加强纳豆研发 做强纳豆产业
原生物活性物质与功能食品北京市重点实验室副主任、原北京联合大学应用文理学院保健食品功能检测中心常务副主任、中国保健协会健康产品监督监测分会会长、北京食品学会常务副理事长 徐 峰
编者按：本文从保健品功能的角度分析了纳豆菌具有的相关特性、纳豆激酶具有的相关特性、γ-聚谷氨酸具有的相关特性、维生素K具有的相关特性等相关问题。
纳豆, 是以大豆为原料，经纳豆菌发酵制成的发酵豆制品。纳豆在制作过程中,析出了原料大豆所含的氨基酸,比未经发酵的大豆营养功效好、价值高,经过发酵，大豆蛋白质分解, 纳豆的消化率达到了85%，比蒸煮大豆还要高68%,因而营养更容易被吸收。在100 g食品的可食部分的营养中,纳豆比蒸煮的大豆的蛋白质高0 .5 g、纤维素高0 .2g、钙高20 mg 、铁高1 .3 mg、钠高1mg、钾高90 mg、维生素B2高0.47 mg。纳豆不仅含有大豆的营养成分，通过发酵还产生了纳豆激酶(丝氨酸蛋白酶)、多种维生素、γ—谷氨酰转肽酶、α—多种谷氨酸等多种生物活性物质，所以纳豆不仅营养丰富,而且具有多种保健功能，如保肝、保护心脏、血管健康、维持骨密度，对便秘、腹泻等症的缓解。此外,还具有保湿、美容的作用。
本世纪初，燕京啤酒集团董事长李福成在日本考察期间，了解到纳豆这一从中国传入日本，而在日本发扬光大的发酵豆制品是很好的健康食品。中国改革开放以来经济飞速发展，居民的食谱发生了巨大的变化，大鱼大肉、高油脂、高碳水占据了餐桌，给我们带来的是三高等慢性疾病，这些慢性病如洪水般涌入我们的社会。控制慢性病的流行已经是我国公共卫生所面临的重要而紧迫的任务。李福成作为燕京啤酒的掌门人，为人民生产健康产品已经融化在了他的血液中，纳豆的健康基因也深深地吸引着他，将纳豆的制作引入中国，对国民的健康是一个非常有益的推动。于是，他临时做出行程调整，将了解日本纳豆生产制造产业列入到考察内容之中。回国后，凭着他企业家的敏感性和对国民健康的责任感，果断拍板从日本引入纳豆生产线，为国人生产高品质的健康食品---纳豆。
纳豆生产线引进中国后，燕京啤酒集团专门成立了公司----燕京中发生物技术有限公司，主要负责纳豆的生产和后续研发工作，经过十余年的不断开发和努力经营，推出了鲜纳豆、纳豆胶囊保健食品等系列产品。
纳豆起源于我国江浙一带，唐朝时期由僧人传到日本，在日本已有了上千年的历史,东京一带曾家家都自制纳豆。上世纪日本人从天然发酵的纳豆中分离出了纳豆菌---枯草芽孢杆菌,于是发明了流传至今的接菌发酵的纳豆制法。纳豆具有丰富的生物活性物质：
1 纳豆菌具有的相关特性
纳豆菌【枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)】是一种好氧型革兰氏阳性益生菌,作为肠道益生菌其具有下列特性。
1.1枯草芽孢杆菌对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理，在芽孢状态下稳定性好，能耐氧化;耐挤压;耐高温，能长期耐60°C高温，在120°C温度下能存活20分钟;耐酸碱，在酸性胃的环境中能保持活性;可以耐唾液和胆汁的攻击，是微生物中可100%直达大小肠的活菌。可以调节肠道菌群的平衡，抑制有害菌的繁殖，维持大肠内的正常环境，预防便秘的发生。
1.2枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用，减低细菌性腹泻。
1.3枯草芽孢杆菌迅速消耗肠道中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，间接抑制其它致病菌生长,促进双歧杆菌、乳酸杆菌和梭菌等厌氧菌的生长,调节微生态平衡。
1.4枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体(人体)内的消化酶类一同发挥作用。
1.5日本科研人员通过在白鼠的左右足皮下移植癌细胞2-3d后, 在右足部注入纳豆菌，11d后观察,其右足没有癌生成,而左足有癌细胞生长。后通过体外细胞培养的实验,进一步揭示了纳豆中含有的抗癌活性物质是一个直链饱和烃,含30-32个碳的烃,其中三十一磷烃在纳豆中含量最多,活性也最高。试验证明纳豆菌可以抑制癌细胞。同时也发现, 用纳豆制成的食物和水一起喝下去，既能防治过敏性皮炎,又能防止衰老。
