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肠膜明串珠菌在有受体存在的条件下,能够利用葡聚糖蔗糖酶的转糖苷作用合成不同聚合度的低聚葡萄糖。这样的低聚糖能够抵御肠道内多种消化酶的降解,在不被人体消化和吸收的情况下,选择性的刺激肠道内有益微生物的生长和繁殖,被称之为非消化性低聚糖（non-digestible oligosaccharide）或功能性低聚糖,可以作为益生素而应用到多种功能性食品当中。目前,低聚糖生产主要通过淀粉水解来制得,产品中通常含有大量的单糖、二糖或者是麦芽糊精,它们都属于能够被人体消化吸收的碳水化合物,不仅不能选择性的刺激肠道有益微生物的生长和活力,而且还增加了食物产品的热能值,在很大程度上降低了功能性低聚糖的利用效率。本研究利用肠膜明串珠菌菌株6055、DM1-2、PC13和L4葡聚糖蔗糖酶转糖苷作用合成低聚糖的能力,从菌株筛选、培养基选择、合成低聚糖关键酶特性、发酵过程中底物和产物的变化情况以及产物纯化工艺等多个方面对肠膜明串珠菌发酵生成低聚糖的工艺开展了研究,旨在建立以明串珠菌发酵生产功能性低聚糖的新工艺技术,主要研究结果如下:从来源不同的基质材料中分离到生成葡聚糖和代谢柠檬酸的阳性菌株6株,能够将蔗糖转化为葡聚糖的菌株8株,柠檬酸代谢阳性菌株6株。形态学、生理和生化特征测试结果显示,其中15株被鉴定为肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesemteroides）。基于葡聚糖生成量、生成速度以及葡聚糖蔗糖酶活力的初步测定结果,确定了葡聚糖蔗糖酶活力相对较高的4个菌株,即DM1-2、PC13和L4以及6055作为研究出发菌株,16s rRNA基因序列的测定结果进一步证实了这四个菌株的分类学地位。通过检测各种营养成分以及发酵条件对肠膜明串珠菌细胞生长的影响,以蔗糖作为碳源,以大豆蛋白胨和酵母膏作为氮源,在发酵过程中进行pH控制和震荡加氧将会在很大程度上提高肠膜明串珠菌的增殖速度和细胞生物量。尽管Mg2+和Mn2+对细胞的增殖效果不明显,但MnSO4、NaCl和FeSO4可显著提高肠膜明串珠菌葡聚糖蔗糖酶产量。Tween80和Ca2+能明显改善葡聚糖蔗糖酶的活力稳定性。K2HPO4能高度缓冲培养介质的pH值变化,麦芽糖是低聚糖生成过程中必不可少的的受体分子。因此,确定了MS培养基是肠膜明串珠菌低聚糖优化发酵介质,其产酶的优化发酵条件是28℃,100r/min下震荡培养。经SDS-PAGE分离后,采用原位染色和PAS染色方法在电泳胶片上获得葡聚糖蔗糖酶的特异性反应条带。结果显示,菌株6055可产生分子量分别为151kDa、142kDa和117kDa的三种葡聚糖蔗糖酶,其中前两者同时存在于上清液中和细胞表面,而后者只存在于上清液当中;菌株DM1-2可以产生两种葡聚糖蔗糖酶,分子量分别为183kDa和142kDa,前者同时存在于上清液中和细胞表面,而后者仅能存在于细胞表面;菌株PC13可以产生分子量分别为148 kDa、138 kDa和115kDa的三种葡聚糖蔗糖酶,前两者属于胞外酶,而后者与细胞相连;与菌株6055相似,菌株L4可以产生两种同时存在于上清液和细胞表面的葡聚糖蔗糖酶,分子量分别为145 kDa和136kDa,而分子量为115kDa的葡聚糖蔗糖酶只存在于上清液中。酶活力测试表明,菌株6055、DM1-2、PC13和L4的全细胞发酵液和上清液中葡聚糖蔗糖酶活力分别为5.204 U/mL和4.710U/mL、1.638 U/mL和1.352U/mL、3.244U/mL和1.118U/mL、3.250 U/mL和1.006U/mL;而胞外酶所占比例分别为90.5%、82.5%、34.5%和31%。