纳豆的保健功效及应用前景*

2021-12-25聂冰秀张承泰季瑞雪任洁萍曹荣安

粮食加工 2021年1期

聂冰秀，顾悦，张承泰，季瑞雪，任洁萍，曹荣安

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

纳豆是以豆类为主要原料经枯草杆菌发酵而制成的一种具有特殊气味的豆制品，纳豆起源于中国，在日本作为主要保健食品已有1 000多年历史，现已成为日本乃至全世界的一种药食同源保健食品[1]。纳豆具有诸多保健功效，对于纳豆的研究与应用也越发广泛，本文对纳豆的研究应用进行总结，希望对纳豆的发展提供一定参考。

1 纳豆的起源与发展

纳豆源于中国，兴于日本。据日本古书《和汉三才图会》记载：“纳豆自秦汉以来开始制作”，由禅僧从中国传播到日本寺庙，所以纳豆首先在寺庙得到发展[2]。日本人食用纳豆有上千年历史，中国对于纳豆的研究从20世纪90年代中后期逐步开始，近年来纳豆因其特殊的生理功能成为研究热点，其在保健食品行业和其他行业应用越发广泛。

2 纳豆的营养价值

制作纳豆的主要原料是大豆，同时也可以加入其它成分，例如薏米、荞麦、花生、黑豆、蚕豆、豌豆、赤小豆、鹰嘴豆及小麦胚芽等，加入的枯草杆菌能在人体肠道中生长增殖，分泌多种酶和维生素，营养价值极高。有研究表明纳豆成分包括：水61.8%、粗蛋白质9.26%、粗脂肪8.17%、碳水化合物6.09%、粗纤维素2.2%、灰分1.86%。纳豆内含有19种氨基酸和维生素K2、叶酸、生育酚等多种维生素、22种矿物元素，富含不饱和脂肪酸、食用纤维素，同时还含有具有医疗保健作用的大豆磷脂、皂苷类、低聚糖、粗多糖、异黄酮、吡啶二羧酸和纳豆激酶、超氧化歧化酶、蛋白酶、糖化酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等微生物发酵产生的活性酶，并能诱发干扰素的产生[3]。

3 纳豆的保健功效

3.1 溶解血栓

1987年日本的Sumi博士[4]首次从日本传统食品纳豆中分离出一种碱性蛋白酶，通过该酶对狗的血栓的应用，证实了该酶具有很强的溶解血栓作用，故将该酶命名为纳豆激酶（Nattokinase，NK）。纳豆激酶通过刺激血管的内皮细胞，产生出组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)，t-PA将纤溶酶原激活为纤溶酶，溶解纤维蛋白，即溶解血栓，同时将人体内的尿激酶原激活为尿激酶，尿激酶与t-PA共同激活纤溶酶原，从而产生了溶解血栓效果[5]。同其他溶血栓药物相比，纳豆激酶安全性最高且来源广泛、高效、天然、无毒、安全性高、无副作用，易于被人体吸收、可直接口服、价格低廉，所以纳豆激酶有望开发成为一种安全的食用血栓预防剂[6]。

3.2 抗癌

美国国家癌症研究所在植物（水果、蔬菜等）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、皂苷、植物甾醇和植酸化合物。纳豆所含抗癌物质的数量和含量都高于原料大豆，可有效预防乳腺癌、大肠癌等众多癌症[7]，同时纳豆自身含有许多活性物质，如皂苷素、维生素B2、维生素E等，经常食用可去除体内产生的致癌物质，预防癌症发生，除此之外，纳豆中还含有丰富的纳豆菌，纳豆菌本身也可有效破坏或杀死癌细胞，并可刺激免疫系统诱发干扰素产生，起到抑制癌症的功效[8]。将Ehrlich肉瘤移植到鼠的左右足皮下，2～3 d后，在右足部注入纳豆菌，11 d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[9]。通过体外细胞培养实验也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4’,5,7—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[10]。

3.3 抗菌消毒

纳豆中起到抗菌消毒作用的是纳豆周围黏性物质中含有的大量纳豆菌及其代谢物，纳豆菌是“公认安全”（GRAS）的微生物，是一种非常符合人类肠道所需要的益生菌，可在人体胃肠道中生产出多种抗菌物质[7]，如：杆菌肽、多黏菌素、2,6-吡啶二羧酸等，这些物质对细菌、酵母和霉菌、大肠杆菌、葡萄球菌和革兰氏阳性菌均具有一定的抗菌活性[6]。张锦华等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[11]。王继伟等研究发现，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[12]。

