納豆及其產(chǎn)物的研究與應(yīng)用

南芝潤，侯 磊，任 瑩，樊麗生，栗利元，田懷澤

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

納豆及其產(chǎn)物的研究與應(yīng)用

南芝潤，侯 磊，任 瑩，樊麗生，栗利元，田懷澤

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

納豆是日本的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，營養(yǎng)價(jià)值很高，富含蛋白質(zhì)、多種維生素及活性酶類，具有預(yù)防疾病和保健功能，如溶解血栓、抗癌、降血壓等。詳細(xì)綜述了納豆的營養(yǎng)價(jià)值和保健功效，并對(duì)納豆激酶、納豆菌及γ－聚谷氨酸的應(yīng)用研究、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，展望了納豆產(chǎn)業(yè)的廣闊前景。

納豆；溶血栓；納豆菌；納豆激酶；γ－聚谷氨酸

納豆 （Natto）是日本一種傳統(tǒng)的發(fā)酵豆制品。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，日本人長壽和他們?nèi)粘Ｉ攀车陌l(fā)酵食品有關(guān)[1]。發(fā)酵食品是指人類巧妙地利用有益微生物加工制造的一類食品，具有獨(dú)特的風(fēng)味，對(duì)人體具有一定的營養(yǎng)保健功效。在日本，納豆是消費(fèi)量最大的發(fā)酵食品，被認(rèn)為是日本人長壽的“秘方”。納豆是以大豆為原料，煮熟后接納豆芽孢桿菌發(fā)酵而成的。成熟的納豆顏色呈金黃色，外表面覆有一層黏性物質(zhì)，用筷子挑起時(shí)有長長的拉絲狀物質(zhì)[2]。納豆不僅營養(yǎng)豐富，而且具有預(yù)防疾病和保健的功能。納豆中的生理活性物質(zhì)賦予其多種保健功能，如溶解血栓、抗癌、降血壓、降低膽固醇、抗菌消炎、抗氧化延緩衰老、調(diào)節(jié)腸道、預(yù)防骨質(zhì)疏松癥等。特別是，納豆的溶血栓功效的證明使得納豆的促健功能被全世界食品營養(yǎng)學(xué)界和醫(yī)藥學(xué)界高度重視，納豆成為預(yù)防和改善心腦血管疾病的首選食藥同性功能食品。納豆在日本一直深受歡迎，其產(chǎn)值逐年增加，在美國、韓國等發(fā)達(dá)國家也很受歡迎。其已經(jīng)成為人們一日三餐的必備菜肴。我國納豆的研究是從20世紀(jì)90年代中后期才逐步開始的，納豆食品工業(yè)的發(fā)展才剛剛起步，并且進(jìn)展緩慢。也許是因?yàn)槿藗儾涣私饧{豆并且不習(xí)慣或無法接受它的風(fēng)味。

筆者對(duì)納豆及其產(chǎn)物在食品、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述，以加強(qiáng)對(duì)納豆及其產(chǎn)物的了解和推廣，拓展我國傳統(tǒng)的大豆制品，開發(fā)新產(chǎn)品，滿足人們的需求，造福于人類。

1 納豆的營養(yǎng)價(jià)值與保健功效

1.1 納豆的營養(yǎng)價(jià)值

納豆?fàn)I養(yǎng)全面，價(jià)值極高。每100 g納豆中[3]約含水分59.5 g，蛋白質(zhì)16.5 g，脂肪10.0 g，碳水化合物 12.1 g，食物纖維 6.7 g，鈣 90 mg，鉀 660 mg，鐵3.3 mg，維生素 B10.07 mg，維生素 B20.56 mg（是大豆發(fā)酵前的7倍），維生素E 0.4 mg等等。納豆中纖維素、鈣、鐵、鉀的含量甚至超過了雞蛋[4]。其在發(fā)酵過程中還產(chǎn)生或增加許多對(duì)人體有益的活性物質(zhì)，如各種酶類，有大家所熟知的納豆激酶、蛋白酶、脂肪酶、溶菌酶、γ-谷氨酸轉(zhuǎn)肽酶、超氧化物歧化酶（SOD）等等。此外，還含有異黃酮類、卵磷脂、皂甙、葉酸、亞油酸、多胺、染料木素、泛酸、生物素等生物活性成分。這些活性物質(zhì)和豐富的營養(yǎng)賦予納豆?fàn)I養(yǎng)醫(yī)療保健作用，被譽(yù)為“超級(jí)健康食品”。

