納豆固體發(fā)酵條件的優(yōu)化

王麗娜，李培睿

(許昌學院食品與生物工程學院，河南許昌461000)

納豆是日本的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品，是由蒸煮后的大豆接種納豆芽孢桿菌后發(fā)酵而制成的一種大豆發(fā)酵食品［1-2］，迄今為止已有2000多年的歷史［3］．納豆芽孢桿菌是納豆生產(chǎn)中最重要的因素和有效成分．經(jīng)納豆芽孢桿菌發(fā)酵后的納豆不但含有大豆的全部營養(yǎng)，而且產(chǎn)生多種酶和維生素、并可在納豆周圍產(chǎn)生多聚谷氨酸和多聚果糖的混合型粘性物質(zhì)等多種生物活性物質(zhì)［4］．其中含有的納豆激酶具有很好的溶栓作用［5］，在預防高血壓、動脈粥樣硬化方面具有很好的作用．正是由于納豆的營養(yǎng)豐富，并且具有抗血栓、降血壓、抗腫瘤、抗菌、預防骨質(zhì)疏松等神奇的功效［6-7］，使其成為保健食品開發(fā)的熱點之一，具有非常廣闊的發(fā)展前景．但是由于納豆在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氨味很難讓中國消費者接受，所以目前市場上銷售的納豆產(chǎn)品很少，僅在個別大型超市里有所銷售．為了解決納豆口味的問題，本課題對發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化，旨在生產(chǎn)出適合中國人口、營養(yǎng)價值極高、價格低廉的納豆產(chǎn)品．

1 材料與儀器

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標準溶液、市售大豆、納豆芽孢桿菌．

1．2 儀器

HZP-250型全溫震蕩培養(yǎng)箱(上海?，攲嶒炘O備有限公司);YXQ-LS-75SII立式壓力蒸汽滅菌鍋(上海博訊實業(yè)有限公司);超凈工作臺(蘇州佳寶凈化工程設備有限公司);JA3003J(電子天平，上海平軒科學儀器有限公司);722可見分光光度計(上海舜宇恒平);PHS-3CT精密pH計(上海精密儀器儀表有限公司);25 mL堿式滴定管等．

2 實驗方法

2．1 種子菌懸液的制備

首先挑取斜面種子接入裝有60 mL種子培養(yǎng)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?lián)u床培養(yǎng)，每隔兩小時測一次OD660 nm值，最終確定最佳的接種菌齡．

2．2 納豆制作流程［9］

大豆精選、清洗→浸泡→分裝→蒸煮→冷卻→接種→發(fā)酵→后熟→成品→感官評價和理化指標的測定

2．3 納豆的感官評價及理化指標的測定

2．3．1 納豆的感官評價

參與感官評定的人員為在校的學生和老師共計28人，首先對市售的納豆進行感官評定，然后對本實驗的納豆進行感官評定，評分標準見表1［10］．感官評定采用四個指標，因其氣味是中國居民最難以接受的，所以在分值上占的比重較大，感官評定后計算各項指標的平均值為本項得分．

表1 納豆感官評定評分標準

2．3．2 理化指標測定

2．3．2．1 氨基酸態(tài)氮測定方法

氨基酸態(tài)氮的測定方法參照GB/T 5009．39-2003．

2．3．2．2 粘多糖含量測定方法

納豆中的粘液是由粘多糖組成的，所以測定納豆的粘液率即為納豆中粘多糖的含量［11］．取5．00 g納豆一式兩份，一份直接在105℃烘箱至恒重．另一份用溫水輕輕洗掉納豆表面的粘液，再將納豆移入烘箱中烘至恒重，所得數(shù)據(jù)即為粘多糖產(chǎn)率，重復三次求平均值［12］．

2．4 單因素試驗

2．4．1 最佳浸泡時間的確定

將挑選好的黃豆清水洗過后，用3倍的溫水(17～20℃)分別浸泡10 h、14 h、18 h、22 h、26 h，瀝干，于121℃滅菌20 min，接種10%由2．3確定的種子液，濕度85% ～90%，35℃培養(yǎng)24 h，后熟20 h后分別進行感官品評及理化指標的測定．

2．4．2 最佳蒸煮時間的確定［13］

將挑選后的黃豆先用清水清洗，然后用3倍溫水浸泡，瀝干，于121℃時分別蒸煮20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，接種10%種子液，在35℃時培養(yǎng)24 h，后熟20 h后分別進行感官品評及理化指標的測定．

