乳糖酶的生产技术及其在食品工业应用研究进展

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乳糖酶研究进展

乳糖酶研究进展
黑 曲霉 经 过紫 外 和 C 6 — 射线 诱 变 ,筛 选 高 表 达 o0
乳糖酶黑 曲霉突变菌株 ,获得 的突变菌株乳 糖酶产 量是 出发 菌株 的 3 , - 达到 l. 单位 , 倍 67 2 毫升 ; 海 杜
植 酸 ’ 在 畜 禽 饲 料 生 产 中 的 应 用 酶
任 素 兰 ( 山西省忻州市牧草饲料工作站 040 ) 300
糖 因被 微 生 物 降解 产 生 的乳 酸 使 牛 乳产 生 凝 固现 象
等。
1不 同来源乳糖 酶的酶学性质及 应用
不 同来 源 的乳 糖 酶 由于 其 酶 学 性 质 的 不 同 , 使 其 可 以作 为适 应 不 同工业 生 产 的乳糖 酶 源 。
11来 源于克鲁 维酵母 菌的乳糖 酶 .
来 源 于嗜 热 古 细菌 的耐 高 温乳 糖 酶 的最适 温 度 为 151,5 101热稳 定性 较 好 ,对 金 属依 赖性 不 0  ̄ 9 — ' 2 1 2
强 。 嗜热 古 细菌 等 细 菌类 产 乳糖 酶 的方 式 多 为胞 内 表达 。 目前 , 乳制 品 的基本 工艺 流程 是 巴 氏杀菌_ 冷
酶水解的乳制品 , 可增 加 乳 制 品 的甜 度 , 奶 香 更 加 使 醇正 , 避免 因乳 糖 结 晶 产生 的砂 状 口感 , 以及 避 免 乳
水 解 乳 糖 , 抑 制 9 %以上 腐 败 细菌 的生 长 , 可 0 避免 干
酪、 酸乳和酸性乳清的腐败变质。
13 来源于嗜热茵的乳糖酶 ,
3 提 高乳糖酶 的热稳定性
采 用高 温 乳 糖 酶处 理 乳 制 品 ,提 高处 理 温 度 可 以大 大 缩 短 工艺 流程 时 间 ,避免 乳 制 品 在乳 糖 酶 处 理 过 程 中被 腐 败 菌 腐 败 , 少 工 艺步 骤 等诸 多 优 点 , 减 因此 ,乳糖 酶 的热 稳 定性 对 乳 制 品 的工 业 生 产有 着

食品乳糖酶的制备与功能性研究

食品乳糖酶的制备与功能性研究

食品乳糖酶的制备与功能性研究随着食品科技的不断发展,人们对于食品的要求也日益提高。

而乳糖不耐症成为了一个不容忽视的问题。

乳糖不耐症是指人体缺乏乳糖酶,因而无法有效消化和吸收乳糖,从而导致腹泻、腹痛等消化道不适症状。

针对这一问题,食品乳糖酶的制备与功能性研究成为了当前食品科技领域的热点之一。

乳糖酶是一种能够催化乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的酶类。

在乳糖不耐症患者的食品制备过程中加入乳糖酶,可以有效地降低产品中的乳糖含量,从而提供适合乳糖不耐症患者食用的产品。

因此,乳糖酶的制备成为了食品科技研究的重点之一。

乳糖酶的制备方法主要有微生物发酵法、纯化法和基因工程法。

微生物发酵法广泛应用于乳糖酶的制备过程中。

通过优化微生物发酵条件,如发酵温度、时间和培养基成分,可以提高乳糖酶的产量和活性。

纯化法则是通过对发酵液进行分离纯化,从中提取乳糖酶。

通过离心、过滤、柱层析等技术手段,可以得到纯净的乳糖酶。

而基因工程法则是通过基因重组技术,将乳糖酶基因转移到大肠杆菌等微生物中,利用大肠杆菌的表达系统来产生乳糖酶。

这种方法不仅能提高乳糖酶的产量,还可以对乳糖酶进行修饰,提高其稳定性和催化效率。

乳糖酶不仅可以在食品加工中用作添加剂,还具有多种其他的功能性。

首先,乳糖酶可以降低乳糖含量,解决乳糖不耐症患者的食品选择问题。

其次,乳糖酶可以改善乳制品的质地和口感。

乳糖酶可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,降低乳制品中乳糖的含量,减少糖的结晶,提高产品的稳定性和口感。

