接種不同乳酸菌改善納豆芽孢桿菌發(fā)酵的全豆豆乳品質(zhì)研究

武 旭，錢 和

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122)

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接種不同乳酸菌改善納豆芽孢桿菌發(fā)酵的全豆豆乳品質(zhì)研究

武 旭，錢 和*

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122)

摘要[目的]改善納豆芽孢桿菌發(fā)酵的全豆豆乳品質(zhì)。[方法]利用納豆芽孢桿菌和不同的乳酸菌共同發(fā)酵全豆豆乳，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵豆乳的微生物數(shù)量、納豆激酶酶活、pH的變化以及豆乳的感官評(píng)分進(jìn)行研究。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，利用漢森商業(yè)乳酸菌菌種與納豆芽孢桿菌共同發(fā)酵全豆豆乳，豆乳中乳酸菌與納豆菌均能夠良好生長(zhǎng)，所得發(fā)酵豆乳感官評(píng)分最高、納豆激酶酶活最高。[結(jié)論]研究改善了納豆產(chǎn)品的風(fēng)味，可為大豆深加工提供參考。

關(guān)鍵詞發(fā)酵豆乳；混合發(fā)酵；乳酸菌；納豆芽孢桿菌；納豆激酶

納豆是一種發(fā)酵大豆產(chǎn)品，是由蒸煮過(guò)的大豆接種納豆芽孢桿菌發(fā)酵而成。國(guó)內(nèi)外研究表明，納豆具有多種保健功效，包括溶解血栓、抗菌消毒、降血壓、抗氧化、助消化、維持腸道健康、防治骨質(zhì)疏松、抗癌等作用[1]。納豆的食療作用顯著，但納豆有令人不悅的氨嗅味，在我國(guó)的消費(fèi)低于其傳統(tǒng)消費(fèi)國(guó)日本。改善納豆風(fēng)味的主要方法有簡(jiǎn)單加以芥末醬油等調(diào)料、添加輔料[2]、控制發(fā)酵條件[3]、冷凍干燥[4]、超高壓[5]、混合發(fā)酵[6]等。

傳統(tǒng)納豆是固體發(fā)酵。液體可以通過(guò)管道運(yùn)輸，發(fā)酵過(guò)程容易控制，規(guī)模易擴(kuò)大，成分易控制，后續(xù)加工較為簡(jiǎn)單。采用豆?jié){，而非全豆進(jìn)行發(fā)酵，擴(kuò)大生產(chǎn)較為容易。傳統(tǒng)豆制品加工中的制漿工藝，多去皮去渣，造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了污染。以全豆豆?jié){為原料制備富含納豆激酶的酸豆乳，對(duì)大豆進(jìn)行全利用，避免了對(duì)環(huán)境的污染。

開(kāi)發(fā)一款風(fēng)味良好、加工工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的富含納豆激酶的產(chǎn)品，市場(chǎng)前景廣闊，有利于納豆這一健康食品的推廣。利用全豆豆?jié){進(jìn)行發(fā)酵，對(duì)大豆進(jìn)行全利用，液體發(fā)酵易于工業(yè)化生產(chǎn)，基本無(wú)副產(chǎn)物產(chǎn)生。筆者利用乳酸菌產(chǎn)酸產(chǎn)香的性質(zhì)，改善納豆芽孢桿菌發(fā)酵帶來(lái)的不良風(fēng)味，通過(guò)混合菌種發(fā)酵，改善了產(chǎn)品的風(fēng)味，同時(shí)也為大豆的深加工提供一個(gè)新思路，有利于提高大豆這種在我國(guó)種植廣泛的農(nóng)作物的附加值。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1菌種。納豆芽孢桿菌(Bacillusnatto)為實(shí)驗(yàn)室保存菌種；植物乳桿菌(L.plantarum，L.p)、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus，L.a)、德式乳桿菌保加利亞亞種(L.delbrueckiisubsp.bulgaricus，L.db)、嗜熱鏈球菌(S.thermophilus,S.t)、乳酸乳球菌乳亞種(L.lactis.subsp.lactis，L.l)，由江南大學(xué)生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心提供；Hanson商業(yè)發(fā)酵菌株、Danisco商業(yè)發(fā)酵菌株、光明ST3商業(yè)發(fā)酵菌種，在該試驗(yàn)中縮寫編號(hào)依次為H、D、S。

1.1.2主要試劑。纖維蛋白原、凝血酶、尿激酶，購(gòu)自中國(guó)藥品生物鑒定所；其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.1.3主要儀器設(shè)備。KS996初粉碎機(jī)；膠體磨，廊坊市廊通機(jī)械有限公司；高壓均質(zhì)機(jī)，上海市東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；FE20型pH 計(jì)，祈合電器有限公司；LS-B50L高壓蒸汽滅菌鍋，上海醫(yī)用核子廠；W-CJ-1FD 超凈工作臺(tái)，蘇州安泰空氣技術(shù)公司。

