不同黄豆自制纳豆与市购纳豆差异性比较分析

刘 琪,陈 静,张佩娜,朱蔚姗,蒋立文,*

(1.食品科学与生物技术湖南省重点实验室,湖南长沙 410128;2.湖南农业大学食品科学技术学院,湖南长沙 410128)

纳豆是大豆煮熟后经过纳豆芽孢杆菌发酵后制成的,在日本具有2000多年历史,是日本的传统保健食品[1]。有大量研究表明,纳豆在发酵过程中产生的纳豆激酶具有多种保健功能,如预防和治疗心脑血管疾病[2]、溶血栓[3]、抗肿瘤[4]、降血压[5]、防止骨质疏松[6]和促凝血、抗菌消毒[7]、调整肠功能[8]等。

纳豆含有丰富的优质蛋白,还含有更多的钾、钙、钠、铁等微量元素,营养价值丰富[9],新鲜制成的纳豆色泽金黄、口感酥软,用筷子挑起会有很长的拉丝样粘液物质,若再配以适宜的佐料食用,颇有风味,深受日本人民的喜欢,被作为佐餐必不可少的风味食品。但是纳豆的特殊氨臭味还不能被中国大多数人接受,因此须对纳豆进行一定改进,如加入大蒜、胡椒调味;考虑到含氮量较高是产生氨臭味的主要原因,也可加入不同碳源，调整原料来改善纳豆风味;或从工艺角度对原料浸泡时间及比例、蒸煮方式及温度时间、接菌时温度及接菌量、发酵时间及后熟时间等条件进行优化。谭周进等[10]的研究表明，在黄豆中加入10%的糯米可降低氨臭味。赵倩楠[11]选用黄豆、黑豆、鹰嘴豆和芸豆作为纳豆发酵主要原料,对四种豆子的鲜纳豆发酵和纳豆粉干燥进行了工艺条件优化,结果表明四种纳豆的最佳工艺条件均不同,说明不同原料对纳豆发酵条件有影响。另有研究表明,不同豆类基质制作的纳豆产品中单位酶活、多糖含量和感官评价有较大差别,黄豆发酵效果最好,其中以黄小豆为原料最佳[12]。

然而，对于不同品种的黄豆所制纳豆的风味、品质的相关研究较少,因此本研究采用纯种发酵的纳豆制备方法,选用不同产地不同品种的黄豆制作纳豆,比较分析几种自制纳豆与市购纳豆的差异,为纳豆品质与原料关系提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

笨黄豆、普通黄豆、湖北黄豆、东北黄豆(东北纳豆专用豆) 湖南农业大学附近市场;梅紫苏味西尾纳豆、松鱼味西尾纳豆 长沙平和堂;硫酸钾、硫酸、氢氧化钠、石油醚、甲醛、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、乙酸、盐酸等 国药集团化学试剂有限公司;硫酸铜 西陇化工股份有限公司;十水合四硼酸钠 广东光华科技股份有限公司;甲基红 天津市化学试剂研究所有限公司;纯种纳豆菌株 中国检验认证集团湖南有限公司。

LWY84型调温式远红外消煮仪 四平市电子技术研究所;722N可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;101A-3ET电热鼓风干燥箱 上海实验仪器厂有限公司;PHS-3C PH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;HSJ通风柜 深圳市嘉鸿顺实业有限公司;AUY220电子分析天平 SHIMDZU;PEN3电子鼻系统 德国AIRSENSE公司;TS-5000Z味觉分析系统 日本INSENT公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 将四种不同的黄豆清洗后室温浸泡18 h,沥干明水后分别放入同一高压锅中蒸煮30 min,取出冷却后,分别接种10 mL纳豆菌菌悬液(37 ℃下培养24 h，振荡均匀),混合均匀后分装入专用纳豆发酵盒,在37 ℃下培养36 h,直至黄豆表面出现白毛并有拉丝现象,说明已发酵完成,取出,用保鲜膜密封,放入冰箱4 ℃保存,24 h后进行检验测定。所制纳豆按黄豆种类进行区分。

1.2.2 理化指标测定 测定四种原料黄豆的脂肪、蛋白质和总糖;测定四种自制纳豆和西尾牌纳豆的氨基酸态氮、总酸和挥发性盐基氮。脂肪的测定参考GB5009.6-2016进行[13];蛋白质的测定参考GB5009.5-2016进行[14];总糖的测定参考GB5009.8-2016进行[15];氨基酸态氮和总酸的测定参考GB5009.235-2016进行[16];挥发性盐基氮的测定参考GB5009.228-2016进行[17]。

1.2.3 感官评价 为比较自制纳豆与市购纳豆本身的接受程度,根据SB/T 10528-2009规定的感官要求[18]如表1所示，对四种自制纳豆和未加入调味料的西尾牌纳豆进行评价。参与人员为10名食品专业学生,分别对纳豆进行独立感官评价。

