發(fā)酵工程之日本納豆

1、生物技術(shù)1302班沙茜馬雪張晨璨努爾比亞 納豆是日本的一種傳統(tǒng)的發(fā)酵豆制品，由納豆菌在一定溫度、濕度下發(fā)酵蒸煮大豆而成，作為日本人的主要佐餐食品已有兩千多年的歷史，在民間一直藥食兼用。成熟納豆色澤金黃，表面覆有一層粘性物質(zhì)，挑起時(shí)有長長的拉絲狀物質(zhì)。納豆風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)豐富，具有多種保健功能，被譽(yù)為“超級健康食品”深受日本人民的喜愛。目前，納豆已成為盛行于日本、加拿大、美國和歐洲一些國家的一種保健食品，在我國也有企業(yè)開始生產(chǎn)和銷售。 納豆激酶(nattokinase簡稱NK)是一種枯草桿菌蛋白激酶，是在納豆發(fā)酵過程中由納豆枯草桿菌產(chǎn)生的一種絲氨酸蛋白酶。該酶最早于1987年日本的須見洋行等發(fā)現(xiàn)，

2、研究表明，納豆激酶具有纖溶活性，有溶解血栓，降低血粘度，改善血液循環(huán)，軟化和增加血管彈性等作用。目前關(guān)于納豆菌的研究和應(yīng)用主要集中在納豆激酶的作用上。+溶解血栓 +調(diào)節(jié)血脂、血壓及預(yù)防粥狀動脈硬化+調(diào)節(jié)血糖 +防治骨質(zhì)疏松+抗菌、抗氧化、抗癌+降血壓+降低膽固醇 納豆桿菌屬于枯草芽孢桿菌屬，為需氧型革蘭氏陽性菌。 納豆菌通常為（0.7-0.8）um(2.0-3.0)um, 生長在葡萄糖瓊脂的細(xì)胞原生質(zhì)染色均勻。芽孢呈橢圓形或柱狀，中生或偏中生，即使孢囊膨大，也不顯著，有鞭毛，能運(yùn)動。生長溫度最高為45-55，最低為5-20。孢子耐熱性強(qiáng)。 納豆菌分泌的酶比其它枯草芽孢桿菌分泌同樣活性的酶高幾十

3、倍 納豆菌帶有芽孢，因而能耐鹽和耐堿、耐高溫及耐擠壓，在酸性胃環(huán)境中均能保持高度的穩(wěn)定性，在腸胃道中不增殖，只在腸道上段迅速發(fā)育轉(zhuǎn)變成具有新陳代謝作用的營養(yǎng)型細(xì)胞 納豆菌對營養(yǎng)要求不高，可以在人體腸道中增殖，對人體腸道中微生態(tài)的平衡具有很重要的作用 傳統(tǒng)制法將蒸熟的黃豆用稻草包裹起來，稻草浸泡在100度的沸水中以殺菌消毒，并保持在攝氏40度放置一日，稻草上常見的枯草桿菌（納豆菌）因可產(chǎn)生芽孢而耐熱度高，殺菌過程不受破壞，高溫培養(yǎng)速度快也能抑制其他菌種。工藝流程 原料大豆精選洗滌浸漬蒸煮接種計(jì)量包裝發(fā)酵納豆冷藏出售 +原料大豆隨產(chǎn)地和品種的不同，粒度有大有小。粒度大小和吸水量有關(guān)。大小混雜對生產(chǎn)

