發(fā)酵豆制品釀造過程中組分和營養(yǎng)功能因子的變化及調(diào)控

馬艷莉，李里特*

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

發(fā)酵豆制品釀造過程中組分和營養(yǎng)功能因子的變化及調(diào)控

馬艷莉，李里特*

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

發(fā)酵豆制品是發(fā)酵食品中的一大類，在亞洲國家人民飲食中占重要地位，并逐漸受到西方國家青睞。近年來，發(fā)酵豆制品釀造過程中產(chǎn)生的功能因子不斷被報(bào)道，其抗氧化、降血壓、降血糖、溶血栓、抗突變等功能性不斷被揭示，引起世界廣泛關(guān)注。發(fā)酵豆制品組分變化的調(diào)控對(duì)增強(qiáng)營養(yǎng)和富集功能因子意義重大，有利于進(jìn)一步提升其食用價(jià)值，促進(jìn)人類健康。本文綜述發(fā)酵豆制品生產(chǎn)過程中與營養(yǎng)和功能相關(guān)的部分組分的變化及調(diào)控，并對(duì)該領(lǐng)域的科學(xué)問題進(jìn)行展望。

發(fā)酵豆制品；營養(yǎng)；功能因子；調(diào)控

發(fā)酵食品是指食品原料在一定環(huán)境條件下，由于微生物活動(dòng)而變得有利于食用或保藏的食品，有著悠久的歷史和豐富的內(nèi)涵，在世界飲食文化中占有舉足輕重的地位[1]。發(fā)酵食品和飲料大約占人類飲食的1/3[2]，按主要食品原料可分為：發(fā)酵谷物食品、發(fā)酵酒精飲料、發(fā)酵乳制品、發(fā)酵豆制品、發(fā)酵水果蔬菜、發(fā)酵肉制品等。由于地理環(huán)境、生活方式的不同，各地傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)方式、風(fēng)味和營養(yǎng)功能性各具特色。

發(fā)酵豆制品是發(fā)酵食品中的一大類，在亞洲國家人民飲食中占重要地位，其中，豆豉、豆醬、醬油和腐乳被稱為中國四大傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品，在我國有深厚的消費(fèi)基礎(chǔ)。近些年，發(fā)酵豆制品功能性受到廣泛關(guān)注，其抗氧化、降血壓、降血糖、溶血栓、抗突變等功能性不斷被揭示。在有益微生物分泌的酶系作用下，大豆中的蛋白質(zhì)、糖類、脂類等內(nèi)源組分分子結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)象、理化性質(zhì)發(fā)生改變，形成獨(dú)特的香氣、滋味，提高貯藏性，并產(chǎn)生發(fā)酵豆制品的營養(yǎng)功能性。隨著人們生活水平和健康意識(shí)的提高，對(duì)食品營養(yǎng)功能性的要求越來越高，因此，研究發(fā)酵豆制品釀造過程中組分變化規(guī)律及調(diào)控，對(duì)富集營養(yǎng)功能因子，提升食用價(jià)值，促進(jìn)健康具有重要的意義。本文綜述發(fā)酵豆制品釀造過程中組分變化與營養(yǎng)功能性的關(guān)系，并對(duì)下一步的研究進(jìn)行展望。

1 發(fā)酵豆制品與營養(yǎng)因子

發(fā)酵使大豆中大分子質(zhì)量蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物在酶的作用下降解成肽、氨基酸、脂肪酸、單糖等小分子物質(zhì)，提高了大豆的生物消化率。發(fā)酵微生物的碳代謝主要是把糖轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單酸、醇和二氧化碳等終產(chǎn)物，并產(chǎn)生維生素和礦物質(zhì)等次級(jí)代謝物[3]，借助于代謝工程、隨機(jī)篩選和誘導(dǎo)突變等方法對(duì)發(fā)酵微生物進(jìn)行改造能提高有益因子產(chǎn)量[4]。

葉酸(VB11)是脊椎動(dòng)物生長和繁殖的重要維生素，對(duì)癌癥、冠心病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病有預(yù)防作用，它是細(xì)菌生命代謝必不可少的輔助因子，很多發(fā)酵微生物具有合成葉酸的能力[5]。鈷胺素(VB12)由瘤胃微生物作用產(chǎn)生，存在于紅色肉類和牛奶中，是脂肪酸、氨基酸、碳水化合物和核酸代謝必不可少的輔助因子，參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育[6]，一般不存在于植物性食品中，但發(fā)酵后的植物性食品如腐乳、天培中富含VB12，Liem等[7]首次報(bào)道了肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumonia)負(fù)責(zé)天培的VB12生產(chǎn)。

