第七章_纳豆-新版

第七章纳豆7.1概述纳豆(Natto)是日本的一种传统的发酵豆制品，由纳豆菌(Bacillusnatto)在一定温度、湿度下发酵蒸煮大豆而成，作为日本人的主要佐餐食品已有两千多年的历史，在民间一直药食兼用。成熟的纳豆色泽金黄，表面覆有一层粘性物质，挑起时有长长的拉丝状物质，如图7-1所示。纳豆风味独特，营养丰富，具有多种保健功能，被誉为“超级健康食品”，深受日本人民的喜爱。目前，纳豆已成为盛行于日本、加拿大、美国和欧洲一些国家的一种保健食品，我国也有企业开始生产和销售。纳豆在发酵过程中，纳豆菌产生一种丝氨酸蛋白酶(纳豆激酶Nattokinase)，该酶最早于1987年由日本宫崎医科大学的须见洋行等发现。研究表明，纳豆激酶具有纤溶活性，可以治疗和预防血栓疾病。目前，关于纳豆菌的研究和应用主要集中在纳豆激酶的作用上。但是，作为保健食品的纳豆还具有多种保健功能，如溶血栓、抗肿瘤、降血压、抗菌等作用，可预防骨质疏松、提高蛋白质的消化率、抗氧化等。7.2纳豆菌传统制作纳豆的方法是采用稻草作为发酵菌剂的来源，将煮熟的黄豆冷却后用稻草包裹后于温、湿度比较高的地方自然发酵1～2d，待到黄豆表面出现一种白色的黏液状物质即可。目前在日本，纳豆食品生产基本实现了工业化、连续化和商品化。Sawamura是第一个将纳豆中筛选出的杆菌命名纳豆杆菌的研究学者，Muto后来研究发现纳豆杆菌属于枯草芽孢杆菌属，为需氧型革兰氏阳性菌。自从1934年北海道大学农学部半询教授首次成功地将分离的纯种纳豆菌（BacillusnattoNo.1）使用于纳豆的工业化生产后，至今已知与纳豆生产相关的主要纯菌种有：BacillussubtilsIFO3007、BacillusnattoSawamura06、BacillusnattoSawamuraIFO3339等。枯草芽孢属的重要特点是能够分泌各种胞外酶，包括蛋白酶、淀粉酶、谷氨酸转肽酶（GTP）、脂肪酶、果聚糖蔗糖酶和植酸酶，纳豆菌分泌的酶比其它枯草芽孢杆菌分泌同样活性的酶高几十倍。纳豆菌带有芽孢，因而能耐盐和耐碱、耐高温（100℃）及耐挤压，在酸性胃环境中均能保持高度的稳定性，在肠胃道中不增殖，只在肠道上段迅速发育转变成具有新陈代谢作用的营养型细胞。纳豆菌对营养要求不高，可以在人体肠道中定殖，对人体肠道中微生态的平衡具有很重要的作用。图7-2为纳豆菌的生物学的形态。图7-1纳豆的形态7.2.1纳豆菌的主要保健作用纳豆是大豆煮熟后经接菌发酵而制成的功能食品，它除了保持原料大豆的营养外，有些成分的含量比煮熟的大豆还要高，如蛋白质、纤维、钙、铁、钾、维生素B2、维生素B12等,特别是纤维、钙、铁、钾的含量甚至超过了鸡蛋。由于纳豆发酵过程中产生多种酶类，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维酶、溶菌酶和γ-谷氨酸转肽酶等，酶的作用使蛋白质及其它营养物质发生分解，因此，纳豆的消化率（85﹪）比煮熟大豆（68﹪）的高，营养更容易被吸收。同时，纳豆在发酵过程中还产生或增加许多对人体有益的活性物质，如纳豆激酶、异黄酮、超氧化物歧化酶（SOD）、皂甙素、生育酚、吡啶二羧酸、VK2等，纳豆的营养与活性物质使纳豆在食用中体现了多种医疗保健功能。1．溶解血栓须见洋行研究发现，纳豆及纳豆的生理盐水浸提物能够直接溶解纤维蛋白，是一种具有溶栓活性的酶制剂。该酶能强烈溶解血栓，定名为纳豆激酶(nattokinase)。它由275个氨基酸残基组成，不含二硫键，分子量依测定方法不同在27300～35000道尔顿不等，根据氨基酸序列计算准确的分子量为27728，无毒、无副作用，是一种中性丝氨酸蛋白酶。随后，须见洋行又将纳豆激酶用于健康人群的体内研究，证明它除有显著溶栓作用外，还有促进静脉内皮细胞产生纤溶酶原激活剂能力，从而间接表现其溶栓活性。经实验表明，每日食用纳豆可以起到预防血栓类疾病的作用，特别是在晚饭时食用效果较佳。其原因是血栓类疾病如心肌梗死等往往是在上午发作，纳豆激酶在进入人体2～8h内血栓溶解的速率比较高，所以晚饭时食用有助于预防次日上午心肌梗死的发作。