此外,乳糖酶还可以用于生产低乳糖奶粉和乳糖水解制品,满足乳糖不耐症患者的特殊需求。

近年来,乳糖酶在医学领域的研究也取得了突破。

研究人员发现,乳糖酶在乳糖不耐症的治疗中具有辅助作用,可以提高患者对乳糖的耐受性。

然而,乳糖酶的制备和应用还面临着一些挑战。

首先,乳糖酶的制备工艺有待进一步优化。

目前,乳糖酶的制备过程中存在一些问题,如乳糖酶产量低、活性不稳定等。

因此,需要针对这些问题进行深入研究,优化乳糖酶的制备工艺。

乳糖酶在乳制品加工中的应用

乳糖酶在乳制品加工中的应用

乳糖酶在乳制品加工中的应用李倩倩,王丽颖西南大学荣昌校区动物科学系,重庆 402460摘要::乳与乳制品是营养成分十分丰富的天然食品,其营养价值早已得到了世人的公认,然而美中不足的是由于部分人体内缺乏乳糖酶导致的乳糖不耐受现象,影响了他们对乳制品的正常摄入,这在很大程度上制约了乳制品在人们日常生活中的普及和人体对乳制品营养成分的消化吸收。

随着现代生物科学技术的发展,人们利用乳糖酶定向水解牛乳中大量的乳糖,从而使得从根本上解决乳糖不耐受这一困绕世人多年的医学难题成为可能。

本文就乳糖酶在乳制品加工业生产中的应用作一简要论述,以期对大家有所启迪和帮助。

关键词:乳糖酶;乳制品;应用;Application of lactose in dairy processingLI qianqian.WANG liyingDepartment of Animal Science, Rongchang Campus of Southwest University,Chongqing 402460,ChinaAbstract: Milk and dairy products is very rich in nutrients in natural food, its nutritional value has been recognized, however, a fly in the ointment is due in part to the human body caused by lack of lactase lactose intolerance phenomenon, affecting their normal intake of dairy products, which restricted the dairy products in people's daily life and the popularity of the human body digestion of dairy products in the absorption of nutrients in a very large extent. With the development of modern biological science and technology, people use a lot of lactase hydrolytic milk lactose orientation, so as to fundamentally solve the medical problems that afflict people with lactose intolerance for possible. The application of lactose in dairy industry production are briefly described, with a view to enlighten and help you.Key words: Lactaste; dairy; products; application;1 乳糖酶1.1 乳糖酶的定义乳糖酶, 又称β—半乳糖甘酶, 它的作用是在特定的条件下水解β一D一半乳糖苷键, 将乳糖水解成α一D一葡萄糖和β一D一半乳糖, 乳糖酶同时也具有半乳糖苷的转移作用, 能把半乳糖连接到乳糖上, 生成低聚半乳糖, 作为一种益菌作用因子而用于功能性食品的开发。

2023年乳糖酶行业市场研究报告

2023年乳糖酶行业市场研究报告

2023年乳糖酶行业市场研究报告乳糖酶是一种能够将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖的酶,广泛应用于乳制品工业和食品加工领域。

