解淀粉芽孢杆菌YP2与乳酸菌共发酵可改善双功能纳豆的风味和特性

《Food Bioscience》：Co-fermentation of Bacillus amyloliquefaciens YP2 and lactic acid bacteria improves the flavor and properties of dual-functional natto

　　

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  Bacillus amyloliquefaciens（解淀粉芽孢杆菌）YP2 与乳酸菌共发酵，生产出了兼具双功能（溶栓和降血糖）的纳豆。
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  Lactobacillus fermentum（发酵乳杆菌）BF 和 Lactiplantibacillus plantarum（植物乳植杆菌）SJ-L-1 表现出良好的产酸能力、胞外多糖（EPS）产量以及胃肠道耐受性。
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  共发酵在保持纳豆激酶（NK）活性的同时，增强了α-葡萄糖苷酶抑制作用、抗氧化能力及生物活性成分的积累。
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  YP2:BF（1:3）配比降低了豆腥味醛类，增强了果香和烘烤香的平衡，并以吡嗪类风味为背景基调。

引言

纳豆是一种由Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）发酵大豆制成的传统发酵食品，富含多种活性物质，因独特的营养组成和促进健康的特性而受到全球关注（Cao et al., 2019; Shea et al., 2021; Zhan et al., 2024）。纳豆不仅有助于心脑血管疾病的预防和辅助治疗（Sugimoto et al., 2007; Sumi et al., 1987; Weng et al., 2017），还被证明能预防糖尿病和血脂异常（Ichikawa et al., 2022）。

近年来，随着人口老龄化进程的加快以及代谢性疾病发病率的持续上升（Liu, 2025），同时服用多种处方药的情况也增加了药物相互作用和副作用的发生频率（Rochon et al, 2025; Changaramkumarath et al., 2025），因此多功效产品的开发显得尤为重要。所幸，此前的研究已分离鉴定出一株兼具高α-葡萄糖苷酶抑制活性（抑制率约 70%，IC₅₀ = 200 μg/mL）和产生纳豆激酶（NK, EC 3.4.21.62）能力的Bacillus amyloliquefaciens（解淀粉芽孢杆菌）YP2 菌株，有望为生产兼具双重功能的纳豆提供解决方案。值得注意的是，纳豆的广泛接受度，特别是在日本以外地区，因其特征性的强烈气味（常被描述为氨味、奶酪味或"纳豆味"）而受到很大限制（Kimura et al., 2017; Yang et al., 2021）。与此同时，Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）发酵过程中产生的刺激性胺类气味是纳豆产生难闻气味的主要原因（Chen et al., 2021）。因此，大豆纳豆产业目前的关键问题在于，如何在保留其健康功效的同时提升其风味和品质。

为了改善纳豆的风味，研究人员从多个角度进行了研究，包括调整原料比例、蒸煮温度和接种发酵时间（Ma et al., 2025）。研究发现，尽管大豆品种的差异确实会影响纳豆的营养品质和风味特征（Pradhananga, 2019; Zhan et al., 2024），但仅改变原料不足以从根本上解决风味问题。

微生物已成为研究人员改善纳豆风味的重点和突破点，这得益于其至关重要的作用。共发酵可在传统Bacillus（芽孢杆菌）纳豆菌株的基础上引入其他功能微生物，利用菌株间的代谢互补性来增强纳豆产品的风味和质量（Smid & Lacroix, 2013）。Yang 等人（Yang et al., 2021）发现，当Bacillus subtilis GUTU09 与Bifidobacterium animalis subsp. Lactis（动物双歧杆菌乳亚种）BZ25 混合发酵时，在研究的最佳条件下可显著改善纳豆的感官质量和功能特性。除同属菌株共发酵外，由于不同微生物物种之间的功能互补性，不同属间的共发酵也越来越受到关注。乳酸菌（LAB）作为常见的发酵食品类型，具有多种生理功能，是研究人员在混合发酵过程中首选的对象（Pan et al., 2022; Raj et al., 2022）。重要的是，研究表明Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）会从环境中吸收氧气，可为乳酸菌创造适宜的厌氧条件，从而实现协同生长效果（Chen et al., 2020; Wang et al., 2015）。众多研究还表明，当乳酸菌与Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）混合发酵生产纳豆时，产品风味和营养价值均得到了改变和改善（Feng et al., 2026; Larsen et al., 2026; Ma et al., 2025）。同时，不同Bacillus（芽孢杆菌）种类具有不同的代谢能力，可能深刻影响功能活性和风味发展。Bacillus amyloliquefaciens（解淀粉芽孢杆菌）与Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）关系密切，能够高效产生多种胞外酶，如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶。这些酶有助于提高底物的利用率并增强风味的多样性（Zalila-Kolsi et al., 2023）。更重要的是，已被证明具有降解淀粉能力的Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）还具有固有的α-葡萄糖苷酶抑制活性，因此使其成为一种能够生产兼具溶栓（NK）和降血糖（α-葡萄糖苷酶抑制剂）双重功能的纳豆的潜在菌株（Nirasawa, et al., 2010）。综合而言，这些研究确立了共发酵作为同时改善纳豆功能特性和风味质量的可行方法。尤其值得注意的是，菌株之间的接种比例是决定风味平衡和功能积累的关键因素。

