低聚半乳糖是在乳糖分子的半乳糖基一端连接上1～4个半乳糖基（常为1个）组成的低聚糖类。低聚半乳糖作为功能性低聚糖，具有促进肠道内益生菌增殖、缓解乳糖不耐症等功效，是众多低聚糖中令人注目的一种。目前利用酶法合成低聚半乳糖，是工业上低聚半乳糖的主要生产方法。　　β-半乳糖苷酶(β-galactosidase，EC3.2.1.23)又称乳糖酶，能够水解乳糖分子中β-1，4半乳糖苷键生成半乳糖和葡萄糖，有些β-半乳糖苷酶还能够以乳糖或其水解产物半乳糖和葡萄糖为糖基受体，低聚半乳糖合成半乳糖苷键，生成低聚半乳糖。该酶存在于很多动物、植物及微生物中，因为微生物具有快速生长和高效代谢的生物学特性，已成为生产β-半乳糖苷酶的主要来源。目前国内广泛利用的β-半乳糖苷酶催化生成低聚半乳糖的产率较低，同时降低水活度可望进一步提高低聚半乳糖合成能力。因此筛选耐有机溶剂β-半乳糖苷酶产生菌株具有重要的意义。　　本研究在实验室耐有机溶剂微生物菌库中筛选菌株，首先采用人工底物邻硝基苯酚-β-D-半乳糖苷(oNPG)为筛选标记，筛选出具有水解活性的β-半乳糖苷酶产生菌;而后以乳糖为底物考察菌株合成低聚半乳糖的性能，筛选获得具有较高转糖基活性的β-半乳糖苷酶产生菌株WX1。根据16S rDNA序列分析，显示该菌与Erwinia billingiae菌的同源性为99％，将菌株WX1命名为Erwinia billingiaeWX1。　　根据GenBank中菌株Erwinia billingiae Eb661基因组中推测的β-半乳糖苷酶基因序列设计引物，从自行筛选获得的Erwinia billingiaeWX1中克隆了β-半乳糖苷酶基因gal，克隆得到gal的ORF含1428bp，编码475个氨基酸，分子量约为52kDa。将β-半乳糖苷酶基因gal序列插入载体pET-28a中，构建了重组表达载体pET-gal，并转化入大肠杆菌BL21中，获得重组菌BL21/pET-gal，首次实现了Erwinia billingiae菌种来源β-半乳糖苷酶的克隆表达，诱导后该酶的比酶活达到2830U/L。　　利用载体pET-28a所带的His标签，本研究克隆表达β-半乳糖苷酶与N端His标签的融合蛋白，采用镍柱进行亲和层析纯化，获得电泳纯的β-半乳糖苷酶，SDS-PAGE分析表明表达蛋白的表观分子量约为52kDa与理论分子量相近。β-半乳糖苷酶GAL的纯酶性质研究表明:该酶的最适反应pH为7.0，最适反应温度为55℃，在温度50℃以下、pH为5.0～9.0范围内有较高的稳定性;Mg2+，Ba2+，Mn2+对该酶起促进作用，EDTA，Cu2+，Cd2+对该酶抑制作用较强;在20％(v/v)的乙醇等有机溶剂体系中，保持较高酶活，展现了β-半乳糖苷酶GAL在各种有机相体系中具有较好的生物催化的潜力。　　优化了β-半乳糖苷酶催化低聚半乳糖的合成工艺，以400g/L乳糖为底物在水相中最高低聚半乳糖产率为33％，最终通过利用乙醇降低水活度其低聚半乳糖的产率达到43％，为水相体系产率的130％。优化后的低聚半乳糖合成条件为:在20％(V/V)乙醇-磷酸盐缓冲(pH7.0)溶剂体系中，乳糖浓度为400g/L，β-半乳糖苷酶GAL1.0（U/g乳糖），在40℃，180r/min条件下，反应16h，低聚半乳糖产率为43％(w/w)。　　在耐有机溶剂菌库中筛选获得β-半乳糖苷酶产生菌株Erwiniabillingiae WX1。从菌株中克隆了β-半乳糖苷酶基因gal，得到该酶基因的ORF含1428bp，编码475个氨基酸，分子量约为52kDa。该β-半乳糖苷酶GAL有较好的温度稳定性、pH稳定性和有机溶剂稳定性。优化β-半乳糖苷酶催化低聚半乳糖的合成工艺，尤其是利用该酶有机溶剂耐受性，在合成体系中添加20％的乙醇，显著的提高了低聚半乳糖的产率，总产率43％(w/w)比水相产率提高了30％，显示了很好的开发前景。