3.4 防止骨质疏松

人在生长过程中不断进行骨代谢，以满足人体对内外部生长环境所需。纳豆中含有丰富的维生素K2，100 g 纳豆中约含 1 000 μg 维生素 K2，可促进生成骨蛋白质，这种蛋白质可与钙共同生成骨质，增加骨密度，从而有效地防治骨质疏松症，进食100 g纳豆4 h后血液中维生素K2的浓度最高可达原来的54倍。东京大学医学部曾对6 000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，而且骨骼重量也增加了。易患骨折人血液中维生素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[13]。

3.5 抗衰老、抗氧化

纳豆提取物中含有大量的抗氧化物质，如卵磷脂、异黄酮、超氧化物歧化酶、维生素E等[7]，经常食用可以预防氧化性物质对于人体造成的伤害，纳豆中粗抗氧化剂提取物对不饱和脂肪酸和细胞显示的抗氧化效果与相同质量的维生素E相当或效果更好。将未发酵的大豆与纳豆对比试验显示，纳豆可以抑制脂肪氧化的91%，而未发酵的只能抑制13%[14]。经常食用纳豆能够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[8]。

3.6 降血压

纳豆周围黏性物质中含有降血压作用的ACE抑制肽，它是一种膜结合的二肽羧基酶，在体内肾素-血管紧张素系统和激肽释放酶-激肽系统这对相互拮抗体系中，对血压调节起着重要作用[15]。

3.7 调节肠胃

大豆中约含28%碳水化合物，其中2/3是半纤维素、纤维素和木质素等食物纤维，大豆经发酵成为纳豆时，食物纤维含量不变，因此经常食用纳豆可起到防止甘油三酯的增加、降低血清胆固醇及防止便秘等效果。另外，食用纳豆后，纳豆菌在人体肠道中发芽增殖，能在肠内生活几周，分泌各种酶和维生素，促进双歧杆菌增殖，调节肠道菌群微生态平衡，保证肠功能的正常。吴德华等人研究表明，纳豆菌通过人体消化道之后可定植于肠道中，对维持并调节肠道微生态平衡起着重要作用[16]。

3.8 提高蛋白质转化率

纳豆含有多种酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂酶、纤维素酶和脲酶等，特别是碱性蛋白酶和α-淀粉酶，这些酶可将纳豆中蛋白质分解为易于人体消化吸收的成分，大豆蛋白的消化率从原来的50%增加到90%以上，使纳豆成为极易消化的植物性高蛋白食品[17]。据报道，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[18]。

4 纳豆制作

纳豆制作方法多种多样，可根据制作需求采取不同制作途径（接种或纳豆杆菌的培养）以获得纳豆制品，现介绍两种纳豆制作方法。

4.1 纳豆制作方法1

（1）原料处理：精选无虫咬、无霉烂的大豆或其他农作物，搓洗干净，直至细孔中无沙子等杂质。

（2）浸泡：大豆与水的含量比例为1∶3，根据季节选择适宜浸泡时间，夏天8～12 h、冬天20 h。

（3）蒸煮：高压锅内121℃蒸煮25 min。

（4）接种：将蒸熟的大豆无菌转移到灭菌盆或罐内，将混合液（10 mL水、约0.1%盐、0.02%糖、0.001%纳豆杆菌芽胞）喷洒于大豆中搅拌均匀。

（5）发酵：将纳豆杆菌种子液接入，40～41℃下发酵14～20 h。

（6）后熟：在 0 ℃（或一般冷藏）保存近 l周[19]。

4.2 纳豆制作方法2

（1）原料处理：精选无虫咬、无霉烂的大豆或其他农作物，搓洗干净，直至细孔中无沙子等杂质。

（2）浸泡：大豆与水的含量比例为 1：3，根据季节选择适宜浸泡时间，夏天8～12 h、冬天20 h。

（3）蒸煮：高压锅内121℃蒸煮25 min、冷却至40℃。

（4）纳豆杆菌的培养：所采用的培养基为蛋白胨1%、牛肉膏0.3%、NaCl l0.5%、葡萄糖0.5%、酵母膏0.5%、琼脂粉1.8%（以上均为质量分数）。液体培养不需添加琼脂粉，pH 7.0，于杀菌锅内121℃、15 min，拿出冷却（固体培养基至45℃时倒平板或摆斜面），从活化后的试管斜面上用无菌水洗下菌孢，打匀，接入装有一定量的液体培养基中，30℃下180 r/min摇床培养18 h，制得种子液。也可在固体平板或克氏瓶内培养后，用无菌水洗下作种子液。