采用硫酸铵沉淀-离心分离-透析-聚乙二醇浓缩-冻干的方法对上清液中的葡聚糖蔗糖酶进行分离和浓缩,按细胞干重计,菌株6055、DM1-2、PC13和L4粗酶粉中葡聚糖蔗糖酶活力分别为10.7 U/mg、2.7 U/mg、2.8 U/mg和2.5U/mg。按蛋白含量测算,4个菌株的酶活力分别为24.4 U/mg、6.5 U/mg、4.2 U/mg和4.0U/mg。各菌株酶活力的回收率分别为32%、32%、44%和43%。在—18℃贮藏2周后,4个菌株的粗酶粉活力分别下降了31.6%、48.2%、41.2%和37.2%。采用低温超滤（100kDa截留分子量）对上清液中葡聚糖蔗糖酶进行提纯并获得浓缩的酶液,从500mL发酵液中获得菌株6055、DM1-2、PC13和L4的浓缩酶力分别是75.8 U/mL、18.7 U/mL、15.8 U/mL和13.9 U/mL,葡聚糖蔗糖酶活力回收率分别为76%、74%、69%和73%。在-18℃贮藏2周后,浓缩酶活力分别下降了6.6%、11.5%、9.1%和6.4%。当蔗糖和麦芽糖（S/M）比例为2:1时,对肠膜明串珠菌发酵生成低聚糖时的底物和产物监测显示,在对数生长期,蔗糖和麦芽糖快速消耗,同时有大量的低聚糖生成,发酵终点时4个菌株均能将蔗糖完全利用,但有少量麦芽糖残余。发酵结束后,菌株6055、DM1-2、PC13和L4的细胞生物量在1.7g/L左右,它们的低聚糖产量分别为69.8g/L、38.2g/L、48.4g/L和54.7g/L,所获低聚糖分别为理论产量的75%、41%、51%和58%。将蔗糖和麦芽糖的比例从2:1提高至7:1,发现在S/M（蔗糖/麦芽糖）为7的培养基中,除菌株PC13生成三种低聚糖之外,其他菌株均生成两种低聚糖。存S/M为2的培养基中,除菌株6055能生成四种低聚糖之外,其他菌株均可生成两种类型的低聚糖。提高蔗糖和麦芽糖的比例有助于肠膜明串珠菌发酵生成聚合度相对较高的低聚糖。在S/M为7的培养基中,菌株6055、DM1-2、PC13和L4的低聚糖产量分别为45.4g/L、35.5g/L、57.3g/L和48.8g/L。相对于蔗糖和麦芽糖比例为7的情况,除菌株PC13之外,其他3个菌株均在蔗糖和麦芽糖比例为2的情况下获得相对较高的低聚糖产量。设计出包含活性炭和硅藻土脱色、离子交换除盐、冷冻结晶除甘露醇和酵母选择性除盐这四个主要步骤的低聚糖纯化工艺路线。利用酿酒酵母选择性发酵碳水化合物的特性对肠膜明串珠菌代谢生成的低聚糖产物进行纯化发现,菌株6055和DM1-2发酵液中的果糖、麦芽糖和潘糖在接入酵母后10h和12h被完全清除。菌株PC13和L4的发酵液中麦芽糖和果糖均在接种后10h内被酵母菌发酵完毕,因这两个菌株生成潘糖含量较高,接种酿酒酵母14h后才被完全清除。菌株6055、DM1-2、PC13和L4生成的潘糖分别为低聚糖总产量的7.6%、22%、32%和30%;整个发酵过程中,DP＞3的低聚糖含量无明显变化,说明DP＞3的低聚糖能够抵御酿酒酵母各种代谢酶的降解,因此可以作为功能性低聚糖来源。菌株6055、DM1-2、PC13和L4的发酵液经酿酒酵母选择性除糖后得到的低聚糖含量分别是124g/L、58g/L、66g/L和83g/L,纯度分别为94.6%、88.7%、89.5%和91.9%。核磁共振检测可知,4株肠膜明串珠菌生成的低聚糖是由α-1,6糖苷键连接的主链,伴有α-1,4糖苷键连接的分枝结构,并且α-1,4糖苷键位于低聚糖的还原型末端。