纳豆及其产物的研究与应用

南芝润，侯 磊，任 莹，樊丽生，栗利元，田怀泽

（山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）

纳豆及其产物的研究与应用

南芝润，侯 磊，任 莹，樊丽生，栗利元，田怀泽

（山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）

纳豆是日本的传统发酵食品，营养价值很高，富含蛋白质、多种维生素及活性酶类，具有预防疾病和保健功能，如溶解血栓、抗癌、降血压等。详细综述了纳豆的营养价值和保健功效，并对纳豆激酶、纳豆菌及γ－聚谷氨酸的应用研究、研究现状进行了总结，展望了纳豆产业的广阔前景。

纳豆；溶血栓；纳豆菌；纳豆激酶；γ－聚谷氨酸

纳豆 （Natto）是日本一种传统的发酵豆制品。科学研究发现，日本人长寿和他们日常膳食的发酵食品有关[1]。发酵食品是指人类巧妙地利用有益微生物加工制造的一类食品，具有独特的风味，对人体具有一定的营养保健功效。在日本，纳豆是消费量最大的发酵食品，被认为是日本人长寿的“秘方”。纳豆是以大豆为原料，煮熟后接纳豆芽孢杆菌发酵而成的。成熟的纳豆颜色呈金黄色，外表面覆有一层黏性物质，用筷子挑起时有长长的拉丝状物质[2]。纳豆不仅营养丰富，而且具有预防疾病和保健的功能。纳豆中的生理活性物质赋予其多种保健功能，如溶解血栓、抗癌、降血压、降低胆固醇、抗菌消炎、抗氧化延缓衰老、调节肠道、预防骨质疏松症等。特别是，纳豆的溶血栓功效的证明使得纳豆的促健功能被全世界食品营养学界和医药学界高度重视，纳豆成为预防和改善心脑血管疾病的首选食药同性功能食品。纳豆在日本一直深受欢迎，其产值逐年增加，在美国、韩国等发达国家也很受欢迎。其已经成为人们一日三餐的必备菜肴。我国纳豆的研究是从20世纪90年代中后期才逐步开始的，纳豆食品工业的发展才刚刚起步，并且进展缓慢。也许是因为人们不了解纳豆并且不习惯或无法接受它的风味。

笔者对纳豆及其产物在食品、医学、农业、工业和环境保护等方面的应用研究进行综述，以加强对纳豆及其产物的了解和推广，拓展我国传统的大豆制品，开发新产品，满足人们的需求，造福于人类。

1 纳豆的营养价值与保健功效

1.1 纳豆的营养价值

纳豆营养全面，价值极高。每100 g纳豆中[3]约含水分59.5 g，蛋白质16.5 g，脂肪10.0 g，碳水化合物 12.1 g，食物纤维 6.7 g，钙 90 mg，钾 660 mg，铁3.3 mg，维生素 B10.07 mg，维生素 B20.56 mg（是大豆发酵前的7倍），维生素E 0.4 mg等等。纳豆中纤维素、钙、铁、钾的含量甚至超过了鸡蛋[4]。其在发酵过程中还产生或增加许多对人体有益的活性物质，如各种酶类，有大家所熟知的纳豆激酶、蛋白酶、脂肪酶、溶菌酶、γ-谷氨酸转肽酶、超氧化物歧化酶（SOD）等等。此外，还含有异黄酮类、卵磷脂、皂甙、叶酸、亚油酸、多胺、染料木素、泛酸、生物素等生物活性成分。这些活性物质和丰富的营养赋予纳豆营养医疗保健作用，被誉为“超级健康食品”。

纳豆中含有18种氨基酸[5]，其中有8种是人体必需的氨基酸。据报道，大豆经纳豆菌发酵后，有50%～60%的大豆蛋白转化成肽和氨基酸。蛋氨酸和赖氨酸是食物中最主要的限制性氨基酸，在纳豆中它们分别占总氨基酸含量的1.35%和6.34%。纳豆中的核黄素含量是蒸煮大豆的6倍多。核黄素是参与生物氧化的重要物质。因此，食用纳豆不失为人体摄入核黄素的重要途径[6]。