4、不利。一般按如下規(guī)格用振蕩篩分級：直徑7.2mm以上的為大粒；直徑6.6-7.2mm的為中粒；直徑6-6.6mm的為小粒。大、中、小粒分別處理。 +有的納豆是用破碎大豆制造的，稱為碎納豆。此時(shí)先將大豆脫皮，然后破碎及過篩，取一定粒度的碎大豆進(jìn)行加工。 + 原料的處理除去異物，粒子形整齊化 從各地收成來的原料大豆，經(jīng)等級檢查，合格成為原料大豆后精選處理，亦即除去夾雜物和整齊粒形，接著打包于30kg裝紙袋中，貯藏于室溫15濕度60%的低溫倉庫。否則大豆容易變質(zhì)而質(zhì)量降低。從低溫倉庫，提貨一星期用量原料到納豆工廠+大豆的洗滌 精選過的大豆用洗豆機(jī)洗凈，除去附著于豆表面的沙土，塵埃和有機(jī)物。洗滌的目的

5、在除去草桿、豆莢、泥土、砂石。洗滌務(wù)須干凈, 并揀去癟豆、壞豆（破損豆、蟲蝕豆、發(fā)霉豆、出芽豆等）+大豆的浸漬-盡量在低溫 浸漬的目的是使大豆充分吸收水分, 以便于蒸煮及發(fā)酵。吸水量應(yīng)控制在浸漬后重量為浸漬前的2.1一2.3倍。那時(shí)切斷大豆種子時(shí)兩個(gè)子實(shí)膨潤到幾乎沒有空隙。 所需浸漬時(shí)間因豆的新舊、品種、粒度、水溫等不同而異。但最有影響的是水溫。在10水溫要浸漬23-24小時(shí)，15時(shí)17-18小時(shí)，20時(shí)13-14小時(shí)，25以上時(shí)7-8小時(shí)。在外面氣溫高的夏季，特別注意不要浸漬過度。浸漬水溫高時(shí)雜菌易繁殖可達(dá)104/g大豆。雖然接下來的蒸煮工程可殺死雜菌，但其殘留的代謝物質(zhì)會影響納豆菌生長，厲

6、害時(shí)完全抑制納豆菌的繁殖。因此盡量采取 低溫抑制雜菌生長。理想狀況為10 以下的浸漬。少量生產(chǎn)時(shí)在冰箱5浸漬，約24小時(shí)后即可蒸煮。 浸漬所需時(shí)間要看大豆粒度大小，組織狀況，吸水性的好壞。要決定時(shí)間長短，將100g左右的原料大豆放入小袋子中，施行浸漬，在某個(gè)時(shí)段后取出，盡量除去水份后稱量，找出其重量為原來的2.3-2.4倍的時(shí)間，浸漬不足時(shí)豆子不能蒸煮成為軟軟的，而無法提供充足營養(yǎng)分給納豆菌。 如果是破碎豆則在室溫下浸漬7 7小時(shí)即可。 浸漬用水最好用飲用水。硬度高的或含鐵在5ppm以上的水則先要經(jīng)過軟化或除鐵。 +大豆的蒸煮 “蒸煮”殺死大豆表面的土壤微生物，軟化大豆組織，使子實(shí)可溶成分浸到

7、豆皮表面。因此納豆菌接種后容易攝取營養(yǎng)分而納豆菌菌體外酵素容易浸透進(jìn)去，分解大豆成分。 大豆不需高溫蒸煮, 以避免由于美拉德反應(yīng)損失氨基酸及糖份, 以及避免制品顏色加深。一般采用0.08-0.1MPa(0.8-1.0kg/cm2)蒸煮30-40分鐘。如果是碎豆則蒸煮8 8分鐘即可。 +接種 將納豆菌孢子均勻附著在蒸煮大豆的表面，這作業(yè)稱為接種 如果用固體培養(yǎng)接種, 先從納豆菌固體瓊脂培養(yǎng)基上挑取菌體, 用無菌水配成菌體懸浮液, 如果用液體培養(yǎng)接種則可直接用培養(yǎng)液。將菌體懸浮液或培養(yǎng)液用噴霧器噴在煮熟的大豆上。每1公斤原料大豆約接種菌液1毫升。由于納豆菌耐熱, 為了防止雜菌污染, 可在蒸煮大豆冷

