纳豆的功能性应用概述
摘要：纳豆是一种类似于我国豆豉的发酵食品。它不仅营养丰富、风味独特，且含有许多功能性成分，使其具有溶血检、防治骨质疏松、杀菌、促进胃肠道健康、降血压和抗肿瘤等多种功能。本文简要介绍了纳豆的发展状况，发酵过程中的活性成分和抗营养因子，重点阐述了纳豆激酶溶栓通栓作用机理和纳豆的降血脂、抗氧化、抗肿瘤药理作用。
关键字：纳豆纳豆激酶药理作用
前言
纳豆是一种类似于我国豆豉发酵食品。从外观上看，纳豆带薄薄白霜的大豆颗粒状熟食发酵品，色泽灰黄、口感酥软，用筷子挑起时有很多长长的拉丝样黏液物质(主要成分为类似果聚糖的混合物：果糖和Y一多聚谷氨酸)[1]。
纳豆和天培均源于我国的豆豉，且至今与豆豉仍有异曲同工之处，然而两者的发展现状和在食品界的影响力已是青出于蓝。纳豆产量很高，已畅销日本全国，且辐射到周边地区，尤其是对其生理功能进行深入的研究后，其发展势头更是令人瞩目。
历史起源
纳豆是大豆经纳豆芽孢杆菌发酵的日本传统食品，源于我国的豆豉，随我国佛教文化一同东渡日本后，经改造成为纳豆，至今已有千余年的历史[2]。古书记载有：“纳豆自中国秦汉以来开始制作。”由于豆豉在僧家寺院的纳所制造后放入瓮或桶中贮藏，所以日本人称其为“唐纳豆”或“咸纳豆”，日本将其作为营养食品和调味品，中国人把豆豉用锅炒后或蒸后作为调味料。
纳豆传入日本后，根据日本的风土发展了纳豆，而且由于系禅僧从中国传播到日本寺庙，所以纳豆首先在寺庙得到发展。纳豆在日本有1000多年的历史。有书记载，以前是日本皇室、僧侣、贵族的营养美容品，明治维新以后才流入民间。纳豆是日本的“国宝”，并将每年7月10日定为“纳豆节”。
目前，全世界，尤其是整个东南亚的人们对纳豆的作用高度认可，食用者众多。而纳豆制成的保健产品、生物制剂被人们广泛接受。
制作方法
日本传统的做法是把煮熟的大豆趁热装在用纳豆菌做成的稻草器皿里，利用稻草上附着的纳豆菌自然发酵而做成的。用这种方法做成的纳豆中，除了纳豆菌
以外，还含有其他杂菌，不仅卫生不过关，而且质量也不好。
1980年以后，日本纳豆生产由作坊式改为工厂化，纳豆品质的提高使功效更加明显。1983年日本制订了纳豆的行业标准，纳豆菌的标准为≥1×107个/克。1993年以后，日本逐渐出版了很多有关纳豆的专著。
纳豆的发酵生产工艺流程：大豆一流水浸泡14h—蒸煮(130℃，55min)一接种发酵一熟成(5℃，24h)
食用方法
日本居民以吃鲜纳豆为主，在就餐或喝酒时食用。日本鲜纳豆产销有冷链跟随，货架期为2天或7天，因为时间一长，纳豆生理活性物质逐渐失活，纳豆菌活性越来越弱，功效逐渐降低，所以当地居民一般只买当天生产的鲜纳豆产品。他们主要食用咸纳豆与拉丝纳豆。由于纳豆还具有一种特殊的怪味，但吃的时候配以葱末、芥末、香油、酱油等作料，就会觉得怪昧不怪，美味可口，因此深受日本人的喜爱，被作为佐餐时必不可少的风味食品。由于其营养价值被揭晓，食用者日益增多。如今由于食品加工技术越来越发达，纳豆也被制成许多不同的口味，个人可以根据口味和需要选择购买。纳豆被认为是日本人长寿的“秘方”。
营养价值
纳豆具有很高的营养价值，其蛋白质、纤维、钙、铁、维生素PP、维生素E 的含量均高于煮熟的大豆，富含维生素K2、特别是维生素B2的量是蒸煮大豆的6倍，纤维、钙、铁等多种成分的含量超过鸡蛋，更重要的是发酵过程产生了多种生理活性物质，具有溶解体内纤维蛋白及其他调节生理机能的保健作用。
