D-半乳糖是琼脂、植物树胶、黏胶和乳糖、蜜二糖等糖类的组分,是单糖的一种,由乳糖水解制得的一种右旋六碳醛糖。D-半乳糖能促进婴儿智力发育,由D-半乳糖为前体合成的D-塔格糖具有抑制高血糖、改善肠道菌群、不致龋齿等功效,是优秀的甜味剂,D-半乳糖还能合成多种抗癌药物,D-半乳糖诱导衰老模型作为成熟的衰老模型也被广泛应用。所以,D-半乳糖的价值与市场会越来越大。而传统的酸解法制备D-半乳糖方法存在副反应生成的副产物多,且乳糖水解不彻底的缺点。本文选用β-半乳糖苷酶,用酶水解的方式制取半乳糖,该方法简单易操作,产率和纯度高。1、酶法制备D-半乳糖条件优化本文先采用单因素实验来优化反应温度、反应pH、酶液添加量、底物浓度等反应条件,再确定添加剂辅酶磷酸吡哆醛的添加计量,然后对多种金属离子的添加量和对酶活的影响设计正交试验进行研究,确定反应中添加金属离子的量。实验结论是最佳反应条件为反应温度65℃、酶液添加量3.3 mL/kg、反应初始pH为4.5、初始底物浓度为乳糖含量20%。选择的PLP的添加对反应没有影响。选取的6种金属离子对反应均有抑制作用,且抑制力大小排名为Cu2+>Fe2+>K+>Mn2+>Zn2+>Mg2+。2、D-半乳糖的分离纯化通过最佳水解工艺水解乳糖后,利用实验室筛选好的酵母去除反应后溶液中的葡萄糖后,对发酵液通过离心、脱色、过滤、重结晶等的方式进行精制,并检测成品中D-半乳糖的含量,本文最终的D-半乳糖成品含量控制在98%,得率在40%。3、D-半乳糖的生产在工业化生产设备上进行D-半乳糖的大规模生产,投入5 t乳糖,通过最佳的水解工艺对乳糖进行水解、发酵,并对发酵液进行分离纯化结晶,经过各工序的工艺验证,生产出了符合质量要求的D-半乳糖,纯度符合企业的质量要求,其余指标均合格,产品纯度为98.0%,产品的总收率为38.7%。