本文将对乳糖酶行业市场进行研究分析,包括市场概况、发展趋势和竞争格局等方面。

一、市场概况乳糖酶行业市场规模庞大,市场需求量稳定增长。

乳制品工业是乳糖酶的主要应用领域,乳制品的消费量不断增加,推动了乳糖酶市场的发展。

此外,食品加工领域对乳糖酶的需求也在增加,乳糖酶可以用于食品中的乳糖去除,提高食品的可耐受性。

二、市场发展趋势1.技术创新:乳糖酶行业在技术方面不断创新,推动市场的发展。

传统的乳糖酶生产方法需要从微生物中提取酶,成本较高。

而现在,基因工程技术的应用使得乳糖酶的生产更加便捷和成本效益高,提高了乳糖酶产量和质量。

2.市场细分:随着消费者对健康食品的追求,乳制品市场出现了一些细分市场,如低乳糖乳制品和乳糖不耐受人群专用的乳制品等。

这些细分市场的发展对乳糖酶行业提供了更多的机会。

三、竞争格局目前,乳糖酶市场存在一些主要的竞争企业,包括DSM、Novozymes、Genencor 和Amano Enzyme等。

这些企业在乳糖酶生产技术、产品质量和市场占有率等方面具有竞争优势。

此外,一些小型乳糖酶生产企业也在市场中崭露头角,它们通常专注于特定的乳糖酶产品或市场细分。

这些企业通常通过与乳制品工业和食品加工企业的合作来推广和销售产品。

总之,乳糖酶行业市场规模庞大,市场需求量稳定增长。

随着技术的不断创新和市场的细分,乳糖酶行业将持续发展。

竞争格局方面,主要的竞争企业在技术、产品质量和市场占有率等方面具有竞争优势,但小型企业也在市场中崭露头角。

乳糖酶

乳糖酶

乳糖酶在乳品工业中的应用乳与乳制品是营养成分十分丰富的天然食品,其营养价值早已得到了世人的公认,然而美中不足的是由于部分人体内缺乏乳糖酶导致的乳糖不耐受现象,影响了他们对乳制品在人们日常中的普及和人体对乳制品营养成分的消化吸收。

随着现代生物科学技术的发展,人们利用乳糖酶定向水解乳中大量的乳糖,从而使得从根本上解决乳糖不耐受这一困扰世人多年的医学难题成为可能。

本文就乳糖酶在乳品加工业生产中的应用做一简要论述,希望对大家有所启迪和帮助。

β—半乳糖苷酶又称β—D—半乳糖苷半乳糖水解酶,商品名为乳糖酶。

它能够催化β—半乳糖苷化合物中β—半乳糖苷键发生水解,还具有半乳糖苷的作用,是一种无毒无副作用的生物酶制剂,已由FDA、FCC、WHO/FAO和JACFA等权威评审机构确认为安全物质,国际生化编号EC3.2.1.23,CAS编号为9031﹣11﹣2。

中国卫生部已于1998年10月同意列入GB2760中。

利用乳糖酶水解乳糖的性质降低乳制品的乳糖含量,开发更易被人体吸收、被更多的消费群体所适用的低乳糖系列奶制品已成为乳品行业的新亮点。

但是众多因素诸如制备酶的过程中酶活力的损失、生产工艺复杂、产量低等制约了乳糖酶在生产中的应用,其中很重要一点是成本太高。

因而很多学者在构建高效生产乳糖酶的菌株,筛选酶学性质更为优良的乳糖酶,培养基的优化等方面做了大量研究。

乳糖酶属于糖基水解酶家族的一员,分子量在54万左右,是一个四聚体三维结构;是一种白色粉末,无嗅无味;可催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。

乳糖酶在植物和微生物中分布广泛,植物来源主要有桃、李、杏、苹果、扁桃和咖啡豆等,动物来源主要有肠、脑等器官和皮肤组织,微生物来源主要有大肠杆菌、乳酸杆菌、酵母菌和霉菌等,在实际应用中一般都是从微生物中得到。

乳糖酶根据不同来源可分为胞内水解酶和胞外水解酶,其中乳酸酵母、黑曲霉、米曲霉和米根霉等所产生的乳糖酶均为胞外水解酶,胞壁克鲁维酵母和大部分细菌所产生的乳糖酶均为胞内水解酶。

