乳糖酶(Lactase)的系統名為β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶(β-D-galactoside galcagal-cato-hydrolase, EC.3.2.1.23),或稱β-半乳糖苷酶(β-galactosidaes),乳糖酶為其商品名。是一種來源廣泛且具有多種用途的酶。β-半乳糖苷酶能夠催化β-半乳糖苷化合物中β-半乳糖苷鍵發生水解反應,將一分子乳糖水解成一分子葡萄糖和一分子半乳糖;另外乳糖酶還能還能通過轉糖苷作用合成低聚半乳糖(簡稱GOS)。GOS能有效促進雙歧桿菌增殖、分解致癌物質、改善便秘、降低血糖、抗齲齒、促進鈣吸收和維生素合成等。
β-半乳糖苷酶存在于植物尤其是杏、桃、蘋果,細菌:大腸桿菌、乳酸菌等,真菌米曲霉、黑曲霉、脆壁酵母、乳酸酵母、熱帶假絲酵母等,放線菌以及哺乳動物特別是嬰兒的腸道中。目前僅來源于微生物的β-半乳糖苷酶有工業應用價值,利用微生物發酵法制取β-半乳糖苷酶,酶源豐富,產量高,生產成本低,周期短,而且不受季節、地理位置等因素的影響。
1、酵母菌產生的β-半乳糖苷酶
酵母菌產生的β-半乳糖苷酶通常是胞內酶,制備純品必須破碎細胞。該酶對酸、熱較不穩定,當某些離子存在時,才有最大活性,因此不適于在工業上進行應用。但是,酵母菌容易培養,在深層培養條,件下可以大量生成β-半乳糖苷酶,這些優點掩蓋了它的不足,故酵母菌產生的β-半乳糖苷酶才得以成功地進行開發。其最適 pH 值近于中性,與牛乳的天然pH 值接近,最適溫度較低,適于處理牛乳和甜乳清中的乳糖。脆壁酵母和乳酸酵母(Saccharimyce lactis)是生產β-半乳糖苷酶的主要酵母菌種。
2、霉菌產生的β-半乳糖苷酶
霉菌產生的β-半乳糖苷酶是胞外酶,可以用固態培養,也可以采用液態深層培養來生產。在培養過程中,酶分泌到培養基中,提取較為方便。霉菌產生的 β-半乳糖苷酶較耐熱、耐酸,不需要活化劑和穩定劑,穩定性較高。米曲霉產生的β-半乳糖苷酶即使在45℃高溫下貯藏6個月,仍能保存其活力的93.4%。曲霉β-半乳糖苷酶的最適pH值較低,適用于面包制造時分解面團中的乳糖,有利于酵母發酵,并使制品具有良好的色澤。同時,由于它較為穩定,有很好的耐受性,比酵母β-半乳糖苷酶更適合于固定化酶的制造。目前應用較多的霉菌β-半乳糖苷酶產生菌主要是米曲霉(AsPergillus oryzae)和黑曲霉(Aspergillus niger)。
3、細菌產生的β-半乳糖苷酶
細菌β-半乳糖苷酶,尤其是嗜熱細菌產生的酶正得到廣泛的研究。到目前為止,大腸桿菌(Es-cherichia coli)產生的β-半乳糖苷酶研究得最徹底、最深入,并已大量用于生化分析中。其為胞內酶,在培養過程中不能分泌到培養基中,它的耐熱性較高,這一點有利于固定化酶的制造。但因產量低及可能的毒性問題,迄今未用于工業化生產。