1.2 纳豆的保健功效

1.2.1 溶解血栓 纳豆激酶[7]是日本的木须见洋行博士从纳豆中分离纯化并命名的一种丝氨酸蛋白酶，由275个氨基酸组成的单链多肽。该酶能强烈溶解血栓，具有多元化的溶栓机制，首先，它可以直接降解纤维蛋白，还可以刺激血管内皮细胞产生内源纤维酶原激活剂；其次，激活体内肾脏产生尿激酶原，研究发现，被激活的尿激酶能激活纤维酶原；再次，纳豆激酶能够降解或者失活纤溶酶原激活剂的抑制剂。

1.2.2 抗菌消毒 纳豆菌是“公认安全”（GRAS）的微生物，非常符合人类肠道需要的益生菌，在人体胃肠道中形成适宜有益菌生长的无氧环境，促进厌氧菌的生长，如双歧杆菌、乳酸杆菌和梭菌等，抑制需氧菌的生长，如肠杆菌和肠球菌等。纳豆菌可以灭杀大肠杆菌 O-157，O-111，O-144，伤寒杆菌，痢疾杆菌，沙门氏菌等，对酵母菌、葡萄球菌有抑制作用。早在二次世界大战时，人们就利用纳豆来预防和治疗伤寒、霍乱和痢疾。钟青萍等[8]研究发现，纳豆菌具有较强的抗菌作用和良好的稳定性，抗菌蛋白抗菌谱较广。

1.2.3 降血压、抗癌 美国国家癌症研究所在植物（水果、蔬菜等）中寻找抗癌化合物，研究发现，大豆含有5大类抗癌化合物：异黄酮、蛋白酶抑制剂、皂甙、植物甾醇和植酸化合物。纳豆是大豆的发酵产品，其所含抗癌物质的数量和含量都高于原料大豆，如多胺、染料木素、胰蛋白酶抑制剂。研究证实，这些物质是纳豆起抗癌作用的主要物质。此外，纳豆菌自身也可以杀死或有效破坏癌细胞。据调查[9]，在日本，乳腺癌的发生率仅为美国的1/15，前列腺癌的发生率为美国的1/4，这和日本人常吃纳豆等豆制品有很大的缘故。纳豆中含有的醇素，食用后可排除体内部分胆固醇、分解体内酸化型脂质，使异常血压恢复正常。

1.2.4 提高蛋白质的消化率 纳豆在发酵过程中产生各种酶类和多种维生素，如蛋白酶、纤维酶、纳豆激活酶等。酶的作用主要是降低反应所需的活化能，加速反应的进行。纳豆菌具有较强的产消化酶的能力，能加快蛋白质及其他营养物质的降解或分解速度。据报道[10]，有50%～60%的大豆蛋白转化成肽和氨基酸。纳豆菌发酵的大豆不仅含有大豆的全部营养，必需氨基酸含量高，而且拥有其他食品都不能替代的特殊营养成分。

1.2.5 其他功能[2，11]纳豆还具有防止骨质疏松、美容养颜、防治肥胖等功效。纳豆的粗提物中含有多种抗氧化成分，如卵磷脂、亚油酸、不饱和脂肪酸、维生素等，可通过调节皮肤细胞水分和油脂的平衡，改善皮肤弹性，给皮肤细胞必需营养，起到滋润皮肤、美容养颜的功效。纳豆中富含的活性维生素K2与优质蛋白质，可生成骨蛋白质，再与钙共同生成骨质，增加骨密度，防止骨折和骨质疏松。纳豆中的黏液素具有很好的减肥效果。黏液素是由谷氨酸多肽（γ-PGA）以特别的结构组成，γ-PGA具有很高的吸水性，不被人体肠道所吸收，与膳食纤维一起膨胀，减少人体对脂肪的吸收。纳豆中的维生素B2是大豆发酵前的6倍，它支持人体脂肪的燃烧，防止人体脂肪的堆积，纳豆“拒绝脂肪”的黏液素和“燃烧脂肪”的维生素K2的功效，使纳豆具有健康、绿色的减肥功效。