微生物乳糖酶研究进展

微生物乳糖酶研究进展

乳 糖酶 能 水解乳糖 生 成葡 萄糖 和半乳 糖 , 还可 以
活力高 且容 易制 备 。利 用微 生物 发 酵 法 制 备 乳 糖 酶
通 过半 乳糖 苷 转移作 用生 成功 能性 低 聚半乳 糖 , 又称
p — D一 半 孚 L糖 苷 酶 (p — D — g a l a c t o s i d e — g a l a c t 0 h y d r o l a s e E . c . 3 . 2 . 1 . 2 3 ) 。乳糖 酶在 乳 制 品加 工 、 医药 、 环境 、 食 品等 领域 得 到广泛 应用 , 在 医药 上 主要用来 治 疗乳 糖 不耐 受症 … 。荷 兰生物 学家 1 8 8 9年 首次 报道 乳糖 酶能水 解 乳 糖 以来 , 乳 糖 酶 的研 究 日渐 完 善 。2 0 世纪 6 0年 代 , 国外 学 者成 功 研 制 出一 系 列 微 生 物乳 糖酶 商 品并投 放市 场 , 国 内在 2 0世 纪 8 0年代 以后 开 始微 生物 乳糖 酶 的研究 , 但 主要集 中在产 酶菌 株 的筛 选、 产 酶 条件 的优 化 、 乳 糖 酶 的 分离 纯 化 及 酶 学 性 质
般为 6 . 5~7 . 5 , 具 有酶性 质稳定 、 易 于 发 酵 等 优
势 。酵 母 菌乳 糖 酶 的 最 适 作 用 温 度 一 般 在 3 7℃ 左 右, 最适 作 用 p H 近 中性 , 与牛乳的天然 p H值接 近,
被 广泛 用 于牛乳 和 乳清 中乳 糖 的水解 , 但 由 f是 胞 内 酶, 不 易 提 取 。 霉 菌 产 生 的 乳 糖 酶 是 胞 外 酶 , 提 取
l 微 生 物 乳 糖 酶 的特 点
微 生 物具 有 代 谢 高效 、 生长 繁 殖 快 的优 点 , 其 应