（5）发酵：蒸煮后大豆的重量几乎为原大豆的两倍。按大豆量的1%～3%比例，将纳豆杆菌种子液接入、拌匀，置容器内，40～41℃发酵14～20 h。

（6）后熟：在 5 ℃下后熟 24 h[20]。

5 纳豆的应用

5.1 制作纳豆食品

纳豆具有很强的保健功效和营养价值，但因其发酵过程中产生的氨味而不被大众所接受。目前国内外已经开发生产了一系列纳豆产品，现在市面上可以见到的纳豆深加工产品包括纳豆饼干、纳豆软糖、熏制纳豆、纳豆咀嚼片、纳豆调味料、纳豆压片糖果、纳豆冰淇淋、纳豆菠萝口服片及纳豆复合饮料等纳豆食品[6]，它们多是以纳豆或纳豆冻干粉为主要原料，再加入其它辅料，这样既保证了纳豆自身营养的同时也满足受众群体口味所需，促进纳豆食品在市场上的广泛流通，推动纳豆食品原料的开发应用。

5.2 天然食品防腐剂

纳豆中黏性物质中含有大量纳豆菌，纳豆菌可在人体胃肠道中形成适宜有益菌生长无氧环境[7]，生产出多种抗菌物质，可起到抑制沙门菌、伤寒菌、痢疾菌及O157、H7大肠杆菌等致病菌的作用，还可灭活葡萄球菌肠毒素[8]。钟青萍等[21]研究了纳豆菌对常见的污染食品微生物的拮抗作用，结果表明纳豆菌具有广谱抗菌作用，并把纳豆菌抗菌蛋白应用到食品中证明其有明显的防腐效果。张丽靖等[22]把纳豆菌粗提物用于豆浆的保鲜，结果表明其抑菌效果接近或优于一些常用食品防腐剂。由此可见，纳豆菌无毒无副作用，是消费者未来选择天然食品防腐剂的最佳选择。

5.3 提高作物种子出芽率和成活率

纳豆中含有大量的高分子谷氨酸成分，用电子束照射纳豆数秒钟后就能制造出所谓的 “纳豆树脂”，这种树脂易吸水膨胀，其吸水率可达自身重量的5 000倍[6]。有研究表明经种子包衣技术培育而得的西葫芦产量及对苗期地下害虫防效均有大幅度提高[23]，因此，可以利用纳豆含大量高分子谷氨酸这一特点，将纳豆制成“纳豆树脂”种衣剂，在一些沙漠或者严重缺水地区植物种植时采取种子包衣技术，提高种子的出芽率和成活率，以此改变生态环境，进一步推进国家发展[6]。

5.4 其他方面应用

纳豆含有的纳豆菌可与多种菌种相互作用，通过调节水体微生态平衡，以分解水中有机、无机废物，达到改良水质、改善池底厌氧环境的功效，给水生动物提供良好养殖环境的同时也提供了充足优良饵料，表现出良好的绿色环保性能[7]。日本根据其特性研制出纳豆菌Pga21凝聚剂水处理技术，并将其广泛应用于饮用水、生活污水及工业废水处理，净化效果显著提升的同时也对改善河道生态环境起到了显著作用，且处理成本比传统治理污水成本下降75%[24]。朱光来等[25]通过纳豆菌和发头裸腹溞对污水进行处理，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抑制作用。Hsu等[26]研究了用纳豆菌发酵黄芪产物在美容方面的应用，证明这种发酵产物能刺激人类皮肤成纤维状细胞中胶原蛋白的生物合成，减少细胞外基质蛋白质随着年龄增长的流失。

6 纳豆的发展前景

随着我国经济高速发展，居民生活水平不断提高，与此同时肥胖、高血压、糖尿病等慢性疾病的患病率稳步上升且逐渐趋于年轻化，对生命健康造成很多威胁。纳豆具有多种保健功效，有益身心健康，因此，应该加强纳豆产品的研制与开发，改善其传统风味，丰富自身营养价值，使其市场化、高效化、规模化发展。纳豆的风味需要进行改善，使其能被更多消费者所接受，同时可以对纳豆的营养价值和功效成分进行强化，最后也要制定纳豆行业的统一标准，规范纳豆市场[27]。