發(fā)酵能增加礦物質(zhì)含量并有利于其吸收，大豆中礦物質(zhì)含量豐富，但通常多以植酸鹽形式存在，不能被人體有效利用，大豆中鈣與植酸結(jié)合形成不溶性鈣，約有70%～80%不被人體吸收，磷約有60%被排出體外，鐵與植酸結(jié)合形成不溶性鐵，吸收率僅為7%[8]。在豆豉發(fā)酵過程中，由于微生物分泌的活性植酸酶作用而使植酸水解生成肌醇和磷酸鹽，從而使大豆中植酸含量減少15%～20%，而礦物質(zhì)的可溶性增加2～3倍，利用率增加30%～50%，大大提高了礦物質(zhì)的生物利用率。

發(fā)酵改變食品組分，對(duì)于破壞或去除不期望組分，改善營養(yǎng)功能和適口性是非常必要的。發(fā)酵豆制品通過發(fā)酵過程中微生物及其分泌的酶系的作用，發(fā)生一系列的生化反應(yīng)，破壞了大豆中原有的對(duì)生理不利的物質(zhì)，使大豆中營養(yǎng)素被利用的可能性大大提高。同時(shí)，發(fā)酵過程可以把不溶性高分子物質(zhì)分解成為可溶性低分子化合物，保留大豆異黃酮和低聚糖等原有功能性物質(zhì)，還可以產(chǎn)生大豆中原來沒有的營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)，使產(chǎn)品具有較高的營養(yǎng)和功能特性。例如，單胃動(dòng)物和人的消化道中沒有能夠水解α-1,6半乳糖基鏈的α-半乳糖苷酶，棉子糖和水蘇糖等低聚糖不能被有效吸收，會(huì)在腸道內(nèi)積累，被厭氧微生物發(fā)酵而引起脹氣[9]。大豆中存在棉子糖和水蘇糖，乳酸菌發(fā)酵后，這兩種糖含量大幅降低，從而大大改善人體對(duì)低聚糖的吸收利用[10]。

2 發(fā)酵豆制品與功能因子

2.1 生物活性肽

生物活性肽是一個(gè)極具潛力的研究領(lǐng)域，大量來源于食品的生物活性肽已被鑒定，在一個(gè)名為Biopep的數(shù)據(jù)庫中，研究者已提交1500多種生物活性肽[11]。發(fā)酵是產(chǎn)生生物活性肽的有效方式，在微生物分泌的蛋白酶作用下，食品基質(zhì)中的長鏈蛋白質(zhì)降解釋放生物活性肽[12]，發(fā)酵也可合成新的多肽序列，發(fā)酵豆制品中具有良好表面活性的肽序列Glu-Leu-Leu-Val-Tyr-Leu-Leu在發(fā)酵過程中合成[13]。

發(fā)酵食品產(chǎn)生的生物活性肽與細(xì)胞受體相互作用，調(diào)節(jié)酶活性或干擾細(xì)胞周期從而發(fā)揮多種生物學(xué)功能。降壓肽是發(fā)酵食品中研究最廣泛的生物活性肽(表1)，它們通過抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)活性起預(yù)防或治療高血壓的作用。目前發(fā)現(xiàn)的含有ACE抑制肽的發(fā)酵食品有酸奶[14]、干酪[15]、發(fā)酵豆制品[16-17]、發(fā)酵魚醬[18]、發(fā)酵牡蠣醬[19]、葡萄酒[20]、日本清酒和酒糟[21]等。Hata等[22]證實(shí)酸奶中含有ACE抑制肽Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro，經(jīng)高血壓患者食用后可明顯降低血壓。發(fā)酵豆制品是ACE抑制肽的良好來源，醬油[23]、天培[13]中分別發(fā)現(xiàn)ACE抑制肽Val-Ala-His-Ile-Asn-Val-Gly-Lys和Tyr-Val-Trp-Lys。韓國豆醬[24]中分離出ACE抑制肽His-His-Leu，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明可以顯著降低動(dòng)脈血管ACE活性，韓國清曲醬中分離出含有Ala、Phe和His的ACE抑制肽[12]，粗提物純化后顯示94.3%的抑制率。Ibe等[25]比較了11種不同枯草芽孢桿菌發(fā)酵納豆的ACE抑制活性，并發(fā)現(xiàn)其黏性物質(zhì)的抑制活性更高。Kuba等[16]從日本腐乳中分離得到ACE抑制活性肽Trp-Leu和Ile-Phe-Leu，隨后他們又通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)腐乳可以在體內(nèi)表現(xiàn)出降壓作用，喂食樣品的動(dòng)物組腎臟組織中ACE抑制活性較對(duì)照顯著降低[26]。Wang Lijun等[27]研究表明中國腐乳比日本腐乳具有更高的ACE抑制活性，但未進(jìn)一步分離純化ACE抑制肽。Kinoshita等[28]從醬油中分離出一種ACE抑制肽，抑制50% ACE活性的濃度為0.26μmol/L。Zhu Xiaolin等[29]從無鹽醬油中分離得到具有ACE抑制活性的二肽Ala-Phe和Ile-Phe。Rho等[30]使用高溫快速發(fā)酵法制得豆醬，從中分離出ACE抑制肽Leu-Val-Gln-Gly-Ser。韓國研究人員使用γ射線輻照處理豆醬和清曲醬，發(fā)現(xiàn)低于10kGy 的劑量不會(huì)降低ACE抑制活性[31]。

