纳豆菌发酵豆渣工艺优化研究

纳豆菌发酵豆渣工艺优化研究

王莎

33068119980114330X

摘要：本研究主要通过纳豆菌降解豆渣中不溶性膳食纤维研制一种高膳食纤维的腐乳发酵方法。主要从纳豆菌添加量，发酵时间和温度三个角度，研究纳豆菌发酵豆渣的最佳工艺。

研究显示：发酵时间3d，温度30℃，纳豆菌添加量2.5%是最佳发酵条件，此条件下豆渣氨基酸态氮含量0.43g/100g，0-30μm处粒径分布89.6186%，半纤维素酶活8893.1174μg﹒min-1﹒mg-1。此时的豆渣口感细腻并且有了一定的生理功能。

关键词：纳豆菌;氨基酸态氮;粒径分析;半纤维素酶活;纳豆菌添加量;发酵时间;发酵温度

Study on the Optimization of fermentation process of Soybean dregs by Bacillus natto

Abstract:In this study, a fermented bean curd with high dietary fiber was developed by using natto to degrade insoluble dietary fiber in soybean dregs. The optimum technology of fermenting soybean dregs by natto bacteria was studied from three aspects: the amount of natto bacteria, fermentation time and temperature.

The results showed that the best fermentation conditions were fermentation time 3 days, temperature 30℃and 2.5% addition of natto bacteria. Under this condition, the particle size distribution of soybean dregs was 89.6186% and hemicellulase activity was 8893.1174μg·min-1.mg-1. Under this condition, the content of amino acid nitrogen in soybean dregs was 0.43g, and the particle size distribution was 89.6186% at 0-30μm. At this time, the bean dregs taste delicate and have a certain physiological function.

Keywords:Bacillus natto; amino acid nitrogen; particle size analysis; hemicellulase activity; addition amount of natto; fermentation time; fermentation temperature

1 引言

纳豆是一种发酵食品，以黄豆这种高营养价值的食物作为原料，经过发酵后，不仅保存了原有的营养物质，而且还产生很多益于人体的物质，经常食用对人体有预防疾病、延缓衰老、保健身体等好处。但对黄豆过敏或者患有肾病的人群不宜食用。

豆渣含有丰富的营养物质，具有较好的保健功能，豆渣中的膳食纤维主要包括可溶性和不溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维含量较少，不溶性膳食纤维含量较高，使得豆渣的口感以及营养学价值受到影响。我国豆渣产量巨大，但是对于豆渣的再利用研究投入较少，大多停留在食品直接利用、发酵饲料的应用阶段，因此需要实现豆渣的高效利用减少资源浪费，使豆渣的营养物质充分得到充分利用。

而纳豆芽孢杆菌在生长繁殖过程中能够分解蛋白质、碳水化合物和脂肪等大分子物质，使其成为更易被人体吸收的氨基酸、有机酸和寡聚糖等小分子成分，同时能产生纳豆激酶、血管紧张肽转化酶(ACE)、γ-多聚谷氨酸、异黄酮、皂苷素、生育酚、维生素K2等生理活性成分，这些成分具有溶栓、降压、抑菌、抗氧化、防止骨质疏松等功效。

本研究主要通过纳豆菌降解豆渣中不溶性膳食纤维，研究纳豆菌对豆渣发酵工艺的优化，得出一种最高效的高膳食纤维腐乳豆渣发酵工艺，制作出一种高膳食纤维腐乳，使豆渣的利用率以及提供给人体的营养吸收率提高。并为腐乳这一行业提供一个新的发展方向。

2 材料与方法

2.1 主要材料

黄豆：安徽燕之坊食品有限公司购得，豆渣（新鲜）由本实验室自行研磨而得。

纳豆菌：昆山佰生优生物科技有限公司购得的纳豆粉。规格：10g（1.0g×10）。

2.2 主要仪器和设备

本研究所需仪器与设备见表1。

表 1仪器与设备

2.3原材料处理

将大豆放置于水中，水没过大豆浸泡8个小时以上，浸泡结束后，大豆去皮放入磨浆机中，加水研磨，使豆浆与豆渣分离，得新鲜豆渣。

2.4 豆渣腐乳制作方法

将新鲜豆渣放入高压蒸汽灭菌锅中灭菌，灭菌完成后加入纳豆菌进行发酵，发酵完成后取出捏成形的豆渣外面均匀裹一层毛霉，平放于铺有三层无菌纱布的架子上，盖上干净纱布，放置在室内，让其自然发酵，保持室内温度在20℃以上，发酵5天，待豆渣表面长出一层黄色或白色霉菌时，发酵完毕，发酵时，要防止豆腐块过干。要进行加盐腌制，放在陶罐中逐层加盐并随着层数增高而增加盐量，接近罐口时，盐一定要铺的尽量厚，大概一星期左右腌制完成，然后对腐乳进行个性调味，随之装罐封存，即为腐乳成品。

2.5 豆渣发酵效果的测定方法

发酵效果的测定方法采用了氨基酸态氮分析方法、粒度分析方法和半纤维素酶活分析方法。

2.5.1氨基酸态氮含量的测定方法

氨基酸态氮的测定采用GB 5009.235-2016《食品中氨基酸态氮的测定》中第一法：甲醛值法，原理是利用氨基酸的两性作用加入甲醛以固定氨基的碱基，使羧基显示出酸性，用氢氧化钠标准溶液滴定后定量，以酸度计测定终点【1】。