乳糖酶生产工艺

乳糖酶生产工艺

乳糖酶生产工艺乳糖酶是一种能够分解乳糖为葡萄糖和半乳糖的酶,广泛应用于食品工业和医药工业中。

乳糖酶的生产工艺主要包括微生物发酵、纯化和制剂加工等环节。

首先,乳糖酶的生产一般采用微生物发酵的方式。

常用的产酶微生物有酵母菌、放线菌和大肠杆菌等。

其中,属于真菌的酵母菌利用能够快速产酶的优势,在制备乳糖酶上具有巨大的潜力。

发酵基质一般采用含有乳糖、氮源、碳源、无机盐及其它辅助物质的培养基,以提供菌体的繁殖和乳糖酶的合成。

其次,乳糖酶的发酵过程分为菌种预培养和大规模发酵两个阶段。

菌种预培养的目的是扩大菌种数量,提高后续发酵的菌体产量。

预培养的条件一般与后续发酵的条件相近。

大规模发酵则通过合适的控制参数,如pH值、温度、培养时间和营养物浓度等,来保证菌体的最大生长速率和乳糖酶产量。

在发酵过程中,还可以进行改良菌株的筛选和培养条件的优化,以提高乳糖酶的产量和活力。

随后,通过分离纯化的步骤,可以得到纯度较高的乳糖酶。

首先,通过超速离心和过滤等方法,将菌体和发酵液分离。

然后,采用色谱、电泳等技术,对分离得到的混合物进行定向分离,以得到纯净的乳糖酶。

最后,通过除菌、去盐、冷冻等工艺,可以对乳糖酶进行保护和储藏,以便后续的使用和加工。

最后,乳糖酶的制剂加工是乳糖酶生产工艺的最后一步。

制剂加工主要包括浓缩、冷冻干燥、粉碎和包装等环节。

通过浓缩和干燥工艺可将乳糖酶制成稳定的固体制剂,便于储存和运输。

粉碎的目的是使乳糖酶的粒度更加均匀,提高其溶解性和活性。

最后,对乳糖酶进行包装,以便于销售和使用。

综上所述,乳糖酶的生产工艺主要包括微生物发酵、纯化和制剂加工等环节。

通过科学合理的工艺设计和参数控制,可提高乳糖酶的产量和活力,满足食品工业和医药工业的需求。

乳糖酶在乳品工业中的应用

乳糖酶在乳品工业中的应用

摘要:本文论述了利用乳糖酶对牛奶进行预处理的意义。

论述了乳糖酶应用的工艺技术及乳糖酶在乳品工业中的应用。

关键词:乳糖酶工艺技术乳品工业应用0、引言乳与乳制品是一种营养成分十分丰富的天然食品,但是乳糖过敏使许多人无法享受乳品的营养价值。

虽然酶工程学是晚近才兴起的科学,但酶制剂在乳品工业中的应用由来已久。

酶在我国乳制品工业中最主要的应用是将少量的乳糖酶对乳糖分解,来提高有乳糖不耐症的人对乳制品的消化能力,提高和改善产品的口感、风味和营养价值。

1、乳糖酶的来源乳糖酶在动植物和微生物中分布广泛,植物来源主要有桃、李、杏、苹果、扁桃、咖啡豆等,动物来源主要有肠、脑等器官和皮肤组织,微生物来源主要有大肠杆菌、乳酸杆菌、酵母菌和霉菌等,然而在实际应用中一般都是从微生物中得到的。

2、乳糖酶缺乏者体内的乳糖代谢乳糖进入乳糖酶缺乏者体内后,由于缺乏乳糖酶,乳糖没有水解,它就不会被吸收,而是直接到达小肠后部和结肠。

这些地方的微生物将在乳糖上过度生长,其结果是肠内微生物群落发生改变,并常常伴随着产生过多的气体和酸,并且将水从体液吸入结肠,从而导致了肠鸣、腹泻等不良症状。

3、乳糖酶的生物学功能乳糖酶可将人体内的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖,葡萄糖是人体各部分代谢的能量来源,半乳糖则是人大脑和黏膜组织代谢时所必须的结构糖,是婴儿大脑发育的必要组织,与婴儿大脑迅速成长有着密切的联系。

再者,乳糖酶还可以在人体内通过转糖苷作用生成低聚糖,这些低聚糖是一种低分量,不黏稠的水溶性膳食纤维,它在人体肠道内作为益菌增殖因子仅能被双歧杆菌所利用,却不能被腐败细菌所利用,如此可大大的减少肠道内有害毒素物质的产生,对预防便秘和腹泻有很重要的作用。

4、利用乳糖酶对牛奶进行预处理的意义全脂牛奶中约30%的热量和脱脂牛奶中60%的热量都是由乳糖提供的,对于乳糖不耐症的人群来讲,无法充分利用这种能量,一旦身体的能量需要不能得到满足,蛋白质就被用于满足能量需要,而不能作为构成人体蛋白的单元。

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乳糖酶的生产技术及其在食品工业应用研究进展摘要:乳糖酶亦称β-半乳糖苷酶,在工业生产中有广泛的应用,本文通过来源及其性质、基础研究与应用等方面对乳糖酶进行综述。

关键词:乳糖酶;固定化;应用乳是各种哺乳动物哺育其幼仔最理想的天然食物。

它富含优质蛋白质、乳脂、乳糖等营养成分和钙、磷、钾等矿物质以及多种维生素,还含有多种免疫物质、酶、激素等具有生理活性调节功能的生物活性物质。

乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类,它是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成的双糖,其合成步骤为:以葡萄糖为前体物质,一部分葡萄糖先转化为半乳糖,然后经乳糖合成酶催化。

