不同黃豆自制納豆與市購納豆差異性比較分析

劉 琪,陳 靜,張佩娜,朱蔚姍,蔣立文,*

(1.食品科學與生物技術(shù)湖南省重點實驗室,湖南長沙 410128;2.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院,湖南長沙 410128)

納豆是大豆煮熟后經(jīng)過納豆芽孢桿菌發(fā)酵后制成的,在日本具有2000多年歷史,是日本的傳統(tǒng)保健食品[1]。有大量研究表明,納豆在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的納豆激酶具有多種保健功能,如預防和治療心腦血管疾病[2]、溶血栓[3]、抗腫瘤[4]、降血壓[5]、防止骨質(zhì)疏松[6]和促凝血、抗菌消毒[7]、調(diào)整腸功能[8]等。

納豆含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白,還含有更多的鉀、鈣、鈉、鐵等微量元素,營養(yǎng)價值豐富[9],新鮮制成的納豆色澤金黃、口感酥軟,用筷子挑起會有很長的拉絲樣粘液物質(zhì),若再配以適宜的佐料食用,頗有風味,深受日本人民的喜歡,被作為佐餐必不可少的風味食品。但是納豆的特殊氨臭味還不能被中國大多數(shù)人接受,因此須對納豆進行一定改進,如加入大蒜、胡椒調(diào)味;考慮到含氮量較高是產(chǎn)生氨臭味的主要原因,也可加入不同碳源，調(diào)整原料來改善納豆風味;或從工藝角度對原料浸泡時間及比例、蒸煮方式及溫度時間、接菌時溫度及接菌量、發(fā)酵時間及后熟時間等條件進行優(yōu)化。譚周進等[10]的研究表明，在黃豆中加入10%的糯米可降低氨臭味。趙倩楠[11]選用黃豆、黑豆、鷹嘴豆和蕓豆作為納豆發(fā)酵主要原料,對四種豆子的鮮納豆發(fā)酵和納豆粉干燥進行了工藝條件優(yōu)化,結(jié)果表明四種納豆的最佳工藝條件均不同,說明不同原料對納豆發(fā)酵條件有影響。另有研究表明,不同豆類基質(zhì)制作的納豆產(chǎn)品中單位酶活、多糖含量和感官評價有較大差別,黃豆發(fā)酵效果最好,其中以黃小豆為原料最佳[12]。

然而，對于不同品種的黃豆所制納豆的風味、品質(zhì)的相關(guān)研究較少,因此本研究采用純種發(fā)酵的納豆制備方法,選用不同產(chǎn)地不同品種的黃豆制作納豆,比較分析幾種自制納豆與市購納豆的差異,為納豆品質(zhì)與原料關(guān)系提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

笨黃豆、普通黃豆、湖北黃豆、東北黃豆(東北納豆專用豆) 湖南農(nóng)業(yè)大學附近市場;梅紫蘇味西尾納豆、松魚味西尾納豆 長沙平和堂;硫酸鉀、硫酸、氫氧化鈉、石油醚、甲醛、乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀、乙酸、鹽酸等 國藥集團化學試劑有限公司;硫酸銅 西隴化工股份有限公司;十水合四硼酸鈉 廣東光華科技股份有限公司;甲基紅 天津市化學試劑研究所有限公司;純種納豆菌株 中國檢驗認證集團湖南有限公司。

LWY84型調(diào)溫式遠紅外消煮儀 四平市電子技術(shù)研究所;722N可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;101A-3ET電熱鼓風干燥箱 上海實驗儀器廠有限公司;PHS-3C PH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;HSJ通風柜 深圳市嘉鴻順實業(yè)有限公司;AUY220電子分析天平 SHIMDZU;PEN3電子鼻系統(tǒng) 德國AIRSENSE公司;TS-5000Z味覺分析系統(tǒng) 日本INSENT公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 將四種不同的黃豆清洗后室溫浸泡18 h,瀝干明水后分別放入同一高壓鍋中蒸煮30 min,取出冷卻后,分別接種10 mL納豆菌菌懸液(37 ℃下培養(yǎng)24 h，振蕩均勻),混合均勻后分裝入專用納豆發(fā)酵盒,在37 ℃下培養(yǎng)36 h,直至黃豆表面出現(xiàn)白毛并有拉絲現(xiàn)象,說明已發(fā)酵完成,取出,用保鮮膜密封,放入冰箱4 ℃保存,24 h后進行檢驗測定。所制納豆按黃豆種類進行區(qū)分。

