发酵食品纳豆的保健功效 功能性食品作业

发酵食品纳豆的保健功效
王xing亚 Y20120196
摘要：纳豆是大豆经纳豆芽抱杆菌发酵的日本传统食品，具有溶血栓、抗肿瘤、降血压、降血脂、抗氧化性、防止骨质疏松、促凝血等作用，目前国内外对于纳豆激酶研究深入到分子生物学水平，对纳豆激酶溶栓通栓作用机理也研究得较为深入。

关键词：纳豆纳豆激酶功能
Health benefits of fermented food natto
Wang Xing-ya Y20120196
Abstract：Natto is a Japanese original and traditional food,it has many beneficial effects such as thrombocytic,anti-tumor,lowering blood Pressure and blood lipid,oxidation resistance and prevent osteoporosis,to promote the role of coagulation . For the Present, research on Nattokinase has reached molecular biology level,the thrombolytic mechanism of Nattokinase was also studied deeply. Keywords：Natto Nattokinase Function
纳豆是日本一种历史悠久的传统大豆发酵食品，它被认为是日本人长寿的秘方，已食用了2000年以上。

纳豆起源于中国，唐代鉴真和尚东渡日本传经，带去了中国的纳豆，开始在日本的寺院里传播，后来才慢慢在民间掀起。

纳豆是将大豆煮熟后，接入纳豆菌经繁殖发酵后而形成的发酵食品。

纳豆的制作工艺分传统法和工业法两种，传统法依地区和配方不同各有差异，工业法全国比较统一[1]。

纳豆中含有蛋白酶、多种维生素、C-谷氨酰基转肽酶、C-多聚谷氨酸等多种物质，同时也含有较高的活性物质，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、维生素K2等[2]。

新鲜的纳豆色泽金黄、口感酥软，用筷子挑起有很长很长的拉丝样黏液物质，再配以适宜的佐料，深受日本人民的喜欢，被作为佐餐必不可少的风味食品[3]。

纳豆除风味独特、制作方便等特点外，还具有多种营养保健功能。

大量的试验研究证实，常食纳豆能有效预防和治疗心脑血管疾病，而且还具有壮体强身、护肝美容、预防感冒和防止醉酒以及助消化、抗癌、抗氧化以及延缓衰老等多种功效。

随着社会的进步和科学的发展，人们逐渐把功能性食品作为每日三餐的必备菜肴。

纳豆在日本方兴未艾，在与之相邻的韩国也有纳豆上市，并得到不少人的喜爱，在美国，与纳豆相类似的一种印尼豆类食品日益成为美国人欢迎的健康食品。

我国是产豆大国，而纳豆是成本低廉、营养丰富的功能性食品，我们应进一步利用好丰富的大豆资源，发展大豆生产。

但是，纳豆有一股特殊的氨臭味，还不能被我国大多数人接受，因而须对纳豆进行一定的改进，使之成为国内比较受欢迎的一种绿色食品，以改善和提高我国人民的膳食结构[4]。

1 纳豆制作的基本工艺流程
精选的大豆—洗净—浸泡—煮大豆—摊凉—接种发酵—放置后熟—成熟纳豆[5] 大豆处理：精选的大豆无虫咬，无霉烂，然后须搓洗干净，细孔中无沙子等杂质。

浸泡：大豆与水的比例为1：3，浸泡时间最好是10℃时为18~20h，夏天一般为10h。

蒸煮：在高温灭菌锅中121℃，30min。

2 纳豆的保健功效
2.1 溶血栓
血栓栓塞性疾病是引起死亡的主要原因之一，是现今仅次于癌症的第二大病症。

目前，溶解血栓是治疗这一类疾病的重要手段，当今用于临床治疗的药物包括链激酶(strept kinase，SK)、尿激酶(Urokinase，UK)、组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)、单链尿激酶
型血纤溶酶原活剂(SCUPA)、化学修饰的血纤溶酶-链激酶激活剂复合物(APSAC)等。

这些药物均为激活血液中的血纤溶酶原，从而降解纤维蛋白而间接地起作用。

临床应用方法是注射或滴注，有可能引起患者全身性内出血，而且在血液中的半衰期很短(3~20 min)，因此在使用这些药物时必须长时间的滴注用药，很不方便，且来源紧缺，造价高。

因此，开发新型溶血栓药物成为当前重要研究课题之一[6]。

纳豆激酶(Nattokinase，NK)是一种能达到经口纤溶疗法目的的、从世界数百种食物中筛选出来、安全性最高的高效血栓溶解酶，有很强的溶血栓能力，跟传统的一些溶栓剂相比，具有安全性好、成本低、口服有效等优点，极有可能开发为新一代的溶栓剂。