除了ACE抑制肽，發(fā)酵食品中還分離鑒定出抗氧化肽。水解過程改變蛋白結(jié)構(gòu)，暴露更活躍的氨基酸基團(tuán)，使肽比蛋白自由基清除能力增強(qiáng)，酪氨酸、甲硫氨酸、組氨酸、賴氨酸和色氨酸具有抗氧化功能，在C末端含有色氨酸或酪氨酸殘基的三肽有很強(qiáng)的清除自由基能力，某些由2～6個(gè)氨基酸殘基組成的多肽具有抗氧化功能，Jung等[32]從發(fā)酵藍(lán)貽貝醬中分離鑒定出Phe-Gly-His-Pro-Tyr，具有較強(qiáng)抗氧化能力。小肽可以穿過腸壁，蛋白質(zhì)或大分子肽需要在胃腸道進(jìn)一步降解[33]，抗氧化肽與其他抗氧化劑，如酚類化合物一起可發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)[34]。

表1 發(fā)酵食品中鑒定出的生物活性肽Table 1 Some bioactive peptides identified in fermented food

發(fā)酵水解蛋白成小肽可降低食品中蛋白的致敏性，特別是對(duì)過敏原P34的反應(yīng)，發(fā)酵微生物分泌的蛋白酶起關(guān)鍵作用，因此發(fā)酵微生物的類型決定水解蛋白的種類和抗體識(shí)別的構(gòu)象類型。Herian等[35]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵能降低大豆致敏性，但是負(fù)責(zé)致敏反應(yīng)的過敏原還不確定。Tsuji等[36]研究發(fā)現(xiàn)味噌在大豆過敏病人血清中對(duì)高抗大豆過敏原P34沒有免疫反應(yīng)。Takahashi等[37]研究發(fā)現(xiàn)，納豆生產(chǎn)過程中，微生物特別是納豆菌分泌的蛋白酶降解蛋白成肽，沒有免疫活性，不與P34或大豆過敏病人的血清結(jié)合。

熱處理和發(fā)酵時(shí)間影響肽的水解效率，F(xiàn)ischer等[38]發(fā)現(xiàn)，高濕度熱處理的大豆發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生更多的活性肽。生物活性肽的功能依賴其結(jié)構(gòu)，受水解過程影響[39]，酶的種類、溫度和樣品制備等不同條件會(huì)產(chǎn)生不同功能特性的肽。研究證明，發(fā)酵周期較長的豆制品表現(xiàn)出更好的抗癌和抗突變活性，并且隨著發(fā)酵時(shí)間延長活性增強(qiáng)，但這些活性與肽的關(guān)系需進(jìn)一步確定[40]。發(fā)酵很難水解糖蛋白、磷酸化蛋白和其他翻譯后修飾蛋白或含有較多二硫鍵的結(jié)構(gòu)域，芽孢桿菌和霉菌的蛋白酶只能水解大豆蛋白為大片段肽，這些肽在特定水解酶的進(jìn)一步作用下才能生成高活性的肽。

2.2 植物化學(xué)物成分

植物化學(xué)物是指具有生物活性的非營養(yǎng)植物化學(xué)物質(zhì)，可以保護(hù)植物免受生態(tài)和環(huán)境的威脅，大豆中含有多種植物化學(xué)物質(zhì)，如：大豆異黃酮、胰蛋白酶抑制劑、植酸、皂苷等。現(xiàn)代研究證明，某些植物化學(xué)物質(zhì)可以降低慢性疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)酵過程可以改變植物化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或含量，對(duì)食品的功能性產(chǎn)生影響。