納豆中含有18種氨基酸[5]，其中有8種是人體必需的氨基酸。據(jù)報(bào)道，大豆經(jīng)納豆菌發(fā)酵后，有50%～60%的大豆蛋白轉(zhuǎn)化成肽和氨基酸。蛋氨酸和賴氨酸是食物中最主要的限制性氨基酸，在納豆中它們分別占總氨基酸含量的1.35%和6.34%。納豆中的核黃素含量是蒸煮大豆的6倍多。核黃素是參與生物氧化的重要物質(zhì)。因此，食用納豆不失為人體攝入核黃素的重要途徑[6]。

1.2 納豆的保健功效

1.2.1 溶解血栓 納豆激酶[7]是日本的木須見洋行博士從納豆中分離純化并命名的一種絲氨酸蛋白酶，由275個(gè)氨基酸組成的單鏈多肽。該酶能強(qiáng)烈溶解血栓，具有多元化的溶栓機(jī)制，首先，它可以直接降解纖維蛋白，還可以刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)源纖維酶原激活劑；其次，激活體內(nèi)腎臟產(chǎn)生尿激酶原，研究發(fā)現(xiàn)，被激活的尿激酶能激活纖維酶原；再次，納豆激酶能夠降解或者失活纖溶酶原激活劑的抑制劑。

1.2.2 抗菌消毒 納豆菌是“公認(rèn)安全”（GRAS）的微生物，非常符合人類腸道需要的益生菌，在人體胃腸道中形成適宜有益菌生長的無氧環(huán)境，促進(jìn)厭氧菌的生長，如雙歧桿菌、乳酸桿菌和梭菌等，抑制需氧菌的生長，如腸桿菌和腸球菌等。納豆菌可以滅殺大腸桿菌 O-157，O-111，O-144，傷寒桿菌，痢疾桿菌，沙門氏菌等，對(duì)酵母菌、葡萄球菌有抑制作用。早在二次世界大戰(zhàn)時(shí)，人們就利用納豆來預(yù)防和治療傷寒、霍亂和痢疾。鐘青萍等[8]研究發(fā)現(xiàn)，納豆菌具有較強(qiáng)的抗菌作用和良好的穩(wěn)定性，抗菌蛋白抗菌譜較廣。

1.2.3 降血壓、抗癌 美國國家癌癥研究所在植物（水果、蔬菜等）中尋找抗癌化合物，研究發(fā)現(xiàn)，大豆含有5大類抗癌化合物：異黃酮、蛋白酶抑制劑、皂甙、植物甾醇和植酸化合物。納豆是大豆的發(fā)酵產(chǎn)品，其所含抗癌物質(zhì)的數(shù)量和含量都高于原料大豆，如多胺、染料木素、胰蛋白酶抑制劑。研究證實(shí)，這些物質(zhì)是納豆起抗癌作用的主要物質(zhì)。此外，納豆菌自身也可以殺死或有效破壞癌細(xì)胞。據(jù)調(diào)查[9]，在日本，乳腺癌的發(fā)生率僅為美國的1/15，前列腺癌的發(fā)生率為美國的1/4，這和日本人常吃納豆等豆制品有很大的緣故。納豆中含有的醇素，食用后可排除體內(nèi)部分膽固醇、分解體內(nèi)酸化型脂質(zhì)，使異常血壓恢復(fù)正常。

1.2.4 提高蛋白質(zhì)的消化率 納豆在發(fā)酵過程中產(chǎn)生各種酶類和多種維生素，如蛋白酶、纖維酶、納豆激活酶等。酶的作用主要是降低反應(yīng)所需的活化能，加速反應(yīng)的進(jìn)行。納豆菌具有較強(qiáng)的產(chǎn)消化酶的能力，能加快蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)的降解或分解速度。據(jù)報(bào)道[10]，有50%～60%的大豆蛋白轉(zhuǎn)化成肽和氨基酸。納豆菌發(fā)酵的大豆不僅含有大豆的全部營養(yǎng)，必需氨基酸含量高，而且擁有其他食品都不能替代的特殊營養(yǎng)成分。