半乳糖与葡萄糖结合,形成乳糖。

人体摄入乳糖后,在消化过程中,经乳糖酶催化,分解为葡萄糖和半乳糖。

乳糖是矿物质的载体,能促进钙、磷吸收及整理肠道,其分解产物半乳糖是婴儿脑发育的必需物质,参与脑组织及其神经系统的构成。

但是,机体却不能直接利用乳糖,乳糖必须经乳糖酶分解为单糖后才能被吸收和利用(杨卉新等,2014)。

若乳糖酶缺乏者一次摄入较多乳糖,乳糖未能及时被消化吸收,进入结肠后被肠道细菌分解,产生大量乳酸、甲酸等短链脂肪酸和氢气,造成渗透压升高,使肠腔中的水分增多,引起腹涨、肠鸣、肠绞痛直至发生水泻等症状,总称为乳糖不耐受症。

乳糖不耐受症状,在中国人群中发生率很高,因此限制了很大一部分国人对牛奶的摄入,而牛奶又是人类良好的优质蛋白、矿物质及维生素的天然来源,故乳糖酶缺乏问题显得尤为突出(张玉英,2014)。

1889年荷兰生物学家,Beijerineek 首次报道了乳糖酶可水解乳糖以来,人们对于乳糖酶的研究日趋完整(蒋世琼,2000)。

目前,解决乳糖不耐受的最佳方法是用乳糖酶水解乳糖来生产低乳糖或无乳糖乳制品。

而现在商业乳糖酶中乳糖酶的最适温度在37℃左右或者更高(P Nicholas,2002)。

国外学者经多年研究,已成功地找到产乳糖酶的微生物,并研制了一系列乳糖酶商品,现已投入市场。

有学者研究发现环氧活化水凝胶固定化酶可以更好的解决乳糖不耐症问题(Elnashar et al., 2014)。

本文就乳糖酶的生产方式及其在食品加工业生产中应用的研究进展作简要论述。

1.乳糖酶的来源及特性1.1乳糖酶乳糖酶,又称β-半乳糖苷酶,或β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶,它的作用就是在特定的条件下水解β-D-半乳糖苷键,将乳糖水解成α-D-葡萄糖和β-D-半乳糖,乳糖酶同时也具有半乳糖苷的转移作用,能把半乳糖连接到乳糖上,生成低聚半乳糖,作为一种益菌作用因子而用于功能性食品的开发(张红艳等,2004)。

乳糖酶是一种白色粉末,无嗅,无味,溶解后是一种浅棕色的液体,是一种无毒副作用的生物酶制剂,已由FDA、FCC、WHO/FAO和JACFA等权威机构评审确定为安全物质,我国卫生部已于1998年10月同意将其列入食品添加剂卫生使用标准GB2760之中,允许在食品工业生产中使用。

1.2 乳糖酶的来源天然来源的乳糖酶:乳糖酶(β-半乳糖苷水解酶;E C3.2 1. 23)即乳糖水解酶,主要存在于年幼动物肠道、植物、真菌、酵母和细菌中。

许多微生物能产生乳糖酶,细菌中有乳酸菌、芽抱杆菌、大肠杆菌、嗜淀粉乳杆菌等(Mahalakshmi et al., 2013);霉菌有米曲霉、黑曲霉、疏球曲霉;酵母菌有脆壁克鲁维酵母、乳酸克鲁维酵母、乳酸酵母等;放线菌有天蓝色链球菌等。

