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1. 研究目的与意义

目前，β-半乳糖苷酶主要用于低乳糖制品的研制和开发，以满足乳糖不耐症患者对乳制品消费的需求。工业生产上最直接、有效的方法就是将酶直接加入到牛乳中制的乳糖水解乳，该法水解条件温和，产物简单，不会破坏乳中的其他营养成分。国外已有一些大公司生产商业用乳糖制剂，用于生产乳糖水解乳制品，但由于其价格昂贵，致使产品的价格偏高，难以被普通消费者所接受。随着研究的不断深入，微生物发酵法生产的β-半乳糖苷酶活性会进一步得到提高。凝结芽孢杆菌由于能生成芽孢，除具有一般乳酸菌的有益性质外，还具有较好的抗性稳定性。芽孢有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等的能力，这些能力抑制了消化道致病菌的生长。凝结芽孢杆菌的这些特点使其很好地克服了普通乳酸菌制剂的存在问题，与一般乳酸菌比较而言有无可比拟的特点和优势。它的这些特性为本课题的研究提供实现的可能和研究的意义。

2. 国内外研究现状分析

历史上，β-半乳糖苷酶的研究微生物学的发展作出了巨大贡献。例如，法国的Jacob和Monod通过对大肠杆菌β-半乳糖苷酶的研究，于1961年提出了乳糖操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，使酶的生物合成可以按人们的意志加以调控，为研究其它生物的代谢调控提供了依据。国外对β-半乳糖苷酶的研究较早，许多研究工作主要集中在β-半乳糖苷酶在食品加工中的应用。国内对β-半乳糖苷酶的研究起步较晚，是在20世纪80年代以后才开始的。1980年天津工业微生物研究所组成β-半乳糖苷酶研究组，对β-半乳糖苷酶产生菌的选育、发酵工艺研究、酶的提取纯化、酶学性质等进行了较为全面的研究。上海复旦大学的郭杰炎等以乳酸酵母Y12-1发酵生产的β-半乳糖苷酶活力达40/ml，干燥制成的酶粉冰箱保存半年，酶活残存98%。目前，国外已进入工业化生产β-半乳糖苷酶阶段，如荷兰Gist-brocades公司生产的商品名为Maxilact的酵母中性乳糖酶已被用于工业化生产低乳糖乳。而在国内，由于某些技术难题，致使β-半乳糖苷酶的生产至今仍局限于实验室水平或小型实验规模。

3. 研究的基本内容与计划

（1）以凝结芽孢杆菌为出发菌株，提取基因组，以基因组为模板，pcr克隆该β-半乳糖苷酶基因。

（2）让目的基因在大肠杆菌中被克隆，并表现出酶活。

2014.2～2014.3文献检索，资料准备，开题报告及探索性实验；

2014.3～2014.5预处理实验，确定各因素及其水平，以得出最佳实验方案及最优结果；

2014.5～2014.6补充实验，撰写论文及论文答辩。

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4. 研究创新点

本实验运用基因工程，将目的基因转移到具有高抗性、高稳定性的凝结芽孢杆菌中，通过培养条件优化使酶活性不断提高，使β-半乳糖苷酶的工业化生产成为可能，为低聚乳糖制品的开发与利用提供新的思路。