表1 纳豆感官评价标准Table 1 Standards for sensory evaluation of natto

1.2.4 电子鼻测定 分别称取四种自制纳豆和两种西尾牌纳豆各10 g放入一次性塑料杯中,用保鲜膜密封室温放置3 min。然后直接将进样针头插入塑料杯中,电子鼻测定。采样时间为1 s/组;传感器自清洗时间为120 s;传感器归零时间为10 s;样品准备时间为5 s;进样流量为400 mL/min;分析采样时间为120 s。

表2 传感器性能描述Table 2 Sensor performance description

1.2.5 电子舌测定 分别准确称取四种自制纳豆和两种西尾牌纳豆各12.5 g,以1∶8料液比各加入100 mL 50 ℃蒸馏水,50 ℃条件下水浴1 h,取出冷却后用三层纱布过滤,于6000 r/min、8 ℃离心10 min,取上清液测试。

1.3 数据处理

每个样品各指标平行测定三次,利用SPSS 22.0对各理化指标进行显著性分析;利用SPSS 22.0对电子鼻数据进行传感器区别贡献率分析(Loadings),电子鼻所测样品的主成分分析(PCA)图在仪器终端的管理服务器的数据库中完成;利用Excel 2010对电子舌数据进行雷达图分析。

2 结果与分析

2.1 四种黄豆主要成分比较与分析

不同地区的黄豆其各成分含量存在一定差异性,进而可能会影响纳豆的品质。从表3中可以看出,四种黄豆蛋白质含量差异显著(p<0.05),笨黄豆和湖北黄豆蛋白质含量较高,普通黄豆和东北黄豆蛋白质含量较低;四种黄豆总糖含量有显著性差异(p<0.05),其中普通黄豆的总糖含量在四种黄豆中最高,笨黄豆最低;普通黄豆和湖北黄豆脂肪含量接近,东北黄豆的脂肪含量最少。各类黄豆成分含量的差异除遗传造成的差异外,也可能是受环境因素的影响。孙钊[19]研究发现大豆中蛋白质、脂肪的高低既受年份气候的影响,也受地点气候的影响,气温对蛋白质影响较大,而日照时数对脂肪影响较大。制作纳豆的品质与黄豆原料中总糖、脂肪含量、蛋白质含量有关,不同原料制出的纳豆品质存在差异,但具体相关性目前研究较少,金虎等[20]发现不同品种原料的蛋白质含量与纳豆品质相关性不大,但是否有其他因素影响纳豆品质还未可知,值得关注。

表3 四种黄豆主要成分含量(g/100 g)Table 3 Content of main components of four soybean(g/100 g)

2.2 纳豆基本理化指标比较与分析

由于两种市购纳豆为同一品牌不同口味的纳豆,除调料包不同外,其他均相同,且在测定其理化指标时未放入调料包,因此数据相同。从表4中可知,所测定总酸、氨基酸态氮、挥发性盐基氮有一定的差异性,从所测原料总糖、脂肪、蛋白质差异来看,这与原料成分组成不一致有关,同时也可能是原料在蒸煮过程中蛋白质变性程度不同而造成的差异[21]。两种西尾牌纳豆的氨基酸态氮和总酸含量较实验室自制纳豆略高,总酸较高可能与原料总糖含量、微生物菌株有关。

表4 不同黄豆制作的纳豆主要指标比较Table 4 Comparison of main indexes of natto produced by different soybeans

湖北黄豆所制纳豆挥发性盐基氮含量最高,可能与其原料蛋白质含量偏高有关。东北黄豆所制纳豆挥发性盐基氮含量最低,仅15.9 mg/100 g,而所购纳豆的挥发性盐基氮含量比其高。挥发性盐基氮作为蛋白质丰富原料腐败的一个指标,在动物性食品中含量一般要求不超过20 mg/100 g[22],本实验检测到的纳豆有三个品种超过该限值。但此限值针对的是肉类制品,纳豆中挥发性盐基氮高于多少数值会对人体有害还没有定论,值得关注。

2.3 四种自制纳豆与购买纳豆感官评价

纳豆的感官评分如表5所示。从整体上看,所购纳豆感官评分明显高于自制纳豆,可能是加工工艺的差异导致纳豆口味有明显不同,但由于均未加入调味料,纳豆风味都不突出,评分普遍偏低。从颜色上来看,五种纳豆区别不大,均为淡黄色,普通黄豆所制纳豆光泽度相对较低,所购纳豆偏茶色、更光亮。从香气上来看,均具有纳豆特有香气,但笨黄豆所制纳豆、东北黄豆所制纳豆和所购纳豆和的香气更易让人接受,而湖北黄豆所制纳豆氨味过于浓郁。从滋味上来看,五种纳豆味道均偏淡,略带苦味,鲜味较突出,所购纳豆更湿滑、易入口。从组织形态上来看,五种纳豆颗粒均较完整,无明显碎粒,东北黄豆和选购对照纳豆拉丝性能好,湖北纳豆拉丝能力相对较弱。

表5 六种纳豆感官评分(分)Table 5 Sensory evaluation of five natto(scores)

