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乳果糖(lactulose),又称作乳酮糖、异构乳糖,是由半乳糖和果糖以β-1,4糖苷键结合的二糖。乳果糖属于非消化性低聚糖,具有低甜度、低热能、低致龋齿性、选择性的促进人体肠道内有益菌增殖等生理学性质,在食品、保健品、药品的应用潜力很大。目前商业上生产乳果糖的方法是用化学合成法,但化学合成法存在很大缺点如:大量的有色副产物难以分离,分离这些副产物的成本较高并在分离的过程中使乳果糖降解,酶法合成乳果糖可以克服化学合成的缺点。本论文以筛选适合生产乳果糖的β-半乳糖苷酶高产菌株为目标,对产β-半乳糖苷酶的菌株诱变筛选、培养基及摇瓶培养条件优化、β-半乳糖苷酶酶学性质研究、筛选所得菌株发酵罐发酵条件的确定和酶法合成乳果糖的过程进行了系统的研究,实验结果表明:以乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)为出发菌株,物理诱变和化学诱变相结合的方法,5-溴-4-氯-3-吲哚-吡喃半乳糖苷(简称X-Gal)作为筛子,经过紫外诱变、超声诱变和甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,筛选出一株具有较高转糖苷活力乳果糖高产菌株,菌株编号为乳酸克鲁维酵母K.lactis1-16-7。该菌株产生的β-半乳糖苷酶以ONPG为底物的酶活较诱变前提高了3.00倍,以乳糖为底物的酶活较诱变前提高了2.75倍,乳果糖产量可达44.88g/L。对该菌株培养基及培养条件进行了优化。优化后的培养基配方为酵母膏10.7g/L,蛋白胨F403为9.4g/L,乳糖12.1g/L,MgSO45.6g/L,KH2PO44.7g/L。最佳培养条件为培养温度30℃,pH6.0,装液量40mL/250mL,摇床转速160rpm,接种量6%,培养时间24h。在最佳条件下酶活最大可达10.64U/mL。乳酸克鲁维酵母K.lactis1-16-7β-半乳糖苷酶最适反应温度为40℃;最适pH为7.0;Na+、Cu2+对β-半乳糖苷酶有抑制作用,Co2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+对β-半乳糖苷酶具有激活作用,其中Mg2+的激活作用最大。在摇瓶发酵基础上进行了2L发酵罐扩大实验,对发酵罐扩大实验的培养基和发酵条件进行了优化。此时β-半乳糖苷酶酶活约为33.47U/mL,比摇瓶发酵提高了213.8%。以乳糖和果糖为底物,由乳酸克鲁维酵母K.lactis1-16-7β-半乳糖苷酶催化生成乳果糖的最佳反应条件为:乳糖和果糖的最佳比例为质量比为2:1摩尔比为1:1,乳糖和果糖的最佳浓度分别为40%(w/v)和20%(w/v),加酶量为3U/mL,反应温度为50℃,反应体系pH为7.0,反应时间为10h。在此最佳反应条件下乳果糖的产量为57.83g/L。