纳豆菌的研究和应用

1、文章篇号:1007-2764(2003增刊-0028-093纳豆菌的研究和应用王发祥 钟青萍 钟士清（华南农业大学食品学院 广州510642）摘 要：主要介绍了近年来对纳豆菌、纳豆以及纳豆激酶的一些研究进展，并论述了研究和应用开发纳豆菌产品的前景和存在的问题。关键词：纳豆菌；纳豆；纳豆激酶；研究；应用纳豆菌是纳豆的生产菌种，是一组人体有益菌群，在日本已经使用了2000多年。纳豆菌不仅具有分解蛋白质、碳水化合物、脂肪等大分子物质的性能，使发酵产品中富含氨基酸、有机酸、寡聚糖等多种易被人体吸收的成分，而且在纳豆中还发现一些生理活性物质而使纳豆具有多种保健功能，如溶血栓、抗肿瘤、降血压、抗菌等作用，

2、还可预防骨质疏松、提高蛋白质的消化率、抗氧化等。纳豆菌还能分泌各种酶和维生素，从而可促进小肠黏膜细胞的增殖，保证肠功能的正常15。近年来，世界上许多国家掀起了研究纳豆菌的热潮。除了开发纳豆等多种保健食品外，对其代谢产物纳豆激酶的研究也已成为当前一个重要的研究课题，下面就近年来的有关纳豆菌的研究和应用概述如下。 1 纳豆菌1905年日本人将产生纳豆粘性物质的一类菌作为独立的纳豆菌提出。由于其生理生化等许多性质与枯草杆菌相似，因此在bergey 的细菌学鉴定手册第6版中将纳豆菌归在枯草杆菌中。但是由于用纳豆菌以外的枯草杆菌接种蒸煮大豆不能产生纳豆特有的粘性物质，这是由于仅纳豆菌对生物素具有专一的要

3、求性，因此在纳豆菌制造领域仍广泛使用纳豆菌这一名称。比较纳豆菌和枯草杆菌的DNA 碱基组成和碱基排列，发现两者之间发生了形质转换和形质导入，采用DNA 杂交法也发现两者的同源性非常高，说明纳豆菌和枯草杆菌是同一种类6。纳豆菌是对人体无病原性的安全菌株，经过食用后在肠道生长，能在肠道生长几周，分泌各种酶和维生素，促进小肠黏膜细胞的增殖7。此外，纳豆菌还能使肠道酸化而有利于铁、钙及维生素D 等的吸收。纳豆菌可产生许多抗菌素，如杆菌肽、多粘菌素、2，6吡啶二羧酸等，有抑制沙门氏菌、伤寒菌和痢疾菌等致病菌效果，起到抗菌素的作用，纳豆菌还可以清除葡萄球肠毒素。因此，常食纳豆有壮体防病功效。在日本民间，纳

4、豆已被长期用于治疗痢疾和伤寒等疾病，它对革兰氏阴性菌有较大的拮抗性，特别对伤寒、副伤寒、痢疾等传染病的作用较为明显，能有效的抑制一些致病性大肠杆菌的生长89。 2 纳豆纳豆是日本传统的大豆发酵食品，由纳豆菌在一定温度、湿度下发酵蒸煮大豆制备而成，距今已有2000多年历史，民间常以纳豆药食两用，防治腹胀、腹泻、水土不服、肠道感染等疾病8。生产纳豆的工艺都是将大豆蒸煮后接种纳豆菌发酵而制得，大豆经发酵后，由于细菌分泌的蛋白酶、肽酶等的作用，营养价值大大提高。研究表明，每百克纳豆中含蛋白质31.2g 、脂肪19.9g 、碳水化合物22.8g 、钙331mg 、铁13.7mg 8。更为重要的是纳豆还含

5、有其他食品所不含有的纳豆菌和各种生物酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂酶、纤维素酶和脲酶等。因此，将大豆加工成纳豆后其营养价值倍增10。此外，纳豆还具有一定的保健功效，有关纳豆营养保健功能的研究很多，主要可以概括以下几个方面：溶解血栓，防治心脑血管栓塞12，在日本民间，纳豆是治疗心脑血管疾病的良药8；抗菌及降解毒素的作用312；防癌、抗癌、阻止动脉粥样硬化3,10,12；助消化、维持胃肠道健康3；防治骨质疏松症312；清除体内放射性元素3；降血压作用3等。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而各有差异，工业法比较统一，鞠洪荣10 对其主要的4种传统生产方法及工业法做了综述和比较，并

