纳豆

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第七章 纳豆

第一节 纳豆概述

纳豆 (Natto) 是日本的一种传统的发酵豆制品,由纳豆菌 (Bacillus natto ) 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,在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年日本的须见洋行等发现,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。

第二节 纳豆菌

传统制作纳豆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图7-1 纳豆的形态

包裹后于温、湿度比较高的地方自然发酵1~2 d ,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苗(Bacillus natto No.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包括:Bacillussubtils IFO3007、Bacillusnatto Sawamura06、Bacillus natto Sawamura IFO 3339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。

一、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图7-2 纳豆菌的生物学形态

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B

2、维生素B

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等,特别是纤维、钙、铁、钾的含量甚至超过了鸡蛋。这是

由于纳豆在发酵过程中产生多种维生素和酶类,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维酶、纳豆激活酶、溶菌酶、γ-谷氨酸转肽酶等,由于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﹪)还要高,营养更丰富,也更容易吸收。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、VK

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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:日本须见洋行教授研究发现,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(natto kinase)。它由275个氨基酸残基组成,相对分子质量在27000左右,无毒、无副作用,是一种中性丝氨酸蛋白酶。随后,须见教授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。有实验表明,每日食用纳豆可以起到预防血栓类疾病的作用,最好是在晚饭时食用。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2~8 h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50 g纳豆中含有80万单位尿激酶溶解血栓的作用。此外,须见教授等发现纳豆中含有溶纤维蛋白酶,并命名为纳豆激酶。研究证明,它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。此酶作用时间长,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 h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,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,成品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2种,其中水溶性抑制剂为高分子质量的蛋白质,IC50为12 mg/mL;醇溶性抑制剂为低分子质量物质,具有2 种形态,抑制作用强于水溶性抑制剂,IC50

分别为0.53 mg/mL和0.95 mg/mL,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。

纳豆周围的黏性物质中有血管紧张肽转化酶抑制剂。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(SSB)的对比实验可见,纳豆显示了比SSB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。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α-生育酚的效果。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

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