大豆異黃酮是大豆生長過程中產(chǎn)生的非類固醇芳香環(huán)類次生代謝產(chǎn)物，目前已發(fā)現(xiàn)15種(表2)，是大豆和大豆食品中主要的生理活性物質(zhì)[41]，整粒大豆中異黃酮的含量約為0.3%，主要以活性較低的葡萄糖苷和丙二酰葡萄糖苷形式存在，其中大豆苷和染料木苷占異黃酮總量的90%以上[42]。作為一類重要的生理活性物質(zhì)，異黃酮具有與內(nèi)源性雌激素類似的結(jié)構(gòu)，它們和雌激素受體微弱結(jié)合，作為激素或激素拮抗劑，通過降低胰島素抗性，改善胰島素分泌和β-細(xì)胞質(zhì)量，發(fā)揮雌激素或抗雌激素作用，從而改善糖平衡，具有預(yù)防和治療糖尿病、心腦血管疾病和抗腫瘤等功能[43]。大豆異黃酮具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是雙向調(diào)節(jié)雌激素活性，即對(duì)雌激素水平高者，能起到抑制其活性的作用，對(duì)雌激素低者，可起到促進(jìn)其活性的作用；二是能有選擇性地與雌激素受體結(jié)合，從而有效避免因補(bǔ)充雌激素可能誘發(fā)癌癥的危險(xiǎn)[44]。大豆異黃酮在小腸中以苷元形式被吸收，將大豆異黃酮糖苷轉(zhuǎn)化為苷元，其雌激素受體結(jié)合的生物活性提高30倍[44]，人體實(shí)驗(yàn)也顯示，大豆異黃酮苷元比糖苷吸收更快、吸收量更大[45]。

發(fā)酵是提高大豆異黃酮生物利用率的有效途徑，微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶將大豆異黃酮糖苷分解為苷元形式，可以提高其吸收率和生理活性，更有效地調(diào)節(jié)葡萄糖代謝[46]。發(fā)酵豆制品中異黃酮苷元占異黃酮總量的40%以上，有的甚至達(dá)到100%。Yin Lijun等[47]研究發(fā)現(xiàn)腐乳發(fā)酵過程中，大豆異黃酮幾乎可全部由糖苷形式轉(zhuǎn)化成苷元形式，更好地在體內(nèi)發(fā)揮生理活性。發(fā)酵6個(gè)月的日本味噌中大豆異黃酮糖苷由86.4%降低到44.9%，苷元?jiǎng)t由9.6%上升至53.3%，發(fā)酵90d的韓國豆醬中總糖苷由1827mg/kg 降到487mg/kg，但總苷元由 22mg/kg增到329mg/kg[48]。

發(fā)酵菌種對(duì)異黃酮代謝影響較大，米曲霉引起異黃酮代謝的程度較大[49]。腸道僅能吸收50%的大豆異黃酮，并且很可能以大豆異黃酮代謝物的形式被吸收。發(fā)酵產(chǎn)生潛在生物活性的大豆異黃酮代謝物，并且發(fā)酵食品的益生菌有利于水解和吸收大豆異黃酮的腸道菌群的形成。關(guān)于大豆異黃酮的代謝物，目前關(guān)注較多的是雌馬酚，其他代謝產(chǎn)物的可能生物活性還沒有很好地研究，大豆異黃酮代謝的復(fù)雜性加劇了描述這些復(fù)合物的吸收和代謝的難度。雌馬酚作為大豆異黃酮的代謝終產(chǎn)物，具有比其前體物大豆苷元更強(qiáng)的雌激素活性，然而，并非所有人都能最終代謝產(chǎn)生雌馬酚，研究發(fā)現(xiàn)，人群中僅有30%～50%的個(gè)體能夠代謝產(chǎn)生這種物質(zhì)，且不同人種對(duì)雌馬酚的代謝能力也不一樣。人體能否將大豆異黃酮代謝為雌馬酚，關(guān)鍵取決于機(jī)體內(nèi)腸道微生物菌群的組成、代謝能力及遺傳因素。目前尚未鑒定出大豆異黃酮代謝的關(guān)鍵菌種，也不明確個(gè)體間雌馬酚生產(chǎn)菌株的種類存在差異的原因。膳食因素被認(rèn)為是促進(jìn)雌馬酚生成的原因之一，尤其是當(dāng)膳食中含有益生元和益生菌等成分時(shí)。國外研究發(fā)現(xiàn)，與不能代謝產(chǎn)生雌馬酚的人群相比，能夠代謝產(chǎn)生雌馬酚的人群往往攝入更少的脂肪和更多的碳水化合物。在成年素食者中，雌馬酚的代謝比例為59%，而非素食者的代謝率僅為25%。對(duì)于不能代謝大豆異黃酮產(chǎn)生雌馬酚的人群來說，通過攝入發(fā)酵豆制品可能是一條獲得雌馬酚的途徑，但是，目前關(guān)于發(fā)酵豆制品中的微生物能否代謝大豆異黃酮產(chǎn)生雌馬酚還缺少研究。

