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        納豆發(fā)酵原料篩選及其功能產(chǎn)品的開發(fā)

        2021-01-07 10:23:28龍繼艷戴明鐘瑤李夢鑫蔣詠梅
        生物化工 2020年6期
        關(guān)鍵詞:納豆紅豆黃豆

        龍繼艷,戴明,鐘瑤,李夢鑫,蔣詠梅

        (福建師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,福建福州 350007)

        納豆風(fēng)味獨特,是以大豆為原料經(jīng)蒸煮后接入枯草芽孢桿菌發(fā)酵而成的傳統(tǒng)食品,至今已有上千年的歷史。1987年,Sumi等人[1]首次從納豆中提取到納豆激酶,并對其進行系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)其屬于絲氨酸蛋白酶,具有顯著的溶栓活性,可切開血栓上的纖維蛋白凝塊。除此之外,納豆激酶還可以誘導(dǎo)纖溶酶原激活劑的產(chǎn)生,從而激活自身的纖溶系統(tǒng)[2]。納豆激酶安全無毒,在人體內(nèi)溫度和pH條件下,性能穩(wěn)定,半衰期長,能夠溫和持續(xù)地預(yù)防血栓的形成。除含有納豆激酶外,納豆中的糖肽活性物質(zhì)、胰蛋白酶抑制劑、異黃酮和多胺等抗癌物質(zhì)的含量也遠高于原料大豆,食用納豆及相關(guān)產(chǎn)品不僅可以防治心血管疾病,還有助于人體健康。

        20世紀(jì)90年代以來,納豆的發(fā)酵工藝已成為研究熱點,除對傳統(tǒng)的大豆固體發(fā)酵納豆工藝進行優(yōu)化之外,人們嘗試了豆粕、豆渣等多種原料[3],并通過液體發(fā)酵方式提高納豆激酶的產(chǎn)量[4],均取得一定進展。盡管納豆的保健功能已為眾人熟知,但納豆相關(guān)產(chǎn)品在我國市場占有率很低,其原因是在納豆發(fā)酵過程中,大豆蛋白質(zhì)降解為氨基酸時產(chǎn)生一種特殊的氨臭味。因此,降低納豆中氨臭味成為其市場化的關(guān)鍵所在。本實驗選擇黃豆、綠豆和紅豆作為原料發(fā)酵納豆,綜合感官評價、酶活測定和體外溶栓實驗結(jié)果,選擇最適原料進行納豆產(chǎn)品的研制,以期為納豆食品的開發(fā)提供有益的參考。

        1 材料與方法

        1.1 試劑和儀器

        1.1.1 原料

        納豆芽孢桿菌,本實驗室分離保藏。

        1.1.2 儀器與試劑

        HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱,寧波新藝超聲儀器設(shè)備有限公司;HWS24電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科技有限公司;GI54DWS高壓蒸汽滅菌鍋,廈門精藝興業(yè)科技有限公司;TG16-WSD臺式高速離心機,湖南湘儀儀器有限公司;SW-CJ-2D凈化工作臺,蘇州智凈凈化設(shè)備有限公司。

        牛纖維蛋白原、牛凝血酶,上海源葉生物科技有限公司;尿激酶,中國食品藥品檢定研究院。

        1.2 實驗方法

        1.2.1 菌種活化及種子液制備

        斜面保藏菌株接入30 mL液體種子培養(yǎng)基,37 ℃、180 r/min恒溫振蕩培養(yǎng)24 h。

        1.2.2 納豆發(fā)酵工藝

        分別選取黃豆、綠豆和紅豆,清洗浸泡16 h使之充分吸水膨脹,瀝水后于121 ℃滅菌20 min,冷卻至50 ℃左右,2 %接種量接入種子液,30 ℃恒溫培養(yǎng)24 h,置4 ℃冰箱后熟。

        1.2.3 酶液制備

        取適量納豆樣品于燒杯中,加入5倍體積NaCl溶液(0.9%),攪拌2 h,4 ℃下10 000 r/min離心5 min,取上清液備用。

        1.2.4 納豆激酶活性測定

        采用纖維蛋白平板法[5]。以不同濃度尿激酶標(biāo)準(zhǔn)品(100 U/mL、200 U/mL、300 U/mL、400 U/mL、500 U/mL)各10 μL點樣于纖維蛋白平板,以溶解圈面積為橫坐標(biāo),酶活力為縱坐標(biāo)作圖,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以待測粗酶液代替尿激酶標(biāo)準(zhǔn)品,其余條件同上,測量溶解圈的直徑,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算納豆激酶活力。

        1.2.5 納豆激酶體外溶栓實驗

        稀釋待測酶液至10倍、50倍、200倍和1 000倍,取原液和各個稀釋液6 mL置于50 mL潔凈干燥離心管中,以pH為7.2的磷酸緩沖液為空白對照。取自然凝固新鮮雞血,分割為1.5 g左右小血塊,分別稱重(W1)后加入上述離心管,37 ℃恒溫水浴,分別于0 h、4 h、8 h、12 h和16 h取出血塊后稱重(W2),根據(jù)公式(1)計算溶解率。