据报道，有心肌梗死危险的患者，一次需投入尿激酶30万单位，而50g纳豆中含有80万单位尿激酶溶解血栓的作用。纳豆激酶除具有直接的溶栓作用外，还能将纤维蛋白溶酶原、尿激酶原激活，从而表现出间接的溶栓效果。由于此酶作用时间长，因此有利于临床应用。2．抗肿瘤纳豆还具有防治癌症的功效。许多研究证实，大豆作为纳豆的原料含有多种抗癌物质，除酚类和黄酮类之外，还富含膳食纤维以及硒，可预防乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌、肾癌、尿道癌、大肠癌等。纳豆除含有多种抗癌成分外，纳豆菌本身也可有效地破坏或杀死癌细胞，刺激免疫系统诱发产生干扰素，起到抑制癌症的功效。1967年，金泽大学药学院的龟田报告了纳豆抗癌动物实验的结果，他将Ehrlich肉瘤移植到鼠的左右足皮下，2～3h后，在右足部注入纳豆菌，11天后观察，右足没有癌细胞生成，而左足有癌细胞生长。证实纳豆菌能抑制癌细胞生长。龟田教授将有这种抗癌效果的纳豆命名为KMD1126，但具体的抗癌活性物质是什么当时并不清楚。1995年高桥等通过体外细胞培养实验，揭示了纳豆中含有的抗癌活性物质是一种含30～32个碳的直链饱和烃，其中三十一碳烃在纳豆中含量最多，活性也最高。目前研究证实，纳豆中含有的5，7，4’－三羟异黄酮(genistein)，是纳豆中起抗癌作用的主要物质，其含量是豆腐和豆奶中的5倍。此外，纳豆中还含有胰蛋白酶抑制剂，其抗癌功效已在动物实验中得到证实。纳豆中含有染料木素（Genistein）和染料木苷（Genistin），类似枯草溶血素的脂肽，图7-2纳豆菌的生物学形态还含有丰富的植物雌激素和一种叫Inbrafin的类黄酮色素形成成分，这些物质有强烈的裂解功能，可抑制肿瘤细胞的增殖。3．降血压日本前帝国大学林右市等对纳豆预防高血压的效果进行了实验。研究表明，纳豆中含有降血压作用的血管紧张素转化酶抑制剂，这种物质存在于纳豆中，但以纳豆表面的黏稠物质中含量更多。此抑制剂分水溶性和醇溶性两种，其中水溶性抑制剂为高分子质量的蛋白质，IC50为12mg/mL；醇溶性抑制剂为低分子质量物质，具有两种形态，抑制作用强于水溶性抑制剂，IC50分别为0.53mg/mL和0.95mg/mL，pH和温度稳定性好。这两种形态的醇溶性抑制剂的抑制模型是不同的，一种是竞争性抑制，一种为非竞争性抑制。这种血管紧张肽转化酶抑制剂在不同的pH和温度范围内均保持很好的稳定性。因而，纳豆具有预防和治疗高血压的作用。在动物实验中，使有遗传性高血压的老鼠每天摄入纳豆，与摄入等量大豆的老鼠作为对照，结果食用纳豆的鼠血压波动低于对照组。4．抗氧化性、延缓衰老从纳豆和未经发酵的大豆的对比实验可见，纳豆显示了比未经发酵的大豆制品高得多的抗氧化性，它可抑制脂肪氧化达91﹪，而后者只能抑制13﹪，这可能与纳豆中含有的抗氧化物质，如异黄酮和α-生育酚(维生素E)有关。经常食用纳豆可有效降低血脂、胆固醇及清除脑组织细胞中过氧化脂质色素，调节皮肤细胞表水和脂肪平衡，促进血液循环，改善皮肤弹性，使皮肤光洁柔软，达到延缓衰老的功效。纳豆中含有大量的抗氧化物质，如卵磷脂、异黄酮(isoflavones)、α-生育酚（维生素E）、超氧化物歧化酶，还含有大量的皂甙素。另外，纳豆对由过氧化物所引起的细胞伤害也有疗效。最新报道，纳豆中水溶性低分子质量粘性物质可防止动脉硬化，降低脂类过氧化反应，加强脂类代谢。5．防治骨质疏松纳豆中维生素K分为维生素K1和维生素K2两种，其中维生素K1包含在纳豆内，不溶于水；维生素K2存在于纳豆外面的黏性物质中，溶于水，100g纳豆中约含1000µg维生素K2。维生素K2可促进生成骨蛋白质（Osteocalcin），这种蛋白质可与钙共同生成骨质，增加骨的密度，从而防治骨质疏松症。在日本调查发现，消费纳豆较多的地区，骨折发生率显著降低。食用纳豆的东京女性血液中维生素K2的含量比不食用纳豆的伦敦女性高15倍。