2 纳豆及其相关产物的应用研究

2.1 纳豆激酶的应用

纳豆激酶是由纳豆菌分泌表达的碱性丝氨酸蛋白酶，具有极强的纤维蛋白溶解活性。据报道，其溶血栓活性是纤溶酶的4倍[12]。纳豆激酶在溶解血栓时只分解主体物质纤维蛋白，不水解血浆纤维蛋白原，所以，病人服用纳豆激酶后体内不会引发出血现象，并且无需大量服药，因为纳豆激酶在人体内的半衰期较长。同时，纳豆激酶具有很好的稳定性，疗效不会受人体的胃肠等特殊环境影响，其生产成本较低，安全性好，具有开发为新一代溶栓药物的潜力。FUJITA等[13]以化学诱导血栓的大鼠作为实验样本，研究纳豆激酶、尿激酶、阿替普酶、弹性蛋白酶和血浆酶的溶栓效果，结果显示，纳豆激酶的溶栓效果最好。KAMIYA等[14]以雌性Wistar大鼠为受体检验纳豆激酶对血栓的预防效果，结果证明，纳豆激酶具备良好的预防性抗血栓活性。日本科学家对成人进行了纳豆激酶血浆纤维蛋白溶解活性的实验[15]，结果显示，血浆纤维蛋白降解产物显著增多，说明纳豆激酶增强了纤维蛋白的溶解活性。因此，认为纳豆激酶是一种有效的天然血栓溶解剂。

2.2 纳豆菌的应用研究

纳豆菌是20世纪从纳豆发酵食品中分离出来的益生菌株，属于枯草芽孢杆菌属，为需氧型革兰氏阳性菌。休眠状态的纳豆菌以芽孢形式存在，因而能耐酸、耐碱、耐高温（100℃）及耐挤压，在胃酸环境中具有很高的稳定性，对人体肠道中微生态的平衡具有很重要的作用。

2.2.1 微生态制剂 微生态制剂是用益生菌（Probiotics）培养而制成的一类只含活菌体或菌体代谢产物的制剂。纳豆菌微生态制剂因其无污染、无毒副作用、试用效果显著等成为了新型绿色高效的微生态制剂，具有广阔的开发应用前景。

金燕飞[16]在仔猪饲料中添加纳豆菌后，发现仔猪生长发育加快。分析认为是纳豆菌抑制了仔猪肠道内的需氧菌（如大肠杆菌）的生长，促进了双歧杆菌和乳酸菌的生长。SAMANYA等[17]在鸡的日粮里添加纳豆菌后，发现鸡肠绒毛的浓密度和高度、肠绒毛细胞的面积等都有所增加，说明纳豆菌可促进鸡的生长发育。石广举等[18]研究发现，纳豆菌能显著提高虾机体的非特异性免疫能力，这表示纳豆芽孢杆菌可作为抗生素饲料添加剂的有效替代物。

体外试验研究表明[19]，纳豆菌的添加可以加快肠道对铁、钙及维生素D等的吸收，促进动物生长，缩短饲养周期。饲料中添加纳豆菌后，可以增加饲料的可利用种类，并提高了饲料的转化率[20]。

2.2.2 抗菌剂 纳豆菌及其代谢产生的抗菌物质均具有广谱抗菌作用，对热、酸、碱环境表现出良好的稳定性，具有极强的稳定遗传抗菌作用。

张锦华等[21]研究纳豆菌及其提取物对仔猪肠道几种常见菌的体外抑菌作用，结果表明，纳豆菌对大肠杆菌、葡萄球菌抑菌作用最明显，对球肠菌、沙门氏菌抑菌作用较弱，对乳酸菌几乎无抑菌作用。日本龟田教授研究发现，纳豆菌对癌细胞的生长有抑制作用[22]。于萍等[23]在犊牛日粮中添加纳豆枯草芽孢杆菌菌液，结果发现，纳豆菌可促进溶纤维丁酸弧菌、脂解厌氧弧菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和琥珀酸丝状杆菌在其消化道中定植和生长。王继伟等[24]研究发现，纳豆芽孢杆菌次生代谢产物在抑制金黄色葡萄球菌及根霉等微生物方面效果很好，抑菌效果类似于那他霉素、乳酸链球菌素，具有广谱抗菌作用，对革兰氏阳性菌的抑菌效果尤其显著。

