不同蛋白含量大豆籽粒發(fā)酵納豆的品質(zhì)差異及相關(guān)性分析

林詠珊高向陽(yáng)程 甲曾 健陳睿志劉昱龍楊存義

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院廣東省功能食品活性物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；2. 嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；3. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院廣東省分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642)

納豆(Natto)是一種在日本廣受歡迎的傳統(tǒng)大豆發(fā)酵食品，其最具特色的是表面覆蓋著白色黏稠物質(zhì)，攪拌后能形成黏液，具有絲般黏膩感的黏液是評(píng)判優(yōu)質(zhì)納豆的重要標(biāo)準(zhǔn)[1]。雖然傳統(tǒng)鮮食納豆最典型的特征是黏液多、黏性強(qiáng)、拉絲細(xì)長(zhǎng),但納豆粉生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)多的黏液不僅會(huì)增加干燥的難度和成本，還會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。

目前用于生產(chǎn)納豆的豆類有大豆、紅豆[2]、蠶豆[3]、鷹嘴豆[4]等，但納豆原料的選育對(duì)象以大豆為主。杜磊[5]比較了4個(gè)不同產(chǎn)地的黃豆發(fā)酵納豆的黏液品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)東北小粒黃豆發(fā)酵的納豆黏液最多、黏性最強(qiáng)、黏液評(píng)分最高。劉琪等[6]對(duì)4種黃豆發(fā)酵納豆拉絲性能的比較發(fā)現(xiàn)東北大豆較好。目前大多數(shù)的研究均停留在比較不同品種大豆發(fā)酵納豆黏液的感官品質(zhì)和黏液性質(zhì)的差異上，未能深入分析差異產(chǎn)生的原因。因不同基因型大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量存在差異[7]，而且低蛋白大豆發(fā)酵可以得到優(yōu)質(zhì)的納豆[8-9]，試驗(yàn)擬選取由同一父本和母本雜交的7個(gè)不同基因型大豆，按照蛋白質(zhì)含量分成高、中、低3個(gè)水平，分析比較不同蛋白質(zhì)含量水平大豆籽粒發(fā)酵后納豆黏液感官品質(zhì)、黏液產(chǎn)率、水分含量和拉絲長(zhǎng)度的差異，并對(duì)籽粒品質(zhì)性狀與納豆黏液品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析，以期為納豆產(chǎn)品發(fā)酵用大豆的選擇和育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

納豆枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilisnatto)：實(shí)驗(yàn)室保存；

YSY-102(黃色種皮)、YSY-12(黃色種皮)、YMY-1(黃色種皮)、YSY-19(黃色種皮)、YSY-2(黃色種皮)、YSG-10(青色種皮)、YSB-37(黑色種皮)7種基因型大豆籽粒：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大豆分子設(shè)計(jì)育種實(shí)驗(yàn)室利用栽培大豆與野生大豆雜交選育的小粒大豆；

氯化鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

牛肉膏、蛋白胨、瓊脂粉：生物試劑，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；

斜面培養(yǎng)基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，氯化鈉0.9%，瓊脂1.5%；

種子培養(yǎng)基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，氯化鈉0.9%。

1.1.2 主要儀器

超凈工作臺(tái)：SW-CJ-1G型，蘇州凈化有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌鍋：YXQ-LS-50A型，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

搖床：HZQ-C型，常州澳華儀器廠；

人工氣候箱：Climacell 404型，德國(guó)MMM集團(tuán)；

近紅外谷物品質(zhì)分析儀：Infratec1241型，丹麥FOSS公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 大豆籽粒蛋白質(zhì)含量測(cè)定 采用近紅外谷物分析儀測(cè)定，按式(1)計(jì)算干基蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)

式中：

ω——大豆干基蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

ω1——大豆?jié)窕鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

ω0——大豆含水量，%。

1.2.2 種子培養(yǎng) 納豆枯草芽孢桿菌經(jīng)斜面培養(yǎng)基活化后接種到種子培養(yǎng)基中，置于37 ℃、180 r/min恒溫?fù)u床中培養(yǎng)24 h。

1.2.3 納豆發(fā)酵工藝流程

大豆籽?！Y選、清洗→浸泡20 h→蒸煮(121 ℃、35 min)→冷卻→接種(蒸煮后大豆質(zhì)量的4%)→發(fā)酵(37 ℃、90% RH、24 h)→后熟(4 ℃、24 h)→納豆