纳豆激酶是由日本学者Sumi[7]于1987年首次发现的，它是纳豆发酵而产生的一种具有强烈纤溶作用的酶，该酶能明显缩短优球蛋白的溶解时间。

他们在研究纳豆芽孢杆菌的生理生化特征后，认为其分类地位应归在枯草杆菌中。

须见洋行于1987年对纳豆及其提取物首次作了系统研究，最初将酶的提取物添加到纤维蛋白平板上，发现有明显的溶栓作用，并确定是一种具有纤溶活性的激酶，从而使其成为一种很有潜力的新型溶栓药物。

NK是一种丝氨酸蛋白酶，能显著溶解体内外血栓，明显缩短优球蛋白的溶解时间(ELT)，并能刺激静脉内皮细胞产生纤溶酶原激活剂(t-PA)，从而更有效地发挥溶栓效果。

纳豆激酶是一种单链多肽酶，由于测定方法不同，所测得到的分子量也有明显不同，根据已测得的氨基酸序列计算出NK的精确分子量为27728。

它的等电点为8.6±0.3，在pH 6.0~12.0情况下，NK比较稳定，pH低于5.0时，则很不稳定。

40℃保温30min，酶活无损失，温度超过50℃时，活力逐渐丧失，超过60℃时，则因蛋白质变性而迅速失活。

反复冻融对NK的活性影响不大[8,9]。

当NK与煮沸过的小麦或大米提取液、肉汤以及血清蛋白和胃粘液蛋白混合后，NK的稳定性显著提高，甚至在酸性条件下，仍保持有酶活性。

说明NK在胃环境里能保持一定的活性，因此可口服来达到溶栓目的。

NK的活性不受5mmol/L的Cys 抑制，而1mmol/L的DFP、5mmol/L的Neguvon和100Lmol/L的PMSF均完全抑制NK的活性。

Sumi用纤维蛋白平板法测定NK的活性，每克湿纳豆中提取的NK活性相当于40CU纤溶酶或1600IU尿激酶[10]，若临床上治疗血栓病依次使用20万IU，与食用1盒湿纳豆具有同等功效。