1.2.5 其他功能[2，11]納豆還具有防止骨質(zhì)疏松、美容養(yǎng)顏、防治肥胖等功效。納豆的粗提物中含有多種抗氧化成分，如卵磷脂、亞油酸、不飽和脂肪酸、維生素等，可通過調(diào)節(jié)皮膚細(xì)胞水分和油脂的平衡，改善皮膚彈性，給皮膚細(xì)胞必需營養(yǎng)，起到滋潤皮膚、美容養(yǎng)顏的功效。納豆中富含的活性維生素K2與優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，可生成骨蛋白質(zhì)，再與鈣共同生成骨質(zhì)，增加骨密度，防止骨折和骨質(zhì)疏松。納豆中的黏液素具有很好的減肥效果。黏液素是由谷氨酸多肽（γ-PGA）以特別的結(jié)構(gòu)組成，γ-PGA具有很高的吸水性，不被人體腸道所吸收，與膳食纖維一起膨脹，減少人體對(duì)脂肪的吸收。納豆中的維生素B2是大豆發(fā)酵前的6倍，它支持人體脂肪的燃燒，防止人體脂肪的堆積，納豆“拒絕脂肪”的黏液素和“燃燒脂肪”的維生素K2的功效，使納豆具有健康、綠色的減肥功效。

2 納豆及其相關(guān)產(chǎn)物的應(yīng)用研究

2.1 納豆激酶的應(yīng)用

納豆激酶是由納豆菌分泌表達(dá)的堿性絲氨酸蛋白酶，具有極強(qiáng)的纖維蛋白溶解活性。據(jù)報(bào)道，其溶血栓活性是纖溶酶的4倍[12]。納豆激酶在溶解血栓時(shí)只分解主體物質(zhì)纖維蛋白，不水解血漿纖維蛋白原，所以，病人服用納豆激酶后體內(nèi)不會(huì)引發(fā)出血現(xiàn)象，并且無需大量服藥，因?yàn)榧{豆激酶在人體內(nèi)的半衰期較長。同時(shí)，納豆激酶具有很好的穩(wěn)定性，療效不會(huì)受人體的胃腸等特殊環(huán)境影響，其生產(chǎn)成本較低，安全性好，具有開發(fā)為新一代溶栓藥物的潛力。FUJITA等[13]以化學(xué)誘導(dǎo)血栓的大鼠作為實(shí)驗(yàn)樣本，研究納豆激酶、尿激酶、阿替普酶、彈性蛋白酶和血漿酶的溶栓效果，結(jié)果顯示，納豆激酶的溶栓效果最好。KAMIYA等[14]以雌性Wistar大鼠為受體檢驗(yàn)納豆激酶對(duì)血栓的預(yù)防效果，結(jié)果證明，納豆激酶具備良好的預(yù)防性抗血栓活性。日本科學(xué)家對(duì)成人進(jìn)行了納豆激酶血漿纖維蛋白溶解活性的實(shí)驗(yàn)[15]，結(jié)果顯示，血漿纖維蛋白降解產(chǎn)物顯著增多，說明納豆激酶增強(qiáng)了纖維蛋白的溶解活性。因此，認(rèn)為納豆激酶是一種有效的天然血栓溶解劑。

2.2 納豆菌的應(yīng)用研究

納豆菌是20世紀(jì)從納豆發(fā)酵食品中分離出來的益生菌株，屬于枯草芽孢桿菌屬，為需氧型革蘭氏陽性菌。休眠狀態(tài)的納豆菌以芽孢形式存在，因而能耐酸、耐堿、耐高溫（100℃）及耐擠壓，在胃酸環(huán)境中具有很高的穩(wěn)定性，對(duì)人體腸道中微生態(tài)的平衡具有很重要的作用。

2.2.1 微生態(tài)制劑 微生態(tài)制劑是用益生菌（Probiotics）培養(yǎng)而制成的一類只含活菌體或菌體代謝產(chǎn)物的制劑。納豆菌微生態(tài)制劑因其無污染、無毒副作用、試用效果顯著等成為了新型綠色高效的微生態(tài)制劑，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