1.6枯草杆菌产生的枯草杆菌蛋白酶Nat(Nattokinase)抑制了血管紧张素I转换酶(ACE)，。分析发现，枯草杆菌蛋白酶的抑制作用不是由蛋白酶的酶作用引起的，而是由枯草杆菌蛋白酶中的有效ACE抑制肽如Ly和Fy、氨基酸序列引起的，经过120℃热处理15分钟后，枯草杆菌蛋白酶对ACE的抑制明显增强。热灭活枯草杆菌蛋白酶的高效液相色谱-质谱分析证实，酶的破碎释放了Ly和Fy。枯草杆菌蛋白酶及其降解肽(如Ly和Fy)对ACE的抑制可能参与通过摄入纳豆来抑制血压升高。
1.7 能合成多种水溶性维生素、纳豆激酶、聚谷氨酸等生物活性物质。
2 纳豆激酶具有的相关特性
纳豆激酶(NK)是纳豆菌发酵分泌到细胞外的一种具有溶纤维蛋白活性的蛋白酶，日本的须见洋行教授等人于1987年发现并命名。它是由275 个氨基酸组成的单链多肽的丝氨酸蛋白酶，其酶活稳定性随着温度的升高而逐渐降低，NK应该在40℃以下进行储存以及应用，在pH为中性时，能保持较高的活性。
2.1 NK具有显著的溶解血栓的能力，其溶解血凝块的能力为血纤溶酶的4倍。它能够专一溶解血栓, 对纤维蛋白原没有降解活性,大量使用不会引起出血,可以预防和辅助治疗脑血栓、脑梗塞、心肌梗塞、血栓后遗症、血栓静脉炎、脉管炎等。NK进入血液循环直接作用于血栓,还可以诱导肝脏或血管内皮产生TPA,使生物体自身纤溶酶系统活化,从而温和、持续地提高血液的溶解活性,与其它纤溶酶相比,其安全性最高。
2.2NK可以升高环腺苷酸含量、抑制细胞内钙释放产生抗血小板活化，而发挥脑保护作用。
2.3NK可能通过诱导酪氨酸激酶1mRNA 高度表达，发挥其抗凋亡作用，通过降低信号转导子和转录活化子1mRNA表达而减轻其诱导神经元的凋亡作用，从而保护缺血神经元的损伤。
2.4 NK提高机体清除自由基的能力，降低脂质过氧化物的含量而抗自由基损伤。
3 γ-聚谷氨酸具有的相关特性
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)最早发现于日本的纳豆中, 日本已将其列入促进矿物质吸收的保健成分表。γ-PGA除保健功效外, 同时在食品、医药、农业、环保、化工等领域有着广泛的应用。
3.1 γ-PGA是由谷氨酸单体通过γ-酰胺键聚合而成的多肽分子，相对分子量在5～200万之间;γ-PGA的基本骨架是由γ-酰胺键连接而成的直链纤维分子,主链含有大量肽键，可在特定环境下降解成短肽、小分子或氨基酸单体，因此γ-PGA具有极佳的生物降解性;γ-PGA的分子链上含有大量的羧基, 因此γ-PGA也具有羧酸性质，具有超强的保湿和吸水性、极强的金属离子吸附和螯合性以及一定程度的抗逆和絮凝特性。
3.2 γ-PGA在医学上是一种新型的理想载体,具有药物缓释性、靶向性,提高药物水溶性,降低药物不良反应,提高药物疗效等特性。例如阿霉素,是一种广谱化疗药物,其心脏毒性和肿瘤耐药性是当前急需解决的主要问题,但是通过化学键将阿霉素连接到γ-PGA的主链上,可以有效改善原药的溶解性,增强靶向性,降低毒性。
3.3 γ-PGA可以促进人体免疫应答机能,免疫效率显著增强,机体免疫力有所提高。
3.4 γ-PGA可以延缓和减少人体内磷酸钙的形成,还可以与体内游离的Ca2+形成可溶性螯合物,有利于增加小肠中Ca的溶解性, 促进Ca的吸收,维持机体中的Ca平衡,保证机体正常的生理代谢。同时,可以增加骨骼密度,促进骨骼发育,还能减少中老年体内的Ca流失,预防骨质疏松的发生。
4 维生素K具有的相关特性
维生素K(VK)最早于1929年，由丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取。VK是黄色晶体，熔点为52℃-54℃，通常呈油状液体或固体，不溶于水，能溶于油脂及醚等有机溶剂。所有维生素K的化学性质都比较稳定，能耐酸、耐热，正常烹调中只有很少损失，但对光敏感，也易被碱和紫外线分解。
维生素K的结构式