因此，本研究旨在通过共发酵进一步提升双功能纳豆产品（表现出体外双重活性）的品质，并探讨 YP2 与乳酸菌共发酵对其风味、生物活性成分和功能活性的影响。最终目标是获得风味改善而营养价值不受影响的纳豆，同时为此类双功能产品的开发提供新的发酵策略和菌株组合。

分章节摘要

材料

大豆来源于中国黑龙江省双鸭山市。α-葡萄糖苷酶和对硝基苯酚-α-D-葡萄糖苷（PNPG）购自上海豫缘生物技术有限公司（中国上海）。尿激酶、凝血酶、纤维蛋白原、福林-酚试剂、2,2-二苯基-1-三硝基苯肼自由基清除试验（DPPH）和 2,2'-偶氮双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）自由基清除试验（ABTS）、三氯乙酸（TCA）均购自北京麦兰达。

Bacillus（芽孢杆菌）菌种的筛选

使用三种不同品牌的市售纳豆产品分离疑似与纳豆相关的Bacillus（芽孢杆菌）菌种。将细菌悬浮液在 LB 琼脂平板上划线接种后，观察菌落形态特征。如图 1 所示，所分离的菌落表现出Bacillus（芽孢杆菌）菌种的典型特征，包括不透明的白色外观、圆形或椭圆形、表面皱缩隆起以及不规则的叶状边缘。

Bacillus（芽孢杆菌）菌种的产蛋白酶能力为

结论

本研究证明，与乳酸菌共发酵是提高 YP2 生产的双功能纳豆品质的有效方法。在所评估的 11 株乳酸菌中，Lactobacillus fermentum（发酵乳杆菌）BF 和 Lactiplantibacillus plantarum（植物乳植杆菌）SJ-L-1 凭借卓越的综合特性被选用于构建混合培养纳豆发酵体系。

与 BF 或 SJ-L-1 共发酵改善了 YP2 发酵纳豆的功能特性。在适宜的接种比例范围内，NK

CRediT 作者贡献声明

Yunping Zhu（朱云平）：撰写—审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取。Qiaolei Zhu（朱桥磊）：撰写—初稿、方法论、形式化分析、数据整理。Jiarong Yang（杨家荣）：项目管理、调查研究。Yao Yu（于尧）：撰写—初稿、验证、资金获取、数据整理。

未引用参考文献

Chen et al., 2022; Kimura and Kubo, 2017; Liu et al., 2018; Ma et al., 2025; People's Republic of China, 2020; Yang et al., 2021; Yi et al., 2021a.

伦理声明

已获所有参与者或其法定代表人的书面知情同意，同意参与本研究并发表文章。参与者的隐私权得到了保护。

本研究遵循研究地点所在地的相关法律法规和伦理准则。本研究经北京工商大学科研伦理委员会批准。（批准编号：No. 2024219）

利益冲突

作者声明不存在相互竞争的财务利益。

资金来源

本研究由国家自然科学基金委员会（编号：32272253）和研究生培养及教育质量提升项目（编号：11000101011）提供资助。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Yunping Zhu 报告获得中国国家自然科学基金委员会的财政资助。Yao Yu 报告获得研究生培养及教育质量提升项目的财政资助。若有其他作者，他们声明不存在已知的可影响……的相互竞争财务利益或个人关系

Qiaolei Zhu|Yao Yu|Jiarong Yang|Yunping Zhu（朱桥磊 | 于尧 | 杨家荣 | 朱云平）