金燕飛[16]在仔豬飼料中添加納豆菌后，發(fā)現(xiàn)仔豬生長發(fā)育加快。分析認(rèn)為是納豆菌抑制了仔豬腸道內(nèi)的需氧菌（如大腸桿菌）的生長，促進(jìn)了雙歧桿菌和乳酸菌的生長。SAMANYA等[17]在雞的日糧里添加納豆菌后，發(fā)現(xiàn)雞腸絨毛的濃密度和高度、腸絨毛細(xì)胞的面積等都有所增加，說明納豆菌可促進(jìn)雞的生長發(fā)育。石廣舉等[18]研究發(fā)現(xiàn)，納豆菌能顯著提高蝦機(jī)體的非特異性免疫能力，這表示納豆芽孢桿菌可作為抗生素飼料添加劑的有效替代物。

體外試驗(yàn)研究表明[19]，納豆菌的添加可以加快腸道對(duì)鐵、鈣及維生素D等的吸收，促進(jìn)動(dòng)物生長，縮短飼養(yǎng)周期。飼料中添加納豆菌后，可以增加飼料的可利用種類，并提高了飼料的轉(zhuǎn)化率[20]。

2.2.2 抗菌劑 納豆菌及其代謝產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)均具有廣譜抗菌作用，對(duì)熱、酸、堿環(huán)境表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，具有極強(qiáng)的穩(wěn)定遺傳抗菌作用。

張錦華等[21]研究納豆菌及其提取物對(duì)仔豬腸道幾種常見菌的體外抑菌作用，結(jié)果表明，納豆菌對(duì)大腸桿菌、葡萄球菌抑菌作用最明顯，對(duì)球腸菌、沙門氏菌抑菌作用較弱，對(duì)乳酸菌幾乎無抑菌作用。日本龜田教授研究發(fā)現(xiàn)，納豆菌對(duì)癌細(xì)胞的生長有抑制作用[22]。于萍等[23]在犢牛日糧中添加納豆枯草芽孢桿菌菌液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納豆菌可促進(jìn)溶纖維丁酸弧菌、脂解厭氧弧菌、黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和琥珀酸絲狀桿菌在其消化道中定植和生長。王繼偉等[24]研究發(fā)現(xiàn)，納豆芽孢桿菌次生代謝產(chǎn)物在抑制金黃色葡萄球菌及根霉等微生物方面效果很好，抑菌效果類似于那他霉素、乳酸鏈球菌素，具有廣譜抗菌作用，對(duì)革蘭氏陽性菌的抑菌效果尤其顯著。

2.2.3 微生物天然防腐劑 微生物天然防腐劑抗菌性強(qiáng)、安全無毒、熱穩(wěn)定性好、作用范圍廣，是近年來防腐劑研究開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，它具有合成防腐劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。納豆菌抗菌譜較廣，具有良好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的抗菌作用，水溶性好，對(duì)人體、動(dòng)物體等無毒害。因此，其被視為一類具有廣闊發(fā)展前景的微生物天然防腐劑。

鐘青萍等[8]將納豆菌作為食品防腐劑用于牛奶和豬肉的防腐，具有良好的防腐效果。張麗靖等[25]研究了納豆菌對(duì)豆?jié){的保鮮作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納豆菌對(duì)豆?jié){的保鮮有顯著效果。王東等[26]研究了納豆菌對(duì)蝦的保鮮效果，結(jié)果表明，納豆菌是一種高效冷凍保護(hù)劑。

作為新型高效的微生物防腐劑，納豆菌具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：發(fā)酵時(shí)間短，對(duì)環(huán)境無污染，抗菌譜廣，穩(wěn)定性好，成本低，生產(chǎn)過程還產(chǎn)生一些有用的副產(chǎn)物等等。

2.2.4 微生物水質(zhì)凈化劑 納豆菌與多種菌種相互作用，通過調(diào)節(jié)水體微生態(tài)平衡，分解水中的有機(jī)、無機(jī)廢物，改良水質(zhì)、改善池底的厭氧環(huán)境，給水生動(dòng)物提供了一個(gè)良好的養(yǎng)殖環(huán)境，同時(shí)有益菌體的大量繁殖給水生動(dòng)物提供了充足優(yōu)良的餌料，表現(xiàn)出良好的綠色環(huán)保性能。朱光來等[27]通過納豆菌和發(fā)頭裸腹溞對(duì)下河污水進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)，納豆菌能夠分解處理廢水中的多種特有成分，對(duì)水體內(nèi)的有害菌類有明顯的抑制作用。張麗等[28]研究發(fā)現(xiàn)，納豆芽孢桿菌處理印染廢水具有高效且低成本的雙重作用。