2．4．3 最佳接種量的確定

先將大豆清洗浸泡后，按照2．3．2所確定的最佳蒸煮時間進行蒸煮，冷卻后分別接種5%、10%、15%和20%的種子液，在35℃培養(yǎng)24 h，后熟后分別進行感官品評及理化指標的測定

2．4．4 最佳發(fā)酵溫度的確定

按照上述最優(yōu)條件進行浸泡、蒸煮、冷卻、接種種子液后，分別在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃的培養(yǎng)箱中發(fā)酵24 h，后熟后進行感官品評及理化指標的測定．

2．4．5 最佳發(fā)酵時間的確定

按照上述最優(yōu)條件進行浸泡、蒸煮、冷卻、接種種子液后，放入到由2．5．4確定的最佳發(fā)酵溫度的培養(yǎng)相中進行培養(yǎng)，分別發(fā)酵18 h、24 h、30 h小時后進行感官評定和理化指標的測定．

2．4．6 最佳后熟時間的確定

按照上述的最佳條件制備納豆，發(fā)酵完成后，再放入5℃冰箱中進行后熟，分別后熟18 h、24 h、30 h、36 h，最后進行感官品評及理化指標的測定，以確定最佳后熟時間．

2．5 正交試驗

以單因素試驗為基礎，對影響納豆感官評定較明顯的接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間三因素做三因素三水平試驗，進一步確定納豆的最佳發(fā)酵條件．

3 實驗結(jié)果

3．1 最佳種子發(fā)酵液的確定

根據(jù)2．2的方法進行實驗，試驗結(jié)果如圖1所示，從圖中可以看出，從6～18 h為對數(shù)生長期，在接種培養(yǎng)時應選擇生長力旺盛的對數(shù)期作為種子液，綜合考慮后選擇培養(yǎng)16 h的發(fā)酵液為種子培養(yǎng)液．

3．2 單因素試驗結(jié)果

3．2．1 最佳浸泡時間及蒸煮時間及接種量的確定

按 2．5．1、2．5．2、2．5．3 的方法進行試驗，試驗結(jié)果如圖2、表2、表3、表4所示，從結(jié)果可以看出，浸泡時間為22 h、蒸煮40 min、接種量為15%時納豆的感官評分最高，理化指標值也為最高，所以確定大豆的最佳浸泡時間為22 h，最佳蒸煮條件為121℃、40 min，最佳種子液的接種量為15%．

圖1 納豆芽孢桿菌生長曲線

圖2 浸泡時間、蒸煮時間及接種量對納豆感官評價的影響

表2 浸泡時間對納豆理化指標的影響

表3 蒸煮時間對納豆理化指標的影響

表4 接種量對納豆理化指標的影響

3．2．2 最佳發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及后熟時間的確定

按照 2．5．4、2．5．5、2．5．6 的方法進行試驗，試驗結(jié)果如圖 3 及表 5、表 6、表 7 所示．從各圖及表中可以看出在發(fā)酵溫度為35℃、發(fā)酵時間為24 h、后熟時間為24 h時，納豆的感官評價和理化指標達到高值，所以可以初步確定納豆的最佳反應條件如下，發(fā)酵溫度為35℃、發(fā)酵時間為24 h、后熟時間為24 h．

3．3 正交試驗結(jié)果

按照2．6的方法進行正交試驗，試驗結(jié)果如表8所示．對試驗結(jié)果做極差分析，可以看出接種量對納豆的感官評分影響最大，其次為接種量和發(fā)酵時間．最終確定的最優(yōu)配比為A2B3C2．即接種量為15%、發(fā)酵溫度為37℃、發(fā)酵24 h時納豆的感官評分最高，在正交試驗表中為92分，所以確定以上的條件為納豆發(fā)酵的最佳條件．

圖3 發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及后熟時間對納豆感官評價的影響

表5 發(fā)酵溫度對納豆理化指標的影響

表6 發(fā)酵時間對納豆理化指標的影響

表7 后熟時間對納豆理化指標的影響

表8 納豆最佳發(fā)酵條件正交表及結(jié)果分析

4 結(jié)語

精選大豆洗凈后先用3倍溫水(17～20℃)浸泡22 h，再于121℃蒸煮40 min，晾涼后接種15%培養(yǎng)16 h的種子發(fā)酵液，搖勻后放于37℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)24 h進行發(fā)酵．發(fā)酵完成后，放入5℃冰箱后熟24 h，此時納豆的感官性狀最佳，理化指標達到較優(yōu)值．用這種方法制作出的納豆不但口感好而且具有極高的營養(yǎng)價值和保健功能，為納豆的家庭制作和工業(yè)化生產(chǎn)提供了基礎．

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