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低聚半乳糖（GOS）是一种国际上已市场化的重要益生元低聚糖。它能改善婴幼儿的消化功能、促进钙的吸收、改善脂质体代谢、增强婴儿体质,具有广阔的应用前景。乳清粉是牛奶加工过程中产生的天然副产物,其主要成分为乳糖。以乳清粉为底物酶法制备高纯度GOS,既可降低成本,也可提高其社会效益。本文核心工作是高纯度GOS制备工艺（包括合成阶段和纯化阶段）的扩试研究,主要结论如下:乳糖产高纯度GOS的扩试工艺开发:基于前期工作基础,在GOS扩试反应阶段,以乳糖为底物,乳酸克鲁维酵母透性细胞（K.lactis p-cells）为催化剂（β-半乳糖苷酶胞内酶）,经优化可得扩试工艺最优反应条件为加酶量100 U/m L、乳糖浓度400 g/L、PBS浓度5 mmol/L、搅拌转速400 rpm,并采用乳糖和K.lactis p-cells分开溶解的加料方式。在1 L反应体系中,反应2 h,GOS产率最高,为19.15%。K.lactis p-cells在重复使用6次后仍有10.90%的GOS收率,具有良好的循环利用效果。在扩试纯化阶段,基于酵母细胞膜选择性渗透原理,利用乳酸克鲁维酵母全细胞（K.lactis np-cells）发酵消耗碳源,除去体系中的残余乳糖和副产物葡萄糖、半乳糖;在1 L纯化体系中,乳糖来源的GOS粗品纯化最佳条件为:K.lactis np-cells添加量50 g/L、总糖浓度100 g/L、温度30℃、转速200rpm。发酵纯化34 h后GOS纯度达95.98%,且纯化循环6次（每次34 h）之后,GOS的纯度保持在50%左右。另外,纯化循环后的K.lactis np-cell经透性化处理后也具有较高的催化活性,其催化乳糖合成GOS的收率为16.28%,且循环6次后依然有11.74%的收率,由此说明K.lactis在催化和纯化两个方面均有很好的循环利用性。在喷雾干燥阶段,于最佳条件下（进料速度485 m L/h、进口温度200℃）,制得GOS干粉,纯度高达95.98%,适用于婴幼儿食品添加剂。基于催化机理分析的低成本GOS制备工艺开发:对β-半乳糖苷酶和β-半乳糖（反应底物）的相互作用进行同源模建与分子模拟,可知该酶催化活性位点是Asp201,His391,His540,Glu461,它们通过氢键与β-半乳糖结合;另外,Asn102,Trp999,Asn460,Tyr503等残基通过范德华力与β-半乳糖结合;Mg2+在酶的内部通过金属键与β-半乳糖结合。基于此,在发酵产酶阶段向培养基中添加Mg2+可稳定酶的转糖苷活性,酶活提高了近2倍,有利于GOS合成,可降低催化剂制备成本。在扩试反应阶段,采用已优化的条件催化乳清粉制备GOS,反应45min后GOS最高产率为16.25%,产率略低于乳糖来源的,但是反应时间缩短1倍以上,且K.lactis p-cells在重复使用6次后GOS收率为10.94%;在扩试纯化阶段,发酵纯化条件同乳糖来源GOS工艺,纯化30 h后GOS纯度为63.28%,远低于乳糖来源的产品纯度,这是由于乳清粉底物中的杂质含量较大所导致的。纯化后的K.lactis np-cells经透性化处理后催化活性也较高,其催化乳清粉制备GOS的收率可达15.91%,由此说明在发酵纯化过程中,K.lactis np-cells对β-半乳糖苷酶具有较好的保护作用。喷雾干燥条件同乳糖来源的工艺,经干燥,乳清粉来源的GOS干粉纯度为63.28%,达到GOS食品安全国家标准（GOS纯度大于57%）,可以用于普通食品添加剂中。