1.2.4 納豆黏液感官評(píng)價(jià) 由經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的人員組成評(píng)價(jià)小組(5男5女)，對(duì)納豆黏液的拉絲、黏性、數(shù)量、外觀、氣味進(jìn)行評(píng)分。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 納豆黏液的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 納豆黏液拉絲長(zhǎng)度測(cè)定 輕輕刮下納豆表面的黏液約5 g，用玻璃棒攪拌約2 min，以恒定的速度垂直拉起，記錄拉斷時(shí)的高度。

1.2.6 納豆黏液產(chǎn)率測(cè)定 準(zhǔn)確稱取兩份10.000 g納豆，一份直接于70 ℃烘箱干燥至恒重，質(zhì)量記為W1，另一份用蒸餾水洗去納豆表面的黏液后置于烘箱干燥至恒重，質(zhì)量記為W2，按式(2)計(jì)算納豆黏液產(chǎn)率[10]。

(2)

式中：

γ——黏液差率，%；

W0——稱取納豆的質(zhì)量，g。

1.2.7 納豆黏液水分測(cè)定 準(zhǔn)確稱取納豆黏液約0.500 0 g 于恒重的鋁盒中，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥至與上一次稱量的質(zhì)量差小于0.002 g，即記為納豆黏液的水分含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品測(cè)定均取3次平均值，利用SPSS 16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析、誤差分析和Pearson相關(guān)性分析，采用Origin 9.1進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆籽粒蛋白質(zhì)含量

7個(gè)不同基因型大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量見(jiàn)表2。試驗(yàn)選用的大豆蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.97%～48.00%，按照GB 1352—2009《大豆》劃分高蛋白的標(biāo)準(zhǔn)，除YSY-102的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.97%，稍低于標(biāo)準(zhǔn)的40%外，其他均屬于高蛋白大豆。根據(jù)蛋白含量高低將大豆籽粒分為高、中、低3個(gè)水平，高含量組(≥45%)有黑大豆YSB-37和黃大豆YSY-23，其蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著差異(P>0.05)；中含量組(41%～45%)有黃大豆YSY-19和YMY-1，其蛋白質(zhì)含量有顯著差異(P<0.05)，且與高、低蛋白組大豆之間有顯著差異(P<0.05)；低蛋白質(zhì)含量組(39%～41%)有青大豆YSG-10和黃大豆YSY-102、YSY-12，其中YSG-10和YSY-12之間無(wú)顯著差異(P>0.05)，與YSY-102差異顯著(P<0.05)。

表2 不同基因型大豆籽粒的基本成分?

2.2 納豆黏液的感官品質(zhì)

不同基因型大豆籽粒發(fā)酵納豆黏液的感官評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。納豆黏液的色澤方面，除YSB-37和YSG-10外評(píng)分均較高，YSB-37和YSG-10的種皮分別是黑色和青色，發(fā)酵后黏液顏色不如黃色種皮大豆鮮亮，評(píng)分較低；氣味方面，YSB-37和YSG-10也與其他5種納豆相差較遠(yuǎn)，蛋白質(zhì)含量較高的籽粒發(fā)酵納豆黏液的風(fēng)味更差，可能是由于蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生了不愉快的氨味，蛋白質(zhì)含量越高產(chǎn)生的氨味越重，但YSG-10蛋白質(zhì)含量較低而氣味評(píng)分也低，YSB-37蛋白質(zhì)含量較高而氨味較輕、評(píng)分較低，這兩種納豆黏液幾乎沒(méi)有納豆獨(dú)特的香味，可能與籽粒蛋白質(zhì)組成有關(guān)，蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸可作為納豆獨(dú)特風(fēng)味物質(zhì)合成的前體[11]，種皮顏色的差異可能導(dǎo)致了納豆菌對(duì)蛋白質(zhì)利用的差異，降解產(chǎn)生的氨基酸種類和數(shù)量會(huì)影響納豆風(fēng)味的形成。7種納豆黏液的口感差異較不顯著而組織形態(tài)差別較顯著，黏液的黏性除了YSB-37黏性最差和YSY-23黏性一般，其他的黏性均較強(qiáng)，YSY-102的黏性尤其強(qiáng)；除了YSB-37的其他6種納豆產(chǎn)生的黏液均較多；除了YSB-37黏液拉絲性能較差以外，其他納豆黏液均能拉出細(xì)長(zhǎng)的絲狀物，YSY-102的拉絲能力最強(qiáng)，蛋白質(zhì)含量高的籽粒發(fā)酵納豆黏液的組織形態(tài)較差，可能是蛋白質(zhì)對(duì)納豆菌的代謝形成黏液有一定的阻礙作用。此外，YSB-37組織形態(tài)較差還可能與其可溶性糖含量低有關(guān)，YSG-10組織形態(tài)較好可能與青大豆淀粉含量較高有關(guān)，淀粉可水解產(chǎn)生可溶性糖，可溶性糖是納豆菌代謝的能量來(lái)源，可控制納豆的發(fā)酵程度?？傮w上，蛋白質(zhì)含量較低的YSY-102和YSY-12、YSY-19發(fā)酵納豆黏液品質(zhì)最佳，蛋白質(zhì)含量較高的YMY-3和YSY-23納豆次之，青色種皮的YSG-10納豆較差，黑色種皮的YSB-37納豆最差。