8、卻到80-90時(shí)接種。+對納豆生產(chǎn)不熟悉的人可能以為納豆產(chǎn)品是把完成品裝入容器內(nèi)市售。實(shí)際上是接種納豆菌于蒸煮大豆，再裝入容器內(nèi)，于發(fā)酵室發(fā)酵使其變?yōu)榧{豆，可說是一粒粒的納豆上面有繁殖力的納豆菌，不愧為一種藝術(shù)品。 +裝放充填工程所使用的容器是商品計(jì)劃中預(yù)先決定的?，F(xiàn)在市售制品的大部份裝在淺盤（PSP角容器50-40g）或紙杯（紙杯容器40-30g）。機(jī)械填充時(shí)靠機(jī)械 的部件（容器供應(yīng)器，充填機(jī)的原料供給裝置以及運(yùn)送軌道）的各自調(diào)換而成為萬能型自動填充機(jī)，+在少量生產(chǎn)用人手時(shí)，以有柄定量杯子將原料裝放在容器內(nèi)。自動充填機(jī)出現(xiàn)于70年代。之前都是用手工作業(yè)，但是要把全部量放好在發(fā)酵室內(nèi)，再開始發(fā)

9、酵，費(fèi)時(shí)良久。這樣難免有參差不齊的產(chǎn)品，充填作業(yè)的要領(lǐng)為顧及納豆菌是好氣性菌，要使納豆菌繁殖旺盛及容易發(fā)散水分，不能把煮豆壓太緊，而徐緩充填使粒子間有適當(dāng)空間，如此才能順利進(jìn)行發(fā)酵。 +至于決定商品形態(tài)，依各個(gè)市售地區(qū)的消費(fèi)動向來決定。最近趨勢為從少容量杯子商品轉(zhuǎn)移為經(jīng)濟(jì)型淺盤商品，而且不只是雙層、三層，甚至有訴求省錢，有膨滿感的四層產(chǎn)品。 +PSP角容器本身有隔熱效果，使發(fā)酵穩(wěn)定，保證良好質(zhì)量的產(chǎn)品，又在冷藏熟成后運(yùn)送過程中保持原來品質(zhì)。另外，角容器在包裝工程中靠由層迭包裝機(jī)可包裝 成兩層、三層或四層的商品，如以紙杯裝出品，就要有上蓋封口機(jī)，襯紙供應(yīng)器，縮小包裝機(jī)的設(shè)備，加重負(fù)擔(dān)。因此一定要

10、避免將不同種類的容器在同一發(fā)酵室內(nèi)。一個(gè)發(fā)酵室只放一種容器，才能獲優(yōu)質(zhì)納豆。 +將裝放充填好的容器引進(jìn)發(fā)酵室稱為引入作業(yè)，考慮到發(fā)酵室內(nèi)溫度，濕度的均勻分布，要選用良好通氣性的大容器。把容器擺放在大容器時(shí)，原則上只放單層，如果要碼放要交錯(cuò)擺放容器，而不能把上面容器正好擺在下面容器上，以避免發(fā)酵熱的積蓄。大容器的堆高也有一定限度，在發(fā)酵室中，容器與發(fā)酵室墻之間至少要留10公分的距離，避免通風(fēng)不好導(dǎo)致室內(nèi)溫度不均。期望每次都得到最佳結(jié)果，引入作業(yè)就要每一次，同一種類容器中有同一種原料，有同一充填量的容器，并且有同樣數(shù)量的容器。+在納豆制造工程中最重要的是發(fā)酵工程，如眾所知，納豆為短期熟成型產(chǎn)品，在

