纳豆菌，微生物界中的高质量芽孢杆菌

纳豆菌的神秘涞源

纳豆菌是纳豆枯草芽孢杆菌(B.subtilis natto)的简称，产业上习惯使用纳豆芽孢杆菌这一名称。它是中国和日本传统发酵食品--纳豆的生产菌，已有2000多年的使用历史了。纳豆菌是好氧的革兰氏阳性菌，类似于枯草芽孢杆菌，细胞呈杆状，产芽孢且芽孢为椭圆形，中生或偏中生，有鞭毛，能运动。它菌落多呈圆形，表面粗糙起皱，容易扩散生长。纳豆最初的传统制法是将蒸煮过的黄豆采用稻草包裹，然后再置于温湿度较高的地方发酵1-2 d，直至黄豆表面出现白色的黏液状物质出现就表明纳豆制作成功。到了二十世纪后期，由于高品质稻草获取不易，所以开始开发可直接将人工培养的纯种纳豆菌接入黄豆进行发酵的生产工艺。其中，日本学者首次将纳豆中筛选出的杆菌命名为纳豆杆菌，随后，又有日本学者成功分离出纯种纳豆菌。目前，并将其应用于纳豆产业化生产，使用的纯菌种主要有：Bacillus natto IFO3007、Bacillus natto Sawamura IFO 3339、Bacillus natto Sawamura06等。

纳豆菌：极强逆境适应特性

纳豆芽孢杆菌在5℃~55℃的温度下均能够生长，最适pH为 7.0~7.5，最适生长温度为37℃。纳豆芽孢杆菌的芽孢有很强的耐受性，对高温、电离辐射、干燥、甚至有毒物质都有很强的抗性，有学者发现用纳豆芽孢杆菌喂养小鼠，小鼠粪便内的芽孢量竟然多于接种量。由此可见纳豆芽孢杆菌的芽孢对极端环境的适应能力，在实际应用中，芽孢的抗性有很大的优势，如存活率高、运输成本低、容易储存、对加工环境要求低、对不良环境有极强的抵抗力，所以纳豆芽孢杆菌现已成为研制微生态制剂的首选菌株之一。纳豆芽孢杆菌的芽孢能在肠道内萌发成营养细胞，有研究表明，纳豆芽孢杆菌能刺激淋巴细胞增殖，调节肠道菌群，其芽孢能够直接与肠上皮细胞和免疫系统相互作用。这种相互作用可以阻止炎症介质的激活，包括白细胞介素 1(IL-1)、白细胞介素6、肿瘤坏死因子a（TNF-a)和白细胞介素8。

纳豆菌食用安全性

2007年，欧盟正式提出了安全资格认证(QPS)理念，旨在对添加到食品及饲料中的微生物实施上市前的风险评估。该管理方式已经应用于纳豆芽孢杆菌的菌种管理，可见其安全性。

纳豆菌是“公认安全”（GRAS）的益生菌，2002年卫生部发布卫法监发【2002】308号文“卫生部关于纳豆作为普通食品管理的批复”中明确规定“纳豆在我国已有一定的食用历史。以枯草芽孢杆菌发酵生产的纳豆应按普通食品进行管理”。

纳豆菌中的抗菌肽

纳豆芽孢杆菌可以分泌多种低分子量的抗菌肽和细菌素类的抗菌物质，具有广谱抗菌活性，主要可以抑制革兰氏阳性菌，同时也对对部分革兰氏阴性菌、霉菌、酵母具有抑制作用。我国学者就从传统食品-纳豆中分离了一株纳豆菌NT-6菌株，其发酵产物是抗菌脂肽类物质，被命名为AMPNT-6。AMPNT-6的主要成分是表面活性素、芬荠素和伊枯草菌素三种抗菌脂肽同系物的混合物，通过试验发现，纳豆菌抗菌肽不仅可使副溶血性弧菌、金葡菌的细胞膜通透性增加，或还可以形成孔洞从而导致细胞内一些物质泄漏，使细胞生长受到抑制，进而导致死亡，还对副溶血性弧菌等海产品常见食源性病原菌及主要腐败菌有显著的抑制作用。而在毒理性研究方面，其LD50大于5000 mg / kg小鼠体重，说明具有较高的食用安全性。