表2 大豆異黃酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)Table 2 Chemical structure of soy isoflavones

傳統(tǒng)意義上被視為抗?fàn)I養(yǎng)因子的胰蛋白酶抑制劑、植酸和皂苷在發(fā)酵過程中會(huì)被破壞，被認(rèn)為是提高食品生物利用率的有效途徑。大豆胰蛋白酶抑制劑約占種子蛋白質(zhì)干質(zhì)量的2%，大豆抗?fàn)I養(yǎng)作用的40%由胰蛋白酶抑制劑引起，其中，鮑曼貝爾克胰蛋白酶抑制劑(BBI)研究較多，BBI是2S大豆蛋白組分，含量為種子蛋白質(zhì)干質(zhì)量的0.6%左右，分子質(zhì)量為8kD，可同時(shí)抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性，Barampama等[50]發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆制品胰蛋白酶抑制劑含量通常較低，乳酸菌發(fā)酵導(dǎo)致其含量降低。醬油胰蛋白酶抑制劑含量為3.3mg/g，味噌為23mg/g，去除味噌脂肪或加熱處理，胰蛋白酶抑制劑含量會(huì)進(jìn)一步降低[51]。大豆皂苷含有非極性三萜醇苷元，與一個(gè)或多個(gè)極性低聚糖相連，具有雙親特性，豆腐中皂苷干基含量大約為0.3%～0.33%，發(fā)酵會(huì)導(dǎo)致其含量降低[52]。植酸長期以來被認(rèn)為會(huì)干擾礦物質(zhì)吸收，植酸在蒸煮及烹飪加工過程中穩(wěn)定，也不受擠壓等物理作用影響，但發(fā)酵能降解植酸，天培發(fā)酵中微生物分泌的植酸酶能部分水解植酸，非發(fā)酵大豆產(chǎn)品中植酸干基含量一般為1%～3%，天培植酸干基含量降為0.5%～1.2%[53]。目前研究發(fā)現(xiàn)，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子具有降低膽固醇、預(yù)防癌癥等功能，能調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡通路，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的程序性死亡[54]，特別是BBI能抑制人類前列腺癌細(xì)胞增殖，并已應(yīng)用于癌癥患者的臨床實(shí)驗(yàn)[55]，以前認(rèn)為其是抗?fàn)I養(yǎng)成分，但最近研究發(fā)現(xiàn)其有降膽固醇和抗癌作用。

2.3γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(GABA)是一種普遍存在于自然界動(dòng)植物中的天然非蛋白質(zhì)氨基酸，為調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、舒緩血壓和利尿的神經(jīng)遞質(zhì)，具有多種生理功能，并具有類似于谷氨酸的甜味，能增強(qiáng)食品風(fēng)味[56]。

GABA生物合成的原料或前體物質(zhì)主要是谷氨酸，可由谷氨酸脫羧生成，發(fā)酵過程能否合成GABA的關(guān)鍵在于微生物是否分泌高活性的谷氨酸脫羧酶(圖1)。日本政府規(guī)定市場(chǎng)上作為營養(yǎng)輔助食品的GABA攝食，通常每日20～30mg分次食用，每日最高攝入量不超過100mg，是極安全的物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，通過攝入發(fā)酵食品獲得足夠量的GABA是可行的，發(fā)酵食品富含谷氨酸，為GABA合成提供前體物質(zhì)，發(fā)酵微生物產(chǎn)生谷氨酸脫羧酶有利于其轉(zhuǎn)化。作為一種類似于中國豆豉的傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品，印尼天培中GABA的干基含量可高達(dá)12.68mg/g[57]；很多奶酪含有GABA，奶酪生產(chǎn)成熟期，牛乳中的酪蛋白逐漸降解成肽和氨基酸，其中谷氨酸在細(xì)菌分泌的谷氨酸脫羧作用下生成GABA[58]。