经日本的医学家、生理学家研究得知，大豆的蛋白质具有不溶解性，而做成纳豆后，变得可溶并产生氨基酸，而且原料中不存在的各种酵素会由于纳豆菌及关联细菌产生，帮助肠胃消化吸收。作为植物性食品，粗蛋白、脂肪最丰富。纳豆系高蛋白滋养食品，纳豆中含有的植物醇素，可排除体内多余胆固醇、分解体内脂肪酸，使异常血压恢复正常(《身体科学》杂志1994年1月号，日本评论社出版，第4页)。
在日本，纳豆被誉为“蔬菜干酪”，可与欧美的干酪媲美，而且，因其具有高蛋白和低价格的特点，人们义称其为“田野里的肉”
1 纳豆中活性成分
1.1纳豆激酶
纳豆激酶是纳豆菌在发酵大豆时向胞外分泌的一种易溶于水的碱性蛋白质。自从1987年日本须见洋行首次从纳豆中分离提取到具有溶栓功能的纳豆激酶以来，对纳豆激酶的结构及酶学性质有了深刻认识。
纳豆激酶(Fnattoktnase NK)，分子量为28-35kDa不等，序列为一条由275个氨基酸残基组的单链多肽。人们已经对纳豆激酶进行了广泛的研究，分离出了纯酶，测出了纳豆激酶的氨基酸顺序及其基因序列，对其生化特性有了详尽的了解。人们还进一步对纳豆激酶的药理进行了研究。纳豆激酶在pH值6．0～12．0范围内具有很强的血纤维蛋白溶解能力，但在温度超过50℃时，酶活性急速下降。通过狗的溶栓模型试验证实，口服纳豆和NK能温和持续地提高血液纤溶活性，在体内不易引起出血。它不但能直接作用于纤维蛋白，而且还能激活体内的纤溶酶原。
张淑梅等利用基因技术，从分泌纳豆激酶的枯草杆菌基因组中扩增得到了纳豆激酶的基因，利用基因重组技术构建了纳豆激酶基因的表达载体，并在大肠杆菌中进行了表达。纳豆激酶的酶活力、热稳定性，并延长其半衰期。比如通过定点突变的方法，改变了纳豆激酶的氨基酸构成，并引入双硫键，使纳豆激酶的半衰期提高了2~3倍、热稳定性提高了4.5℃、催化效率提高了2~6倍。
1.2大豆异黄酮
研究表明，大豆异黄酮具有多种生理功能，不仅参与调节植物的生长活动，还能对人体发挥有益的生理调节作用。大豆异黄酮的植物雌激素作用，可以降低人体多种雌激素依赖型疾病的发病率；抗氧化作用，可用于预防和治疗心血管疾病；能抑制酪氨酸蛋白激酶活性，诱导癌细胞凋亡；还具有抗菌作用［4-6］。对于大豆异黄酮，天然苷类的分子结构并不是其活性发挥的最佳状态，普遍认为苷元才是活性发挥的最佳状态，因苷元更容易被人体吸收。大豆异黄酮糖苷不能通过小肠壁，而是通过结肠中微生物的．葡糖苷酶而水解，水解产物进一步被细胞降解生成苷元［7］。因此，如果能在体外有效地水解葡糖苷为苷元，就可以显著增强大豆异黄酮的生物活性。在以大豆为原料的食品或抗生素发酵过程中发现，大豆异黄酮糖苷在微生物产生的产生的β-葡糖苷酶作用下不断转化成具有生物
活性的苷元形式。
2 抗营养因子
2.1 纳豆皂苷
皂苷(saponins)又名皂素，是固醇或三萜类化合物的低聚配糖体总称，因其水溶液能形成持久泡沫，象肥皂一样而得名，其广泛存在于植物界及海洋生物中。．由于大豆皂苷在高浓度时能使动物红血球破裂，有溶血作用，20世纪70年代主要研究大豆皂苷的抗营养作用及不良风味。80年代以来，许多学者发现大豆皂甙具有抗氧化，降低胆固醇等有益功效例.
