文档介绍：产乳糖酶酵母发酵工艺的研究

(理学院应用化学系应用化学专业曾睿)
(学号:1999141214)

内容提要:以乳酸克鲁维酵母菌(中国工业微生物菌种保藏中心提供, 编
号:1772)为菌种,研究发酵生产β-半乳糖苷酶的工艺条件。通过研究不同配方对产酶的
影响,得出最佳配方并应用正交设计法优化发酵培养基组成,再探讨温度、pH、摇床转速、
装载量、培养时间对产酶的影响,得出最佳工艺配方及条件如下: 60g/L 乳糖,20g/L 蛋白
胨,20g/L 牛肉膏,,在温度 30℃左右、初始、摇床转速 200r/min 和装
载量 150ml、接种量 % 的条件下,发酵 40 小时左右,得到的单位生物量的β-半乳糖苷
酶酶活最高。
关键词:乳酸克鲁维酵母菌;β-半乳糖苷酶;正交设计法
教师点评:乳糖酶国内只有浙江大学医学院等几个单位在研究,十几年来,仍然处于实
验室阶段,使用的酶基本上进口,和不能相提并论,其关键问题在于发酵规
模上的生产工艺条件研究、产酶菌种的产酶能力提高以及两者的结合。该论文能以
Kluyveromyces lactis 为出发菌株,优化培养基的配方,而且在优化的发酵培养基上进行工艺
条件的研究;并在乳糖酶的测定方法上作了改进。该论文数据重复性高,体现了实际工作量;
数据充分合理,逻辑性强,推理正确;工艺可行,成绩显著。为以后的生产研究打下基础。
(点评教师:游新奎副教授)

1 前言
乳糖酶又称β-D-半乳糖苷酶(β-galactosidase),其作用是可将乳糖水解成半乳糖和葡
萄糖。乳糖是存在于哺乳动物乳汁中的一种双糖,它没有甜味,溶解度较低,在肠道内不能
直接被吸收。乳糖酶把乳糖分解为半乳糖和葡萄糖,可使其甜度达到蔗糖的 80%,溶解度
提高 3-4 倍,容易被肠道吸收[1]。乳糖是机体器官、肌肉和神经组织的重要组成成分,乳
糖的分解产物半乳糖参与脑组织及其神经系统的构成,是胎儿、婴幼儿脑发育的必需物质,
与婴儿大脑的迅速成长有密切关系。乳糖及其分解产物乳酸对于钙、磷吸收利用有重要作用。
乳糖是乳制品中存在的主要碳水化合物。乳糖摄入人体后,经小肠乳糖酶作用,分解成葡萄
糖和半乳糖,作为重要营养物质被吸收。β-D-半乳糖苷酶为存在于胃肠内的消化酶。如缺
乏此酶,乳糖不能消化吸收,因厌氧性结肠菌利用未吸收的乳糖而生成乳酸、甲酸等小分子
有机酸。乳糖及小分子有机酸可以使肠腔内溶物渗透压增加,致使肠壁水分反流入肠腔,而
出现水样腹泻,大便酸性增加。同时细菌发酵产生气体,可以引起腹胀,肠鸣音等症状,简
称乳糖不耐症﹙Lactose Intolerance﹚[2],乳糖酶缺乏可分为三类:一类是先天性乳糖酶缺
乏,是一种隐性的遗传缺陷,是因为分解乳糖的酵素 beta-galactosidase 缺乏所引起。负责制
造 beta-galactosidase 的基因位在人类第二对染色体上,简单的说就是因为这 e 个基因不健
全,使小肠绒毛细胞无法制造 beta-galactosidase, 因此无法将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖
以供人体利用[3],此类很少见;一类是继发性乳糖酶缺乏,常常是由于感染性腹泻、局部性
回肠炎、乳糜泻等病因引起小肠上皮损伤导致的暂时性乳糖酶缺乏,多于疾病康复后恢复正
常:一类是原发性乳糖酶缺乏,又称成人型乳搪酶缺乏,乳糖酶活性随年龄增长而下降,是
最为常见的一种,通常说的乳糖酶缺乏也是指这一种。
乳糖不耐受症状一般在摄入一定量乳糖后30分钟至数小时内发作。乳糖酶缺乏的人不
一定会出现乳糖不耐受的症状,一般只有20%的乳糖酶缺乏者会有明显的症状,而且出现
症状的个体差异也很大,其表现的严重程度和频率与摄入的乳糖量、个体乳糖酶的活性、是
否同时摄入其他类食物都有关系。
牛奶等乳类富含易吸收的优质蛋白质和钙、磷、钾等矿物质,是提供丰富营养的重要食
品。乳糖酶缺乏和乳糖不耐受在很大程度上限制着我国乳品的摄入量和对乳品营养的全面吸
收。乳糖不耐受长期危害在儿童易表现为钙吸收不良、肠道菌群失调、腹泻、体重低下及生
长发育迟缓,先天性和继发性乳糖酶缺乏易导致小儿难治愈的慢性腹泻;在老年人尤其老年
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妇女表现为易患骨质疏松及老年性白内障。
乳糖不耐症普遍存在于全世界,不同种族和地区的人乳糖酶缺乏出现的年龄不同,婴儿
断乳后就可能出现,有的则20岁左右才开始出现,我国多于7-8岁时发生。乳糖酶缺乏
是广泛存在的世界性问题,发生率因种族、地区不同而不同,亚洲75%-100%,欧洲
白人5%-30%,非洲90%-100%,美国白