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低聚半乳糖是由2-10个半乳糖基和葡萄糖基通过糖苷键连接的碳水化合物。商业化的低聚半乳糖以乳糖为底物,利用β-D-半乳糖苷酶催化半乳糖通过糖基转移反应来生产的。低聚半乳糖属于非消化性低聚糖,具有低甜度、低热能、低致龋齿性、选择性的促进人体肠道内有益菌增殖等生理学性质,在食品领域的应用潜力很大。 本文对乳糖酶解过程中形成的低聚半乳糖进行了相关鉴定方法和检测方法的研究。首先,采用薄层色谱法对酶解产物进行初步鉴定发现:产物中含有三糖、转移二糖、葡萄糖、半乳糖等。然后采用HPLC-MS法确定HPLC图谱中各个出峰时间所对应的物质。HPLC分离后的糖蛋白与低聚糖用MS法进行结构分析,不仅避免了样品的损失,还提高了分析效率和准确度。HPLC-MS给出各个出峰时间的MS图、相对分子质量与碎片结构信息,增加了其他鉴定方法不具备的定性能力。 酶法合成低聚半乳糖的过程中,影响低聚半乳糖产率的反应参数有:乳糖的初始浓度、反应pH、反应温度、酶添加量、添加的离子等。通过对这些影响因素分别进行单因素实验,确定了各个因素中较好的水平条件,再进行五因素四水平的正交实验,选择L16(45)正交分析表进行分析,确定出酶解反应的最佳参数组合。根据正交分析表确定的最佳工艺条件:乳糖反应初始浓度为400g/L、pH为6.5、反应温度40℃、酶用量3U/mL,得到低聚半乳糖的产率为20.5%。 以树脂为固定化载体对乳糖酶进行固定化研究,大大改善了乳糖酶性质。研究表明:当以离子交换树脂I002为载体时,乳糖酶的吸附率和回收率最高;通过先吸附后交联的方法固定乳糖酶,能够有效的提高固定化酶的稳定性;加酶量为51.8U/g(载体),固定pH值为6.5,温度是25℃,吸附时间12h,戊二醛浓度为4%,交联温度是40℃,时间是6h时,固定化效果最好。获得的固定化酶活可达16.2U,固定酶回收率为39.1%,得到GOS的产率为24.2%。固定化酶的操作稳定性实验表明,固定化半乳糖苷酶连续催化6次,固定化酶还保持初始酶活的80%以上,大大减低了低聚半乳糖的生产成本;因此该研究为工业化生产低聚半乳糖提供了一定的技术依据。