须见洋行等实验证实，进食100g纳豆，4h后血液中维生素K2的浓度最高可达原来的54倍。1995年，东京大学医学部曾对6000例60岁以上的骨质疏松患者进行了调查研究，结果表明，服用维生素K2不仅可以减缓腰痛，而且骨骼的重量也增加了。易患骨折人的血液中的维生素K2的浓度仅是健康人的50﹪左右，常吃纳豆可以预防和治疗骨质疏松症。每天食用10g纳豆就可为机体提供足够的维生素K2。6．抗菌消炎早在第二次世界大战期间，纳豆菌对于霍乱、伤寒菌和赤痢菌的抗菌效果就有过报道。研究表明，纳豆菌可产生多种抗菌物质，如杆菌肽、多黏菌素、2,6-吡啶二羧酸，对细菌、酵母和霉菌均具有一定的抗菌活性，具有抑制沙门菌、伤寒菌、痢疾菌及O-157、H7大肠杆菌等致病菌的作用，还可灭活葡萄球菌肠毒素。在抗生素使用前，日本民间长期用纳豆治疗痢疾、伤寒等消化道疾病，常食纳豆可起到壮体防病作用。通过接种纳豆菌的动物实验发现，纳豆可以提高机体的抵抗力，还可以诱发机体干扰素的生成，增强机体的免疫力。纳豆也正由于具有这些抗菌物质，才会在充分发酵后不易腐烂。7．提高蛋白质消化率纳豆菌不产生毒素，是人体无病原性的安全菌球。它能分泌淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶和脲酶等多种酶类。这些生物酶作为消化酶能够有效地发挥作用，有助于消化吸收，使纳豆不仅保持了大豆几乎不含胆固醇及脂肪酶含量高，营养均衡的优点，且大大提高大豆的消化率，使大豆蛋白质消化率由原来的50％提高到85％以上。这是由于有50﹪～60﹪的大豆蛋白质转化为肽和氨基酸，其中10﹪是氨基酸。8．调整肠功能大豆中约有10﹪碳水化合物，其中2/3是半纤维、纤维素和木质素等食物纤维，可防止便秘，预防大肠癌和直肠癌，还有降脂减肥等功效。食用纳豆后，纳豆菌在肠中发芽增殖，作为营养物质能在肠内生活几周，分泌各种酶和维生素，促进小肠黏膜细胞的增殖。同时，纳豆中的纤维素类物质可以与寡糖偶合，从而促进双岐杆菌等益生菌的增殖，抑制致病菌的繁殖，对肠道菌群的微生态平衡起重要作用，保证肠功能的正常。9．降低胆固醇纳豆脂质中亚油酸占全脂质的50％，有报道亚油酸能降低血浆中的胆固醇含量，有预防动脉硬化、心脏病和高血压的功效，故纳豆具有降低胆固醇的作用。10．其它功能纳豆中因含有多种维生素、卵磷脂、麻酸等，因此具有抗衰老、提高记忆力、防止酒醉、美容等保健功能。纳豆中含有大量的黏性物质，其主要成分是高聚谷氨酸，因其具有强烈的保湿性能和增稠等效果，被广泛应用于食品行业和农业中。纳豆菌产生的吡啶二羟酸结合金属的能力很强，能够清除体内的放射性元素，常吃纳豆可减少患白血病的几率。纳豆在发酵过程中产生的菌丝黏液物质，其成分为类果聚糖的混合物；果糖和α-多聚谷氨酸，它被覆在黏膜的表层上，可保护肠胃，防止醉酒。有些研究还认为，大豆制品中的某些蛋白质可促进甲状腺激素分泌，从而促进糖和脂肪的分解代谢，提高和保持精力。7.2.2纳豆产品的开发纳豆作为一种功能性食品在日本方兴未艾。据日本纳豆学会统计，日本有2048家工厂生产纳豆以供应市场需要。在韩国，纳豆也受到欢迎；在我国香港也有纳豆上市，并得到许多人的喜爱；在美国，一种与纳豆相类似的印尼豆食品日益成为美国人欢迎的健康食品。在我国，越来越多的人开始注重生活质量，饮食营养与身体健康成为当前人们的追求。据中国疾病控制中心的调查指出，今后的一段时间我国将处于老龄化高峰期，血栓疾病将呈现上升趋势。对此，作为营养丰富的保健食品，纳豆必将成为人们的热衷食物，其市场需求将会十分庞大。近年来，随着一些科研单位和企业研制成功纳豆食品，并投放到市场上后，已得到一些人的认可。如燕京啤酒集团引进日本先进的技术推出一系列纳豆保健食品，成为目前国内生产纳豆的知名企业。投资设立的北京燕京中发生物技术有限公司，进行年产1000吨纳豆和30吨纳豆素胶囊的研究和生产。天津市百德生物工程有限公司投入近千万元，与中国农业大学等科研院所合作，经过多年的科研开发，采用独特发酵工艺及有机大豆自行培育出优良纳豆菌种,该公司生产出的纳豆咀嚼片已投入市