11、短短15-16小時(shí)內(nèi)質(zhì)量已被決定。其要點(diǎn)為在工程前半段，使蒸煮大豆表面的納豆菌充分繁殖，而在后半段，納豆菌的酵素作用能充分發(fā)揮效果，造出納豆特有的芳香和美味。如此，在發(fā)酵工程的管理上，要先熟悉納豆菌特性和發(fā)酵的機(jī)能。之后才能操作好納豆的生產(chǎn)。 +現(xiàn)在的發(fā)酵室具備很多個(gè)溫度和濕度計(jì)測器，可測定發(fā)酵室內(nèi)的溫度、濕度以及原料大豆的溫度。因此有加溫、冷卻、加濕、除濕、供給氣體、排氣等機(jī)能。+予冷（誘導(dǎo)期） + 每個(gè)發(fā)酵室容納100克袋裝3000一4000個(gè), 分?jǐn)傇诩苌? 采用空調(diào)控制發(fā)酵室溫度與濕度。依據(jù)發(fā)酵大小和引入量多寡，預(yù)冷操作有所不同。在夏天外面氣溫高時(shí)，先調(diào)到室溫30預(yù)冷1小時(shí)。之后再調(diào)到

12、發(fā)芽繁殖溫度。納豆菌為了吸收養(yǎng)分須有水分當(dāng)媒介。因此，對密閉度不完全的薄板箱容器，在誘導(dǎo)期須增加濕度。 +發(fā)芽繁殖（誘導(dǎo)期） +發(fā)酵： +對數(shù)期納豆菌繁殖到達(dá)對數(shù)期時(shí)會產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱。平均大約經(jīng)8小時(shí)就產(chǎn)生大量熱，原料大豆溫度即開始上升，到12小時(shí)其溫度會突破50，表面積較大的極小粒大豆或磨碎大豆等較快表現(xiàn)溫度的上升。在此階段因氧氣需要量大，用給氣，排氣裝置，一面提供空氣，一面排出發(fā)酵代謝氣體及水氣。 +定態(tài)期以原形大豆來說，粘稠物在50-52，保持4-5小時(shí)即可產(chǎn)生，因此調(diào)節(jié)室溫以便維持原料大豆的溫度在50-52。高密閉容器會儲存發(fā)酵熱而提高原料大豆溫度，此時(shí)就需要降低室溫，反之開放性容器

13、會散熱，所以要提升室溫。+熟成強(qiáng)制冷卻（死滅期） +一過定態(tài)期，馬上要急速下降室溫，降低原料大豆溫度，以防再次繁殖所引發(fā)的去胺反應(yīng)，就讓熟成繼續(xù)下去。有時(shí)，接種納豆菌后18-20小時(shí)，就把物品從發(fā)酵室移到外面，一面散熱，一面排氣，將容器內(nèi)代謝氣體和外面空氣交換，達(dá)到冷卻、除濕的目的。溫度降到室溫時(shí)就搬進(jìn)第一次冷藏庫中。另外容器不一樣時(shí)，發(fā)酵工程中溫度、濕度管理方式也有改變。像紙杯、塑料、薄板箱等沒有保溫性的容器，發(fā)酵熱傳出，而原料溫度的上升不高。這情況下酵素難于活性化，無法產(chǎn)生粘物稠。因此要上升室溫，提高原料溫度以利于進(jìn)行理想發(fā)酵型式。對沒有保水性質(zhì)的容器就要增加濕度使其維持濕度。對沒有通氣性容器要事先穿針孔。+熟成一定是在5以下低溫進(jìn)行，在隔天作第二次包裝或分類作業(yè)時(shí)，務(wù)必注意原料溫度沒有上升。之后的 +運(yùn)送過程中熟成繼續(xù)進(jìn)行，也要留意溫度的控制，絕對不讓納豆菌繼續(xù)繁殖。+這是因?yàn)榧{豆上面仍有活菌，在運(yùn)送途中溫度一上升，納豆菌開始繁殖而產(chǎn)生氨，破壞了新鮮度。+將第一次冷藏庫冷卻熟成的產(chǎn)品，從大容器取出后，經(jīng)各種形態(tài)的第二次包裝才成為商品。主流