圖1 γ-氨基丁酸合成及降解過程Fig.1 Synthesis and degradation of γ-aminobutyric acid

環(huán)境條件和發(fā)酵菌種影響GABA的積累，低pH值[59]和厭氧環(huán)境[60]有利于增加谷氨酸脫羧酶的活性，從而積累GABA。Aoki 等[56]用少孢根霉發(fā)酵大豆20h后，充入氮?dú)馀囵B(yǎng)5h，發(fā)現(xiàn)制得的天培GABA含量為3.70mg/g，是傳統(tǒng)發(fā)酵天培的12倍。Park等[61]采用谷氨酸脫羧酶活性強(qiáng)的枯草芽孢桿菌發(fā)酵韓國大醬，其GABA含量可達(dá)0.15mg/g。乳酸菌由于含有谷氨酸脫羧酶且具有一定的安全性，逐漸成為近年來研究的熱點(diǎn)。不同來源的具有GABA生產(chǎn)能力的乳酸菌不斷被報(bào)道，如從韓國泡菜分離到的短乳桿菌(Lactobacilllus brevis)[62]、從干酪發(fā)酵劑中得到的乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)[58]和從泡菜、發(fā)酵黃漿水中得到的植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、戊糖乳桿菌(Lactobacillus pentosus)、彎曲乳桿菌(Lactobacillus curvatus)等都具有較好的產(chǎn)GABA的能力[57]。Yokorama等[62]利用酒糟培養(yǎng)短乳桿菌IFO 12005，發(fā)現(xiàn)該菌株在培養(yǎng)2d后幾乎能夠轉(zhuǎn)化所有的游離谷氨酸，GABA最終濃度能達(dá)到10.18mmol/L。Nomura等[58]從生產(chǎn)奶酪的菌株中分離得到一株乳酸菌用于奶酪生產(chǎn)，其GABA含量達(dá)到了0.38mg/g。Komatsuzaki等[57]篩選出的副干酪乳桿菌在優(yōu)化后的培養(yǎng)條件下能積累GABA達(dá)302mmol/L。通過篩選不同的微生物，甚至在發(fā)酵過程中添加乳酸菌或酵母菌，特別是谷氨酸脫羧酶活性很強(qiáng)的微生物菌株，可以富集GABA，使發(fā)酵食品真正成為一種藥食同源的保健食品，這從技術(shù)上為我們提供了一種新的思路。

3 發(fā)酵豆制品與食鹽

發(fā)酵豆制品通常含鹽量較高，食鹽能降低發(fā)酵食品的水分活度，抑制微生物生長，有效延長貨架期，例如，食鹽在腐乳腌坯過程中降低豆腐坯水分含量及活度，在后酵過程中，使其滲透壓達(dá)到平衡，均起抑制有害微生物生長的作用[63]。除了提高貯藏性，食鹽也會(huì)對(duì)一些功能組分產(chǎn)生影響，高濃度食鹽會(huì)抑制某些酶的活性或通過直接干預(yù)生化反應(yīng)來阻抑某些特定活性成分生成，Wang Lijun等[64]研究發(fā)現(xiàn)高鹽可以導(dǎo)致豆豉抗氧化活性及異黃酮含量降低。流行病學(xué)研究表明，每日食鹽攝入量與高血壓發(fā)病率呈正相關(guān)性[65]。食鹽攝入過多會(huì)引發(fā)高血壓，并會(huì)大大降低產(chǎn)品的攝入量。膳食指南中建議每人每天食鹽的攝入量不超過6g，與之相比發(fā)酵豆制品的含鹽量還需下調(diào)。但是單純降低鹽含量又會(huì)引起產(chǎn)品酥爛易碎，風(fēng)味改變，發(fā)臭變質(zhì)，保質(zhì)期短等弊端。因此如何解決低鹽與保藏、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味之間的矛盾是今后腐乳發(fā)展的研究方向。