6、对我国发展纳豆这项事业提出了自己93的观点和展望。 3 纳豆激酶纳豆激酶（Nattokinase ，NK ）是日本须见洋行于1987年首次从日本传统大豆发酵食品纳豆中发现并提取到的一种具有强烈溶栓作用的丝氨酸蛋白酶13，实验研究证实该酶不仅易于提取，溶栓效果好，成本低廉，而且由于它来源于食品，无任何毒副作用14，较目前已开发研制的一些溶栓药物（如尿激酶，蚓激酶，t-PA 等）具有独特的优越性，因此国内外学者认为它极有可能成为新一代抗栓药物。纳豆激酶是类似枯草杆菌蛋白酶的丝氨酸蛋白酶，它是由275个氨基酸组成的单链多肽，不含二硫键，分子量依测定方法不同在2730035000道尔顿不等，根据氨基酸

7、序列计算准确的分子量为27728 6。有关纳豆激酶生化性质的研究报道，在日本已有很多，国内有关纳豆的研究报道也80以上集中在对纳豆激酶的研究。其成果主要有：培养条件和发酵工艺优化1517，目前报道的最高产酶量可达1314.48IU/ml16；分离纯化及其酶学特性等生化性质18-20；活性测定方法，纳豆激酶的测定方法多样，各有优缺点，目前主要有纤维蛋白平板法、纤维蛋白溶解时间法（CLT ）、四肽底物法、血清板法、酶联免疫吸附法（ELISA ），其中仍然以前两种最为经典21；分子生物学特性，包括NK 基因的序列、克隆及表达，NK 分子的结构功能和改造，NK 的生产调控机制，NK 与其它枯草杆菌蛋白

8、酶的同源性比较等22。对纳豆激酶的研究时间尚只有十多年，对其了解还不是很深入，但随着人们对它研究的深入和加强，随着NK 分子生物学研究的不断发展，基因工程技术也会为纳豆激酶的研究和工业化生产提供前所未有的手段和可能，纳豆激酶的研究势必为开发新型溶血栓药物提供一条崭新的途径。 4 相关产品由于纳豆菌本身的保健功能和菌株特点，以及纳豆对身体的营养保健功效愈来愈得到科学的证实，利用纳豆菌进行相关的产品开发已是世界各国研究的一个热点和新课题。纳豆作为食品以其丰富的营养、多样的生理调节机能以及神秘的药效而闻名于世。纳豆一直是日本国民食物构成的重要组成部分，据统计，自二战结束后，日本纳豆的消费量逐年上升，

9、用于制作纳豆的大豆到1998年达12万吨。对纳豆进行系统研究的部门和科技工作者也在不断增加，新产品的开94发和新的成果不断投向市场10。我国为大豆的故乡，而且也已经对纳豆进行了大量的研究，而且类似纳豆的生产技术流传各地，但纳豆产品尚不多见，所以我们应加快纳豆在我国商品化生产的步伐。目前，心血管疾病正日益严重地危害着人们的健康，已成为人类死亡的主要原因之一。因此研制具有溶栓功能的保健食品及新型口服溶栓制剂已成为当务之急。纳豆激酶的发现和研究为解决这一现实问题提供了新的途径，而纳豆激酶的很多优点20也是其成为治疗血栓的药品的前景十分广阔。微生物酶制剂已是今后酶制剂的方向，目前，我国一种纳豆激酶制剂

10、恩开胶囊的生产已进入中试阶段23。由于纳豆菌具有芽孢，因而能耐盐耐碱、耐高温及耐挤压，在加工过程及通过酸性胃环境中均能保持高度的稳定性。因此纳豆菌是微生态制剂的理想生产菌株。但利用纳豆菌生产微生态制剂，国内已有单位着手研究，但尚未见相关报道，而国外也仅在日本有相关的研究报道。胡景柱等人24有把纳豆加工成冻干粉的研究，这也是纳豆菌产品开发的新思路。目前，纳豆菌在日本已被批准为健胃药品上市7。 5 结束语随着各国对纳豆菌研究的不断深入，随着分子生物学的发展，使对纳豆菌及其纳豆激酶等产物的分子改造、修饰以及生产调控成为可能，相关的研究和产品也会不断出现。可以相信，在我国乃至整个世界，功能性食品纳豆及

