论文总字数：21003字

摘 要

乳果糖(4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-果糖)是由乳糖异构化作用产生的一种不可被人类消化的二糖。乳果糖因其溶解度大、对肠道有一定保护作用和具有免疫调节等功能被广泛应用于医药、保健、食品添加剂和动物饲料等行业。目前，生产乳果糖的传统方法主要为化学异构法、生物酶法。化学异构法，具有转化率高、可实现大规模生产等优点，但是其缺点也很突出，如分离纯化操作复杂昂贵、产量低、除盐步骤复杂、副产物引起颜色变化以及存在安全隐患问题等。生物酶法转化乳糖制备乳果糖因其制备的产物单一，工艺简单，增殖率高，天然无毒，成为目前研究热点。同时，全世界因为生产乳酪每年得到大量的乳糖，其中约25%可以被进一步利用，剩下的乳糖被大量的浪费而引起环境污染。因此，以乳糖为原料生产乳果糖，不仅能够提高乳糖的应用价值，并且减轻了环境污染，提高了资源的利用率。

本论文以纤维二糖差向异构酶为研究对象，以提高乳果糖的产量和降低成本为目的，进行系统的酶法转化生产乳果糖工艺的设计和优化研究。通过单因素试验的方法，分别进行诱导条件的优化，以及催化制备乳果糖的转化条件研究。

关键词：乳果糖 纤维二糖差向异构酶 生物酶法

The application of cellobiose 2-epimerase in lactulose production

Abstract

Lactulose (4-O-b-D-galactopyranosyl-D-fructose) is a non digestible disaccharide that is produced by lactose isomerization. Due to its high solubility, positive effects on intestine and immune regulation, lactulose has been widely used in medicine, health care, food additives and animal feed. At present, the traditional methods of producing lactulose are chemical isomerization and enzymatic method. The advantages of chemical method is high conversation rate, but it also has its negative points, such as the complex and expensive separation and purification steps, low yield, complex demineralization stage, brownish color occurring due to these side products and safety problems etc.. Enzymatic method becomes the focus as a result of great benefits, such as its single product, simple process, high proliferation rate and non-toxic. At the same time, because of producing cheese, the world get a great amount of lactose each year, of which only 25% can be further utilized, and the remaining will be wasted and then cause environmental pollution. Using lactose as the raw material to produce lactulose can improve the value of lactose and reduce environmental pollution and promote the recycling.

This study is to improve the yield of lactulose and reduce the cost. Cellobiose 2-epimerase is used in achieving a series of optimal process parameters. Culture conditions and reaction conditions were optimized in single factor experiments.

Key words: lactulose；cellobiose 2-epimerase；enzymatic method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1乳果糖研究背景 1

1.2乳果糖的结构特性 1

1.3乳果糖的应用 1

1.3.1在食品中的应用 2

1.3.2在医药中的应用 2

1.3.3在饲料中的应用 4

1.4化学法生产乳果糖 5

1.5酶法生产乳果糖 5

1.5.1游离β-半乳糖苷酶 5

1.5.2固定化β-半乳糖苷酶 5

1.5.3纤维二糖差向异构酶 6

1.6本论文的研究意义和内容 6

第二章 材料和方法 8

2.1实验菌种 8

2.2主要试剂 8

2.3主要仪器 8

2.4培养基 9

2.5实验方法 9

2.5.1种子培养和保存 9

2.5.2重组大肠杆菌的诱导表达 10

2.5.3纤维二糖差向异构酶酶学性质研究 10

2.5.4催化制备乳果糖的工艺条件 11

2.5.5乳果糖含量的测定 12

第三章 实验结果与分析 13

3.1纤维二糖差向异构酶的酶学性质研究 13

3.1.1 IPTG浓度对酶活的影响 13

3.1.2 OD600对酶活的影响 13

3.1.3诱导温度对酶活的影响 14

3.1.4诱导时间对酶活的影响 15

3.2催化制备乳果糖的工艺条件 16

3.2.1培养基pH对乳果糖转化率的影响 16

3.2.2底物浓度对乳果糖转化率的影响 17

3.2.3反应温度对乳果糖转化率的影响 18

3.2.4反应时间对乳果糖转化率的影响 18

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2展望 20

参考文献 21

致谢 25

第一章 文献综述

1.1乳果糖研究背景

众所周知，现代工业乳糖的利用十分有限，并且每年在乳制品行业会产生大量副产物乳糖。若将未经利用的乳糖直接废弃不仅会引起严重的环境污染，更是一种资源的浪费。因此如何有效利用乳糖是亟待解决的问题。

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