引言
β-半乳糖苷酶( β-galactosidase)，又稱(chēng)乳糖酶(Lactose)，廣泛存在于多種動(dòng)物、植物及微生物中，是一種白色粉末，無(wú)味，溶解后是一種淺棕色液體。乳糖酶位于小腸空腸段黏膜上皮細(xì)胞的刷狀緣，催化β腸粘膜絨毛的β-半乳糖苷酶發(fā)生先天基因缺陷時(shí)或后天障礙，則發(fā)生乳糖消化不良性腹瀉，其特性是糞便中水分、乳糖量和乳酸量增長(zhǎng)、pH值減少等[10]。
由于β-半乳糖苷酶的作用越來(lái)越重要，為了將其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，人們做了大量的研究。β-半乳糖苷酶廣泛存在于多種動(dòng)物、植物及微生物中，但由于微生物的迅速生長(zhǎng)和高效代謝的生物學(xué)特性，使其成為工業(yè)化酶制劑的重要來(lái)源。運(yùn)用微生物發(fā)酵法制取β-半乳糖苷酶、酶源豐富、產(chǎn)量高、 生產(chǎn)成本低、周期短，并且不受季節(jié)、地理位置等因素的影響。微生物生產(chǎn)β-半乳糖苷酶涉及：(1)細(xì)菌β-半乳糖苷酶，特別是嗜熱細(xì)菌產(chǎn)生的酶正得到廣泛的研究。到目前為止，大腸桿菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶研究得最徹底、最進(jìn)一步，并已大量用于生化分析中。細(xì)菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶是胞內(nèi)酶，在培養(yǎng)過(guò)程中不能分泌到培養(yǎng)基中，它的耐熱性較高，這一點(diǎn)有助于固定化酶的制造。但因產(chǎn)量低及也許的毒性問(wèn)題，迄今未用于工業(yè)化生產(chǎn)；(2)霉菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶是胞外酶，可以用固態(tài)培養(yǎng)，也可以采用液態(tài)深層培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)。在培養(yǎng)過(guò)程中，酶分泌到培養(yǎng)基中，提取較為以便。霉菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶較耐熱、耐酸，不需要活化劑和穩(wěn)定劑，穩(wěn)定性較高。目前應(yīng)用較多的霉菌β-半乳糖苷酶產(chǎn)生菌重要是米曲霉(Aspergillus) 和黑曲霉(Aspergillus niger)，但其生長(zhǎng)周期比酵母菌較長(zhǎng)；
(3)酵母菌是一類(lèi)在食品醫(yī)藥工業(yè)中應(yīng)用已久的微生物種群，酵母菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶一般是胞內(nèi)酶，制備純品必須破碎細(xì)胞。該酶對(duì)酸、熱較不穩(wěn)定，當(dāng)某些離子存在時(shí)，才有最大活性，因此不適于在工業(yè)上進(jìn)行應(yīng)用。但是，酵母菌容易培養(yǎng)，在深層培養(yǎng)條件下可以大量生成β-半乳糖苷酶，這些長(zhǎng)處掩蓋了它的局限性，故酵母菌產(chǎn)生的β-半乳糖苷酶才得以成功地進(jìn)行開(kāi)發(fā)[11-13]。酵母菌中有乳酸克魯維酵母(Kluyveromyces lactis)和脆壁克魯維酵母(Kluyveromyces fragilis)。
隨著酶學(xué)研究的不斷進(jìn)一步和酶工程的發(fā)展，工業(yè)化生產(chǎn)的酶越來(lái)越多，酶的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但在酶的使用過(guò)程中，人們也注意到酶的某些局限性之處。例如：（1）酶的穩(wěn)定性差，在溫度、pH值和無(wú)機(jī)離子等外界因素的影響下，容易變性失活；（2）酶一般都是在水溶液中與底物反映，這樣酶在反映系統(tǒng)中，與底物和產(chǎn)物混在一起，反映結(jié)束后，雖然酶仍有較高的活力，也難于回收運(yùn)用。這種一次性使用酶的方式，不僅使成本較高，并且難于持續(xù)化生產(chǎn)；（3）酶反映后成為雜質(zhì)與產(chǎn)物和混合在一起，無(wú)疑給進(jìn)一步的分離純化帶來(lái)一定的困難。為此，人們針對(duì)酶的局限性之處謀求其改善措施。其措施之一就是固定化酶。固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游離酶的局限性之處，具有增長(zhǎng)酶穩(wěn)定性、可反復(fù)使用、易與反映物分離等特點(diǎn)[14]。固定化乳糖酶對(duì)于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，雖然游離的乳糖酶水解乳糖工藝簡(jiǎn)樸，但是由于添加乳糖酶會(huì)使牛奶摻入外來(lái)蛋白質(zhì)，此外乳糖不耐受癥患者又不喜歡乳糖酶分解乳糖后導(dǎo)致甜味增長(zhǎng)，而固定化酶則可以避免以上問(wèn)題。固定化酶是指在載體上并在一定空間范疇內(nèi)進(jìn)行催化反映的酶。固定化措施諸多，重要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法和熱解決等措施[11]。雖然對(duì)于固定化乳糖酶水解體系已有諸多研究，但只有很少一部分應(yīng)用被放大，更少達(dá)到工業(yè)化或半工業(yè)化水平。鑒于這種狀況，還需解決如下問(wèn)題，以使固定化乳糖酶體系用于實(shí)際生產(chǎn)。(1)篩選和哺育活力高、耐熱性較高的乳糖酶及微生物；(2)開(kāi)發(fā)無(wú)毒性、機(jī)械強(qiáng)度高的載體；(3)酶活高、半衰期長(zhǎng)的固定化措施的開(kāi)發(fā)；(4)反映器的清洗和殺菌措施的開(kāi)發(fā)；(5)擴(kuò)大酶的應(yīng)用領(lǐng)域，謀求新的調(diào)制措施，如東北農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用透性化乳糖酶固定于中空纖維膜反映器上，%，，具有工業(yè)化的應(yīng)用價(jià)值。
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，牛奶及其他乳制品被越來(lái)越多的人作為主流早餐。乳糖酶缺少和乳糖不耐受影響著世界不同地區(qū)、不同種族的人們對(duì)乳制品的攝人，發(fā)生率為30%～100%。在西方國(guó)家，乳制品攝入量較高，乳糖消化吸取和營(yíng)養(yǎng)作用受到高度注重，乳糖酶缺少和不耐受的宣傳非常廣泛；在的提高和乳制品攝入量的提高，這一問(wèn)題剛剛引起人們的注重。雖然人們已經(jīng)結(jié)識(shí)到牛奶是最完美的天然飲食，但是卻有諸多人由于體內(nèi)缺少乳糖酶而不能充足運(yùn)用它，乳糖酶的浮現(xiàn)使這一問(wèn)題迎刃而解，乳糖酶在乳品工業(yè)中愈來(lái)愈多的使用也正闡明了這一點(diǎn)[15]。迄今為止，國(guó)內(nèi)乳制品工業(yè)使用的乳糖酶所有依賴(lài)進(jìn)口，且價(jià)格昂貴

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