低聚乳果糖(O-β-D-galactopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside)是一种功能性低聚糖,具有一系列的生理功能,如低热量,难消化、促进双歧杆菌增殖,抑制致病菌产生、抗龋齿作用、调整肠道功能、降血脂、降胆固醇、促进矿物质吸收功能等,发展前景巨大。在我国,低聚乳果糖的研究可以说是刚刚起步,其产业化在国内一直未见报道,原因是在生产中酶的活力和糖的纯化制约了其在国内的发展。本课题拟研究微生物酶法合成低聚乳果糖的工艺条件,确定低聚乳果糖的最佳合成方案,并对低聚乳果糖的脱色,纯化进行初步研究,为以后的工业化生产提供技术参数。本文的主要研究结果和结论归纳如下：1.确定β-呋喃果糖苷酶粗酶液合成低聚乳果糖的最佳工艺条件。方法：以蔗糖和乳糖为底物,利用β-呋喃果糖苷酶粗酶液合成低聚乳果糖,通过单因素和Box-Behnken实验,对酶法合成工艺进行响应面分析,得到酶法合成低聚乳果糖的最佳工艺参数。结果：最佳工艺条件如下：反应时间为22h45min,pH值为7.0,反应温度为35℃,底物浓度为20%,底物与酶的体积比为1：1(酶活为250U/mL),低聚乳果糖含量为22.70%。结论：Box-Behnken结合响应面优化果糖苷酶法合成低聚乳果糖工艺,模型可靠,方法可行。2.确定低聚乳果糖的活性炭脱色工艺。方法：神经网络和遗传算法相结合对脱色过程中的脱色率和回收率进行优化。用均匀设计的数据建立神经网络模型,输入层为活性炭用量、脱色时间和脱色温度,输出层为脱色率和回收率,再利用遗传算法对网络进行多目标寻优,得到Pareto最优解。结果：Pareto最优解为：活性炭用量为2.1894-2.1897%,脱色时间为64.05-64.06min,脱色温度为74.22-78.90℃。验证试验的实际测量值为脱色率94.85%,低聚乳果糖回收率为97.23%,实际值和预测值的相对误差分别为1.51%和0.12%。结论：神经网络结合遗传算法优化低聚乳果糖脱色工艺,模型可靠,方法可行,达到较理想脱色效果。3.对酶法合成的低聚乳果糖混合糖液进行初步纯化。方法：通过乳糖结晶和离子交换法对低聚乳果糖进行了初步纯化,对乳糖结晶的部分工艺条件和离子交换法的部分工艺条件进行了初步探索。结果：最佳工艺条件如下：低聚乳果糖混合溶液浓缩至25%,加入乳糖晶种放置于4℃的冰箱中2天,取出,4500r/min离心20min,得上清液；再经过离子交换法纯化,纯化条件为进样量为5mL,柱温为常温,洗脱流速为2mL/min,柱长水平选择为5m。经初步纯化后,混合糖液中低聚乳果糖含量从18.26%提高到41.62%。结论：低聚乳果糖混合糖液经乳糖结晶和离子交换法初步纯化,含量从18.26%提高到41.62%。4.建立了适合中小企业低聚乳果糖工业化生产过程中的实时检测方法。方法：薄层分离和苯酚硫酸法相结合,正丁醇：冰乙酸：水=8：3：1,显色剂：苯胺-二苯胺-磷酸,条带点样,点样量为5μl。结果：薄层层析可将低聚乳果糖反应液中单糖至三糖各组分分开,并首次用薄层色谱证明了酶法合成的低聚乳果糖样品中果糖的存在,通过苯酚硫酸法分析低聚乳果糖,线性范围为10.8-39.6mg/mL(R2=0.9939),精密度RSD为1.51%,平均加样回收率为97.28%,RSD为3.07%。结论：以薄层层析-苯酚硫酸法检测食品或大豆低聚糖中棉籽糖含量,测定结果与HPLC法对照,相对误差为3.22%,可用于工业化生产过程中的检测。