国内外学者经过多年的研究已成功研制出了一系列商品乳糖酶,标志着乳糖吸收不良研究史上的一次飞跃。

商品来源的乳糖酶:酵母菌和霉菌。

目前,国际市场的乳糖酶产品,一种是克鲁维酵母制备的乳糖酶。

另一种是米曲霉制备的真菌乳糖酶。

克鲁维乳酸酵母发酵的乳糖酶.这种乳酸母杆菌最先是山伯约尼克1889年发现的。

随着1950年发现了乳糖不耐症的病因,1960年研制出乳糖酶,才得以应用(H.Chick et al., 2001)。

1.3 乳糖酶的酶学特性很多微生物都能生产乳糖覆盖,例如乳酸酵母、黑曲霉、米曲霉、米根霉所产的胞外乳糖酶和脆壁克鲁维酵母和大部分细菌产的胞内乳糖酶。

乳糖酶性质随来源不同而异,不同的性质又决定了不同乳糖酶的特殊用途(张敏文等,2011)。

表1 不同来源的乳糖酶的性质来源最适pH 最适温度分子量活化金属离子湿热乳酸菌 6.2-7.5 55-57 530 -保加利亚乳杆菌7.0 42-45 *-大肠埃希菌7.2 40 540 Na+、K+脆壁酵母 6.6 37 201 Mn+、K+乳酸酵母 6.9-7.3 35 135 Na+、Mn+黑曲霉 3.0-4.0 55-60 124 *米曲霉 5.0 50-55 90 *注: *表示尚不清楚,- 表示没有2.乳糖酶的生产技术2.1基因工程技术在乳糖酶生产中的应用基因工程技术,对于乳糖酶的生产可以将活性高的乳糖酶基因导入易于培养、生长繁殖迅速的微生物体内,从而大大降低成本。

如Domingues等利用絮状酿酒酵母和黑曲霉中含有编码分泌胞外乳糖酶的lacA基因构建重组菌株,使重组酿酒酵母菌株能够分泌乳糖酶,且该乳糖酶可以高效利用乳糖。

为提高酶的产量和质量,常采用定点诱变,原生质体融合和DNA重组技术(Domingues L et al., 2000)。

Ibrahim 等使用化学诱变剂对2株双歧杆菌、乳酸杆菌和嗜热链球菌进行诱变,然后筛选高产菌株。

通过与其各自野生型菌株相比,诱变后菌株产酶量明显增加,长双歧的诱变菌株产酶量比野生型增加2倍多(Ibrahim S A et al., 2000)。

为了进一步获得高产菌株,新的基因工程菌不断出现。

生产酶的工程菌以大肠杆菌、酵母菌为主,此外还有嗜热链球菌、乳杆菌等。

通过PCR扩增从乳酸克鲁维酵母基因组获得乳糖酶基因lac4,将其克隆至大肠杆菌表达载体pET-28a(+),并在大肠杆菌BL21中获得表达,酶活性达44.78U/mL(徐顺清等,2010)。

此外,还有研究者探究了突变基因对于乳糖酶生产的影响。

此前的研究已经发现,硫化叶菌的突变体F441YE产生β-半乳糖苷酶能增强低聚半乳糖的产率,但由于大肠杆菌的表达系统的一些特性,如形成包涵体和复杂的过程控制技术,故Xiaojun Sun等用PCR扩增此突变基因并在毕赤酵母表达,优化了其生产低聚半乳糖的工艺条件(Xiaojun Sun et al., 2014)2.2乳糖酶的固定化技术固定化酶与游离酶相比,固定化酶具有许多优点,如:固定化酶很容易与底物、产物分离,并可反复使用,可以在较长时间内进行反复分批催化反应;有一定的机械强度,可以在柱式反应器中连续使用,适用于工业化大规模生产;不仅使催化成本降低,而且能大大减少生物催化剂制造过程的废物排放与操作污染;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。

酶的固定化方法有包埋法、吸附法、共价结合法等。

2.2.1包埋法潘晓亚等人在2006年用明胶作为固定化乳糖酶的载体,优化固定条件,酶活力回收率最高可达78.12%,重复回收使用7次后,酶活力还可以保留75%以上,没有谈及机械强度问题(潘晓亚,2006)。

Thi Hai Anh Mai等研究发现在藻酸胶中加入羧甲基纤维素有助于提高乳糖酶的固定化的产率和固定化的酶的活性,推测原因可能是羧甲基纤维的加入减少了固定化过程中藻酸胶珠蛋白质的损失并增加其比表面积,并指出当羧甲基纤维素和藻酸胶的质量比为1.0:1.5时,固定化产率可达58.2%,比单独使用海藻胶固定得率高了14.2%(Thi Hai Anh Mai et al., 2013)。