1.2方法

1.2.1種子液制備。保存的納豆桿菌菌種由斜面接種到裝有100 mL營(yíng)養(yǎng)肉湯中，37 ℃下，180 r/min搖床培養(yǎng)16 h，制得納豆菌種子液。乳酸菌菌種，分別由斜面接種到100 mL的MRS培養(yǎng)基中，放在37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)16 h，制得乳酸菌種子液。

1.2.2全豆豆乳的制備。全豆豆乳制備工藝流程：大豆→清洗→浸泡→熱燙→制漿→膠體磨→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷藏→成品。選取顆粒飽滿、無(wú)霉變、無(wú)劣質(zhì)的優(yōu)質(zhì)大豆，洗凈，以豆水比1∶3 g/mL的比例，4 ℃浸泡18 h，0.5%的NaHCO3溶液熱燙，按豆水比1∶8 g/mL磨漿，過(guò)膠體磨，40 MPa均質(zhì)。

1.2.3發(fā)酵豆乳的制備。按照“1.2.2”制得的全豆豆?jié){殺菌條件：115 ℃，15 min。冷卻至40 ℃，按照1∶1比例接種納豆芽孢桿菌和乳酸菌，37 ℃搖床發(fā)酵12 h，搖床轉(zhuǎn)速100 r/min，37 ℃靜置發(fā)酵8 h，冷藏后熟得到成品。

1.2.4菌落計(jì)數(shù)方法。納豆菌數(shù)量依照GB 4789.2食品微生物檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定[7]，乳酸菌數(shù)量依照GB 4789.35測(cè)定[8]。

1.2.5納豆激酶活力的測(cè)定。纖維蛋白平板法，參照并改良Astrup法制備雙層纖維蛋白平板[9]，下層為2.5%的瓊脂，上層為一支纖維蛋白原。先溶于3 mL 37 ℃無(wú)菌水中，再溶于20 mL已滅菌的巴比妥納緩沖液中；另取0.6 g瓊脂糖溶于40 mL巴比妥納緩沖液中滅菌冷卻至60 ℃，二者迅速混勻，加入人凝血酶300 μL(20 U/mL)，搖勻倒入4個(gè)Φ 9 mm已凝固的瓊脂平板上層，靜置1 h，用3 mm打孔器打孔，將尿激酶標(biāo)準(zhǔn)品(20、40、60、80、100、120、140、160 U/mL)各7 μL點(diǎn)樣于新配制的纖維蛋白平板上，放置10 min，移入37 ℃培養(yǎng)箱，保溫17 h后取出測(cè)定溶栓圈的垂直直徑，并以垂直直徑乘積(cm2)為橫坐標(biāo)，以尿激酶濃度(U/mL)為縱坐標(biāo)作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線。

測(cè)定時(shí)取納豆激酶樣品用巴比妥納緩沖液稀釋至適當(dāng)濃度，取7 μL點(diǎn)樣于纖維蛋白平板上，并以80 U/mL尿激酶作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，測(cè)量其形成透明圈2條相互垂直的直徑，并計(jì)算其面積，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品活力Y值(U/mL)。其中樣品的X值=樣品溶栓圈直徑乘積(cm2)/校正系數(shù)f；f=樣品平板尿激酶對(duì)照溶栓圈直徑乘積(cm2)/標(biāo)準(zhǔn)曲線中相對(duì)應(yīng)的尿激酶溶栓圈直徑乘積(cm2)。

1.2.6pH的測(cè)定。采用酸度計(jì)直接測(cè)定。

1.2.7產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)。由5名男生和5名女生組成感官鑒評(píng)小組，并接受感官鑒定培訓(xùn)。小組成員要求對(duì)酸豆乳的表觀、氣味、風(fēng)味和質(zhì)地指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，感官審評(píng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1　感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2結(jié)果與分析

當(dāng)乳酸菌與納豆菌同時(shí)接種，靜置培養(yǎng)時(shí)，乳酸菌生產(chǎn)迅速，成為優(yōu)勢(shì)菌落，產(chǎn)酸、消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使納豆菌無(wú)法快速生長(zhǎng)。所以，納豆芽孢桿菌與乳酸菌共同發(fā)酵中，應(yīng)使納豆菌先大量生長(zhǎng)，可在接種納豆芽孢桿菌一段時(shí)間后再接種乳酸菌[10]，也可以在同時(shí)接種后，通過(guò)控制發(fā)酵條件，促進(jìn)納豆芽孢桿菌生長(zhǎng)[11]。