1.2.2 理化指標測定 測定四種原料黃豆的脂肪、蛋白質(zhì)和總糖;測定四種自制納豆和西尾牌納豆的氨基酸態(tài)氮、總酸和揮發(fā)性鹽基氮。脂肪的測定參考GB5009.6-2016進行[13];蛋白質(zhì)的測定參考GB5009.5-2016進行[14];總糖的測定參考GB5009.8-2016進行[15];氨基酸態(tài)氮和總酸的測定參考GB5009.235-2016進行[16];揮發(fā)性鹽基氮的測定參考GB5009.228-2016進行[17]。

1.2.3 感官評價 為比較自制納豆與市購納豆本身的接受程度,根據(jù)SB/T 10528-2009規(guī)定的感官要求[18]如表1所示，對四種自制納豆和未加入調(diào)味料的西尾牌納豆進行評價。參與人員為10名食品專業(yè)學生,分別對納豆進行獨立感官評價。

表1 納豆感官評價標準Table 1 Standards for sensory evaluation of natto

1.2.4 電子鼻測定 分別稱取四種自制納豆和兩種西尾牌納豆各10 g放入一次性塑料杯中,用保鮮膜密封室溫放置3 min。然后直接將進樣針頭插入塑料杯中,電子鼻測定。采樣時間為1 s/組;傳感器自清洗時間為120 s;傳感器歸零時間為10 s;樣品準備時間為5 s;進樣流量為400 mL/min;分析采樣時間為120 s。

表2 傳感器性能描述Table 2 Sensor performance description

1.2.5 電子舌測定 分別準確稱取四種自制納豆和兩種西尾牌納豆各12.5 g,以1∶8料液比各加入100 mL 50 ℃蒸餾水,50 ℃條件下水浴1 h,取出冷卻后用三層紗布過濾,于6000 r/min、8 ℃離心10 min,取上清液測試。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品各指標平行測定三次,利用SPSS 22.0對各理化指標進行顯著性分析;利用SPSS 22.0對電子鼻數(shù)據(jù)進行傳感器區(qū)別貢獻率分析(Loadings),電子鼻所測樣品的主成分分析(PCA)圖在儀器終端的管理服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中完成;利用Excel 2010對電子舌數(shù)據(jù)進行雷達圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種黃豆主要成分比較與分析

不同地區(qū)的黃豆其各成分含量存在一定差異性,進而可能會影響納豆的品質(zhì)。從表3中可以看出,四種黃豆蛋白質(zhì)含量差異顯著(p<0.05),笨黃豆和湖北黃豆蛋白質(zhì)含量較高,普通黃豆和東北黃豆蛋白質(zhì)含量較低;四種黃豆總糖含量有顯著性差異(p<0.05),其中普通黃豆的總糖含量在四種黃豆中最高,笨黃豆最低;普通黃豆和湖北黃豆脂肪含量接近,東北黃豆的脂肪含量最少。各類黃豆成分含量的差異除遺傳造成的差異外,也可能是受環(huán)境因素的影響。孫釗[19]研究發(fā)現(xiàn)大豆中蛋白質(zhì)、脂肪的高低既受年份氣候的影響,也受地點氣候的影響,氣溫對蛋白質(zhì)影響較大,而日照時數(shù)對脂肪影響較大。制作納豆的品質(zhì)與黃豆原料中總糖、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量有關(guān),不同原料制出的納豆品質(zhì)存在差異,但具體相關(guān)性目前研究較少,金虎等[20]發(fā)現(xiàn)不同品種原料的蛋白質(zhì)含量與納豆品質(zhì)相關(guān)性不大,但是否有其他因素影響納豆品質(zhì)還未可知,值得關(guān)注。

表3 四種黃豆主要成分含量(g/100 g)Table 3 Content of main components of four soybean(g/100 g)