用三明治酶联免疫吸附法测定，利用偶联HRP的兔抗NK抗血清作包被抗体，鼠抗NK克隆抗体作检测抗体，测定NK活性，灵敏度可达011 g/L，与枯草菌素BPN。

及枯草菌素Carls-berg的交叉反应仅为0.0002%和0.00002%。

此方法的NK活性与纤维蛋白平板法测定结果相关系数为0.967，表明NK为纳豆中唯一有纤溶作用的蛋白水解酶。

但最近的报道显示，纳豆中除了纳豆激酶外，还存在尿激酶、弹性蛋白酶，以及尿激酶原激活剂等。

可能是由于菌株和生产工艺的不同造成的。

纳豆激酶是目前发现的近200种具有口服溶纤作用的物质中最具潜力的溶纤蛋白酶[11]。

100g湿纳豆中含有的纳豆激酶活性相当于16万单位的尿激酶，折合20万单位，具有很高的经济价值。

在体外试验中可以看到纳豆激酶与纤维蛋白溶酶原共同作用可以将纤维蛋白凝块明显的溶解。

在以大鼠为对象的动物实验中，经过静脉注射发现纳豆激酶的纤溶能力是血纤维蛋白溶酶(plasmin)的4倍以上[12]。

目前，应用的溶栓药物如尿激酶、链激酶等在人体内的半衰期过短，只有3~20min，要使其达到应有的疗效，必须大剂量长期用药，容易产生全身性出血的倾向[13]。

而纳豆激酶在体内的半衰期则长达8h，能温和持续的提高血液的纤溶活性，作为溶栓药物应用时，不易引起出血。

日本生物科学实验室1999年发表了对小鼠进行大剂量喂服纳豆激酶的毒性研究报告，结果并未发现畸变现象[14]。

而且日本上千年来食用纳豆的历史也说明了纳豆激酶的安全性。

1995年日本的Fujita M等人研究了纳豆激酶在小鼠肠道中的吸收过程，结果显示血液中的纤维蛋白出现降解现象，这说明该酶能够穿过肠壁进入血液[15]。

另外，给健康人口服纳豆激酶的实验表明，纳豆激酶可以明显缩短优球蛋白溶解时间、增加血栓溶解面积和血栓分解产物[16]。

因
此，纳豆激酶不仅可用于静脉注射，还有很好的口服效果。

最近研究发现，NK可水解纤溶酶原激活剂的1型抑制剂(PAI-1)，使其失活，从而提高纤溶作用。

这是PAI-1是纤溶作用的主要抑制剂，它与t-PA的比例可调控纤溶活性，PAI-1的失活可直接使纤溶作用增强。

健康人服用NK，可明显缩短优球蛋白的溶解时间(ELT)，促进纤溶活性，作用时间可维持2-8h，大大长于目前临床上使用的溶栓药物。

此外，口服NK后优球蛋白的纤溶活性(EFA)和纤维蛋白降解底物(FDP)值迅速升高，表明纤维蛋白迅速降解。

另外发现t-PA的量不断增加，第四天达到最高，是未服用NK时的114倍。

NK本身无t-PA抗原性，可以认为是NK刺激血管内皮细胞引起t-PA的增加，进一步增加了人体的纤溶活性。

而且纳豆作为传统食品，尚未见有任何毒副作用。

而目前临床使用的抗血栓药物如链激酶、尿激酶、组织血纤溶酶原激活剂等，在临床使用过程中存在稳定性差、药效短、易引起患者全身性出血等副作用、半衰期短、来源短缺、成本高等缺点[17,18]。

最初获得的纳豆激酶都是从传统方法生产的纳豆中提取，但不适用于大规模生产。

因此人们转而探索液体发酵生产的方法。

日本的方法液体培养的最适温度为28.5℃左右，超过32℃几乎不显示活性；最适碳源为麦芽糖。

付利等的研究结果显示，发酵后4 d酶活性达到最大，最适碳源为木糖，最适氮源是大豆蛋白胨，最适温度为37℃。

常用的提高纳豆激酶产量的途径有3种：通过对野生菌种的筛选、诱变，挑选出产酶量高的菌种；优化纳豆的发酵条件；通过基因工程技术改造纳豆激酶的基因，得到产酶量高的工程菌。

纳豆激酶作为微生物代谢产物，只要有高活性的菌种，生产工艺条件成熟，就可实现大规模生产，而且其发酵原料来源广，价格低廉，生产周期短，产量高，且易于提取纯化，其开发应用前景十分广阔。

2.2 抗肿瘤
纳豆还具有防治癌症的功效。

许多研究都证实，纳豆的原料，大豆中含有多种抗癌质，除了酚类、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。

纳豆除了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，并可刺激免疫系统诱发干扰素产生，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，2～3 d 后，在右足部注入纳豆菌，11 d 后观察，小鼠的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。

龟田将有这种抗癌效果的纳豆命名为KMD 1126，但具体的抗癌活性物质是什么在当时并不清楚。

1995年Takahashi等通过体外细胞培养实验，已经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的含量最多，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[19,20,21]。

2.3 降血压
纳豆周围的黏性物质中有血管紧张肽转化酶抑制剂(ACE inhibitor)，这种抑制剂分为水溶性和醇溶性两种，其中水溶性抑制剂为高分子量的蛋白质，IC50为12mg/mL；醇溶性抑制剂为低分子量物质，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，其pH和温度稳定性都很好。

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，一种是非竞争性抑制。

1977年预防高血压帝国女子大学营养学教授林右市的研究小组在20年前就进行了纳豆预防高血压的实验，他们使有遗传性高血压老鼠摄入纳豆，与摄入等量大豆的老鼠作为对照。

其结果是，食用大豆的鼠血压逐渐升高，4个月内平均波动达到0.033MPa；而食用纳豆的鼠血压4个月内波动最高值达到0.027MPa。

2.4 抗氧化性
纳豆中含有大量的抗氧化物质，如卵磷脂、异黄酮、A-生育酚(即VE)、超氧化物歧化酶(SOD)，其中卵磷脂经常食用可有效降低血脂、胆固醇及清除脑组织细胞中过氧
化脂质色素，调节皮肤细胞和皮肤表面水和脂肪的平衡。

另外，纳豆对由过氧化物所引起的细胞伤害也有疗效并且无论是对不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸，还是对受伤细胞，纳豆的抗氧化作用都等同于甚至好过A-生育酚的效果。