浑身是宝的纳豆菌

纳豆菌的发酵代谢产物：在纳豆菌生长繁殖过程中，纳豆菌不仅可以将人体所需的三大营养物质（糖、脂肪、蛋白质）水解为可供人体消化吸收的小分子物质，还能够通过自身代谢系统分泌纳豆激酶、γ-多聚谷氨酸、血管紧张转化肽、皂苷素、异黄酮、维生素 K2、生育酚等生理活性成分，而这些丰富的代谢产物可以赋予了纳豆产品各种各样的保健功效并对人体健康产生巨大的益处。

纳豆菌，不止于发酵：纳豆菌的活菌体本身具有调节肠道微生态平衡的作用。有研究表明，食用纳豆菌类产品后，纳豆菌可抵抗消化液等不利环境进入肠道，其芽孢可以在肠道内增殖并萌发，消耗肠道氧气，降低肠内氧浓度，在改善双歧杆菌、乳杆菌和梭菌等厌氧菌生长环境的同时也使得肠道中肠杆菌、肠球菌、致病菌等需氧菌的生长因缺氧而受到抑制。

食品营养中的纳豆菌异彩

纳豆菌的发酵：纳豆芽孢杆菌在生长和繁殖的过程中，能将大分子营养物质分解成易被人体吸收的小分子，并能产生纳豆激酶、血管紧张肽转化酶(ACE)、大豆异黄酮、皂甙、维生素K2、纳豆胶、维生素E等营养物质。纳豆芽孢杆菌作为食品添加剂增强食物对胃酸的抵御能力，最主要的是能够分泌多种胞外酶，包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、谷氨酸转肽酶( GTP)、果聚糖蔗糖酶和植酸酶，并且纳豆菌分泌的酶比其他枯草芽孢杆菌分泌同样活性的酶高几十倍。

提高食品加工副产物附加值：纳豆芽孢杆菌在生长过程中能够分泌多种酶, 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等, 应用于食品加工副产物中, 可以大大提高副产物的营养价值和保健功能, 为食品加工副产物的加工提供新的开发途径。例如，有学者利用米糠作为发酵纳豆芽孢杆菌的主要培养基原料, 采用酶水解工艺把米糠中的淀粉和蛋白质水解出来, 作为纳豆芽孢杆菌液态发酵的碳源和氮源, 制备出一种纳豆芽孢杆菌微生态制剂, 纳豆芽孢杆菌活菌数可达 4.05×1010 cfu/g、芽孢数为1.81×1010 cfu/g。

纳豆芽孢杆菌功能性食品开发：有机构以纳豆冻干粉为主要原料, 添加奶粉, 甘露醇等, 采用现代制药压片技术, 研制出纳豆咀嚼片和纳豆奶咀嚼片, 不仅改善了纳豆的外观和口感, 还增加了产品的保质期, 而且食用方便。也有机构以大豆为原料进行发酵并以其发酵液为主体，添加柠檬酸、白砂糖、β-环糊精调配生产出纳豆发酵型饮料, 该饮料呈乳黄色、光泽度好、富含纳豆激酶, 风味独特。还有机构以保健红曲和纳豆冻干粉为原料制成保健食品纳豆红曲胶囊, 对纳豆红曲胶囊进行安全性功能性评价,功能性评价发现，纳豆红曲胶囊具有辅助降血脂的作用。

纳豆芽孢杆菌制成的微生物饲料有着对肠道内有害微生物产生竞争性抑制作用、自身代谢产物增加肠道内的酸度、产生多种氨基酸、消化酶提高饲料的吸收、增强动物机体免疫等优点，近年来作为饲用益生菌越来越多的应用到畜禽生产中，例如 有学者发现将纳豆芽孢杆菌的发酵产物或培养液与高产荷斯坦奶牛的瘤胃液混合，就可以改变某些功能性细菌在瘤胃中的相对表达，这表明纳豆芽孢杆菌可作为益生菌应用到奶牛日粮中。

作者：Kevin.Fang，主要从事功能性食品研发，尤其擅长于糖尿病、痛风、体重管理等领域的产品产品开发