2.2 抗维生素因子一脂肪氧化酶
抗维生素因子主要是脂肪氧化酶，能影响动物对该种维生素的利用或破坏某种维生素而降低其生物学活性的物质。目前已知的生大豆及大豆制品中的抗维生素因子主要有4种：抗维生素A因子、抗维生素D因子、抗维生素E因子和抗维生素B12因子等[8]。
2.3 植物红细胞凝集素(Phytohemagglutinin，rnA)
凝集素是由一类与糖蛋白或碳水化合物结合能力极强的蛋白质组成，能与肠黏膜的刷状缘相互作用，束缚小肠表面的碳水化合物，引起肠壁破坏，抑制消化；另外也增加大肠壁的通透性，对免疫系统有毒害作用。凝集素能被胃肠道酶消化，对热也不稳定，通过加热处理可以失活[9]。
其他抗营养素因子如引起氨中毒的脲酶，影响人体对金属元素的吸收的植酸，可引起生长抑制和过敏反应的大豆抗原。
3 纳豆药理作用
纳豆具有溶血栓、抗肿瘤、降血压、抗氧化性、防止骨质疏松、促凝血等作用。另外纳豆的脂质主要成分亚油酸占全脂质的50％，因为亚油酸能够降低血浆中的胆固醇含量，所以纳豆还有预防动脉硬化、心脏病和高血压的功效。
3.1 溶血栓作用
心脑血管疾病是危害中、老年人健康最严重而又常见的疾病之一。血栓症日渐成为死亡率占首位的病症。血栓的形成主要是通过纤维蛋白的逐渐堆积和(或)使人体不能有效地将丝状纤维蛋白分解为其产物。自然存在的溶血栓酶产生于血管内的内皮细胞。随着年龄的增长，这些酶的生成速度减慢，血液趋于凝结，
这样导致凝块产生。
3.11 纳豆激酶的溶栓机理
研究表明，纳豆激酶能直接溶解纤维蛋白和作用于血纤维蛋白溶酶间接溶栓。在凝块溶解过程中，纳豆激酶催化尿激酶原转变成尿激酶，同时催化了纤维蛋白降解为其他产物，并将血纤维蛋白溶酶原（血浆酶原）转化为血纤维蛋白溶酶。纳豆激酶也增加了血纤维蛋白溶酶组织中的活性物质，进一步促进纤维蛋白的溶解和凝块的缩小，通过减少血栓的形成降低血小板沉积速度，是动脉硬化有所改善。
3.12 纳豆激酶的溶栓效果
实验证实纳豆激酶除了在体外具有明显的溶解效果外，纳豆激酶可使血栓模型实验狗组栓塞的血管在5h内再通，血液循环完全畅通，对兔血栓模型也有明显溶栓效果[10]。健康人口服纳豆激酶后，ELT(优球蛋白溶解时间)明显缩短，EDP(纤维蛋白原降解物)，TPA(组织型纤溶酶原激活剂)提高，说明口服纳豆激酶可提高血浆的溶纤活性[11]。
Okamoto等人的体内试验报道指出，纳豆中存在抗高血压物质[12]，这一结论被Murayama和Sumi再次验证[13].，动物试验已经证明，纳豆激酶是完全安全无毒的[14-15]。纳豆激酶对脑血栓、冠心病、心肌梗塞等有疗效，日本已有用于临床的NK胶囊产品。
3.13 纳豆激酶与其它溶栓药物相比
目前我们使用的溶栓制剂主要为蚓激酶、尿激酶和TPA(组织型纤溶酶原激活剂)，它们均在一定程度上存在副作用且价格较贵。这些药物均为激活血液中的血纤溶酶原，从而降解纤维蛋白而间接地起作用。在实际应用上，它们都是注射用药物，有可能引起病人产生全身性内出血，且体内半衰期短、生产成本高，纳豆激酶分子量小，更易为人体吸收[16]，可以由消化道吸收，因此可以成为第一个口服性溶血栓药物；直接作用于纤维蛋白，且作用迅速；可以利用细菌发酵生产，因此造价低廉，有望开发为一种安全的食用血栓预防剂。研究证实，一包纳豆(100g)所具有的酶活性与相同酶活性的尿激酶相比，其成本只是尿激酶的1／15000，相当低廉。此外，尿激酶注射后，其纤溶活性只持续4～20min，而纳豆激酶活性持续达4～12h。