2.2 納豆基本理化指標比較與分析

由于兩種市購納豆為同一品牌不同口味的納豆,除調(diào)料包不同外,其他均相同,且在測定其理化指標時未放入調(diào)料包,因此數(shù)據(jù)相同。從表4中可知,所測定總酸、氨基酸態(tài)氮、揮發(fā)性鹽基氮有一定的差異性,從所測原料總糖、脂肪、蛋白質(zhì)差異來看,這與原料成分組成不一致有關(guān),同時也可能是原料在蒸煮過程中蛋白質(zhì)變性程度不同而造成的差異[21]。兩種西尾牌納豆的氨基酸態(tài)氮和總酸含量較實驗室自制納豆略高,總酸較高可能與原料總糖含量、微生物菌株有關(guān)。

表4 不同黃豆制作的納豆主要指標比較Table 4 Comparison of main indexes of natto produced by different soybeans

湖北黃豆所制納豆揮發(fā)性鹽基氮含量最高,可能與其原料蛋白質(zhì)含量偏高有關(guān)。東北黃豆所制納豆揮發(fā)性鹽基氮含量最低,僅15.9 mg/100 g,而所購納豆的揮發(fā)性鹽基氮含量比其高。揮發(fā)性鹽基氮作為蛋白質(zhì)豐富原料腐敗的一個指標,在動物性食品中含量一般要求不超過20 mg/100 g[22],本實驗檢測到的納豆有三個品種超過該限值。但此限值針對的是肉類制品,納豆中揮發(fā)性鹽基氮高于多少數(shù)值會對人體有害還沒有定論,值得關(guān)注。

2.3 四種自制納豆與購買納豆感官評價

納豆的感官評分如表5所示。從整體上看,所購納豆感官評分明顯高于自制納豆,可能是加工工藝的差異導致納豆口味有明顯不同,但由于均未加入調(diào)味料,納豆風味都不突出,評分普遍偏低。從顏色上來看,五種納豆區(qū)別不大,均為淡黃色,普通黃豆所制納豆光澤度相對較低,所購納豆偏茶色、更光亮。從香氣上來看,均具有納豆特有香氣,但笨黃豆所制納豆、東北黃豆所制納豆和所購納豆和的香氣更易讓人接受,而湖北黃豆所制納豆氨味過于濃郁。從滋味上來看,五種納豆味道均偏淡,略帶苦味,鮮味較突出,所購納豆更濕滑、易入口。從組織形態(tài)上來看,五種納豆顆粒均較完整,無明顯碎粒,東北黃豆和選購對照納豆拉絲性能好,湖北納豆拉絲能力相對較弱。

表5 六種納豆感官評分(分)Table 5 Sensory evaluation of five natto(scores)

2.4 不同黃豆所制納豆及所購納豆電子鼻比較與分析

幾種納豆樣品的揮發(fā)物PCA 分析結(jié)果如圖1所示,可知第一主成分貢獻率為98.45%,第二主成分貢獻率為1.33%,兩個主成分累積區(qū)分貢獻率為99.78%,因此第一和第二主成分可以反應(yīng)納豆總體氣味。由圖1可見,不同納豆在第一主成分和第二主成分上有一定區(qū)別。自制納豆與購買的兩種口味的納豆在氣味成分上差別較大,但湖北黃豆所制納豆與東北黃豆所制納豆在圖上很接近,并有部分重疊,可見二者在氣味上較相似;同理,笨黃豆所制納豆和普通黃豆所制納豆氣味也較為相似。市購納豆與自制納豆氣味差異原因除原料不同外,可能還與用于發(fā)酵的微生物菌株有關(guān)。

