小麦纳豆发酵工艺初步研究

康乐，高莹，谭宇洋，李德宇，韩瑞雪，李奕葶

（天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384）

纳豆是由纳豆菌发酵大豆而成，具有黏性，气味较臭，味道微苦。纳豆菌，别称纳豆芽孢杆菌，属枯草芽孢杆菌纳豆菌亚种[1]。纳豆芽孢杆菌为长杆状，属革兰氏阳性好氧菌，最适生长温度为37℃，最适生长pH 为7.0，耐酸耐热[2]。在发酵过程中，纳豆芽孢杆菌会产生纳豆激酶、大豆黄酮、维生素K2等生理活性物质，极大地提高了大豆的营养含量[3]。纳豆激酶是纳豆芽孢杆菌在发酵纳豆时产生的一种丝氨酸蛋白酶，含有257 个氨基酸残基，分子量约为28 kDa[4]，其具有溶解血栓、降低血液的黏稠程度，改善血液循环，软化和增加血管弹性的作用。维生素K2是脂溶性维生素K 的一种亚型，能够调节血液凝固、预防血管钙化、调节骨代谢和细胞增殖[5]。

但是，纳豆因其独特的臭味和苦味难以被我国消费者所接受，一直未能在我国得到广泛的发展。为了改善纳豆的风味，该研究在发酵纳豆的原材料里添加了小麦，通过单因素和正交试验探究小麦纳豆的最佳发酵条件，具有现实意义，不仅能够增加小麦与大豆的附加值，而且有助于改善人们的膳食习惯，强化人们的身心健康，满足人们的需求，开拓纳豆产业的发展前景。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜无霉变的黄小豆，黑龙江鹤岗市优质小麦仁，北京川秀科技有限公司生产的纳豆发酵粉。

1.2 试验仪器

SNJ-10A 家用型酸奶机，中山市佳益海电器有限公司；YA502 高压蒸汽锅，广东格兰仕集团有限公司；MB11天然气灶，浙江苏泊尔股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦纳豆制备的工艺流程。准确称取小麦与黄豆各20 g，置于杯中，清洗1～2 遍除去表面污物，倒入2 倍体积的纯净水进行浸泡。小麦浸泡2 h，黄豆浸泡12 h。浸泡后将杯中的水倒净，小麦与黄豆经蒸煮后冷却至室温，均匀撒上纳豆发酵粉，加入4 g 蔗糖，搅拌均匀后使用记号笔标记，然后放入恒温40℃左右的发酵机中发酵。发酵完成后，放入冰箱后熟7 h 左右即可得成熟小麦纳豆。小麦纳豆发酵工艺流程如图1 所示。

图1 小麦纳豆发酵工艺流程

1.3.2 小麦纳豆的单因素试验研究。小麦纳豆发酵工艺以小麦与黄豆的蒸煮时间为单因素。分别对小麦与黄豆的蒸煮时间20、40、60、80、100、120 min 进行考察试验，通过感官评价确定小麦与黄豆的最佳蒸煮时间。

1.3.3 小麦纳豆的正交试验研究。在单因素的试验的基础上，选出小麦与黄豆的最佳蒸煮时间，选取小麦与黄豆的比例（A）：1∶2、1∶1、2∶1，蔗糖添加量（B，干重，w/w）：10%、20%、30%，接种量（C，干重，w/w）：0.1%、0.2%、0.3%，发酵时间（D）：18、24、30 h，4 个因素进行4 因素3 水平L9（34）的正交试验。详见表1。

表1 正交试验方案

1.3.4 小麦纳豆的最陡爬坡试验研究。根据正交试验结果，找出影响试验的最显著因素，通过爬坡试验确定显著因素的最佳区域。

1.4 感官评价方法

对发酵好的小麦纳豆进行感官评价。从小麦纳豆的外观、黏液、拉丝、气味、口感5 个方面进行评价打分。每项10 分，最低0 分，总共50 分。详见表2[6-7]。使用消过毒的筷子将发酵好的小麦纳豆搅拌，然后挑起，记录拉丝的最大长度。

表2 小麦纳豆感官评价标准

1.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2010 进行统计整理，并通过SPSS、正交试验设计助手及Excel 进行极差分析与方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验研究结果

2.1.1 小麦蒸煮不同时间试验分析。蒸煮的时间不同，小麦发酵后的干硬程度不同。结合表3 和图2 可以看出，当蒸煮时间过短时，小麦没有完全煮熟，纳豆芽孢杆菌不能充分利用小麦进行发酵，所以会出现干、硬的状况。当小麦蒸煮时间过长时，由于小麦的体积小，水分容易蒸发，并且在蒸煮过程中，小麦中的营养会随着水分一起流失，这也会导致发酵后的小麦出现干、硬的情况。综上所述，小麦的蒸煮时间不宜太短或太长，应取蒸煮60 min 为最佳。