2.3 γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸又稱納豆膠，是一種有黏性的物質(zhì)，首次在納豆中發(fā)現(xiàn)。γ-PGA是組成納豆黏性膠體的主要成分，具有很高的吸水性、保濕性、安全性、無毒性等，廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。王建平等[29]研究指出，用一定濃度的γ-PGA溶液浸泡煙草種子可以提高煙草種子的發(fā)芽率、種子活力，縮短出苗時(shí)間。劉霞[30]等研究聚谷氨酸的保濕功效及安全性，結(jié)果表明，聚谷氨酸的保濕性接近現(xiàn)在廣泛使用的保濕劑透明質(zhì)酸鈉的保濕效果，同時(shí)對(duì)皮膚安全、無刺激性。褚群等[31]研究γ-聚谷氨酸對(duì)番茄穴盤育苗的影響，結(jié)果表明，在穴盤育苗中施用γ-聚谷氨酸能增強(qiáng)基質(zhì)養(yǎng)分、水分供應(yīng)能力，促進(jìn)番茄穴盤苗后期生長發(fā)育。

3 研究現(xiàn)狀

作為一種具有多種保健功效且營養(yǎng)豐富的發(fā)酵食品，納豆被越來越多的人認(rèn)識(shí)和肯定。同時(shí)，國內(nèi)外眾多領(lǐng)域的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)也對(duì)納豆進(jìn)行了關(guān)注和研究，在納豆的深加工和應(yīng)用研究方面投入了較大的精力。但是，我國廣大消費(fèi)者對(duì)于納豆食品的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。納豆消費(fèi)者主要集中在大中型一二線城市，如北京、上海、青島，偏遠(yuǎn)地區(qū)和小型城市的市面上和超市里不見納豆的任何產(chǎn)品。納豆的消費(fèi)群體主要是一些患有心血管、骨質(zhì)疏松等慢性疾病[32]的家庭條件比較好的老年群體。加大宣傳力度、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、延伸生產(chǎn)產(chǎn)地和范圍，是今后納豆生產(chǎn)推廣的一個(gè)方向。

我國對(duì)于納豆的研究多集中在食品開發(fā)和溶栓藥物的研究方面。其他方面的應(yīng)用研究工作僅限于實(shí)驗(yàn)室，離工廠化、產(chǎn)業(yè)化有較大的距離，因此，建立完整、系統(tǒng)、規(guī)?；纳a(chǎn)體系是今后研究發(fā)展的重點(diǎn)。

4 展望

納豆及其相關(guān)產(chǎn)物的應(yīng)用研究在食品、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都扮演著非常重要的角色，越來越引起人們的重視和研究。納豆產(chǎn)品在我國的發(fā)展具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我國是大豆生產(chǎn)和消費(fèi)大國。隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)飲食、生活、居住條件的要求更趨近于健康、綠色、環(huán)保方面，對(duì)于健康理念的追求更加細(xì)化，納豆在我國食品工業(yè)方面的發(fā)展和應(yīng)用必將走出更廣闊的前景和未來。

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Study and Application of Natto and Its Products

NAN Zhirun，HOU Lei，REN Ying，F(xiàn)AN Lisheng，LI Liyuan，TIAN Huaize
（Institute of Maize，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou 034000，China）

Natto is a traditional fermented food in Japan.It has the very high nutritional value,contains rich protein,vitamins and active enzymes,with functions of disease prevention and health functions,such as dissolving thrombosis,anti-cancer,lowering blood pressure,and soon.The study of nat to in China started late and progressed slowly.The nutritional value and health care efficacy of nat to were reviewed in detail in this paper.The application and research status of nattokinase,bacillus natto and γ-Polyglutamic acid were summarized.The broad prospect of nattoindustry in our country was forecasted in this paper.

natto;thrombolysis;bacillus natto;nattokinase;γ-Polyglutamic acid

TS214.2

A

1002-2481（2017）10-1721-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.36

2017-06-23

山西省“百人計(jì)劃”專項(xiàng)

南芝潤（1979-），女，山西臨猗人，助理研究員，碩士，主要從事高絲氨酸玉米營養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系建立和納豆的研發(fā)與推廣工作。