇（Phytosterol）和菊糖（Inulin）等。类胡萝卜素是自然界分布最广的一类色素，有黄色、橙色、红色等。因其具有维生素原和抗氧化性质而备受人们的关注。类胡萝卜素被分为烃类及其氧化衍生物类。有600 多种类胡萝卜被确认，它们广泛存在于植物、微生物和动物体中。胡萝卜素是由40 个碳骨架的异戊二烯单元组成。在
全谷物中最常见的类胡萝卜素是叶黄素、玉米质黄、β－隐黄质、β－胡萝卜素和α－胡萝卜素。植物甾醇是植物甾醇类和甾烷醇的总称，在结构上与胆固醇相类似，只是在侧链基团上存在差异性。常见的植物甾醇是谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇，而较常见的植物甾烷醇是谷甾烷醇、菜油甾烷醇和豆甾烷醇。植物甾醇和甾烷醇通常存在于油料种子，未精炼的植物油，全谷物，坚果和豆类植物中。大量摄入植物甾醇和甾烷醇可以降低人体血清中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的浓度。
菊糖是一类由2～60 个果糖单元组成的链长不等，末端含有葡萄糖分子的混合物。菊糖是可食植物中碳水化合物的天然储藏库。菊糖由于在结肠中形成短链脂肪酸、乙酸、丙酸和丁酸而有利于钙、镁、铁元素的吸收。
人们每天摄入的主食谷物中，不仅含有碳水化合物、蛋白质、脂肪等大量营养素，还含有各种维生素、矿物元素等微量营养素及抗氧化组分、非淀粉多糖等生理活性组分。然而大部分的微量营养素及生理活性组分在目前的谷物加工过程中被损失掉。在全球全谷物食品日益兴起的大背景下，深入研究我国主要谷物中生理活性物质的分离、鉴定、快速高通量的筛查方法构建，研究其在谷物加工过程中的变化及其生物有效性，研究其与人体健康的关系； 通过分子育种等手段培育高生理活性组分的谷物品种；通过科学的谷物加工手段，开发高品质的全谷物食品；最终通过增加全民全谷物食品的摄入量以增进人体健康等。