氨基酸态氮含量（g/100g）的计算公式如下：

（式中：X—样品中的氨基酸态氮的含量g/100g；V1—稀释液试样中的氢氧化钠的标准滴定液的消耗体积mL；V2—空白试剂中中氢氧化钠标准滴定液的消耗体积mL；c—氢氧化钠标准滴定液的浓度mol/L；m—所称的样品质量g；V3—稀释液试样的量mL）

2.5.2粒度分析的测定方法

采用湿式筛分法测定豆渣粒度分布【2】，将10g发酵后的豆渣，置于250mL的锥形瓶中，并加入200mL的水，然后放入超声波清洗器中进行超声处理，使豆渣颗粒均匀分布（超声条件为水温恒定在20℃，功率处于50W，40kHz下超声处理20min）。然后将超声处理后的豆渣放入恒温震荡培养箱中进行震荡处理（震荡条件为水温恒定在60℃，转速为80r/min状态下震荡4h）。随后将处理后的豆渣依次倒入叠好的标准筛中进行筛分（标准筛由上至下叠放的顺序为筛孔直径1500、900、450、200、30 μm的标准检验筛），每层标准筛必须用清水冲洗5min以上，然后将残留在标准筛上的豆渣依次转入按标准编号的器皿中，并立即在105 ℃烘箱中烘干直至恒重，最后称取每个器皿中豆渣的重量并分别计算其质量分数（%），最后依次求出 0-30、>30-200、>200-450、>450-900、>900-1500、>1500 μm颗粒的质量分数（%）。

2.5.3半纤维素酶活的测定方法

采用DNS法测还原糖【3】。

1）绘制标准曲线。取9支相同试管，按照表2配制混合液。然后在沸水中加热5min后取出并立即在冷水中冷却到室温，然后在λ=540nm处测量其吸光度。按数据绘制成的标准曲线，如图1。

表 2 木糖标准曲线配比

图 1 木糖标准曲线

2）半纤维素酶活的测定：称取2g发酵后的豆渣用蒸馏水稀释并定容至100mL的容量瓶中，另称取4g4%的纤维素溶液加入100mL容量瓶中的溶液0.5mL，混合均匀后酶解30min，30 min后先加入2mL蒸馏水混匀，再加入40mL蒸馏水，混合均匀后放入热水浴中恒温加热，并不时搅拌，20min后取出过滤，将滤液定容至50mL。然后按照表3配制成均匀混合液，然后在沸水中加热5min后取出并立即在冷水中冷却至室温，然后在λ=540nm处测量其吸光度。

表 3 试液配比图

将试管2、3、4的吸光度取平均值。得到该条件下的吸光度。

3）将2）中的吸光度对照1）中的标准曲线，得到样品中的木糖含量。然后通过酶活（μg﹒min-1﹒mg-1）计算公式如下：

（式中：m—所测木糖质量/μg；M—豆渣样品质量/mg; 30—酶解时间/min;0.5—测试样品体积/mL；100—样品总体积/mL）

2.6 豆渣发酵腐乳工艺流程

取新鲜豆渣装入锥形瓶中，将装有豆渣的锥形瓶放入高压蒸汽灭菌锅中，用121℃高温蒸汽灭菌，灭菌完成后，放在提前半小时开好的超净台上，直至豆渣冷却，冷却后一部分进行纳豆菌接种，接种完后放入恒温培养箱中发酵培养，培养结束后接种毛霉，待毛霉长成后放入陶罐中加盐制成腌坯，盐腌一星期左右后可调味装最后制成腐乳成品；另一部分将进行理化分析，用来确定最佳发酵工艺。

2.7单因素试验

准确称取200g豆渣在一定条件下接种纳豆菌，将发酵时间、发酵温度、接种量3个因素进行单因素试验，发酵结束后测定样品中氨基酸态氮的含量、粒径大小和半纤维素酶活，通过这三组数据来确定发酵效果相对好的发酵条件，每个变量试验3次，取三次平均值。

3 结论

通过纳豆菌将豆渣发酵，不溶性膳食纤维被降解为小分子，从而制成一种高膳食纤维的腐乳，通过氨基酸态氮含量的增加，粒径的减小以及半纤维素酶活的增加使得该高膳食纤维的腐乳口感更细腻并且有一定的生理功能，在单因素试验中得出最佳方案都是发酵时间3d，温度30℃，纳豆菌添加量2.5％。

参考文献

[1]GB 5009.235-2016 食品中氨基酸态氮的测定 [S]

[2]Syvitski J P M. Principles, methods, and application of particle size analysis[M]. New York:Cambridge Univerisity Press, 1991 : 143－162

[3]蔡荟梅,蒋俊树,刘斌,蔡敬民.3,5-二硝基水杨酸比色法测定木糖含量的研究[J].食品科技, 2008(05) :219-221.

[4]用慧敏,唐君钰,丁靖苇,邹於岑,曹晖.花生蛋白纳豆菌发酵工艺条件的研究[J].安徽农业科学, 2017, 45(35):70-74

[5]赵谋明,邹颖,林恋竹,吴见.纳豆菌液态发酵谷物产纳豆激酶及发酵产物抗氧化活性研究[J].现代食品科技, 2018 ,34(02):75-81.