2.2.3 微生物天然防腐剂 微生物天然防腐剂抗菌性强、安全无毒、热稳定性好、作用范围广，是近年来防腐剂研究开发的一个热点，它具有合成防腐剂无法比拟的优点。纳豆菌抗菌谱较广，具有良好的稳定性和较强的抗菌作用，水溶性好，对人体、动物体等无毒害。因此，其被视为一类具有广阔发展前景的微生物天然防腐剂。

钟青萍等[8]将纳豆菌作为食品防腐剂用于牛奶和猪肉的防腐，具有良好的防腐效果。张丽靖等[25]研究了纳豆菌对豆浆的保鲜作用，结果发现，纳豆菌对豆浆的保鲜有显著效果。王东等[26]研究了纳豆菌对虾的保鲜效果，结果表明，纳豆菌是一种高效冷冻保护剂。

作为新型高效的微生物防腐剂，纳豆菌具有明显的优点：发酵时间短，对环境无污染，抗菌谱广，稳定性好，成本低，生产过程还产生一些有用的副产物等等。

2.2.4 微生物水质净化剂 纳豆菌与多种菌种相互作用，通过调节水体微生态平衡，分解水中的有机、无机废物，改良水质、改善池底的厌氧环境，给水生动物提供了一个良好的养殖环境，同时有益菌体的大量繁殖给水生动物提供了充足优良的饵料，表现出良好的绿色环保性能。朱光来等[27]通过纳豆菌和发头裸腹溞对下河污水进行处理，研究发现，纳豆菌能够分解处理废水中的多种特有成分，对水体内的有害菌类有明显的抑制作用。张丽等[28]研究发现，纳豆芽孢杆菌处理印染废水具有高效且低成本的双重作用。

2.3 γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸又称纳豆胶，是一种有黏性的物质，首次在纳豆中发现。γ-PGA是组成纳豆黏性胶体的主要成分，具有很高的吸水性、保湿性、安全性、无毒性等，广泛用于农业、工业、医学等领域。王建平等[29]研究指出，用一定浓度的γ-PGA溶液浸泡烟草种子可以提高烟草种子的发芽率、种子活力，缩短出苗时间。刘霞[30]等研究聚谷氨酸的保湿功效及安全性，结果表明，聚谷氨酸的保湿性接近现在广泛使用的保湿剂透明质酸钠的保湿效果，同时对皮肤安全、无刺激性。褚群等[31]研究γ-聚谷氨酸对番茄穴盘育苗的影响，结果表明，在穴盘育苗中施用γ-聚谷氨酸能增强基质养分、水分供应能力，促进番茄穴盘苗后期生长发育。

3 研究现状

作为一种具有多种保健功效且营养丰富的发酵食品，纳豆被越来越多的人认识和肯定。同时，国内外众多领域的企业和研究机构也对纳豆进行了关注和研究，在纳豆的深加工和应用研究方面投入了较大的精力。但是，我国广大消费者对于纳豆食品的认识还远远不够。纳豆消费者主要集中在大中型一二线城市，如北京、上海、青岛，偏远地区和小型城市的市面上和超市里不见纳豆的任何产品。纳豆的消费群体主要是一些患有心血管、骨质疏松等慢性疾病[32]的家庭条件比较好的老年群体。加大宣传力度、扩大生产规模、延伸生产产地和范围，是今后纳豆生产推广的一个方向。

我国对于纳豆的研究多集中在食品开发和溶栓药物的研究方面。其他方面的应用研究工作仅限于实验室，离工厂化、产业化有较大的距离，因此，建立完整、系统、规模化的生产体系是今后研究发展的重点。

4 展望

纳豆及其相关产物的应用研究在食品、医学、农业、工业和环境保护等领域都扮演着非常重要的角色，越来越引起人们的重视和研究。纳豆产品在我国的发展具有坚实的基础。我国是大豆生产和消费大国。随着社会的进步，经济的发展，人们对饮食、生活、居住条件的要求更趋近于健康、绿色、环保方面，对于健康理念的追求更加细化，纳豆在我国食品工业方面的发展和应用必将走出更广阔的前景和未来。

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Study and Application of Natto and Its Products

NAN Zhirun，HOU Lei，REN Ying，FAN 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“百人计划”专项

南芝润（1979-），女，山西临猗人，助理研究员，硕士，主要从事高丝氨酸玉米营养品质评价体系建立和纳豆的研发与推广工作。