不同蛋白含量大豆籽粒發酵納豆的品質差異及相關性分析

林詠珊高向陽程 甲曾 健陳睿志劉昱龍楊存義

(1. 華南農業大學食品學院廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東 廣州 510642；2. 嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室，廣東 廣州 510642；3. 華南農業大學農學院廣東省分子育種重點實驗室，廣東 廣州 510642)

納豆(Natto)是一種在日本廣受歡迎的傳統大豆發酵食品，其最具特色的是表面覆蓋著白色黏稠物質，攪拌后能形成黏液，具有絲般黏膩感的黏液是評判優質納豆的重要標準[1]。雖然傳統鮮食納豆最典型的特征是黏液多、黏性強、拉絲細長,但納豆粉生產過程中過多的黏液不僅會增加干燥的難度和成本，還會造成營養物質的損失。

目前用于生產納豆的豆類有大豆、紅豆[2]、蠶豆[3]、鷹嘴豆[4]等，但納豆原料的選育對象以大豆為主。杜磊[5]比較了4個不同產地的黃豆發酵納豆的黏液品質，發現東北小粒黃豆發酵的納豆黏液最多、黏性最強、黏液評分最高。劉琪等[6]對4種黃豆發酵納豆拉絲性能的比較發現東北大豆較好。目前大多數的研究均停留在比較不同品種大豆發酵納豆黏液的感官品質和黏液性質的差異上，未能深入分析差異產生的原因。因不同基因型大豆籽粒的蛋白質含量存在差異[7]，而且低蛋白大豆發酵可以得到優質的納豆[8-9]，試驗擬選取由同一父本和母本雜交的7個不同基因型大豆，按照蛋白質含量分成高、中、低3個水平，分析比較不同蛋白質含量水平大豆籽粒發酵后納豆黏液感官品質、黏液產率、水分含量和拉絲長度的差異，并對籽粒品質性狀與納豆黏液品質指標的相關性進行分析，以期為納豆產品發酵用大豆的選擇和育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

納豆枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilisnatto)：實驗室保存；

YSY-102(黃色種皮)、YSY-12(黃色種皮)、YMY-1(黃色種皮)、YSY-19(黃色種皮)、YSY-2(黃色種皮)、YSG-10(青色種皮)、YSB-37(黑色種皮)7種基因型大豆籽粒：華南農業大學農學院大豆分子設計育種實驗室利用栽培大豆與野生大豆雜交選育的小粒大豆；

氯化鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

牛肉膏、蛋白胨、瓊脂粉：生物試劑，北京奧博星生物技術有限責任公司；

斜面培養基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，氯化鈉0.9%，瓊脂1.5%；

種子培養基：牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，氯化鈉0.9%。

1.1.2 主要儀器

超凈工作臺：SW-CJ-1G型，蘇州凈化有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌鍋：YXQ-LS-50A型，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；

搖床：HZQ-C型，常州澳華儀器廠；

人工氣候箱：Climacell 404型，德國MMM集團；

近紅外谷物品質分析儀：Infratec1241型，丹麥FOSS公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 大豆籽粒蛋白質含量測定 采用近紅外谷物分析儀測定，按式(1)計算干基蛋白質質量分數。

(1)

式中：

ω——大豆干基蛋白質質量分數，%；

ω1——大豆濕基蛋白質質量分數，%；

ω0——大豆含水量，%。

1.2.2 種子培養 納豆枯草芽孢桿菌經斜面培養基活化后接種到種子培養基中，置于37 ℃、180 r/min恒溫搖床中培養24 h。

1.2.3 納豆發酵工藝流程

大豆籽?！Y選、清洗→浸泡20 h→蒸煮(121 ℃、35 min)→冷卻→接種(蒸煮后大豆質量的4%)→發酵(37 ℃、90% RH、24 h)→后熟(4 ℃、24 h)→納豆

1.2.4 納豆黏液感官評價 由經過專業培訓的人員組成評價小組(5男5女)，對納豆黏液的拉絲、黏性、數量、外觀、氣味進行評分。感官評價標準見表1。

表1 納豆黏液的感官評價標準

1.2.5 納豆黏液拉絲長度測定 輕輕刮下納豆表面的黏液約5 g，用玻璃棒攪拌約2 min，以恒定的速度垂直拉起，記錄拉斷時的高度。

1.2.6 納豆黏液產率測定 準確稱取兩份10.000 g納豆，一份直接于70 ℃烘箱干燥至恒重，質量記為W1，另一份用蒸餾水洗去納豆表面的黏液后置于烘箱干燥至恒重，質量記為W2，按式(2)計算納豆黏液產率[10]。

(2)

