劉 晶，李紅玲，王 妍，江連洲，于殿宇

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

納豆是由大豆經(jīng)納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）發(fā)酵而成的一種發(fā)酵豆制品。納豆最早起源于中國[1－2]，后來傳入日本。納豆在日本盛行一千多年，并形成了豐富的納豆文化。日本民間有：“納豆頓頓有，活到九十九”的口頭禪[3]。大豆發(fā)酵成納豆后，大豆蛋白質(zhì)經(jīng)微生物酶的作用轉(zhuǎn)化成可溶性的多肽和氨基酸，有利于人體吸收[4]。納豆芽孢桿菌是納豆生產(chǎn)中最重要的因素，也是納豆中最重要的有效成分。經(jīng)納豆芽孢桿菌在通過吞噬大豆蛋白來繁殖的時候，可以產(chǎn)生出無數(shù)酵素和維生素，并可在納豆的周圍產(chǎn)生多聚谷氨酸和多聚果糖的混合性粘性物質(zhì)[5]，具有神奇的功效。納豆芽孢桿菌具有溶血栓、降血壓、抗腫瘤、抗菌、防止骨質(zhì)疏松等功能[6]。發(fā)酵成熟后的納豆含有大量的納豆芽孢桿菌，故具有溶血栓、抗腫瘤、降血壓、血脂及預(yù)防動脈粥樣硬化、抗氧化、抑菌等多種功能[7]。

現(xiàn)在世界各國的發(fā)酵工業(yè)都比較發(fā)達(dá),發(fā)酵產(chǎn)物的提取工藝也比較完善。而微生物的生長速度快，生長條件易于控制，因而可以通過人工控制發(fā)酵條件來獲得大量的目的產(chǎn)物。因此，對由微生物所產(chǎn)的各種發(fā)酵產(chǎn)物的研究將有廣闊的發(fā)展前景[8]。

傳統(tǒng)的納豆發(fā)酵工藝流程為精選大豆→流水浸泡（14 h）→蒸煮（130℃）→接種發(fā)酵（24 h）→成熟（5℃下40℃95%濕度10 h；38℃85%濕度11 h）納豆的生產(chǎn)在日本已有上千年的歷史，因此工藝十分成熟，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及對納豆所含功能性成分的探討，在生產(chǎn)納豆方面又有新的發(fā)展[9]。

本試驗利用微生物發(fā)酵的方法，將提取出的納豆芽孢桿菌接種到蒸煮的大豆中，進(jìn)而對納豆生產(chǎn)的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化研究，以期得到較好納豆生產(chǎn)工藝，并以此工藝條件為基礎(chǔ)進(jìn)行納豆的實際生產(chǎn)，達(dá)到提高產(chǎn)量、縮短生產(chǎn)周期，降低成本的目的，并使產(chǎn)品具有營養(yǎng)價值高、風(fēng)味獨特、價格低廉的特點。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試劑

非轉(zhuǎn)基因大豆，市售（含水量14.2%，蛋白質(zhì)含量約50%）；納豆，哈爾濱日尚食品有限公司。

牛肉膏、蛋白胨、瓊脂、氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸、水等所用試劑均為分析純，菌株由本實驗室分離篩選保藏菌株。

1.1.2 培養(yǎng)基

納豆芽孢桿菌固體/斜面培養(yǎng)基：牛肉膏0.6 g，蛋白胨2.0 g，氯化鈉1.0 g，瓊脂3.0 g，水200 mL。

1.1.3 試驗設(shè)備

YXQ-280MD型手提式壓力蒸汽消毒器（哈爾濱松花江醫(yī)療器械廠）；HZQ-X100A型恒溫?fù)u床（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；PB602-N型電子分析天平（梅特勒一托利多儀器上海有限公司）；SWCJ-2FD型雙人單面凈化工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司制造）。

1.2 方法

1.2.1 試驗流程

挑選市售非轉(zhuǎn)基因、顆粒飽滿、無蟲咬無霉?fàn)€、整粒大無畸形、色澤淡黃的大豆，清水沖洗，直至無雜物，豆水比1∶3浸泡12 h后，分裝入三角瓶放在高壓蒸汽滅菌鍋中蒸煮30 min，隨即取出放入無菌操作臺內(nèi)進(jìn)行冷卻。將從納豆中提取、分離得到納豆芽孢桿菌（實驗室提供）接種到冷卻的蒸煮大豆中，放入恒溫震蕩培養(yǎng)箱中，在一定溫度下進(jìn)行不同時間的恒溫震蕩培養(yǎng)后，將三角瓶放在4℃下后熟。

