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江南大学食品学院、江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的张学鹏，程瑶，陶善珺，仝艳军，杨瑞金等人主要介绍了纳豆激酶（NK）固态发酵工艺的优化，以及这一优化对纳豆风味和活性物质含量的影响。重点内容包括：1. 纳豆的生物特性及其在健康和营养方面的潜力。2. NK作为一种安全、天然、有效、低成本的溶栓药物的应用前景。3. 固态发酵相较于液态发酵的优势，如单位酶活高、操作简单、稳定性好等。4. 不同研究者对固态发酵工艺的优化成果，如发酵时间、温度、底物中碳氮比等条件的调整。5. 通过优化发酵工艺，探究提高NK酶活性和改善纳豆风味的方法，以及提高活性物质含量的可能性。6. 对固态发酵纳豆激酶活性范围和风味问题的讨论，以及本文旨在提供产业发展的理论支持。
本章节主要研究了纳豆激酶固态发酵工艺的优化及其对风味和活性物质的影响。重点内容包括：1. 接种量、发酵温度和时间对纳豆激酶酶活的影响，确定了最佳接种量为6%、发酵温度30℃、发酵时长24小时。2. 无机盐、碳源和氮源的优化对提高纳豆激酶产量有重要作用，最佳条件为KCl 0.1%、蔗糖2%、胰蛋白胨1.5%。3. 通过Box-Behnken设计实验，得到接种量、蔗糖含量、胰蛋白胨含量对酶活的回归方程，并进行了方差分析，模型具有显著性。4. 响应面分析表明，接种量、蔗糖含量、胰蛋白胨含量与纳豆激酶酶活有抛物线关系，得到最佳条件为接种量5.8%、蔗糖2.18%、胰蛋白胨1.51%。5. 对原料进行物理处理，如使用1/2粒黄豆发酵，可以提高酶活性。6. 豆粕粉的添加能有效促进纳豆激酶酶活，改善风味，提高抗氧化活性。7. 优化后的培养基挥发性盐基氮含量更低，有助于提高纳豆的品质。8. 固态发酵过程中，纳豆粉中的大豆异黄酮含量有所增加，添加豆粕粉后含量进一步提高。
图 1 单因素对固态发酵产酶的影响
Figure 1. Effect of single factors on enzyme production in solid-state fermentation
图 2 各因素间交互作用的响应面图
Figure 2. Response surface plots of interactions between factors
图 3 黄豆发酵前后的扫描电镜
Figure 3. Scanning electron microscope of soybean before and after fermentation
图 4 黄豆破碎对NK酶活的影响
Figure 4. Effect of soybean crushing on NK enzyme activity
注：不同字母表示差异显著（P<0.05）。
图 5 黄豆与谷物复配的产酶能力
Figure 5. Enzyme-producing ability of soybean and grain
图 6 转温对发酵产酶的影响
Figure 6. Effect of temperature on enzyme production
图 7 纳豆粉的电子鼻分析
Figure 7. Electronic nose analysis of natto powder
图 8 纳豆粉中大豆异黄酮的高效液相色谱图
Figure 8. HPLC image of Isoflavones in natto powder
表 1 响应面试验因素水平设计
Table 1 Factor level of response surface tests
表 2 梯度洗脱条件
Table 2 Gradient elution conditions
表 3 响应面回归模型与方差分析
Table 3 Response surface regression model and analysis of variance
注：“*”表示显著（0.01<P<0.05），“**”表示极显著（P<0.01）。
表 4 纳豆粉中挥发性盐基氮含量及抗氧化活性
Table 4 Volatile base nitrogen content and antioxidant activity of natto powder
注：同行不同的小写字母表示具有显著性差异（P<0.05）。
表 5 纳豆粉中大豆异黄酮的含量成分
Table 5 Contents of isoflavones in natto powder
通过响应面分析和优化工艺，纳豆激酶（NK）的酶活在优化配方后显著提高，挥发性盐基氮降低，不良风味减少，同时总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力增强，大豆异黄酮含量也有所提升。然而，固态发酵过程中存在散热问题、发酵周期长、发酵终点难以判断以及产量不稳定等局限性，这些挑战需要通过技术创新和工艺优化来解决。
引用本文：张学鹏，程瑶，陶善珺，等. 纳豆激酶固态发酵工艺优化及其对风味、活性物质的影响[J]. 食品工业科技，2025，46（14）：13−21. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024090339.
Citation：ZHANG Xuepeng, CHENG Yao, TAO Shanjun, et al. Optimization of Solid-state Fermentation Technology of Nattokinase and Its Influence on Flavor and Active Substances[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(14): 13−21. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024090339.
通信作者简介
杨瑞金，男，现任江南大学食品学院副院长、教授、博士生导师，是食品酶学方向学科带头人。同时兼任江南大学中国食品产业发展战略研究中副主任、江苏省高校青蓝工程中青年学术带头人、国家发展和改革委员会产业司轻纺工业专家、中国食品科技学会果蔬加工分会常务理事、中国农学会农产品贮藏加工分会理事、《中国甜菜糖业》编委会编委、Journal of Agricultural and Food Chemistry, Journal of Food Science, Food Chemistry, European Food Research and Technology，Journal of Membrane Science, International Journal of Food Science & Technoology等国际食品学术期刊审稿人。
（以上信息来自江南大学食品学院官网）
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