        1.2.6 納豆糕的研制

        納豆碾碎,加入一半重量的炒熟面粉及適量白砂糖,揉捏混合均勻,裝入模具,制成成品。

        從氣味、口感、色澤、外型、內(nèi)部組織5個最為直觀的角度,設(shè)計納豆糕感官評定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同原料對納豆發(fā)酵的影響

        黃豆、綠豆和紅豆分別經(jīng)清洗浸泡、高壓蒸煮后,進行納豆發(fā)酵。感官特征如表2所示,黃豆納豆的豆粒完整、口感綿軟;紅豆納豆的豆粒完整度低、硬度較大,口感較差;綠豆納豆雖完整性較弱,但口感綿軟。不同種類豆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異,因此需要的浸泡時間和蒸煮條件也不相同[6]。根據(jù)納豆的菌膜厚度和拉絲長度可初步判斷發(fā)酵過程中納豆菌的生長情況。由表2可見,黃豆納豆的菌膜最厚,粘液多,拉絲長約28 cm,說明納豆菌生長良好。相比黃豆,綠豆表面的菌膜較薄,拉絲較短,約15 cm。3種納豆中,紅豆的發(fā)酵度最低。黃豆納豆雖發(fā)酵完全、口感綿軟,但氨味也十分明顯,比較而言,綠豆和紅豆的氨味均較低,屬于可以接受的范圍。

        表1 納豆糕感官評定標(biāo)準(zhǔn)

        表2 納豆感官特征

        2.2 納豆激酶活力測定結(jié)果

        如圖1所示,溶解圈面積與納豆激酶活性呈線性正相關(guān),標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=4.692 64X-463.707 4,R2=0.996 09。

        圖1 尿激酶纖溶性擬合曲線

        利用纖維蛋白平板法檢測3種納豆的激酶活性。根據(jù)平板上透明圈半徑,通過圖1的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算納豆激酶的活性,結(jié)果如圖2所示。3種納豆中,黃豆納豆酶活最高,達5 131.65 U/g,綠豆納豆的酶活2 338.02 U/g,紅豆僅139.38 U/g。與目前市售納豆[7]相比,本實驗中黃豆納豆的激酶活性較高,綠豆納豆的酶活性適中,紅豆納豆則明顯低于市售納豆。

        2.3 納豆激酶體外溶栓結(jié)果

        圖2 3種納豆激酶活性

        如圖3所示,3種納豆激酶中,溶栓效果最好的是黃豆;3種納豆在18 h內(nèi)對血凝塊的溶解效率分別為55.8%、37.0%和24.4%,黃豆和綠豆納豆激酶溶栓速率較快,8 h內(nèi)即可完成,紅豆納豆激酶不僅溶栓效果弱,速度也相對較慢。該結(jié)果與3種納豆的激酶活性相對應(yīng):隨著酶液稀釋倍數(shù)的增加,血塊的溶解效率顯著減弱,可見不同劑量的納豆激酶對血凝塊的溶解率有明顯影響。

        2.4 納豆糕的研制

        由上述結(jié)果可見,黃豆納豆的酶活最高,體外溶栓效果最好,但卻有濃重的令人難以接受的氨味。而紅豆納豆的酶活力和體外溶栓效果均較低,保健價值不高。相比較而言,綠豆納豆不僅有較高的納豆激酶活性和良好的體外溶栓效果,且氨味較淡,具有良好的開發(fā)前景。因此,以綠豆納豆為原料進行了綠豆糕的研制,并隨機挑選15位感官評測員,根據(jù)表1進行品鑒打分,成品和評分結(jié)果見圖4。

        圖3 納豆激酶對血凝塊的溶解效果

        圖4 納豆糕成品及評價

        由圖4A可見,綠豆納豆糕外型美觀、紋路清晰、顏色偏黃、外形完整。由圖4B可見,納豆糕的總體食用性還有待提高。單項指標(biāo)中,氣味與色澤得分最低,均為8.3分??梢娋G豆納豆雖優(yōu)于黃豆納豆,但其氨味仍不容忽視,后期可從改進納豆發(fā)酵工藝或調(diào)整納豆糕配比兩方面入手進行優(yōu)化??诟?、外形、內(nèi)部組織得分較高??诟兄笜?biāo)中,大多數(shù)評測員選擇“略粘牙”,說明納豆糕的咀嚼感需要改進,可通過添加少許油脂改善口感,若添加過多,反而會引發(fā)“三高”癥狀,與納豆糕的保健功能背道而馳。外形評分和內(nèi)部組織評分較高,部分評測員打分較低的原因是吃到細小的白砂糖顆粒,后續(xù)可采用綿白糖替代白砂糖。

        本實驗納豆糕是由綠豆納豆、熟面粉和白砂糖3種成分組成,未添加油脂和其他成分,因此在感官評測方面有少許欠缺,后續(xù)可針對性增添其他成分,以達到更優(yōu)的口感和保健效果。

        3 結(jié)論

        選擇黃豆、綠豆和紅豆進行納豆發(fā)酵,對3種納豆激酶的活性和溶栓效果進行檢測,發(fā)現(xiàn)黃豆為原料發(fā)酵納豆的酶活最高,達5 319.30 U/g,體外溶栓效果最好。選擇氨味較弱、納豆激酶活性較高及溶栓效果較好的綠豆納豆進行納豆糕的研制,并對成品進行了感官評測,該結(jié)果可對納豆相關(guān)食品的開發(fā)提供參考。

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