纳豆中含有大量的皂甙素，由于纳豆比大豆容易消化，所以纳豆里的皂甙素比大豆里的更容易为人体吸收。

皂甙素是一种遇水便溶解、遇热便分解的物质，因此在豆腐、豆浆中含量很少。

皂甙素不仅能够改善便秘，还可以减少血脂、预防大肠癌、降低胆固醇、软化血管、预防高血压和动脉硬化、抑制艾滋病毒。

高度饱和脂肪酸对人体有害，纳豆里所含的生育酚正好可以消除它的危害。

日本人爱吃的金枪鱼的生鱼片中就有这种脂肪酸，所以吃金枪鱼时应该就着纳豆吃。

从纳豆和未经发酵的大豆(SSB)对比试验可以看出，纳豆显示了比SSB高得多的抗氧化性，它可抑制脂肪酸氧化达91%，而后者只能抑制13%。

最新报道，纳豆中水溶性低分子量黏性物质可能防止动脉硬化，降低脂类过氧化反应，加强脂类代谢。

2.5 防止骨质疏松和促凝血
纳豆含有丰富的维生素，包括维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素E以及维生素K。

在纳豆中维生素K分为维生素K1和维生素K2两种，其中维生素K1包含在纳豆本身，不溶于水；而维生素K2存在于纳豆外面的黏性物质中，溶于水。

纳豆周围含有许多的黏性物质，其主要成分是C-PGA，它可在维生素K的参与下与Ca离子偶合，提高人体对钙的吸收。

在日本，60岁以上的人患骨质疏松症的很多，尤其是女性，50%以上的患此病症。

这种病在日本这个老年人比例最高的国家已成为一个社会问题。

含C-羧基谷氨酸(Gla)的蛋白，可在骨的微粒体中合成，蛋白通过Gla与羟基磷灰石结合，因而被认为在骨石灰质的分配中有重要影响。

而含Gla的蛋白的存在与维生素K有很大关系。

维生素K的另一个作用，可由其名字Koagulation就可看出，它是与血液凝固有关的蛋白合成的必需因子。

接受抗凝血剂治疗的病人在服用药物华法令(Warfarin)后，其凝血测试值(TT值)会降低，但TT值过低对病人是有害的，因此维持一定的TT值对治疗是很重要的。

服用华法令的病人在摄取100g纳豆后发现，其TT值可以维持在40%左右，可见纳豆中含有能与华法令产生撷抗作用的物质，人们推测这种物质就是维生素K。

在日本对于TT值的全国性调查发现东高西低的地域性差异，而其中的原因之一是因为日本东部人民食用含维生素K高的食品(包括纳豆)的量远远高于日本西部。

值得注意的是，血栓症的形成，并非维生素K过剩所致，而是因为血液凝固亢进及纤溶活性低下造成的。

不过，有心血管疾病的人还是应注意食物的选择。

2.6 抗菌消毒
纳豆可产生许多抗菌素，如杆菌肽、多黏菌素、2，6-吡啶二羧酸，这些物质对痢疾杆菌、原发性大肠杆菌O-157、O-111、O-144、伤寒菌、沙门氏菌等，都有强烈的抑制作用。

1996年夏季，整个日本列岛被连续发生的O-157大肠杆菌病毒使人死亡的事件所震撼。

随之，须见教授对纳豆的抗菌功能作了研究，结果表明：将纳豆加进O-157病毒里4d后，病毒全部被抑制而死亡。

这个结果公布反响很大，O-157病毒猖獗的冈山、大阪等地的纳豆被一抢而空。

同时国内学者钟青萍等人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，对细菌、酵母菌和霉菌都有拮抗作用，同时纳豆菌对大肠杆菌也同样有效。

早在日本江户时代出版的《本朝时鉴》中就有/纳豆消毒、进食的记载。

在缺乏抗菌素，传染病四处蔓延的日本关东大地震时，食用纳豆就很盛行。

二战之前，日本海军也曾就纳豆对霍乱、伤寒、痢疾、结核等传染病的防治效果进行研究。

2.7 提高蛋白质的消化率[22]
枯草杆菌不产生毒素，是对人体没有致病原的安全菌株，它能分泌很多酶类，如淀粉酶、蛋白酶等。

利用它发酵大豆不仅可保持大豆几乎不含胆固醇、必需氨基酸含量高、营养平衡好的优点，而且可使大豆的消化率提高。

据报道，枯草杆菌发酵大豆后，在蛋白酶的作用下，促进了大豆组织的分解和蛋白质的水解，蛋白质的消化吸收率可以从原来的50%增加到90%以上。

有50% ~60%的大豆蛋白质转化为肽和氨基酸，其中10%是氨基酸，特别是谷氨酸较多，因此
纳豆非常鲜。

转化的同时还会产生独特的风味物质，如丁酸、丙酸和丁二酸等酸类。

纸上层析法检查了纳豆香气的主要成分是双乙酰；小管等从纳豆中分离出了四甲基吡嗪，也是纳豆的香气成分之一。

2.8 调整肠功能
大豆中约有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，这些食物纤维在食用后可防止便秘、预防大肠癌和直肠癌，还可起到防止甘油三酯的增加和降低血清胆固醇等效果。