4.1 日本的学者藤原浩研究了日本老年男性从发酵大豆中摄取维生素K、纳豆和骨密度之间的关系。通过对1662名，65岁以上有骨质疏松症，而没有疾病或药物影响骨代谢的日本男性人群，摄入纳豆【含VK1(20μg/pack)和K2(380μg/pack)】，发现了VK摄入量的生物标志物-羧化骨钙素(ucoc)与骨矿物质密度(BMD)之间的关系：血清UCOC水平较低时，摄入纳豆的多少，对全髋和股骨颈BMD的高低有显著的影响;而当血清UCOC水平达到一定水平时，这一影响就不显著了。习惯性摄入纳豆对老年男性骨骼健康有益，这种相关性主要取决于纳豆的VK含量。一些研究相继报道，骨质疏松症和脊椎骨折与血液中维生素K浓度降低有一定的联系。绝经后妇女每天补充10 毫克维生素K 以引起血清中成骨指标浓度升高，骨吸收指标浓度下降。Orimo 等(1992)报道，650名患有日本骨质疏松症的妇女，在补充维生素K两年期间，如预期一样减少了骨质流失。
4.2 凝血作用，维生素K 能促进肝脏合成凝血酶原，调节和控制另外3 种凝血因子的合成。一般认为维生素K 的作用是使凝血酶原中某些谷氨酸残基羟化成r- 羟基谷氨酸残基。当维生素K 缺乏时，血中凝血因子均减少，因而凝血时间延长，常常发生皮下、肌肉及胃肠道出血，且血液流出后很难凝固。
4.3传递氢和电子，近几年发现维生素K 可能在氧化磷酸化过程中作为电子传递系统的一个组成成分在呼吸链上发挥作用。因此当维生素K 缺乏时，肌肉中的ATP及磷酸肌酸含量以及ATP酶的活性都明显降低。
4.4维生素K还能促进临近死亡的肝细胞活力，加速组织细胞恢复，可协助降低肝炎病人升高的血转氨酶，使黄疸消退。
4.5 近年的研究发现，维生素K在治疗其它疾病方面又有新的进展，而且较传统的药物作用快，疗效确切，毒副作用小。
5 纳豆的其它功能
5.1孕期母亲的饮食可能会影响婴儿湿疹的发展。每日摄入纳豆使婴儿湿疹的发生率明显低于每周2-3次或更少(P=0.020)。结论：怀孕期间频繁摄入纳豆可能会降低6个月大的儿童湿疹的发生率。
5.2 降脂、降糖作用。日式餐中的天然和粘性蔬菜能抑制餐后葡萄糖和胰岛素反应，试验结果显明，11位试者食用试验餐【200 g煮熟的白米和粘性粉(50 g Natto、60 g日本山药和40 g Okras)】，试验餐后血糖和胰岛素峰值(6.0 mmol/L和262 pmol/L)明显低于对照餐后(6.8 mmol/L和360 pmol/L)。与对照组(28%和27%)相比，试验餐后0-120分钟葡萄糖和胰岛素曲线下的增量区域也显著减少。食用含白米的天然粘性蔬菜可降低急性血糖和胰岛素血症。这种实用的饮食组合将确保依从性，并有利于改变糖尿病和心血管疾病的风险;纳豆里所含的皂角苷可以降低胆固醇、甘油三脂，预防高血脂症，纳豆卵磷脂还可以防止胆固醇沉着于血管壁，保持血管的弹性。
综上所述，发酵豆制品---纳豆是以大豆为原料，具有资源丰富、价格便宜、成本低廉、安全、功能性好等特点, 是兼具美味、营养、保健于一身的健康食品，同时具有非常高的研究和开发价值。
随着经济的发展、科技的进步，人的生存寿命越来越长，世界不可避免地要进入到老龄社会。除了医疗药品保证人类健康外，营养保健必将是人类的钢需。2016年10月党中央、国务院印发了《健康中国2030规划纲要》(以下简称“《纲要》”)。《纲要》指出：“深入开展食物(农产品、食品)营养功能评价研究，全面普及膳食营养知识，发布适合不同人群特点的膳食指南，引导居民形成科学的膳食习惯，推进健康饮食文化建设。建立健全居民营养监测制度，对重点区域、重点人群实施营养干预，重点解决微量营养素缺乏、部分人群油脂等高热能食物摄入过多等问题，逐步解决居民营养不足与过剩并存问题。”《纲要》把健康饮食提到了健康饮食文化建设这个高度，足以说明健康饮食的重要性。
我国以燕京啤酒集团为首的纳豆产业，在《纲要》的指导下，在全民健康的大潮中，在推广好鲜食纳豆的前提下，大力开展纳豆生物活性物质的基础及应用研究，开发出功能因子明确、量效关系清楚、功能指向清晰的营养与保健食品。大力开发视觉、口感新颖的纳豆休闲食品和用品。燕京啤酒集团的这一善举，为我们的健康食品产业又增添了一抹亮丽的风景。纳豆，将在祖国的大地上发扬光大。
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