天津市食品生物技术重点实验室和天津商业大学生物技术与食品科学学院的程凯丽、胡志和*和张秋月等人对不同微生物来源的乳糖酶的水解特性进行研究，并应用于无乳糖原料奶制备，以期为无乳糖乳制品生产提供理论依据。
1. 乳糖酶酶学特性比较
1.1 乳糖酶SDS-PAGE分析
3 种乳糖酶的SDS-PAGE结果见图1。经计算，乳糖酶B和C的分子质量约为130kDa；乳糖酶A的分子质量分别约为38kDa和55 kDa。因此，乳糖酶A含有两种成分。
1.2 乳糖酶的等电点分析
将乳糖酶溶液调整至不同pH值、离心，取上清液，检测其溶解情况，进而确定其等电点。结果显示，乳糖酶A有两个等电点，分别为4.0和5.0，这与电泳结果（图1）相符；乳糖酶B等电点为5.0；乳糖酶C等电点为3.0。虽然乳糖酶B和C的电泳结果（图1）显示具有相同的分子质量，但其等电点不同，因此，乳糖酶B和C是不同来源的乳糖酶。
1.3 乳糖酶活力测定
1.3.1 ONP标准曲线及3 种酶活力检测
将不同浓度的ONP溶液在波长420 nm处测定吸光度，以ONP浓度为横坐标，以波长420 nm处吸光度为纵坐标制作ONP标准曲线，可得拟合方程：Y=4.576 8X＋0.007 3，R2=0.999。计算乳糖酶A、B和C的酶活力分别为6 341、9 469、15 039 U/g。
1.3.2 温度对乳糖酶活力的影响
结果显示，酶A、酶B和酶C最适反应温度分别为40、35 ℃和45 ℃。厂家提供数据显示酶A最适温度为37～40 ℃，酶B和酶C最适温度为38～40 ℃。因此，测定结果与厂家提供略有差异。
1.3.3 pH值对乳糖酶活力的影响
在不同pH值条件下，检测乳糖酶活力，其活力变化结果显示，酶A和酶B趋势基本一致，在pH 6.5时到达最高值；而酶C在pH 5.0时酶活性最高。在实验范围内，酶活力随着pH值的增大而逐渐增强；但当pH值继续增加时，酶活力开始呈下降趋势。厂家提供酶A、酶B和酶C最适pH值分别为6.5、6.5和5.0，研究结果均与3 个厂家提供信息一致；酶A和B为中性乳糖酶，酶C为酸性乳糖酶。因此，通过电泳、等电点分析，以及不同温度和pH值下酶活力的变化，3 种酶的性质不同，可能来自不同的微生物。根据3 种乳糖酶的性质不同，在制备无乳糖原料奶过程中，可采用中性乳糖酶A和B。
2. 低温储存对原料奶气味的影响
采用电子鼻对储存期间原料奶气味变化进行分析，确定不同温度下储存时间，进而为不同温度下乳糖酶水解乳糖，制备无乳糖原料奶提供时间参数。
2.1 不同温度储存原料奶的主成分分析
由图5可知，4、6、8 ℃和10 ℃主成分分析，其主成分1和2的累计贡献率分别为60.274%、57.393%、53.852%、64.448%，均未达到80%；且识别指数分别为－172、－36、－178和－162，均未达到80，说明在4、6、8 ℃和10 ℃储存12 h无法区别原料奶中气味成分的变化，因此，在4～10 ℃范围内，原料奶储存12h无显着变化。
2.2 不同温度储存原料奶的挥发性风味物质分析
利用电子鼻对原料奶在4、6、8 ℃和10 ℃条件下储存不同时间产生的挥发性物质进行定性分析，结果显示，原料奶主要挥发性物质包括：丙酮、2,3-丁二酮、2-丁酮、乙醛、月桂酸甲酯、甲硫醇、1-十九碳烯、1-壬烯-3-酮、二甲基硫醚、1-辛烯、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-乙酰基-2-噻唑啉、乙酸等，在检出的化合物中，酮类物质最丰富。各物质间共同作用构成原料奶的挥发性风味，随着储存时间的延长，各类挥发性物质比例发生变化，乙酸、2,3-丁二酮、2-丁酮、2-乙基-6-甲基吡嗪、吲哚出现下降趋势，但整体无显着性差异。
3. 低温下乳糖酶添加量对原料奶中乳糖水解效果的影响
根据2.1节的检测结果，低温下储存12h，原料奶气味无显着性差异。不同量的乳糖酶A对乳糖水解结果显示，原料奶乳糖质量分数为4.5%，在4 ℃条件下，当酶添加量为2000 U/kg时，乳糖水解速率较慢，水解12 h，乳糖残留量仍不到无乳糖牛奶标准（即乳糖质量分数小于0.5%），随着温度的升高，相同加酶量下，乳糖水解效率提高，8 ℃和10 ℃分别在11 h和10 h降到0.5%以下；当酶添加量为3 000 U/kg时，不同储存温度，均可在12h内达到无乳糖牛奶标准。同时，随着加酶量的增加，水解效率明显加快，10 ℃加酶量为6 000U/kg时，3 h即可水解到无乳糖牛奶标准水平。在实际生产中，原料奶的储存温度在4～8 ℃之间，储存时间一般在5～6 h之间。在此时间内，4 ℃和6 ℃条件下，酶A添加量为6 000 U/kg；在8 ℃和10 ℃条件下，酶A添加量为4 000U/kg，其乳糖含量即可降至无乳糖牛奶的水平。
在4～10 ℃添加不同量乳糖酶B。乳糖残留量降低趋势与添加不同量的乳糖酶A对乳糖水解的效果基本相同。与酶A相比，酶B的水解效率较低，在4、6 ℃和8 ℃条件下，2 000 U/kg的加酶量乳糖均未在12 h内降至无乳糖牛奶水平；在10 ℃条件下，11 h时乳糖残留量才能够降至0.49%，达到无乳糖牛奶标准。因此，在实验温度范围内，温度越高，乳糖水解速度越快。低温下，0～1 h乳糖残留量降低幅度很大，1 h后降低速率减慢。因在实际生产中原料奶储存时间一般在5～6 h之间，8 ℃和10 ℃储存时均可选择5 000 U/kg和6 000 U/kg的乳糖酶添加量。
结 论
经检测，3 种乳糖酶中，酶A和酶B为中性乳糖酶（酶活力的最适pH值为6.5），酶C为酸性乳糖酶（酶活力的最适pH值为5.0），且3 种乳糖酶来自不同微生物。在无乳糖原料奶生产中，应用中性乳糖酶A和酶B较好。电子鼻结果表明，原料奶低温储存12 h风味上无显着性差异；在该时间范围内，4～8 ℃条件下，原料奶中添加乳糖酶A或酶B，添加量6 000 U/kg，可将原料奶乳糖含量降至无乳糖水平（小于0.5%），且能够保证原料奶质量；另外，乳糖酶A的降解原料奶中乳糖的效率更好。
