纳豆固体发酵条件的优化

王丽娜，李培睿

(许昌学院食品与生物工程学院，河南许昌461000)

纳豆是日本的一种传统发酵食品，是由蒸煮后的大豆接种纳豆芽孢杆菌后发酵而制成的一种大豆发酵食品［1-2］，迄今为止已有2000多年的历史［3］．纳豆芽孢杆菌是纳豆生产中最重要的因素和有效成分．经纳豆芽孢杆菌发酵后的纳豆不但含有大豆的全部营养，而且产生多种酶和维生素、并可在纳豆周围产生多聚谷氨酸和多聚果糖的混合型粘性物质等多种生物活性物质［4］．其中含有的纳豆激酶具有很好的溶栓作用［5］，在预防高血压、动脉粥样硬化方面具有很好的作用．正是由于纳豆的营养丰富，并且具有抗血栓、降血压、抗肿瘤、抗菌、预防骨质疏松等神奇的功效［6-7］，使其成为保健食品开发的热点之一，具有非常广阔的发展前景．但是由于纳豆在发酵过程中产生的氨味很难让中国消费者接受，所以目前市场上销售的纳豆产品很少，仅在个别大型超市里有所销售．为了解决纳豆口味的问题，本课题对发酵工艺进行了优化，旨在生产出适合中国人口、营养价值极高、价格低廉的纳豆产品．

1 材料与仪器

1．1 材料

酵母膏、蛋白胨、牛肉膏、葡萄糖、0．5%NaCI、1 mol/L NaOH、1 mol/L HCl、36%甲醛溶液、0．05 mol/L NaOH标准溶液、市售大豆、纳豆芽孢杆菌．

1．2 仪器

HZP-250型全温震荡培养箱(上海福玛实验设备有限公司);YXQ-LS-75SII立式压力蒸汽灭菌锅(上海博讯实业有限公司);超净工作台(苏州佳宝净化工程设备有限公司);JA3003J(电子天平，上海平轩科学仪器有限公司);722可见分光光度计(上海舜宇恒平);PHS-3CT精密pH计(上海精密仪器仪表有限公司);25 mL碱式滴定管等．

2 实验方法

2．1 种子菌悬液的制备

首先挑取斜面种子接入装有60 mL种子培养基［8］(3．0%葡萄糖+4．0%蛋白胨+0．5%NaCl+0．5%牛肉膏+0．5%酵母膏)的250 mL三角瓶中，然后在35℃、200 r/min下摇床培养，每隔两小时测一次OD660 nm值，最终确定最佳的接种菌龄．

2．2 纳豆制作流程［9］

大豆精选、清洗→浸泡→分装→蒸煮→冷却→接种→发酵→后熟→成品→感官评价和理化指标的测定

2．3 纳豆的感官评价及理化指标的测定

2．3．1 纳豆的感官评价

参与感官评定的人员为在校的学生和老师共计28人，首先对市售的纳豆进行感官评定，然后对本实验的纳豆进行感官评定，评分标准见表1［10］．感官评定采用四个指标，因其气味是中国居民最难以接受的，所以在分值上占的比重较大，感官评定后计算各项指标的平均值为本项得分．

表1 纳豆感官评定评分标准

2．3．2 理化指标测定

2．3．2．1 氨基酸态氮测定方法

氨基酸态氮的测定方法参照GB/T 5009．39-2003．

2．3．2．2 粘多糖含量测定方法

纳豆中的粘液是由粘多糖组成的，所以测定纳豆的粘液率即为纳豆中粘多糖的含量［11］．取5．00 g纳豆一式两份，一份直接在105℃烘箱至恒重．另一份用温水轻轻洗掉纳豆表面的粘液，再将纳豆移入烘箱中烘至恒重，所得数据即为粘多糖产率，重复三次求平均值［12］．

2．4 单因素试验

2．4．1 最佳浸泡时间的确定

将挑选好的黄豆清水洗过后，用3倍的温水(17～20℃)分别浸泡10 h、14 h、18 h、22 h、26 h，沥干，于121℃灭菌20 min，接种10%由2．3确定的种子液，湿度85% ～90%，35℃培养24 h，后熟20 h后分别进行感官品评及理化指标的测定．

2．4．2 最佳蒸煮时间的确定［13］

将挑选后的黄豆先用清水清洗，然后用3倍温水浸泡，沥干，于121℃时分别蒸煮20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，接种10%种子液，在35℃时培养24 h，后熟20 h后分别进行感官品评及理化指标的测定．

