乳糖酶能催化乳糖进行水解反应和转糖苷反应。低浓度下,乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖;高浓度下则发生转糖苷反应生成低聚半乳糖。因此,乳糖酶可用于制备低乳糖牛奶和低聚半乳糖。低乳糖牛奶,对于满足乳糖不耐症患者的乳品消费需求、促进我国乳品工业的发展意义重大;低聚半乳糖是一种新型食品添加剂,具有良好的生理保健功能,市场广阔。与游离酶相比,固定化酶将酶封闭在一定空间内,实现了催化剂的回收和反复利用。固定化酶在节约能源资源、降低成本、保护环境、生产自动化、连续化等许多方面都十分有利。本文重点研究了一种微生物胞外乳糖酶的固定化方法。用中国农科院重组毕赤酵母发酵得到的微生物胞外乳糖酶,采用吸附-包埋-交联相结合的方法固定化,实现了乳糖酶的多次反复利用,并对固定化过程进行了优化。在对固定化酶和游离酶进行性质比较后发现,经过固定化,乳糖酶性质发生了较大的变化:固定化乳糖酶最适温度比游离乳糖酶显著降低,游离乳糖酶的最适温度65℃,而固定化后降至35℃;固定化后的最适pH变化不大,相比略偏酸性,最适pH 2.5（游离乳糖酶最适pH 3.5）,在pH 2.5-6范围内保持相对活力80%以上（游离酶pH 3-6范围内保持相对活力80%以上）;固定化后与游离酶比较,动力学常数也有显著变化,Km和Vmax分别为0.714 mol/L, 626.56μmol/ min·mL和0.267 mol/L, 666.67μmol/ min·mL。本文还研究了固定化乳糖酶水解5%乳糖溶液、制备低乳糖牛奶和低聚半乳糖的操作稳定性。以5%乳糖溶液为底物,分批反应中,固定化酶连续反应52批,乳糖水解率保持在75%;填充床反应器中,在0.5 h^-1的稀释速率下,固定化酶连续反应62天,乳糖水解率保持在80%,操作半衰期为136天。用固定化乳糖酶水解牛奶中的乳糖制备低乳糖牛奶,稀释速率控制在0.67 h^-1,乳糖水解率达到70%以上。以0.67 h^-1的稀释速率连续反应30天,剩余乳糖含量始终低于15 g/L。用固定化乳糖酶水解乳糖溶液制备低聚半乳糖。以分批反应方式进行条件优化,最佳条件为温度35℃,pH 6.5-7.0,乳糖浓度40%。低聚半乳糖的最大浓度达到160 g/L。固定化酶连续反应7批依然有良好的稳定性。填充床反应器中,研究了稀释速率对低聚半乳糖形成的影响。稀释速率0.5 h^-1时,低聚半乳糖生成量最大,为148 g/L;稀释速率0.78 h^-1时,低聚半乳糖生产强度最大,达到87.11 g/L·h。以0.5 h^-1的稀释速率连续反应20天,低聚半乳糖得率平均为32.20%。采用活性炭吸附-乙醇溶液洗脱的方法提取低聚半乳糖。所得样品中,低聚半乳糖含量90%以上。整个提取过程,低聚半乳糖几乎没有损失。