雖然降低發(fā)酵豆制品食鹽含量是大勢(shì)所趨，但作為調(diào)味品，發(fā)酵豆制品中的食鹽在某種程度上是不可替代的，日本科研工作者的一些研究成果可能給我們一些新的啟發(fā)，日本學(xué)者給食鹽敏感性大鼠飼喂高鹽餌料，導(dǎo)致血壓升高，飼喂同樣食鹽含量的味噌，反而起到抑制高血壓的作用[66]。對(duì)胃癌也有同樣效果，食鹽能增加胃癌的發(fā)生率，而含有相同鹽分的味噌對(duì)胃癌有抑制作用，豆醬發(fā)酵成熟度越高，其抑制效果越明顯。這就提示我們：發(fā)酵豆制品中的食鹽和膳食中直接添加的食鹽對(duì)人體生理影響可能不同，以發(fā)酵豆制品形式攝入的食鹽可能不會(huì)造成健康危險(xiǎn)，但其研究目前還僅限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并且機(jī)制還不太清楚。

4 發(fā)酵豆制品分子生物學(xué)研究

微生物在發(fā)酵食品中處于核心地位，對(duì)發(fā)酵食品特征性的風(fēng)味、滋味、營養(yǎng)和功能性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，某些發(fā)酵食品中的微生物本身就是益生菌，在抑制有害微生物生長，延長食品保藏期的基礎(chǔ)上，可促進(jìn)人體腸道微生態(tài)健康[67]。發(fā)酵食品分子生物學(xué)研究主要集中在發(fā)酵微生物上，日本科研工作者歷經(jīng)4年4個(gè)月成功破譯了米曲霉基因組[68]，發(fā)現(xiàn)米曲霉約含有3800萬個(gè)堿基對(duì)，共有8條染色體，包含約1.2萬個(gè)基因，在基因組已被破譯的微生物中，米曲霉的堿基數(shù)是最多的，與相近的曲霉菌相比，米曲霉基因數(shù)要多出30%左右，這也許可以解釋米曲霉所具有的一些獨(dú)特生物特征。該成果首次從微觀領(lǐng)域?qū)γ浊惯M(jìn)行深入研究，基因組所包含的信息可以用來尋找米曲霉發(fā)酵的最適條件，將有助于提高食品釀造業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)酵食品中微生物的分子生物學(xué)研究關(guān)注較多的是益生菌及其與益生功能的關(guān)系。對(duì)益生菌進(jìn)行基因分析及遺傳改造的研究可能會(huì)產(chǎn)生新的益生菌株，這些菌株在活體或離體實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出新的益生功能，并能開發(fā)出具有功能特性的益生菌產(chǎn)品。乳酸菌中部分菌種的全基因序列測(cè)序結(jié)果的公布、對(duì)乳酸菌遺傳信息調(diào)控路徑的深入分析研究以及功能基因組學(xué)在食品級(jí)微生物研究中的應(yīng)用，將為開發(fā)乳酸菌表達(dá)系統(tǒng)，使更多的外源基因在乳酸菌表達(dá)系統(tǒng)中成功表達(dá)奠定基礎(chǔ)。利用乳酸菌可以表達(dá)一些對(duì)人體有益的外源基因或開發(fā)出適合工業(yè)菌株的質(zhì)?？寺』虮磉_(dá)載體，提供更為優(yōu)良的基因工程菌。工業(yè)上已使用乳酸菌基因工程菌生產(chǎn)纖溶酶，纖溶酶最早由納豆桿菌發(fā)酵生產(chǎn)的納豆中分離得到，是一種有防治心腦血管血栓形成作用的絲氨酸蛋白酶。中國豆豉、印度天醅和韓國清曲醬中也分離出纖溶酶[69]。其中，納豆激酶和豆豉纖溶酶有望成為新型溶栓藥物，對(duì)其分子生物學(xué)方面的研究，一方面通過基因定點(diǎn)突變技術(shù)有目的地改造豆豉纖溶酶基因，從而提高其熱穩(wěn)定性和酶活力，另一方面通過構(gòu)建高表達(dá)載體，優(yōu)化表達(dá)系統(tǒng)提高其基因表達(dá)水平，從而利用基因工程菌生產(chǎn)纖溶酶。Liang Xiaobo等[70]將納豆激酶的基因轉(zhuǎn)入乳球菌中得到有效表達(dá)，產(chǎn)生重組蛋白的纖維蛋白溶解活性達(dá)到41.7U/mL，可用于預(yù)防血栓和動(dòng)脈粥樣硬化。乳酸菌中與維生素產(chǎn)生相關(guān)的基因也有研究，例如乳酸菌(Lactococcus lactisMG1363)中與葉酸生物合成有關(guān)的基因已被確定，已有使用該菌增加葉酸產(chǎn)量方面的報(bào)道[71]。

