发酵工程之日本纳豆

1、生物技术1302班沙茜马雪张晨璨努尔比亚 纳豆是日本的一种传统的发酵豆制品，由纳豆菌在一定温度、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。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。 纳豆激酶(nattokinase简称NK)是一种枯草杆菌蛋白激酶，是在纳豆发酵过程中由纳豆枯草杆菌产生的一种丝氨酸蛋白酶。该酶最早于1987年日本的须见洋行等发现，

2、研究表明，纳豆激酶具有纤溶活性，有溶解血栓，降低血粘度，改善血液循环，软化和增加血管弹性等作用。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。+溶解血栓 +调节血脂、血压及预防粥状动脉硬化+调节血糖 +防治骨质疏松+抗菌、抗氧化、抗癌+降血压+降低胆固醇 纳豆杆菌属于枯草芽孢杆菌属，为需氧型革兰氏阳性菌。 纳豆菌通常为（0.7-0.8）um(2.0-3.0)um, 生长在葡萄糖琼脂的细胞原生质染色均匀。芽孢呈椭圆形或柱状，中生或偏中生，即使孢囊膨大，也不显著，有鞭毛，能运动。生长温度最高为45-55，最低为5-20。孢子耐热性强。 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

3、倍 纳豆菌带有芽孢，因而能耐盐和耐碱、耐高温及耐挤压，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，可以在人体肠道中增殖，对人体肠道中微生态的平衡具有很重要的作用 传统制法将蒸熟的黄豆用稻草包裹起来，稻草浸泡在100度的沸水中以杀菌消毒，并保持在摄氏40度放置一日，稻草上常见的枯草杆菌（纳豆菌）因可产生芽孢而耐热度高，杀菌过程不受破坏，高温培养速度快也能抑制其他菌种。工艺流程 原料大豆精选洗涤浸渍蒸煮接种计量包装发酵纳豆冷藏出售 +原料大豆随产地和品种的不同，粒度有大有小。粒度大小和吸水量有关。大小混杂对生产

4、不利。一般按如下规格用振荡筛分级：直径7.2mm以上的为大粒；直径6.6-7.2mm的为中粒；直径6-6.6mm的为小粒。大、中、小粒分别处理。 +有的纳豆是用破碎大豆制造的，称为碎纳豆。此时先将大豆脱皮，然后破碎及过筛，取一定粒度的碎大豆进行加工。 + 原料的处理除去异物，粒子形整齐化 从各地收成来的原料大豆，经等级检查，合格成为原料大豆后精选处理，亦即除去夹杂物和整齐粒形，接着打包于30kg装纸袋中，贮藏于室温15湿度60%的低温仓库。否则大豆容易变质而质量降低。从低温仓库，提货一星期用量原料到纳豆工厂+大豆的洗涤 精选过的大豆用洗豆机洗净，除去附着于豆表面的沙土，尘埃和有机物。洗涤的目的

5、在除去草杆、豆荚、泥土、砂石。洗涤务须干净, 并拣去瘪豆、坏豆（破损豆、虫蚀豆、发霉豆、出芽豆等）+大豆的浸渍-尽量在低温 浸渍的目的是使大豆充分吸收水分, 以便于蒸煮及发酵。吸水量应控制在浸渍后重量为浸渍前的2.1一2.3倍。那时切断大豆种子时两个子实膨润到几乎没有空隙。 所需浸渍时间因豆的新旧、品种、粒度、水温等不同而异。但最有影响的是水温。在10水温要浸渍23-24小时，15时17-18小时，20时13-14小时，25以上时7-8小时。在外面气温高的夏季，特别注意不要浸渍过度。浸渍水温高时杂菌易繁殖可达104/g大豆。虽然接下来的蒸煮工程可杀死杂菌，但其残留的代谢物质会影响纳豆菌生长，厉

6、害时完全抑制纳豆菌的繁殖。因此尽量采取 低温抑制杂菌生长。理想状况为10 以下的浸渍。少量生产时在冰箱5浸渍，约24小时后即可蒸煮。 浸渍所需时间要看大豆粒度大小，组织状况，吸水性的好坏。要决定时间长短，将100g左右的原料大豆放入小袋子中，施行浸渍，在某个时段后取出，尽量除去水份后称量，找出其重量为原来的2.3-2.4倍的时间，浸渍不足时豆子不能蒸煮成为软软的，而无法提供充足营养分给纳豆菌。 如果是破碎豆则在室温下浸渍7 7小时即可。 浸渍用水最好用饮用水。硬度高的或含铁在5ppm以上的水则先要经过软化或除铁。 +大豆的蒸煮 “蒸煮”杀死大豆表面的土壤微生物，软化大豆组织，使子实可溶成分浸到

7、豆皮表面。因此纳豆菌接种后容易摄取营养分而纳豆菌菌体外酵素容易浸透进去，分解大豆成分。 大豆不需高温蒸煮, 以避免由于美拉德反应损失氨基酸及糖份, 以及避免制品颜色加深。一般采用0.08-0.1MPa(0.8-1.0kg/cm2)蒸煮30-40分钟。如果是碎豆则蒸煮8 8分钟即可。 +接种 将纳豆菌孢子均匀附着在蒸煮大豆的表面，这作业称为接种 如果用固体培养接种, 先从纳豆菌固体琼脂培养基上挑取菌体, 用无菌水配成菌体悬浮液, 如果用液体培养接种则可直接用培养液。将菌体悬浮液或培养液用喷雾器喷在煮熟的大豆上。每1公斤原料大豆约接种菌液1毫升。由于纳豆菌耐热, 为了防止杂菌污染, 可在蒸煮大豆冷

