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生物法

酶法是生物法生產乳果糖主要方法，所采用的酶主要是β-半乳糖苷酶，其原理就是通過β-半乳糖苷酶的水解活力將乳糖水解成半乳糖和葡萄糖，通過β-半乳糖苷酶的轉糖基活力將半乳糖轉移給果糖受體生成乳果糖。β-半乳糖苷酶，全名為β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶，該酶除具有較高的水解乳糖活力外，還要有較高的把半乳糖轉移給果糖受體的轉糖苷活力。早期的研究表明，β-半乳糖苷酶上的活性位點有兩個功能團：Cys的巰基和His的咪唑基，它們對β-半乳糖苷酶水解乳糖起重要作用。據推測，硫基可作為廣義酸使半乳糖苷的氧原子質子化，而咪唑基可作為親核試劑進攻半乳糖分子個碳原子上的親核中心，形成1個含碳氫鍵的共價中間物。在被切割下咪唑基之后，巰基陰離子從水分子中抽取1個質子，從而形成-OH進攻C。β-半乳糖苷酶主要來源于動物、植物、微生物。如細菌中的乳酸菌、環狀芽孢桿菌、大腸桿菌、嗜熱鏈球菌、產氣腸細菌等；霉菌中的米曲霉、黑曲霉、琉球曲霉、黃青霉、炭色曲霉等；酵母中的脆壁克魯維酵母、乳酸克魯維酵母、熱帶假絲酵母等；放線菌中的天藍色鏈霉菌等均產β-半乳糖昔酶。由于微生物的快速生長和高效代謝的生物學特性，僅來源于微生物的β-半乳糖苷酶有工業應用價值；商業用酶源一般認為酵母最為安全，其次為黑曲霉。目前，由于β-半乳糖苷酶轉糖苷活力不高，乳果糖轉化率較低，限制了生物法在乳果糖制備上的應用。國內外一些學者對此作了一些研究，目的就是盡可能篩選出β-半乳糖苷酶轉糖苷活力較高的微生物菌株。采用基因修改耐熱型乳糖酶，以乳糖和果糖為底物，在80℃反應6h產生了50mg/mL的乳果糖。由于酶法制備乳果糖可以克服化學法所產生大量的有色副產物難以分離，分離這些副產物的成本較高并在分離的過程中使乳果糖降解等缺點，具有很強的理論和現實意義，這是今后乳果糖制備的一個重要發展方向。