式中：

γ——黏液差率，%；

W0——稱取納豆的質量，g。

1.2.7 納豆黏液水分測定 準確稱取納豆黏液約0.500 0 g 于恒重的鋁盒中，在105 ℃鼓風干燥箱中干燥至與上一次稱量的質量差小于0.002 g，即記為納豆黏液的水分含量。

1.3 數據處理

每個樣品測定均取3次平均值，利用SPSS 16.0對數據進行顯著性分析、誤差分析和Pearson相關性分析，采用Origin 9.1進行制圖。

2 結果與討論

2.1 大豆籽粒蛋白質含量

7個不同基因型大豆籽粒的蛋白質含量見表2。試驗選用的大豆蛋白質量分數為39.97%～48.00%，按照GB 1352—2009《大豆》劃分高蛋白的標準，除YSY-102的蛋白質量分數為39.97%，稍低于標準的40%外，其他均屬于高蛋白大豆。根據蛋白含量高低將大豆籽粒分為高、中、低3個水平，高含量組(≥45%)有黑大豆YSB-37和黃大豆YSY-23，其蛋白質含量無顯著差異(P>0.05)；中含量組(41%～45%)有黃大豆YSY-19和YMY-1，其蛋白質含量有顯著差異(P<0.05)，且與高、低蛋白組大豆之間有顯著差異(P<0.05)；低蛋白質含量組(39%～41%)有青大豆YSG-10和黃大豆YSY-102、YSY-12，其中YSG-10和YSY-12之間無顯著差異(P>0.05)，與YSY-102差異顯著(P<0.05)。

表2 不同基因型大豆籽粒的基本成分?

2.2 納豆黏液的感官品質

不同基因型大豆籽粒發酵納豆黏液的感官評價見表3。納豆黏液的色澤方面，除YSB-37和YSG-10外評分均較高，YSB-37和YSG-10的種皮分別是黑色和青色，發酵后黏液顏色不如黃色種皮大豆鮮亮，評分較低；氣味方面，YSB-37和YSG-10也與其他5種納豆相差較遠，蛋白質含量較高的籽粒發酵納豆黏液的風味更差，可能是由于蛋白質降解產生了不愉快的氨味，蛋白質含量越高產生的氨味越重，但YSG-10蛋白質含量較低而氣味評分也低，YSB-37蛋白質含量較高而氨味較輕、評分較低，這兩種納豆黏液幾乎沒有納豆獨特的香味，可能與籽粒蛋白質組成有關，蛋白質降解產生的氨基酸可作為納豆獨特風味物質合成的前體[11]，種皮顏色的差異可能導致了納豆菌對蛋白質利用的差異，降解產生的氨基酸種類和數量會影響納豆風味的形成。7種納豆黏液的口感差異較不顯著而組織形態差別較顯著，黏液的黏性除了YSB-37黏性最差和YSY-23黏性一般，其他的黏性均較強，YSY-102的黏性尤其強；除了YSB-37的其他6種納豆產生的黏液均較多；除了YSB-37黏液拉絲性能較差以外，其他納豆黏液均能拉出細長的絲狀物，YSY-102的拉絲能力最強，蛋白質含量高的籽粒發酵納豆黏液的組織形態較差，可能是蛋白質對納豆菌的代謝形成黏液有一定的阻礙作用。此外，YSB-37組織形態較差還可能與其可溶性糖含量低有關，YSG-10組織形態較好可能與青大豆淀粉含量較高有關，淀粉可水解產生可溶性糖，可溶性糖是納豆菌代謝的能量來源，可控制納豆的發酵程度?？傮w上，蛋白質含量較低的YSY-102和YSY-12、YSY-19發酵納豆黏液品質最佳，蛋白質含量較高的YMY-3和YSY-23納豆次之，青色種皮的YSG-10納豆較差，黑色種皮的YSB-37納豆最差。

表3 不同基因型大豆發酵納豆黏液的感官評分?

2.3 納豆黏液的拉絲長度

如圖1所示，YSB-37納豆黏液的拉絲長度僅29.00 cm，而其他6種納豆黏液的拉絲長度均在90 cm以上，其中YSY-102納豆黏液的拉絲長度最長，達117.67 cm。除YSB-37和YSG-10外的5種納豆黏液的拉絲長度與感官評分呈顯著正相關(r=0.889，P<0.05)(見表4)，感官品質好的納豆其拉絲長度也較長。

2.4 納豆的黏液產率和水分含量

2.4.1 黏液產率 如圖2所示，7個不同基因型大豆發酵的納豆黏液產率為3.62%～10.25%，YSB-37納豆黏液產率最低，其他6種納豆的黏液產率均在8%以上，差異較小，且均是YSB-37的2倍以上。黏液產率可以反映納豆菌代謝的強度，不同種皮顏色的大豆籽粒的成分以及種皮的成分與結構有較大的差異[12-13]，影響了大豆籽粒的吸水性能，進而影響到納豆菌的代謝。黏液產率越高，攪拌時能形成更多的絲狀物，具有更好的組織形態。有研究[14-16]發現，納豆菌發酵對黃大豆和黑大豆的利用情況不同，黃大豆中的物質更容易被納豆菌利用，繁殖更快，數量更多，代謝更旺盛，能產生更多的黏液。