另外，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类物质可以与寡糖偶合，从而促进双歧杆菌增殖，对肠道菌群的微生态平衡起重要调节作用，保证肠功能的正常。

2.9 其他方面
提高记忆力和注意力。

为了提高记忆力和注意力，需及时补充脑神经传递所需的神经递质，而乙酰胆碱是重要的神经递质。

纳豆中含有丰富的磷脂磷脂，在肠道中被吸收能提高血液中的胆碱含量，在脑中以乙酰胆碱的形式存在。

脑神经传递质在神经细胞间移动，能增强记忆力使精力更集中。

另外用脑过度或过度疲劳时，乙酰胆碱量就会减少导致大脑活动力下降，注意力分散。

因此，通过摄取磷脂来补充胆碱是增强记忆力、提高学习效率的好办法。

美容，健肤功能[23,24]。

太阳光中的紫外线及人体内产生的活性氧会损伤皮肤，因此要保护皮肤细胞必须除去活性氧，而纳豆含有的丰富蛋白质及维生素能除去活性氧和促进皮肤细胞再生。

纳豆用筷子搅拌会产生拉丝，是典型的粘性食品。

粘性食品产生的粘性物质称之为粘液素，具有美容保健作用，它能够使肌肤恢复弹性与光泽，并且去除角质和补充水分，利用其护肤原理制造的纯天然纳豆护肤香皂已经在日本推出。

Mei-Fang Hsu等研究了用纳豆菌发酵黄芪的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。

用于污水处理。

日本采用高科技手段研制成功了纳豆污水生物处理剂，广泛应用于饮用水、生活污水及工业废水处理，同时对改善河道生态环境也有显著作用，处理成本比传统处理污水下降75%左右。

3 纳豆食品工业发展现状及开发应用前景
纳豆作为一种营养丰富且具有多种保健功效的发酵食品，正在被越来越多的人认识和肯定，也吸引了众多的研究机构和企业在纳豆的深加工和各个领域的应用方面投入了较大的精力。

但是，总体来说，在我们国家开展的相关研究相对较晚，广大消费者对于纳豆食品认识还远远不够，了解纳豆和消费纳豆的人在区域上和群体上有明显的特征：区域上，主要集中在天津、河北等地；群体上，主要是一些有稳定收入、家庭条件相对较好的老年群体，并且这部分人大多都患有心血管、骨质疏松等慢性疾病[25]。

而各国已开始积极开发纳豆激酶产品，日本、韩国、朝鲜等许多国家已研制出多种以纳豆激酶为主要成分的产品，大多由纳豆激酶与其他种类的酶制剂复合而成，如菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等，或添加甘油，蜂蜡及卵磷脂，DHA，SOD等营养物质，制成粉剂、片剂、软硬胶囊或保健食品[26,27]。

研究机构和企业对于纳豆在应用方面的研究多集中在食品开发、溶栓药物的研究方面。

在食品开发方面研究相对较深入。

纳豆食品研究成功的报道也较多，在溶栓药物开发方面，还基本处于实验阶段，报道称纳豆激酶有开发成为溶栓新药的五大优势，也有可能做成粉剂、片剂、针剂等多种剂型以适应不同种类人群使用，但还没有见到规模化生产及正式用于临床的报道。

尽管如此，随着人们对纳豆的认识的加深，在我国已经引起了一个关注纳豆、研究纳豆的热潮，尤其是我国商务部于2009年4月制订了纳豆行业标准，并于2009年12月01日正式实施。

行业标准的制订有利于行业的规范发展，有利于树立行业发展的国际形象，有利于增强行业竞争力，为我国纳豆食品工业的健康发展打下坚实基础。

我国是世界上大豆及其制品的生产大国，也是消费大国，为纳豆产品在我国的发展奠定了基础。

纳豆在日本食品工业发展的历程也告诉我们，随着社会的进一步发展，人们对纳豆的认识会不断深入，对于健康理念的追求会更加迫切，纳豆在我国食品工业方面的发展及多领域的应用必将走向新的阶段。

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