圖1 各種納豆的PCA分析圖Fig.1 PCA analysis of various natto

電子鼻中不同的傳感器對不同的風味物質(zhì)敏感性不同,表2已對此做出詳細介紹。納豆風味物質(zhì)的含量無法完全測出。但由表6可知,納豆第一主成分對納豆風味貢獻率達到了66.542%,且第一和第二主成分的總貢獻率累計達到了88.123%,基本涵蓋了所測納豆樣品中的風味成分信息原始信息。故可用納豆第一主成分和第二主成分來表示納豆的風味成分。從圖2可以看出,W2S對納豆第一主成分貢獻率最大,其次是W1S、W2W、W5S、W1W,同時,W1W、W2W還對第二主成分有很大的貢獻。由圖1可知,納豆樣品在第一主成分上區(qū)分比較明顯,結(jié)合圖2和表2傳感器性能描述可知,幾種納豆的氣味差異重點表現(xiàn)在乙醇、短鏈烷烴類、氮氧化合物、有機硫類和無機硫類對應(yīng)的氣味類型上,且在笨黃豆和普通黃豆所制納豆中含量較高。從黃璇等[23]測定到的納豆揮發(fā)性成分中分析,短鏈烷烴可能是2,3-二甲基壬烷,有機硫可能是N-(二硫代羧基)-N-甲基-甘氨酸。東北黃豆所制納豆風味物質(zhì)對第一主成分貢獻率較高,說明其風味物質(zhì)在乙醇、短鏈烷烴類、氮氧化合物、有機硫類和無機硫類對應(yīng)的風味物質(zhì)上含量較高。

表6 電子鼻傳感器對納豆主成分的方差及其貢獻率Table 6 Variance and contribution rate of electronic nose sensor to natto components

圖2 電子鼻傳感器對納豆主成分貢獻率分析圖Fig.2 Analysis of contribution rate of electronic nose sensor to natto principal component注:組件一指納豆第一主成分,組件二指納豆第二主成分。

2.5 不同黃豆所制納豆與所購納豆電子舌比較與分析

以參比溶液(人工唾液)的輸出為無味點,除了酸味和咸味,其他指標的無味點均為0,我們通常將大于無味點的味覺項目作為有效味覺指標[24]。參比溶液中含有少量的酒石酸和氯化鉀,酸味和咸味的無味點分別為-13 和-6。從圖3中可看出,酸味、澀味、澀味回味和苦味回味在無味點附近或以下,無味點以下的項目可以認為是該樣品沒有的味道,而其他項目可作為有效味覺指標分析。

圖3 以參比溶液為基準的納豆樣品雷達圖Fig.3 Radar plot of natto sample based on reference solution

從整體看,幾種納豆苦味、鮮味均較突出,而隨著納豆種類的不同,其在甜味、咸味和豐富性方面也有所變化。由圖4可知,各樣品之間甜味、咸味和豐富性差異明顯,苦味和鮮味則無較大區(qū)別,這說明原料對前三項指標的影響較大,而對后兩項影響較小。其中所購的兩種納豆的豐富性較自制納豆較高,可能是其在生產(chǎn)過程中加入了調(diào)味物質(zhì),而自制納豆除原料外并未添加其他增味物質(zhì);普通黃豆所制納豆與其它樣品相比,甜味較突出,可能是因為其原料總糖含量較高,雖然其苦味最高,但其鮮味與其他樣品相比也較高,甜、鮮味能遮住苦味;東北黃豆所制納豆苦味最低,咸味最高,但數(shù)值均不大,說明東北黃豆適合做苦味較低的納豆。

圖4 有效評價指標雷達圖Fig.4 Radar chart of effective evaluation index

3 結(jié)論

綜上所述,黃豆來源不同,制得的納豆在理化性質(zhì)和風味物質(zhì)方面有所差異。自制納豆與市購納豆也存在差異。說明納豆產(chǎn)品的好壞與原料密切相關(guān),且與產(chǎn)品制作的規(guī)模化程度有關(guān)。所以,我們應(yīng)鼓勵納豆制作形成企業(yè)品牌,盡量避免小作坊生產(chǎn)。且在生產(chǎn)過程中應(yīng)注重原料黃豆的選擇。

在下一步研究中,建議關(guān)注不同原料黃豆中脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物之間差異性、它們之間的比例、存在的微量元素及其它成分之間的差異與納豆品質(zhì)之間的關(guān)系,開發(fā)納豆生產(chǎn)專用納豆品種,為這一特色產(chǎn)品在中國開發(fā)推廣提供基礎(chǔ)支撐。