综上所述，作为溶血栓药物具有以下几个优点：（1）来源于食品，安全性能好；（2）分子量小，是一个单链蛋白质，可能更易被人体消化吸收；（3）可由消化道吸收，因此有成为口服性药物的可能；（4）NK对纤维蛋白的作用机制不同于等现用于临床的药物，它同纤溶酶一样直接作用于纤维蛋白，同时可以激活体内的；（5）NK可以用细菌进行液体发酵生产，造价低廉。
毒性试验表明，极大剂量的纳豆激酶对小鼠也没有致死作用。针对于纳豆激酶酸性条件下酶活力有损失的特点，各国纷纷推出纳豆激酶胶囊制剂，主要目的是保护纳豆激酶的成分，防止胃酸腐蚀。另外一个重要因素是调查证明肠内吸收主要是分子量33000Da以下的物质(包括尿激酶)，纳豆激酶的功效发挥更加充分。目前，日本、朝鲜、韩国、台湾等国家和地区都已相继推出以纳豆激酶为主要功能性成分的复合型保健产品[16～18]
3.2 抗肿瘤
大豆中本身含有异黄酮、皂苷和抗肿瘤多肽等多种抗肿瘤物质咖。纳豆经[19]发酵异黄酮抗肿瘤活性显著增加，纳豆还含有染料木素和染料木甙。据报道，日本人每人每天摄入的染料木素和染料木甙为 1.5-4.1mg和6.3-8.3mg，其中染料木素是抗癌的主要活性成分；而欧美国家每人每天摄入的黄酮总量仅为几毫克。调查表明，日本人乳腺癌、肠癌的发病率远远低于欧美国家，因此认为常食用含染料木素高的纳豆可有效降低癌症的发病率。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，含个碳的烃，其中三十一碳烃在纳豆中含量最多，活性也最高，。有人在纳豆菌的培养液中发现了大量的有细胞裂解性能的物质，经分析，其中一种能被碳吸收，分子量小，类似枯草溶血素的脂肽[20]。纳豆中的植物雌激素和类黄酮色素形成成分可以预防和治疗前列腺癌。纳豆菌自身也可以有效破坏或杀死癌细胞，还可以刺激免疫系统诱发干扰素产生达到抗癌的目的。
3.3 降血压
纳豆周围的粘性物质中有血管紧张肽转化酶抑制剂这种抑制剂分为水溶性和醇溶性两种，其中水溶性抑制剂为高分子量的蛋白质；醇溶性抑制剂为低分子量物质，具有两种形态，抑制作用强于水溶性抑制剂[21]。
关于纳豆对降血压影响的研究是用遗传高血压症的SHR鼠所进行的动物试
验，分为含纳豆28％饲料试验组及用蒸熟大豆为饲料的对照组进行血压的比较。其结果发现，对照组的血压逐步上升，达到258mmHg附近，而纳豆饲料组的血压在试验开始后稍下降，以后的上升只达到 200mmHg，降血压的效果很明显，认为这是由于肾素、血管紧张素及前列腺素物质所致，其作用因子存在于纳豆的乙醇可溶部分[22]。
3.4 抗氧化性
纳豆中含有的抗氧化物质，如卵磷脂、异黄酮(isoflavones)、a一生育酚(即VE)等，能够有效降低血脂、胆固醇及清除脑组织细胞中过氧化脂质色素[23]。纳豆中还含有较高活性的超氧化物歧化酶(SOD)。超氧化物歧化酶是机体超氧自由基的清除剂，广泛分布于生物体细胞内和各种体液中。SOD能阻止并消除自由基的连锁反应，具有保护机体免受损伤的作用，对人、畜无毒副作用。目前，类SOD活性已经成为抗老保健品的一个重要指标。纳豆中含有大量的大豆皂苷，不仅能够抗氧化，还可以减少血脂、预防大肠癌、降低胆固醇、软化血管、预防高血压和动脉硬化和增强免疫等有益作用[24-25]。江汉湖等通过研究表明纳豆粗提物可降低机体血清LDL-C含量，增强机体的抗氧化作用，减轻脂质过氧化损伤，从而减轻和防止泡沫细胞的形成，延缓AS的发生、发展［26］。