對(duì)發(fā)酵微生物進(jìn)行基因改造可以改善發(fā)酵豆制品風(fēng)味。在米曲霉基因組破譯的基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)，米曲霉含有大量與蛋白質(zhì)和脂肪分解酶相關(guān)的基因，與發(fā)酵食品風(fēng)味形成密切相關(guān)，對(duì)這些基因進(jìn)行改造可能釀造更具風(fēng)味的醬油、豆豉等發(fā)酵食品。分子生物學(xué)手段也被用于納豆風(fēng)味改善方面的研究，Takemura等[72]刪除納豆菌亮氨酸脫氫酶基因構(gòu)建突變菌株yqiT1，使用該菌制作納豆可以將異丁酸、異戊酸和2-甲基丁酸等支鏈短鏈脂肪酸的含量由70.7mg/100g降至0.7mg/100g，基本消除了其不愉快的風(fēng)味。Kada等[73]敲除納豆菌兩個(gè)谷氨酸脫氫酶基因rocG和gudB，將納豆中氨的生成量減少了一半。

基因組學(xué)和相關(guān)分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)提供了深入了解發(fā)酵微生物作用機(jī)制的手段，有助于了解發(fā)酵微生物如何與底物及其他微生物相互作用，為改善發(fā)酵豆制品風(fēng)味、營養(yǎng)和功能性提供了新的途徑。

5 展 望

發(fā)酵豆制品具有豐富的營養(yǎng)和功能性，但其工業(yè)化程度不高，因此，推進(jìn)發(fā)酵豆制品從手工做法和經(jīng)驗(yàn)科學(xué)向工業(yè)化和生命科學(xué)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)方面發(fā)展十分必要。通過工藝調(diào)查和改進(jìn)，研發(fā)科學(xué)合理的發(fā)酵工藝，克服傳統(tǒng)發(fā)酵中不合理工藝所帶來的不利影響，發(fā)揮發(fā)酵產(chǎn)生的有利影響，促進(jìn)傳統(tǒng)工藝合理化、數(shù)字化，提升發(fā)酵豆制品工業(yè)化水平是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。功能性是未來發(fā)酵豆制品的發(fā)展方向，如何在保持發(fā)酵豆制品獨(dú)特風(fēng)味的基礎(chǔ)上提高其功能性，對(duì)提升食用價(jià)值，促進(jìn)人類健康意義重大。

發(fā)酵豆制品食鹽含量較高，不符合現(xiàn)代低鹽飲食的趨勢(shì)，并且也極大地限制了其消費(fèi)量。因此，在兼顧品質(zhì)和功能性的基礎(chǔ)上，力求達(dá)到低鹽化的效果，使發(fā)酵豆制品既能保持原有的細(xì)膩口感和獨(dú)特風(fēng)味，又能有效降低含鹽量，縮短生產(chǎn)周期，是非常值得深入研究的。

實(shí)際上，日本納豆也是傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品，經(jīng)科學(xué)化、工業(yè)化開發(fā)已成為集美味、營養(yǎng)、功能為一身的世界名品。相信只要在弘揚(yáng)傳統(tǒng)的同時(shí)，重視科學(xué)開發(fā)，加強(qiáng)傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品功能性研究，傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品一定會(huì)受到人們?cè)絹碓蕉嗟那嗖A，市場(chǎng)必將更加廣闊。

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Changes and Regulations of Ingredients and Nutritional Factors in Fermented Soybean Products during Fermentation

MA Yan-li，LI Li-te*
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Fermented foods are food substrates that are invaded or overgrown by edible microorganisms whose enzymes hydrolyse polysaccharides, proteins and lipids to nontoxic products with rich nutrients, a variety of functions and far-reaching impact on human health. Fermented soybean products are a large class of fermented food and hold an important position in Asian people,s diet. It is becoming increasingly popular in western countries. In recent years, a number of functional factors have been reported in fermented soybean foods, which reveal antioxidant, blood pressure reduction, blood sugar reduction, thrombolytic,anti-mutagenic function. Understanding chemical composition change and regulation of fermented soybean products is of great significance to improve human nutrition and functions, thus helping to further enhance the food value of fermented soybean products and promote human health. This paper reviews the changes and regulations of ingredients of nutritional and functional relevance during the production of fermented soybean products. Future trends in research and development of fermented soybean products are also discussed.

fermented soybean products；nutrition；functional factors；regulation

TQ920.1

A

1002-6630(2012)03-0292-08

2011-09-18

馬艷莉(1982—)，女，博士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵食品功能性。E-mail：xuexi_myl@sina.com

*通信作者：李里特(1948—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏加工和食品工程。E-mail：llt@cau.edu.cn