8、却到80-90时接种。+对纳豆生产不熟悉的人可能以为纳豆产品是把完成品装入容器内市售。实际上是接种纳豆菌于蒸煮大豆，再装入容器内，于发酵室发酵使其变为纳豆，可说是一粒粒的纳豆上面有繁殖力的纳豆菌，不愧为一种艺术品。 +装放充填工程所使用的容器是商品计划中预先决定的。现在市售制品的大部份装在浅盘（PSP角容器50-40g）或纸杯（纸杯容器40-30g）。机械填充时靠机械 的部件（容器供应器，充填机的原料供给装置以及运送轨道）的各自调换而成为万能型自动填充机，+在少量生产用人手时，以有柄定量杯子将原料装放在容器内。自动充填机出现于70年代。之前都是用手工作业，但是要把全部量放好在发酵室内，再开始发

9、酵，费时良久。这样难免有参差不齐的产品，充填作业的要领为顾及纳豆菌是好气性菌，要使纳豆菌繁殖旺盛及容易发散水分，不能把煮豆压太紧，而徐缓充填使粒子间有适当空间，如此才能顺利进行发酵。 +至于决定商品形态，依各个市售地区的消费动向来决定。最近趋势为从少容量杯子商品转移为经济型浅盘商品，而且不只是双层、三层，甚至有诉求省钱，有膨满感的四层产品。 +PSP角容器本身有隔热效果，使发酵稳定，保证良好质量的产品，又在冷藏熟成后运送过程中保持原来品质。另外，角容器在包装工程中靠由层迭包装机可包装 成两层、三层或四层的商品，如以纸杯装出品，就要有上盖封口机，衬纸供应器，缩小包装机的设备，加重负担。因此一定要

10、避免将不同种类的容器在同一发酵室内。一个发酵室只放一种容器，才能获优质纳豆。 +将装放充填好的容器引进发酵室称为引入作业，考虑到发酵室内温度，湿度的均匀分布，要选用良好通气性的大容器。把容器摆放在大容器时，原则上只放单层，如果要码放要交错摆放容器，而不能把上面容器正好摆在下面容器上，以避免发酵热的积蓄。大容器的堆高也有一定限度，在发酵室中，容器与发酵室墙之间至少要留10公分的距离，避免通风不好导致室内温度不均。期望每次都得到最佳结果，引入作业就要每一次，同一种类容器中有同一种原料，有同一充填量的容器，并且有同样数量的容器。+在纳豆制造工程中最重要的是发酵工程，如众所知，纳豆为短期熟成型产品，在

11、短短15-16小时内质量已被决定。其要点为在工程前半段，使蒸煮大豆表面的纳豆菌充分繁殖，而在后半段，纳豆菌的酵素作用能充分发挥效果，造出纳豆特有的芳香和美味。如此，在发酵工程的管理上，要先熟悉纳豆菌特性和发酵的机能。之后才能操作好纳豆的生产。 +现在的发酵室具备很多个温度和湿度计测器，可测定发酵室内的温度、湿度以及原料大豆的温度。因此有加温、冷却、加湿、除湿、供给气体、排气等机能。+予冷（诱导期） + 每个发酵室容纳100克袋装3000一4000个, 分摊在架上, 采用空调控制发酵室温度与湿度。依据发酵大小和引入量多寡，预冷操作有所不同。在夏天外面气温高时，先调到室温30预冷1小时。之后再调到

12、发芽繁殖温度。纳豆菌为了吸收养分须有水分当媒介。因此，对密闭度不完全的薄板箱容器，在诱导期须增加湿度。 +发芽繁殖（诱导期） +发酵： +对数期纳豆菌繁殖到达对数期时会产生大量的发酵热。平均大约经8小时就产生大量热，原料大豆温度即开始上升，到12小时其温度会突破50，表面积较大的极小粒大豆或磨碎大豆等较快表现温度的上升。在此阶段因氧气需要量大，用给气，排气装置，一面提供空气，一面排出发酵代谢气体及水气。 +定态期以原形大豆来说，粘稠物在50-52，保持4-5小时即可产生，因此调节室温以便维持原料大豆的温度在50-52。高密闭容器会储存发酵热而提高原料大豆温度，此时就需要降低室温，反之开放性容器

13、会散热，所以要提升室温。+熟成强制冷却（死灭期） +一过定态期，马上要急速下降室温，降低原料大豆温度，以防再次繁殖所引发的去胺反应，就让熟成继续下去。有时，接种纳豆菌后18-20小时，就把物品从发酵室移到外面，一面散热，一面排气，将容器内代谢气体和外面空气交换，达到冷却、除湿的目的。温度降到室温时就搬进第一次冷藏库中。另外容器不一样时，发酵工程中温度、湿度管理方式也有改变。像纸杯、塑料、薄板箱等没有保温性的容器，发酵热传出，而原料温度的上升不高。这情况下酵素难于活性化，无法产生粘物稠。因此要上升室温，提高原料温度以利于进行理想发酵型式。对没有保水性质的容器就要增加湿度使其维持湿度。对没有通气性容器要事先穿针孔。+熟成一定是在5以下低温进行，在隔天作第二次包装或分类作业时，务必注意原料温度没有上升。之后的 +运送过程中熟成继续进行，也要留意温度的控制，绝对不让纳豆菌继续繁殖。+这是因为纳豆上面仍有活菌，在运送途中温度一上升，纳豆菌开始繁殖而产生氨，破坏了新鲜度。+将第一次冷藏库冷却熟成的产品，从大容器取出后，经各种形态的第二次包装才成为商品。主流