β-半乳糖苷酶,又名乳糖酶,是一种能把乳糖水解成葡萄糖和半乳糖的酶。β-半乳糖苷酶是一种多功能酶,除水解活性外,其还具有转苷活性,可催化乳糖生产低聚半乳糖（GOs）。低聚半乳糖是一种新型功能性低聚糖,已广泛应用于婴儿食品、烘焙食品、饮料等行业中。β-半乳糖苷酶是工业酶法生产GOs的主要用酶,不同来源的β-半乳糖苷酶由于本身性质不同,合成的GOs能力存在差异,工业上使用的β-半乳糖苷酶生产GOs产率一般在45⁵0%之间^[1]。对β-半乳糖苷酶进行进一步改造,提高Gos酶转化产率,对于Gos行业的进一步发展具有重要意义。近年来,一些学者已经开始进行β-半乳糖苷酶改造方面的研究。2001年,Therese Hansson^[2]等通过突变P.furiosus来源的β-半乳糖苷酶第426位氨基酸,实现了低聚半乳糖产量的提高。2005年,HUI-Yong Feng^[3]等通过定向进化,发现Thermus thermophilus来源的β-半乳糖苷酶的402位氨基酸对于提高低聚半乳糖的产量很重要。本研究在前人研究的基础上结合Sulfolobus solfataricus P2β-半乳糖苷酶晶体结构^[4]进行理性分析,并进行分子改造,构建β-半乳糖苷酶突变体F441Y。酶学性质研究表明,突变酶与野生酶相比,其酶学性质变化不大。突变酶F441Y的最适温度为85℃;最适pH为6.0,pH稳定范围为3.0-10.0。但突变酶的热稳定性略低于野生酶^[5]。转苷实验表明,突变酶F441Y的最适转苷温度为70℃C,最适转苷pH为6.5,最适乳糖浓度为600g/L。在优化的突变酶的酶转化条件下反应36h后,突变体酶F441Y生产的低聚半乳糖的产率达到61%,较野生酶高10%左右。使用该突变酶进行Gos的工业化生产可实现低聚半乳糖产量的提高,具有较高的应用价值。