表3 不同基因型大豆發(fā)酵納豆黏液的感官評(píng)分?

2.3 納豆黏液的拉絲長(zhǎng)度

如圖1所示，YSB-37納豆黏液的拉絲長(zhǎng)度僅29.00 cm，而其他6種納豆黏液的拉絲長(zhǎng)度均在90 cm以上，其中YSY-102納豆黏液的拉絲長(zhǎng)度最長(zhǎng)，達(dá)117.67 cm。除YSB-37和YSG-10外的5種納豆黏液的拉絲長(zhǎng)度與感官評(píng)分呈顯著正相關(guān)(r=0.889，P<0.05)(見(jiàn)表4)，感官品質(zhì)好的納豆其拉絲長(zhǎng)度也較長(zhǎng)。

2.4 納豆的黏液產(chǎn)率和水分含量

2.4.1 黏液產(chǎn)率 如圖2所示，7個(gè)不同基因型大豆發(fā)酵的納豆黏液產(chǎn)率為3.62%～10.25%，YSB-37納豆黏液產(chǎn)率最低，其他6種納豆的黏液產(chǎn)率均在8%以上，差異較小，且均是YSB-37的2倍以上。黏液產(chǎn)率可以反映納豆菌代謝的強(qiáng)度，不同種皮顏色的大豆籽粒的成分以及種皮的成分與結(jié)構(gòu)有較大的差異[12-13]，影響了大豆籽粒的吸水性能，進(jìn)而影響到納豆菌的代謝。黏液產(chǎn)率越高，攪拌時(shí)能形成更多的絲狀物，具有更好的組織形態(tài)。有研究[14-16]發(fā)現(xiàn)，納豆菌發(fā)酵對(duì)黃大豆和黑大豆的利用情況不同，黃大豆中的物質(zhì)更容易被納豆菌利用，繁殖更快，數(shù)量更多，代謝更旺盛，能產(chǎn)生更多的黏液。

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

2.4.2 水分含量 如圖3所示，7個(gè)不同基因型大豆發(fā)酵的納豆黏液水分變幅范圍為61.01%～70.05%，標(biāo)準(zhǔn)差為3.37，變異系數(shù)為5.19%，具有較顯著的差異。黏液的含水量越高，其質(zhì)地越黏滑，更易被拉長(zhǎng)，黏液的組織形態(tài)更好。