2．4．3 最佳接种量的确定

先将大豆清洗浸泡后，按照2．3．2所确定的最佳蒸煮时间进行蒸煮，冷却后分别接种5%、10%、15%和20%的种子液，在35℃培养24 h，后熟后分别进行感官品评及理化指标的测定

2．4．4 最佳发酵温度的确定

按照上述最优条件进行浸泡、蒸煮、冷却、接种种子液后，分别在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃的培养箱中发酵24 h，后熟后进行感官品评及理化指标的测定．

2．4．5 最佳发酵时间的确定

按照上述最优条件进行浸泡、蒸煮、冷却、接种种子液后，放入到由2．5．4确定的最佳发酵温度的培养相中进行培养，分别发酵18 h、24 h、30 h小时后进行感官评定和理化指标的测定．

2．4．6 最佳后熟时间的确定

按照上述的最佳条件制备纳豆，发酵完成后，再放入5℃冰箱中进行后熟，分别后熟18 h、24 h、30 h、36 h，最后进行感官品评及理化指标的测定，以确定最佳后熟时间．

2．5 正交试验

以单因素试验为基础，对影响纳豆感官评定较明显的接种量、发酵温度、发酵时间三因素做三因素三水平试验，进一步确定纳豆的最佳发酵条件．

3 实验结果

3．1 最佳种子发酵液的确定

根据2．2的方法进行实验，试验结果如图1所示，从图中可以看出，从6～18 h为对数生长期，在接种培养时应选择生长力旺盛的对数期作为种子液，综合考虑后选择培养16 h的发酵液为种子培养液．

3．2 单因素试验结果

3．2．1 最佳浸泡时间及蒸煮时间及接种量的确定

按 2．5．1、2．5．2、2．5．3 的方法进行试验，试验结果如图2、表2、表3、表4所示，从结果可以看出，浸泡时间为22 h、蒸煮40 min、接种量为15%时纳豆的感官评分最高，理化指标值也为最高，所以确定大豆的最佳浸泡时间为22 h，最佳蒸煮条件为121℃、40 min，最佳种子液的接种量为15%．

图1 纳豆芽孢杆菌生长曲线

图2 浸泡时间、蒸煮时间及接种量对纳豆感官评价的影响

表2 浸泡时间对纳豆理化指标的影响

表3 蒸煮时间对纳豆理化指标的影响

表4 接种量对纳豆理化指标的影响

3．2．2 最佳发酵温度、发酵时间及后熟时间的确定

按照 2．5．4、2．5．5、2．5．6 的方法进行试验，试验结果如图 3 及表 5、表 6、表 7 所示．从各图及表中可以看出在发酵温度为35℃、发酵时间为24 h、后熟时间为24 h时，纳豆的感官评价和理化指标达到高值，所以可以初步确定纳豆的最佳反应条件如下，发酵温度为35℃、发酵时间为24 h、后熟时间为24 h．

3．3 正交试验结果

按照2．6的方法进行正交试验，试验结果如表8所示．对试验结果做极差分析，可以看出接种量对纳豆的感官评分影响最大，其次为接种量和发酵时间．最终确定的最优配比为A2B3C2．即接种量为15%、发酵温度为37℃、发酵24 h时纳豆的感官评分最高，在正交试验表中为92分，所以确定以上的条件为纳豆发酵的最佳条件．

图3 发酵温度、发酵时间及后熟时间对纳豆感官评价的影响

表5 发酵温度对纳豆理化指标的影响

表6 发酵时间对纳豆理化指标的影响

表7 后熟时间对纳豆理化指标的影响

表8 纳豆最佳发酵条件正交表及结果分析

4 结语

精选大豆洗净后先用3倍温水(17～20℃)浸泡22 h，再于121℃蒸煮40 min，晾凉后接种15%培养16 h的种子发酵液，摇匀后放于37℃恒温培养箱中，培养24 h进行发酵．发酵完成后，放入5℃冰箱后熟24 h，此时纳豆的感官性状最佳，理化指标达到较优值．用这种方法制作出的纳豆不但口感好而且具有极高的营养价值和保健功能，为纳豆的家庭制作和工业化生产提供了基础．

［1］ 史延茂，田智斌，张聪莎，等．传统发酵大豆制品功能成分的研究进展［J］．中国调味品，2012，37(12):13-20．

［2］ 祖国仁，孔繁东，刘 阳，等．纳豆固体发酵条件及产品成分分析［J］．食品工业科技，2006，27(12):122-124．

［3］ 孙 婕，刘 宁．纳豆的保健功效［J］．中国调味品，2007(7):13-20．

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