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

2.4.2 水分含量 如圖3所示，7個不同基因型大豆發酵的納豆黏液水分變幅范圍為61.01%～70.05%，標準差為3.37，變異系數為5.19%，具有較顯著的差異。黏液的含水量越高，其質地越黏滑，更易被拉長，黏液的組織形態更好。

黏液產率高的納豆其黏液水分含量也較高，黏液中的黏性物質有防止水分蒸發的功能[17]，但水分含量高又會使黏液中黏性物質濃度降低，黏度也隨之降低，黏液的感官品質尤其是拉絲長度受黏液產率和水分共同影響。對黏液拉絲長度和黏液產率、黏液水分的相關性分析，得到除了YSB-37和YSG-10以外的5個不同基因型大豆發酵的納豆黏液拉絲長度與黏液產率、黏液水分呈負相關關系(P>0.05)，相關系數分別為-0.651和-0.775(見表4)，說明低黏液產率和低水分含量更有利于黏液拉絲。這與王歡等[10]的研究結果黏液產率越高拉絲情況越好的結論不同，可能是因為黏液的拉絲長度主要受其黏性物質的影響，黏液產率的高低與黏性物質的多少不一定呈正比。YSB-37黏液產率和黏液水分較低，拉絲卻最短，而YSG-10黏液產率高，水分含量低，拉絲卻較長，可能與納豆菌對大豆發酵產生的黏液代謝物質有關，有待對黏液成分的進一步分析。

2.5 籽粒品質性狀與納豆黏液品質指標的相關性

通過對大豆籽粒蛋白質含量和納豆黏液感官品質的比較分析發現，蛋白質含量高的大豆發酵的納豆黏液較少，拉絲較短，黏性也較差，低蛋白質組納豆黏液的感官評分較中、高蛋白質組的高。對除了YSB-37和YSG-10外的5個不同基因型大豆籽粒的蛋白含量和納豆黏液評分進行相關性分析得出兩者有顯著負相關關系(r=-0.953，P<0.05)(見表4)，說明低蛋白質含量的大豆發酵有利于形成更高品質的納豆黏液。YSG-10的蛋白質含量較低而納豆黏液的感官評分較低，YSB-37與YSY-23 處于同一蛋白水平，但YSB-37的感官評分低很多，說明黃色種皮大豆發酵納豆黏液的感官品質比黑色種皮和青色種皮大豆更好。

字母不同表示不同基因型之間具有顯著性差異(P<0.05)

表4 籽粒品質性狀與納豆黏液品質指標之間的Pearson相關系數?

對大豆籽粒蛋白質和納豆黏液拉絲長度的比較分析得出，蛋白質含量越低的大豆發酵納豆黏液拉絲越長。劉琪等[6]研究也發現蛋白質含量較低的東北大豆發酵的拉絲性能好，含量較高的湖北大豆拉絲能力較差。除了YSB-37和YSG-10外的5個不同基因型的黃色種皮大豆的拉絲長度與蛋白質含量呈顯著負相關(r=-0.946，P<0.05)(見表4)，表明高蛋白質含量不利于納豆黏液拉絲的形成。蛋白質含量高的大豆發酵有更高的黏液產率和水分含量，而且拉絲較短，更適合作為納豆粉的生產原料；低蛋白含量的大豆發酵的納豆黏液感官品質較高且拉絲長，可作為鮮食納豆的發酵原料。

3 結論

黃色種皮大豆(YSY-102、YSY-12、YMY-1、YSY-19、YSY-2)發酵納豆表面黏液感官評分比青色種皮大豆(YSG-10)和黑色種皮大豆(YSB-37)高，感官評分高的納豆黏液其拉絲長度也更長，黃色種皮大豆的感官評分和拉絲長度分別與籽粒蛋白質含量呈顯著負相關(P<0.05)；黑色種皮大豆的蛋白質含量最高，感官評分最低，拉絲最短；青色種皮大豆的蛋白質含量最低，感官評分低，但拉絲長。低蛋白質含量的大豆適用于生產鮮食納豆，而高蛋白質含量的大豆適用于生產納豆粉。

蛋白質含量相近種皮顏色不同的大豆發酵納豆品質之間存在較大差異，除蛋白質外的其他成分如糖類、微量元素等的差異是否也會對發酵納豆黏液品質造成影響，尤其是對拉絲性質的影響還有待進一步研究。