张锐制备了羧甲基纤维素- 壳聚糖复合物,氧化羧甲基纤维素- 壳聚糖复合物,氧化羧甲基纤维素-壳聚糖酯复合物,并分别以其为载体优化了固定化乳糖酶的条件并测定了固定化酶的性能,结果表明氧化羧甲基纤维素-壳聚糖复合物固定化酶的活力高,相对于其他两种载体,更有望应用于食品领域(张锐,2010)。

杨佳越等用明胶和海藻酸钠作为载体包埋固定化乳糖酶,比较了固定化乳糖酶随贮藏温度及适宜溶解pH值条件下没活力的变化(杨佳越,2013)。

2.2.2 吸附法刘芳采用溶胶-凝胶法制备多孔玻璃载体,以所制多孔玻璃为载体,优化后固定化乳糖酶的活力回收率分别为20.13%。

此种固定化酶稳定性较好,机械强度高,可以重复多次回收使用,具有良好的经济效益。

(刘芳,2008)。

Gurdas等以离子交换树脂A568为载体,采用吸附的方法对β-半乳糖苷酶进行固定化,研究发现固定化后的酶在所有温度下的活性均高于游离酶,且固定化的最适pH相较游离酶从6.0往碱性方向偏离了0.5(Gurdas et al., 2012)。

2.2.3 共价结合Joey Talbert等研究发现乳糖酶与微球共价结合后,其表面的羧酸浓度越高,酶活保留量越小,而在固定化之前用葡糖胺修饰则可显著提高酶的固定化之后的活性(Joey Talbert et al., 2012)。

Wong Dana E等将乳糖酶共价附着于低密度聚乙烯(LDPE)得到活性包装组件,通过在交替组装聚乙烯亚胺、戊二醛(GL)和乳糖酶,从而提高蛋白质总量即乳糖酶的活性,用于在无乳糖乳制品的生产包装(Wong Dana E et al., 2013)。

2.2.4 其他协同方法钱婷婷等人通过反相悬浮聚合法,以甲基丙烯酸2-羟乙酯(HE-MA)与甲基丙烯钱婷婷酸缩水甘油酯(GMA)为单体,过硫酸铵为引发剂制备得到改性磁性壳聚糖微球。

进一步以改性磁性壳聚糖微球为载体,通过吸附、共价结合以及戊二醛交联反应三方协同作用固定乳糖酶。

对影响固定化的各种因素进行优化,最终所得的固定化乳糖酶活为685U/g载体,酶活回收率为34.3%。

固定化后的乳糖酶的pH稳定性和热稳定性都较游离酶有明显提高;连续操作10次后,固定化酶活仍保持在70%以上,具有良好的操作稳定性(钱婷婷,2011)。

3.乳糖酶在食品工业中的应用3.1在乳产品中的应用在发酵过程中,一般酸奶仅有20%左右的乳糖被分解,如果使用中性乳糖酶来水解乳糖,最高可达90%的乳糖被分解。

在相同的条件下,乳糖酶水解乳制造的酸乳,可以缩短乳凝固的时间35-40%,而且产品又具有较高的粘度,乳香味更浓,口感更佳。

另外,在低乳糖酸奶中,由于乳酸菌生长繁殖的速度较快,菌数的含量增高,还可明显的延长发酵乳的货架期寿命(姜旭,2014)。

3.2低聚半乳糖的生产低聚半乳糖是以牛乳中的乳糖为原料,经β-半乳糖苷酶催化水解半乳糖苷键,生成半乳糖和葡萄糖,并通过转半乳糖苷的作用,将水解下来的半乳糖苷聚合到葡萄糖端部,从而形成不同聚合度的低聚半乳糖,且有改善便秘、防癌、缓解过敏等生理活性。

(Buddhi P Lamsal, 2012)。

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