D-塔格糖因其独特的生理功能作为功能性甜味剂用于食品药品等行业。塔格糖的化学生产法因反应速度快,转化率高,已实现工业化生产,但副产物多且反应过程中强酸强碱的使用对环境压力大,使得专一性高、没有副产物、对环境友好的酶法逐渐成为研究热点。使用L-阿拉伯糖异构酶将乳糖水解生成的D-半乳糖转化为D-塔格糖。已有研究中,水解与异构反应多分为两步进行,且中间产物糖缺乏利用,也增加下游纯化难度。为缩减生产周期、降低成本,本研究利用β-半乳糖苷酶和L-阿拉伯糖异构酶F279I,建立并优化了以乳糖、乳清为原料生产D-塔格糖的双酶耦合反应体系。为了提高底物利用率并简化下游纯化步骤,将中间产物可发酵糖用于乙醇生产。论文最后初步探讨了石花菜生产D-塔格糖的可行性。首先利用大肠杆菌自身的β-半乳糖苷酶和实验室前期理性改造过的L-阿拉伯糖异构酶F279I,建立了以乳糖为原料生产D-塔格糖的双酶耦合反应体系,实现乳糖到D-塔格糖的一步转化。最佳反应温度为50 ^oC,p H 6.0～6.5,最佳F279I酶用量为14 U/g乳糖,反应须添加1 m M Mn²⁺,乳糖水解率和D-塔格糖得率分别为99.6%和21.3%。使用硼酸盐提高D-塔格糖产量,产量提高了1.57倍。100 g/L、150 g/L乳糖,双酶耦合体系的乳糖水解率为99.6%、99.5%,D-塔格糖得率可到达25.5%、22.5%,产量为25.12 g/L、36.6 g/L;添加硼酸盐,乳糖水解率为99.8%、99.6%,D-塔格糖得率可达到38.7%、35.3%,产量38.4 g/L、54.6 g/L。物料衡算分析,1000 g乳清粉中含乳糖695 g,其中692.8 g乳糖被水解。经双酶耦合体系生成D-葡萄糖364.6 g、D-半乳糖213.6 g和D-塔格糖151.1 g;酿酒酵母将可发酵性糖转化生产乙醇233.6 g。为进一步减少成本,采用乳糖含量为70%的乳清为原料,使用双酶耦合体系生产D-塔格糖,乳糖含量为100 g/L、150 g/L的乳清粉反应12 h,乳糖水解率分别为99.7%、98.3%,D-塔格糖得率为21.8%、20.5%,D-塔格糖产量为23.5 g/L、31.7 g/L;催化结束后,选用酿酒酵母为发酵菌株,使用生产D-塔格糖过程中剩余的D-葡萄糖和D-半乳糖进行乙醇发酵。来自乳清粉的可发酵糖D-葡萄糖、D-半乳糖,生成乙醇26.9 g/L,乙醇得率为79.3%。石花菜富含半乳糖,用于生成D-塔格糖具有一定的潜力。本实验选用半乳聚糖含量49.2%产地江苏的石花菜,使用盐酸酸解石花菜并优化工艺条件,盐酸用量0.4%,固液比1:10,120 ^oC保温40 min,半乳糖得率达到83.5%。以石花菜酸解液中D-半乳糖为底物,使用Na OH中和酸解液p H值。固液比为1:10的石花菜酸解液中D-半乳糖含量31.0 g/L,转化生成D-塔格糖8.9 g/L,得率为29.1%;固液比为1:15的石花菜酸解液中D-半乳糖含量21.2 g/L,生成D-塔格糖9.0 g/L,得率为44.2%。