纳豆菌是对人体无病性的安全菌株，经食用后在肠道内生长，能在肠道内生存几周。分泌各种酶和维生素，促进小肠粘膜细胞的增殖。另外，纳豆菌可产生许多抗菌素，如杆菌肽、多黏菌素，2，6一吡啶二羧酸，这些物质对痢疾杆菌、原发性大肠杆菌0—157、0—111、0—144、伤寒菌和沙门氏菌等，都有强烈的抑制作用。而且对乳酸菌等有益菌的生长具有促进作用[27]。.国内学者钟青萍等[28]人研究了纳豆菌对常见的污染食品微生物的拮抗作用，结果表明纳豆菌具有广谱抗菌作用，对细菌、酵母菌和霉菌都有拮抗作用。同时纳豆菌对大肠杆菌也同样有效。1g纳豆含有100万至10亿个活纳豆菌，因此常吃纳豆可调节人体消化道内微生态平衡，保持肠道的正常功能，可预防痢疾、肠炎和便秘等。
此外，纳豆菌能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶和脲酶等多种酶类，有助于营养物质的消化吸收。而且，纳豆的黏性物质覆盖在胃肠粘膜表面上，可保护胃肠，饮酒时可缓解酒醉。
3.5 调整肠功能
大豆中约有28％碳水化合物，其中2／3是半纤维素、纤维素和木质素等食物
纤维。这些食物纤维在食用后可防止便秘、预防大肠癌和直肠癌、还可起到防止
甘油三酯的增加和降低血清胆固醇等效果。另外，食用纳豆后，纳豆菌营养体在
肠中增殖，作为营养物质能在肠内生活几周分泌各种酶和维生素，促进小肠粘膜
细胞的增殖，同时纳豆中的纤维素类物质可以与寡糖耦合，从而促进双歧杆菌增
殖，对肠道菌群的微生态平衡起重要调节作用，保证肠功能的正常。最近国外研
究显示，枯草芽胞杆菌产生的芽胞在小鼠肠道的厌氧环境中不但能够萌发成营养
体而且还能够产生新的芽胞，完成它的整个生命循环周期，在肠道中长期定殖
[29]。
3.6 防止骨质疏松症[30-33]
的细菌，其发酵大豆可产生相当纳豆菌是世界上唯一发现的能产生维生素K
2
多的维生素K
100g 纳豆中约含1000ug的维生素k .维生素K可生成骨蛋白质2.
osteocalcin，这种蛋白质可与钙共同生成骨质，增加骨的密度。每天使用10g
纳豆就可提供机体足够的维生素K。1995年，东京大学医学部曾对6000名60岁以
上的骨质疏松患者进行了调查研究，结果表明，服用维生素K不仅可以减缓腰痛，
而且骨骼的重量也增加了，易患骨折的人，其血液中的维生素仅是健康人的1/2
左右。因此常吃纳豆可预防和治疗骨质疏松症。
4 有关纳豆的产品开发
4.1 以纳豆为主要原料制成的低能量营养食品冻干纳豆餐包，冻干纳豆餐包
配料丰富、全面，低能量、高蛋白，富含膳食纤维，营养均衡；具有溶解血栓、
预防心脑血管疾病、降血糖、降血压、降血脂、保肝、预防便秘、抗氧化、杀菌、
美容、减肥、预防骨质疏松等功能，纳豆餐包是减肥群体、重病康复群体、运动
员群体的理想佐餐食品。
4.2 利用真空低温脱水生产技术，制作的纳豆食品具有即食，易保存，口感
好的特点。
4.3 活性营养调味品，通过提取无盐固体发酵结束豆类中的生物活性营养成
分，利用高盐、高糖、高酸的抑菌作用，生产具有多种保健功能的“活性营养调
味品”，使国人难以接受的营养物质，溶于“酱、醋”，进入百姓一日三餐。
4.4 营养保健饮料、酱料；将发酵结束的豆类，加入醋(或酒、果汁、水、