1.2.2 納豆的感官評價

納豆的感官鑒定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[10]。參與感官評定的人員為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院在校學(xué)生28人，首先，對哈爾濱日尚食品有限公司的納豆進(jìn)行感官評價，隨后對本試驗所產(chǎn)的納豆進(jìn)行感官評價。

表1 納豆的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of natto

1.2.3 納豆中主要成分測定

納豆中水分采用蒸餾法測定樣品中水分含量[11]；采用凱氏定氮法測定納豆中蛋白質(zhì)含量[12]。納豆中粘多糖的測定參照文獻(xiàn)[13]。

納豆中的粘液是由粘多糖組成的，所以測得納豆的粘液率即為納豆中粘多糖的含量。準(zhǔn)確稱取5.0000 g納豆，一式2份，一份直接在105℃烘箱中烘至恒重W1，另一份用溫水輕輕地洗掉納豆表面的粘液，再將納豆移入烘箱中烘至恒重W2，所得數(shù)據(jù)即為粘液產(chǎn)率（X），重復(fù)3次取平均值，計算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵溫度對納豆感官的影響

接種了納豆芽孢桿菌的大豆分別在31～39℃下發(fā)酵24 h，后熟時間為24 h對發(fā)酵后的納豆進(jìn)行感官評定，評定結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出納豆芽孢桿菌的最適發(fā)酵溫度為35℃。當(dāng)發(fā)酵溫度過低或過高時會影響納豆芽孢桿菌生長，導(dǎo)致菌種的生長速度會降低，合成粘性物質(zhì)所需的多種胞外酶產(chǎn)量降低，納豆的透明度差、黏度小，從而影響了粘性物質(zhì)的合成和納豆風(fēng)味物質(zhì)的形成，而造成納豆的拉絲性降低風(fēng)味差。

表2 發(fā)酵溫度對納豆感官的影響Table 2 Effect of fermentation temperature on the sensory quality of natto

2.2 發(fā)酵時間對納豆的影響

接種了納豆芽孢桿菌的大豆分別在35℃下發(fā)酵18～42 h，后熟時間為24 h，對發(fā)酵后的納豆進(jìn)行感官評定，評定結(jié)果如表3所示。

由表3可知，納豆芽孢桿菌的最佳發(fā)酵時間為24 h。隨發(fā)酵時間的延長，納豆的氣味逐漸形成，納豆特有的香氣產(chǎn)生，但當(dāng)發(fā)酵時間過高，納豆的味道變得過于濃厚，嚴(yán)重影響納豆的味道。

表3 發(fā)酵時間對納豆感官的影響Table 3 Effect of fermentation time on the sensory quality of natto

2.3 后熟時間對納豆的影響

接種了納豆芽孢桿菌的大豆分別在35℃下發(fā)酵24 h后，經(jīng)過18～36 h的后熟后，對發(fā)酵后的納豆進(jìn)行感官評定，評定結(jié)果如表4所示。

由表4可知，最佳后熟時間為24 h。該試驗隨著后熟時間的升高，納豆由最初的淡黃色變成金黃色，而且有光澤，但當(dāng)溫度過高，納豆的色澤開始逐漸變成暗褐色。

2.4 正交試驗

選用L9（33）正交表進(jìn)行納豆生產(chǎn)工藝的正交試驗，確定最佳發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間和后熟時間等反應(yīng)條件，以得到感官質(zhì)量好的納豆。

分別對以上三個因素的幾種水平對工藝效果影響進(jìn)一步分析：

發(fā)酵溫度：生產(chǎn)納豆的發(fā)酵溫度為35℃時納豆的拉絲性最好、不易斷，因此發(fā)酵溫度35℃為最優(yōu)水平；發(fā)酵時間：生產(chǎn)納豆的發(fā)酵時間在24 h時，有濃重的納豆香味，即此條件為最優(yōu)水平，所以選擇發(fā)酵時間為24 h；后熟時間：納豆的后熟時間在24 h的條件下，納豆的顏色呈金黃色并帶有色澤，后熟時間為24 h時是本條件的最優(yōu)水平。

結(jié)果見表5，6。

表4 后熟時間對納豆感官的影響Table 4 Effect ripened time on the sensory quality of natto

表5 納豆工藝正交試驗因素水平Table 5 Factors natto process level orthogonal test table

表6 正交試驗因素水平Table 6 The level of orthogonal test

綜上所述，通過正交試驗見表6，可以得出發(fā)酵時間＞發(fā)酵溫度＞后熟時間，由R值可知，發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對納豆的生產(chǎn)影響較大，其次是后熟時間。選擇最優(yōu)試驗條件為A2B1C1，從試驗組看出應(yīng)選擇A2B1C2。