在同時(shí)接種后，進(jìn)行搖床培養(yǎng)，增加培養(yǎng)基溶氧量，促進(jìn)好氧的納豆菌快速生長(zhǎng)，進(jìn)而積累納豆激酶等發(fā)酵產(chǎn)物；在此發(fā)酵后期，改為靜置培養(yǎng)。發(fā)酵前期納豆芽孢桿菌的大量生長(zhǎng)造成培養(yǎng)基的低溶氧狀態(tài)；同時(shí)乳酸菌水解蛋白質(zhì)能力較弱，而納豆芽孢桿菌水解蛋白質(zhì)的酶系較強(qiáng)，為乳酸菌提供了氮源。這些因素促進(jìn)了乳酸菌的生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生了良好的風(fēng)味。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸，乳酸、乙酸的積累，最終也會(huì)抑制納豆芽孢桿菌、乳酸菌的生長(zhǎng)。同時(shí)，乳酸菌、納豆芽孢桿菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，二者的關(guān)系復(fù)雜，希望篩選出一株能與納豆芽孢桿菌良好共生且能改善納豆不良風(fēng)味的乳酸菌菌種。

2.1不同乳酸菌菌種對(duì)全豆納豆豆乳中納豆芽孢桿菌、乳酸菌數(shù)量的影響由表2可見(jiàn)，7個(gè)試驗(yàn)組，只有L.l不能與納豆芽孢桿菌良好共生，在前期搖床培養(yǎng)時(shí)，乳酸菌活菌數(shù)顯著下降，后期靜置培養(yǎng)時(shí)，乳酸菌活菌數(shù)略有上升；其余6個(gè)試驗(yàn)組中，乳酸菌與納豆菌都能在豆?jié){體系中良好共生。L.p和S為植物乳桿菌，發(fā)酵所得的豆乳中乳酸菌活菌數(shù)較高，分別為(9.24±0.13) lg(CFU/mL)、(9.97±0.04 )lg(CFU/mL)，這可能是因?yàn)橹参锶闂U菌能夠利用的碳源種類較多。此外，3種商業(yè)菌種發(fā)酵的豆乳中乳酸菌活菌數(shù)較高。

2.2不同試驗(yàn)組的納豆激酶酶活變化

2.2.1尿激酶標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖1為尿激酶的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以垂直直徑乘積為橫坐標(biāo)，尿激酶活性為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=-55.250 78+1.232 98x,R2=0.992 8。

2.2.2納豆激酶酶活力的變化。由圖2可見(jiàn)，L.l試驗(yàn)組納豆激酶活力最高，這與“2.1”中活菌數(shù)的結(jié)果相吻合，該試驗(yàn)組乳酸菌生長(zhǎng)受抑制，納豆芽孢桿菌獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足，生長(zhǎng)旺盛，因而其代謝產(chǎn)物納豆激酶積累較多，酶活較高。

整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，除L.l，其余6個(gè)試驗(yàn)組的納豆激酶酶活均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。在發(fā)酵前期，納豆芽孢桿菌大量生長(zhǎng)，積累代謝產(chǎn)物，納豆激酶酶活上升；而在后期，乳酸菌生長(zhǎng)加快，與納豆菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)體系的pH快速下降，混合發(fā)酵豆乳中的納豆激酶酶活下降。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，混合發(fā)酵豆乳中納豆激酶酶活從高到低依次為L(zhǎng).l、H、S、L.p、S.t+L.d、L.a、D，分別為388.8、300.8、282.0、264.0、235.5、215.2、200.0 U/mL。

2.3不同乳酸菌菌種對(duì)全豆酸豆乳pH的影響由圖3可見(jiàn)，L.p、L.l、S這3個(gè)試驗(yàn)組，在發(fā)酵前期，豆乳的pH先上升，主要原因是，前期納豆芽孢桿菌大量生長(zhǎng)，占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，并水解大豆蛋白產(chǎn)生氨基酸以及肽段；發(fā)酵后期，豆乳的pH下降，是由于乳酸菌大量生長(zhǎng)，產(chǎn)生乳酸，這又抑制了納豆芽孢桿菌的生長(zhǎng)。

表2　乳酸菌和納豆菌活菌數(shù)的變化

圖1　尿激酶標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　Standard curve of uokinase

圖2　發(fā)酵豆乳中納豆激酶酶活性的變化Fig.2　Change of the activity of nattokinase in fermented soymilk