茶)浸提，进行深加工，添加原糖等富含营养和本发明为一种全新的饮料、酱料，富含发酵豆类的营养成分和生物活性物质，利于食用吸收。迄今为止生物活性物质的辅料，生产一种营养丰富、具多种保健功能的饮料、酱料。
4.5 含有钙强化剂的保健食品；含有纳豆激酶或豆豉溶栓酶和钙强化剂纳豆激酶或豆豉溶栓酶的添加量为每克制剂添加100～5000U，钙强化剂为总重量的40～80％。含有钙强化剂的保健食品通过多组分间的相互配合和作用，提高保健效果，如(1)维生素D3可促进钙的吸收；(2)维生素K2可促进骨质和钙鳌合作用；
(3)钙的有效吸收可以降血糖、降血脂、降血压和防止血栓病的发生，与纳豆激酶和豆豉溶栓酶的具有增效作用。该制剂对于各种年龄阶段的人群均有保健功效，尤其是在改善中老年人健康状况和生活质量方面具有较好的保健效果。
5 应用研究
有日本机构研究出纳豆中产生粘的成份可以制成出纳豆粉末（100g粉末可净化一吨的污水。日本人尝试应用于治理索马里的污水问题。
6 食用纳豆的注意事项
1、晚餐吃纳豆效果最好。通过实验，专家认为：食用纳豆1小时至12小时之间纳豆激酶发挥溶解血栓的功能。而据统计脑梗塞、心肌梗塞等各种血栓病，发病时间多为清晨及星期一。因此每晚或星期日晚餐吃效果最好。
2、尽可能不加热吃。纳豆激酶不耐热，加热到70℃活性就消失了。所以生吃效果最好。
3、必须坚持每天吃。纳豆激酶进入体内后，其活性维持12小时。所以尽可能每天吃30-100g最理想。
4、保质期稍过也能吃。纳豆的保质期为一周，它在冰箱内低温保存过程中，还在进行着缓慢的低温熟成发酵，纳豆激酶和维生素K2也在不断增加。但保质期过后虽然也能吃，只是纳豆菌为了生存不断分解蛋白质，其结果臭味逐渐增加。
纳豆虽好，但也不是人人都适合食用。纳豆含有较高的蛋白质及嘌呤等物质，可诱发痛风、加重肾脏负担，患有嘌呤代谢紊乱的痛风病人和血尿酸浓度增高的患者最好不要多吃；慢性肾功能不全的患者也不宜食用；手术后及伤口未愈合的病人不宜食用。要注意的是：心血管疾病患者在服用纳豆血液凝固阻止，纳豆中维生素K2能使失去药效，所以不要食用纳豆
7 讨论
问题：纳豆激酶是一种新兴的具有纤溶性的化合物，含有大量纳豆激酶的纳豆是前途看好的功能性食品。较早的流行病学和临床医学指出，纳豆激酶的有效性和安全性可用于治疗很多种疾病，包括高血压、动脉硬化症、冠心病(如心绞痛)、中风和末梢血管疾病。日本人长期大量食用的证据表明，纳豆激酶作为一种有效的纤溶性药剂是安全营养的。然而如何生产出具有明确功能性、酶活力高效稳定、质量控制体系完整的纳豆激酶制剂产品是一个亟待解决的问题。
建议：利用微生物生产酶制剂将是未来发展方向之一。只要获得高产酶菌株，通过进一步诱变获得遗传性能稳定的高产酶菌株，摸索成熟的工艺条件及产品的高效性即可规模生产。其中纳豆激酶以其独特的高效性、安全性、稳定性、成本低廉、易于提取等特点将有望成为新一代口服溶栓制剂，纳豆也将以其独特风味和具有多种保健功效在不久将来走上百姓餐桌。
问题：纳豆挥发性风味物以吡嗪类化合物为主，且含量较低，所以气滋味均不浓郁，且纳豆发酵会产生较重的游离氨味，影响了产品的接受程度。
建议：纳豆的口味调制可根据不同地区不同人群的特点来定，喜食甜食的可通过加入酒酿、奶油、话梅、酸梅、甘草等来配制，糖可多加些；喜爱辣味的可加入辣椒、大蒜、生姜、花椒、胡椒等，这时盐可稍重些，还可加些白酒，不仅增香，还有抑菌作用。
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