黏液產(chǎn)率高的納豆其黏液水分含量也較高，黏液中的黏性物質(zhì)有防止水分蒸發(fā)的功能[17]，但水分含量高又會(huì)使黏液中黏性物質(zhì)濃度降低，黏度也隨之降低，黏液的感官品質(zhì)尤其是拉絲長(zhǎng)度受黏液產(chǎn)率和水分共同影響。對(duì)黏液拉絲長(zhǎng)度和黏液產(chǎn)率、黏液水分的相關(guān)性分析，得到除了YSB-37和YSG-10以外的5個(gè)不同基因型大豆發(fā)酵的納豆黏液拉絲長(zhǎng)度與黏液產(chǎn)率、黏液水分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P>0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.651和-0.775(見(jiàn)表4)，說(shuō)明低黏液產(chǎn)率和低水分含量更有利于黏液拉絲。這與王歡等[10]的研究結(jié)果黏液產(chǎn)率越高拉絲情況越好的結(jié)論不同，可能是因?yàn)轲ひ旱睦z長(zhǎng)度主要受其黏性物質(zhì)的影響，黏液產(chǎn)率的高低與黏性物質(zhì)的多少不一定呈正比。YSB-37黏液產(chǎn)率和黏液水分較低，拉絲卻最短，而YSG-10黏液產(chǎn)率高，水分含量低，拉絲卻較長(zhǎng)，可能與納豆菌對(duì)大豆發(fā)酵產(chǎn)生的黏液代謝物質(zhì)有關(guān)，有待對(duì)黏液成分的進(jìn)一步分析。

2.5 籽粒品質(zhì)性狀與納豆黏液品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

通過(guò)對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)含量和納豆黏液感官品質(zhì)的比較分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量高的大豆發(fā)酵的納豆黏液較少，拉絲較短，黏性也較差，低蛋白質(zhì)組納豆黏液的感官評(píng)分較中、高蛋白質(zhì)組的高。對(duì)除了YSB-37和YSG-10外的5個(gè)不同基因型大豆籽粒的蛋白含量和納豆黏液評(píng)分進(jìn)行相關(guān)性分析得出兩者有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.953，P<0.05)(見(jiàn)表4)，說(shuō)明低蛋白質(zhì)含量的大豆發(fā)酵有利于形成更高品質(zhì)的納豆黏液。YSG-10的蛋白質(zhì)含量較低而納豆黏液的感官評(píng)分較低，YSB-37與YSY-23 處于同一蛋白水平，但YSB-37的感官評(píng)分低很多，說(shuō)明黃色種皮大豆發(fā)酵納豆黏液的感官品質(zhì)比黑色種皮和青色種皮大豆更好。

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

表4 籽粒品質(zhì)性狀與納豆黏液品質(zhì)指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)?

對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)和納豆黏液拉絲長(zhǎng)度的比較分析得出，蛋白質(zhì)含量越低的大豆發(fā)酵納豆黏液拉絲越長(zhǎng)。劉琪等[6]研究也發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量較低的東北大豆發(fā)酵的拉絲性能好，含量較高的湖北大豆拉絲能力較差。除了YSB-37和YSG-10外的5個(gè)不同基因型的黃色種皮大豆的拉絲長(zhǎng)度與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.946，P<0.05)(見(jiàn)表4)，表明高蛋白質(zhì)含量不利于納豆黏液拉絲的形成。蛋白質(zhì)含量高的大豆發(fā)酵有更高的黏液產(chǎn)率和水分含量，而且拉絲較短，更適合作為納豆粉的生產(chǎn)原料；低蛋白含量的大豆發(fā)酵的納豆黏液感官品質(zhì)較高且拉絲長(zhǎng)，可作為鮮食納豆的發(fā)酵原料。

3 結(jié)論

黃色種皮大豆(YSY-102、YSY-12、YMY-1、YSY-19、YSY-2)發(fā)酵納豆表面黏液感官評(píng)分比青色種皮大豆(YSG-10)和黑色種皮大豆(YSB-37)高，感官評(píng)分高的納豆黏液其拉絲長(zhǎng)度也更長(zhǎng)，黃色種皮大豆的感官評(píng)分和拉絲長(zhǎng)度分別與籽粒蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；黑色種皮大豆的蛋白質(zhì)含量最高，感官評(píng)分最低，拉絲最短；青色種皮大豆的蛋白質(zhì)含量最低，感官評(píng)分低，但拉絲長(zhǎng)。低蛋白質(zhì)含量的大豆適用于生產(chǎn)鮮食納豆，而高蛋白質(zhì)含量的大豆適用于生產(chǎn)納豆粉。

蛋白質(zhì)含量相近種皮顏色不同的大豆發(fā)酵納豆品質(zhì)之間存在較大差異，除蛋白質(zhì)外的其他成分如糖類、微量元素等的差異是否也會(huì)對(duì)發(fā)酵納豆黏液品質(zhì)造成影響，尤其是對(duì)拉絲性質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步研究。