做兩組發(fā)酵溫度為35℃、發(fā)酵時間24 h、后熟時間分別為18和24 h時，對兩組納豆感官進(jìn)行評價，最終得出發(fā)酵溫度為35℃、發(fā)酵時間24 h、后熟時間24 h是最佳工藝條件。

3 討論

為以后納豆的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的基礎(chǔ)。2003年納豆在日本方興未艾，每年以大于10%的速度急劇增長，年產(chǎn)、消費納豆近20萬t，銷售額已近2 000億日圓。而且，在香港地區(qū)、韓國和美國，納豆也得到不少人的喜愛。本試驗所確定的工藝參數(shù)與傳統(tǒng)的直接接入納豆芽孢桿菌生產(chǎn)納豆的方法來比，采用微生物提取法所確定的工藝參數(shù)來作為生產(chǎn)參數(shù)，水分、蛋白質(zhì)及粘多糖含量均較傳統(tǒng)工藝提高，所生產(chǎn)出的納豆口味最佳。本試驗在生產(chǎn)工藝上更加具體化了納豆的生產(chǎn)條件，使納豆的品質(zhì)（感官品質(zhì)和成分含量）明顯提高。相信在我國，隨著人口的不斷老化和人們對納豆的營養(yǎng)和保健功能的認(rèn)識，具有多種保健功能的納豆的開發(fā)前景必將十分廣闊。納豆在我國的發(fā)展前景甚好，對我國傳統(tǒng)食品要進(jìn)一步的改進(jìn)和開發(fā)起到了一定的促進(jìn)作用，事實上我國傳統(tǒng)食品豆豉在生產(chǎn)原料，生產(chǎn)用菌、生產(chǎn)工藝都與納豆有相似之處，經(jīng)科學(xué)家試驗證明，豆豉的營養(yǎng)幾乎與牛肉相當(dāng)，并含有大量能溶解血檢的晝夜激素，能有效地預(yù)防腦血檢的形成，對改善大腦的血流量和防治老年性癡呆癥等作用?，F(xiàn)今我們應(yīng)大力發(fā)展和開發(fā)我國傳統(tǒng)食品，更進(jìn)一步的完善食品行業(yè)。

4 結(jié)論

本試驗通過對納豆生產(chǎn)工藝影響因素發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、后熟時間的研究確定納豆的最佳工藝條件為：發(fā)酵時間24 h，發(fā)酵溫度35℃，后熟時間24 h。采用此工藝參數(shù)生產(chǎn)出的納豆水分、蛋白質(zhì)及粘多糖含量分別為61.8%、19.34%和5.08%。而市售納豆中的水分、蛋白質(zhì)及粘多糖含量分別占納豆總量的60.4%、19.26%和4.18%，可見，納豆的水分、蛋白質(zhì)及粘多糖含量較傳統(tǒng)的發(fā)酵方法分別提高了1.4%、0.08%和0.9%，此時的納豆口味最佳。

[1] 趙欣,冉龍江,邵林楠.水豆豉和納豆的理化特性及抗突變效果的比較[J].濰坊教育學(xué)院學(xué)報,2008,15(2):49-64.

[2] 鄭建仙.功能性食品[M].3版.北京:中國輕工業(yè)出版社,1999.

[3] 宋永生,張炳文.日本納豆與中國豆豉營養(yǎng)功能成分的研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2004(12):6-7.

[4] 徐速,梁金鐘.益康納豆的研制[J].大豆通報，2004(3)：18-20.

[5] 李麒.納豆的營養(yǎng)與保健價值[J].中國食品與營養(yǎng),2002(1)：48-49.

[6] 陳麗娟,沙長青,奚新偉,等.納豆激酶溶解血栓機(jī)制[J].中國生物工程雜志,2003(4):53-56.

[7] 魯緋,李東文.納豆及其保健作用[N].中國食品報，2010-4-30.

[8] 章海鋒,朱建良,傅明亮,陳啟和.微生物發(fā)酵生產(chǎn)纖溶酶研究進(jìn)展[J].食品工程·技術(shù),2008(9):115-117.

[9]劉誠.納豆激酶液體發(fā)酵條件及其酶學(xué)穩(wěn)定性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

[10] 馬永強,韓春平.食品感官檢驗[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[11] 中國合格評定國家認(rèn)可委員會.GB/T5009.3—2003[S].福建:中國合格評定國家認(rèn)可委員會,2009.

[12] 中華人民共和國衛(wèi)生部中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T5009.5-2003[S].河北:中華人民共和國衛(wèi)生部中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會,2004.

[13] 周建平,郭華.納豆粘液成分分析[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院學(xué)報,2003,24(4):32-34.