1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

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。它的最初发现是在1929年，montgomgry等在牛奶加热时检测到乳糖异构化的产物并命名为乳果糖。乳果糖是由两个糖分子果糖和半乳糖通过β-1,4-糖苷键连接之后生成的二糖。其分子式如下：

乳果糖易溶于水，溶解度为76.41.4%^[1]，高于乳糖的溶解度。其甜度相当于乳糖小于蔗糖，约为蔗糖的48%~60%^[1]。因此，可以成为糖尿病人的食糖替代品。此外，乳果糖粘度低，热值低，安全性高，稳定性好，不发生美拉德反应^[2]。并且，它能够从乙醇溶液中结晶出来，它的结晶形式被认为是脱水水解物^[3]。在医药方面，由于乳果糖几乎不被消化酶水解，但是可被肠道中的双歧杆菌所利用^[4]，许多文献报道了乳果糖对维持肠道中微生物平衡和保护肠道有一定有益作用。因此，它可以防治便秘。其次，乳果糖对溃疡性结肠炎和其他炎症性肠道疾病有一定治疗作用。第三，乳果糖因其有益生元成分可以预防大肠癌^[5]。同时，乳果糖有抗内毒素的作用，在糖尿病等新陈代谢疾病上有较多的应用^[6]。此外，最近乳果糖被发现能预防肿瘤且有免疫调节作用^[7]。在诊断方面，乳果糖可应用于结肠疾病的诊断手段呼吸的氢测试。在食品方面，乳果糖可以作为宠物食品的原料。乳果糖作为甜味剂和益生元，在日本添加到很多食品和饮料中，是”特定保健产品”添加剂。它的作用主要是增强风味，利于一些褐变反应的发生和提高益生菌的存活率^[9]。综上所述，乳果糖被广泛应用于医药、保健、食品添加剂和动物饲料等行业。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题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。通过单因素试验和响应面优化的方法，分别进行培养基的优化，诱导条件的优化，以及催化制备乳果糖的转化条件研究。

培养基的优化，主要是碳氮源的优化。这不仅能提高乳果糖的转化率，还能降低工业成本。将重组菌进行诱导表达时，本课题将会分别从诱导剂浓度，菌体量，诱导温度和诱导时间进行探索与优化。通过测定酶活得到最优诱导条件。得到的菌体用于转化乳糖制备乳果糖，分别利用显色法和高效液相色谱分析测定乳果糖含量，根据转化率研究其最佳转化方案。