11、其纳豆菌相关产品的研究和开发，市场前景，方兴未艾。参考文献1Sumi H., Hamada H., Tsushima H, et al. A novel fibrinolytic enzyme (nattokinase in the vegetable cheese natto:a typical and popular soybean food in the Japanese diet. Exerientia. 1987,43 (10:1110 2 3 4 5Esaki H., Onozaki H.,Osawa T. Antioxidative activity of fer- mented

12、 soybean products. ACS-symp-ser.1974-1994. (546:353 钟青萍, 王斌, 石木标. 多功能保健食品纳豆.2002年广州市微生物学会年会论文集:1216Sumi H. Antibacterial Activity of Bacillus natto-Growth inhi- bition against Escherichia coli-O157. Bioindustry.1997, (14:17 Sumi H. Accumulation of Vitamin K(menaquione-7in plasma after indigestion of

13、 Natto and Natto Bacilli (B. Subtillis natto.1998, 6李宁. 纳豆的研究和应用. 微生物学杂志.1996,16(2:4347 广州食品工业科技 7 8 9“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集品与发酵工业.2003,29(1:1317Vol.19.增刊(总77钟青萍. 纳豆菌及其抗菌蛋白的研究. 南昌大学博士论文.2001.12李麒. 纳豆的营养与保健价值. 中国食物与营养.2002, (1:4849熊岳, 曹敏章, 潘晶华, 等. 纳豆保健作用及其栽培新品种选育. 大豆通报.2002,(4:1917 王正刚, 丁贵平, 蔡正森. 纳豆激酶的发酵

14、工艺研究. 氨基酸和生物资源.2001,23(2:172118 王正刚, 丁贵平, 蔡正森. 纳豆激酶的分离纯化及生化研究.氨基酸和生物资源.2001,23(3:131619 募娟, 党永. 纳豆激酶的分离纯化及酶学性质研究. 西北药学杂志.2002,17(4:15515720 谢秋玲, 郭勇, 林剑. 一种潜在的溶血栓药物纳豆激酶.药物生物技术.2001,8(1:515321 谢秋玲, 郭勇, 林剑. 纳豆激酶活性测定方法. 广东药学.2000,10(6:81022 凌均建, 罗立新, 杨汝德. 纳豆激酶的分子生物学研究进展.广东药学院学报.1999,15(3:30030323 刘宇峰, 王

15、金英, 王占斌. 纳豆激酶制剂恩开胶囊的生产工艺中试研究. 生物技术.2000,10(2:484910 鞠洪荣. 纳豆的保健性与制作方法. 中国酿造.2000,(6:69 11 江晓, 董明盛. 纳豆、纳豆激酶与人体保健. 中国酿造.2001 ,(4:1312 陆兆新. 纳豆的保健功能. 中国食物与营养.2000,(2:30,15 13 江晓, 董明盛, 江汉湖. 一种食源性纤溶酶(纳豆激酶 酶学性质的研究. 中国酿造.2002,(1:232514 MitsuguFuJiTA,KyongsuHong,YaeIro.TransportofNattokinaseacrosstheratintest

16、inaltract.BiolPharmBull.1995,18(9:1194 15 谢秋玲, 郭勇. 纳豆激酶液体发酵条件的优化. 华南理工大学学报.1999,27(5:12713116 胡升, 梅乐和, 姚善泾. 响应面法优化纳豆激酶液体发酵. 食24 胡景柱, 夏寿华, 吴林. 纳豆冻干粉的安全性研究. 安徽农业科学.2000,28(3:380381Research and Application Advances in Bacillus nattoWang Faxiang, Zhong Qingping, Zhong Shiqing(College of Food Science, South China agricultural University, Guangzhou,510642Abstract: In this paper, the research progresses of Bacillus