2.4 不同黄豆所制纳豆及所购纳豆电子鼻比较与分析

几种纳豆样品的挥发物PCA 分析结果如图1所示,可知第一主成分贡献率为98.45%,第二主成分贡献率为1.33%,两个主成分累积区分贡献率为99.78%,因此第一和第二主成分可以反应纳豆总体气味。由图1可见,不同纳豆在第一主成分和第二主成分上有一定区别。自制纳豆与购买的两种口味的纳豆在气味成分上差别较大,但湖北黄豆所制纳豆与东北黄豆所制纳豆在图上很接近,并有部分重叠,可见二者在气味上较相似;同理,笨黄豆所制纳豆和普通黄豆所制纳豆气味也较为相似。市购纳豆与自制纳豆气味差异原因除原料不同外,可能还与用于发酵的微生物菌株有关。

图1 各种纳豆的PCA分析图Fig.1 PCA analysis of various natto

电子鼻中不同的传感器对不同的风味物质敏感性不同,表2已对此做出详细介绍。纳豆风味物质的含量无法完全测出。但由表6可知,纳豆第一主成分对纳豆风味贡献率达到了66.542%,且第一和第二主成分的总贡献率累计达到了88.123%,基本涵盖了所测纳豆样品中的风味成分信息原始信息。故可用纳豆第一主成分和第二主成分来表示纳豆的风味成分。从图2可以看出,W2S对纳豆第一主成分贡献率最大,其次是W1S、W2W、W5S、W1W,同时,W1W、W2W还对第二主成分有很大的贡献。由图1可知,纳豆样品在第一主成分上区分比较明显,结合图2和表2传感器性能描述可知,几种纳豆的气味差异重点表现在乙醇、短链烷烃类、氮氧化合物、有机硫类和无机硫类对应的气味类型上,且在笨黄豆和普通黄豆所制纳豆中含量较高。从黄璇等[23]测定到的纳豆挥发性成分中分析,短链烷烃可能是2,3-二甲基壬烷,有机硫可能是N-(二硫代羧基)-N-甲基-甘氨酸。东北黄豆所制纳豆风味物质对第一主成分贡献率较高,说明其风味物质在乙醇、短链烷烃类、氮氧化合物、有机硫类和无机硫类对应的风味物质上含量较高。

表6 电子鼻传感器对纳豆主成分的方差及其贡献率Table 6 Variance and contribution rate of electronic nose sensor to natto components

图2 电子鼻传感器对纳豆主成分贡献率分析图Fig.2 Analysis of contribution rate of electronic nose sensor to natto principal component注:组件一指纳豆第一主成分,组件二指纳豆第二主成分。

2.5 不同黄豆所制纳豆与所购纳豆电子舌比较与分析

以参比溶液(人工唾液)的输出为无味点,除了酸味和咸味,其他指标的无味点均为0,我们通常将大于无味点的味觉项目作为有效味觉指标[24]。参比溶液中含有少量的酒石酸和氯化钾,酸味和咸味的无味点分别为-13 和-6。从图3中可看出,酸味、涩味、涩味回味和苦味回味在无味点附近或以下,无味点以下的项目可以认为是该样品没有的味道,而其他项目可作为有效味觉指标分析。

图3 以参比溶液为基准的纳豆样品雷达图Fig.3 Radar plot of natto sample based on reference solution

从整体看,几种纳豆苦味、鲜味均较突出,而随着纳豆种类的不同,其在甜味、咸味和丰富性方面也有所变化。由图4可知,各样品之间甜味、咸味和丰富性差异明显,苦味和鲜味则无较大区别,这说明原料对前三项指标的影响较大,而对后两项影响较小。其中所购的两种纳豆的丰富性较自制纳豆较高,可能是其在生产过程中加入了调味物质,而自制纳豆除原料外并未添加其他增味物质;普通黄豆所制纳豆与其它样品相比,甜味较突出,可能是因为其原料总糖含量较高,虽然其苦味最高,但其鲜味与其他样品相比也较高,甜、鲜味能遮住苦味;东北黄豆所制纳豆苦味最低,咸味最高,但数值均不大,说明东北黄豆适合做苦味较低的纳豆。

图4 有效评价指标雷达图Fig.4 Radar chart of effective evaluation index

3 结论

综上所述,黄豆来源不同,制得的纳豆在理化性质和风味物质方面有所差异。自制纳豆与市购纳豆也存在差异。说明纳豆产品的好坏与原料密切相关,且与产品制作的规模化程度有关。所以,我们应鼓励纳豆制作形成企业品牌,尽量避免小作坊生产。且在生产过程中应注重原料黄豆的选择。

在下一步研究中,建议关注不同原料黄豆中脂肪、蛋白质、碳水化合物之间差异性、它们之间的比例、存在的微量元素及其它成分之间的差异与纳豆品质之间的关系,开发纳豆生产专用纳豆品种,为这一特色产品在中国开发推广提供基础支撑。