表3 小麦蒸煮不同时间下的感官评价得分

图2 小麦蒸煮不同时间的小麦纳豆

2.1.2 黄豆蒸煮不同时间试验分析。黄豆蒸煮时间不同，发酵出来的小麦纳豆色泽口感不同，应以黄豆变为深棕色，食指与拇指轻捏则烂为宜。结合表4 和图3 可以看出，随着黄豆蒸煮时间的延长，感官评价得分先增后减。当黄豆蒸煮时间较短时，黄豆未能完全煮熟，纳豆芽孢杆菌不能充分利用黄豆中的营养成分，发酵出的黄豆颜色偏黄，口感与蒸煮时间长的黄豆相比较硬。当黄豆蒸煮时间过长时，黄豆熟透并且出现破损的情况，发酵出的黄豆呈暗褐色，光泽度差，严重影响外观，且黏液稀，拉丝短，其原因可能是蒸煮时间过长导致黄豆中的营养流失，纳豆菌不能充分发酵。综上所述，黄豆蒸煮时间不宜过短或过长，应取蒸煮40 min 为最佳。

表4 黄豆蒸煮不同时间下的感官评价得分

图3 黄豆蒸煮不同时间的小麦纳豆

2.2 正交试验结果

根据单因素试验，选取小麦蒸60 min、黄豆蒸40 min为最优条件。以小麦与黄豆比例、蔗糖添加量、接种量、发酵时间为因素进行正交试验。以小麦纳豆评价表为标准做3 组感官评价，每组由5 人评价取平均值。得正交试验分析如表5，方差分析见表6，试验结果如图4 所示。

表5 正交试验分析

表6 各因素对感官评价影响的方差分析

图4 不同因素条件下的小麦纳豆

由表5 可知，小麦：黄豆（A）、蔗糖添加量（B）、接种量（C）、发酵时间（D）4 个因素对小麦纳豆的感官评价显著性大小顺序为A＞B＞D＞C。由表6 方差分析可知，小麦：黄豆、含糖量、发酵时间对小麦纳豆的感官评价极显著，接种量对小麦纳豆的感官评价显著。

综上所述，小麦纳豆发酵的最优条件为A1B3C2D1，小麦与黄豆的比例为1∶2，蔗糖添加量为30%，接种量为0.2%，发酵时间为18 h。在此条件下进行发酵，感观评价为49 分：外观颗粒完整，颜色均匀且光泽度好，黏液稠，黏性强，拉丝＞24 cm 无氨味且有清香，有甜味，口感湿润绵软，与前试验对比确为最佳条件。

2.3 最陡爬坡试验结果

由表3 可知小麦与黄豆的比例对小麦纳豆的感官评价影响最为显著，因此通过爬坡试验确定小麦与黄豆比例的最佳区域，结果如图5 所示。

图5 不同因素条件下的小麦纳豆

由图5 可知，小麦纳豆的感官评价主要因素取决于黄豆的占比，小麦作为辅料不应占据过多的比例，否则会导致纳豆菌发酵不良，从而影响感官评价。当小麦占比高于3/4 时，黏液稀，黏性弱，且小麦会出现干、硬的情况，影响口感。当黄豆占比过高，虽然纳豆菌发酵得很好，黏液稠，黏性强，拉丝能够大于24 cm，但是小麦影响甚微，很难增加纳豆的风味。例如，当黄豆占比超过4/5 时，小麦纳豆开始出现氨味，甜味逐渐消失并且没有小麦的清香和饱满筋道的口感。综上所述，小麦纳豆发酵时，小麦与黄豆的最佳比例应为1∶3。

3 讨论

张海粟等[8]采用箭筈豌豆来代替传统发酵工艺中的黄豆。其通过单因素试验研究纳豆发酵的不同条件，选择了3 个影响最大的因素，以综合分数为标准，优化发酵工艺。与该试验相比，发酵后的箭筈豌豆纳豆口感偏硬，更有嚼劲且有箭筈豌豆的香味。

付文静[9]研制出一种新口感、新配方的花生粕纳豆，不仅改善传统纳豆口感，提升纳豆品质而且能够充分利用我国的花生粕资源，节约成本，为企业提供更多效益。

4 结论

该试验研究了小麦纳豆的发酵，以感官评价为指标得出了小麦纳豆发酵的最佳工艺条件：小麦：黄豆为1∶3、蔗糖添加量30%（干重，w/w）、接种量0.2%（干重，w/w，固体发酵粉）、发酵时间18 h。在此条件下，小麦纳豆颗粒完整，颜色均匀，光泽度好，黏液稠，黏性强，拉丝长度＞24 cm，微甜，口感绵软湿润。该试验改善了传统纳豆的风味，提高了其营养价值，更加符合消费者的需求，为研究新型纳豆奠定了基础，对小麦产品的研究以及纳豆产业的拓展具有参考意义。