S.t+L.d、L.a、D、H 4個(gè)試驗(yàn)組在發(fā)酵的過(guò)程中，pH整體呈下降趨勢(shì)，發(fā)酵初期下降較慢，發(fā)酵后期下降較快，整體呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)檫@4個(gè)試驗(yàn)組乳酸菌在發(fā)酵豆乳體系中生長(zhǎng)良好，同時(shí)產(chǎn)酸能力較強(qiáng)。前期pH下降速度較慢的原因是，納豆芽孢桿菌水解大豆蛋白產(chǎn)生了氨基酸、肽段，這對(duì)于pH的下降有延緩作用。

發(fā)酵結(jié)束時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)組所得的發(fā)酵豆乳的pH由高到低依次為L(zhǎng).l、L.p、D、S、S.t+L.d、H、L.a，分別為6.39、4.88、4.67、4.63、4.45、4.27、4.17。

圖3　發(fā)酵豆乳中pH的變化Fig.3　Change of pH value in fermented soymilk

2.4不同乳酸菌菌種對(duì)全豆酸豆乳感官評(píng)分的影響根據(jù)制定的評(píng)分表進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果如表3所示。利用納豆芽孢桿菌與乳酸菌共同發(fā)酵，利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)香的特性，改善納豆芽孢桿菌單獨(dú)發(fā)酵產(chǎn)生的不良風(fēng)味。因而，感官品質(zhì)是菌種篩選時(shí)考慮的重要指標(biāo)之一。

表3　發(fā)酵豆乳的感官評(píng)分

注：右上角標(biāo)的小寫英文字母表示每一列數(shù)值之間的差異顯著性(P<0.05)。

Note：Difference among lowercase letters in same column:P<0.05.

由表3可見(jiàn) ，L.l組香氣、滋味、總體接受程度評(píng)分均為最低，這是因?yàn)槿樗崛榍蚓閬喎N在混合發(fā)酵豆乳體系中生長(zhǎng)不旺盛，因而代謝產(chǎn)物較少，對(duì)混合發(fā)酵豆乳風(fēng)味改善作用弱。除了L.l試驗(yàn)組，各組的色澤評(píng)分沒(méi)有顯著差異。S.t+L.d試驗(yàn)組，組織狀態(tài)評(píng)分顯著低于除了L.l的5組。已有報(bào)道指出，發(fā)酵豆乳中蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在pH 4.5左右[12]。發(fā)酵豆乳的最佳pH在4.2～4.3[13]。S.t+L.d試驗(yàn)組發(fā)酵結(jié)束時(shí)pH為4.45，與4.5很接近，蛋白質(zhì)體系不穩(wěn)定對(duì)發(fā)酵豆乳的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。S、D、H 3個(gè)試驗(yàn)組所用的乳酸菌均為商業(yè)菌種，發(fā)酵豆乳的香氣、滋味、總體接受程度都較高，其中H試驗(yàn)組的感官總體接受程度最高。

3結(jié)論

該試驗(yàn)利用不同乳酸菌與納豆芽孢桿菌共同發(fā)酵，制作全豆豆乳，考察了各試驗(yàn)組在發(fā)酵過(guò)程中活菌數(shù)、酶活、pH的變化規(guī)律并對(duì)發(fā)酵豆乳的感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。試驗(yàn)表明，H組漢森商業(yè)乳酸菌菌種能與納豆芽孢桿菌一起在豆乳體系中良好生長(zhǎng)，所得發(fā)酵豆乳感官評(píng)分總體接受度最高，納豆激酶酶活最高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，選用漢森商業(yè)乳酸菌作為與納豆芽孢桿菌共同發(fā)酵豆乳的乳酸菌菌種。

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作者簡(jiǎn)介武旭(1991- )，女，江蘇連云港人，碩士研究生，研究方向：食品資源綜合利用。*通訊作者，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事食品安全研究。

收稿日期2016-03-30

中圖分類號(hào)TS 214

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)13-065-04

Improvement of the Quality of the Soybean Milk Fermented withBacillusnattothrough the Inoculation of Different Lactobacillus Strains

WU Xu, QIAN He*

(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122)

Abstract[Objective] The quality of soybean milk fermented with Bacillus natto was improved through the experiment. [Method] The Bacillus natto and different lactobacillus strains were used to ferment whole soybean milk.The change of microbial counts, activity of nattokinas, pH and sensory scores during its fermentation process was studied. [Result] The experimental result showed that the Hansen commercial lactobacillus and Bacillus natto, which were used in the soybean milk fermentation, could grow well.Both the sensory score of the fermented soymilk and the activity of enzyme and natto were highest. [Conclusion] The flavor of natto products is improved and the reference for soybean processing was provided.

Key wordsFermented soymilk; Co-fermentation; Lactobacillus; Bacillus natto; Nattokinase