乳糖酶

乳糖酶，別名：β-半乳糖苷酶，乳糖酶能催化β-D-半乳糖苷和α-L-阿拉伯糖苷水解。其中研究最多的是催化乳糖水解，產物為半乳糖和葡萄糖，易被腸道吸收，水解後糖液的甜度提高。乳糖的溶解度較低，在冷動物製品中容易析出，使得產品帶有顆粒狀結構 ^[3]  。

是一種白色粉末、無味道、無嗅、溶解後是一種淺棕色液體。乳糖的溶解度較低，在冷動物製品中容易析出，使得產品帶有顆粒狀結構 ^[4]  。

最適pH值：

由大腸桿菌（E.Coli）製得者為7.0～7.5；由酵母菌製得者為6.0～7.0；由黴菌製得者為5.0左右。 ^[4] 

最適温度：

為37～50℃。在正常使用濃度下，72h內約可使74%的乳糖水解。 ^[4] 

乳糖酶廣泛存在於動物、植物和微生物中，根據不同來源可分為胞外酶和胞內酶。乳糖酶的主要功能將人體內過多的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。葡萄糖是人體各部分代謝的能量來源，半乳糖則是人大腦和黏膜組織代謝時必需的結構糖，是嬰幼兒腦發育的必要組織，與嬰兒大腦的迅速成長有密切聯繫。再者，乳糖酶還可在人體內通過轉糖苷作用生成低聚糖，這些低聚糖是一種低分子量，不粘稠的水溶性膳食纖維，它在腸道內作為增殖因子僅被雙歧桿菌利用，卻不會被腐敗細菌利用，如此可大大減少腸道有害毒素的產生，對預防便秘和腹瀉有很重要的作用 ^[4]  。

乳糖酶成分中對乳糖真正起水解作用的為其中的乳糖酶根皮苷水解酶(Lactace-phlorizinhydrolase，LPH)。LPH是一種腸上皮細胞微絨毛膜上的糖蛋白，最適pH為5.5～6.0，具有2種酶活性:乳糖酶(β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶β-D-galactoside galactohydrolase)和根皮苷水解酶(糖基-N-神經酰胺－葡糖糖水解酶)。 ^[1] 

乳糖酶在工業上主要用於乳製品工業，利用其水解作用分解乳製品中的乳糖，生產低乳糖或無乳糖乳製品，供乳糖不耐受的廣大人羣食用。另外，酸性乳糖酶可以製成醫用乳糖酶製劑，或者添加到奶粉中製成特殊用途奶粉，臨牀上用於症狀性乳糖不耐受的治療，尤其是以乳製品為主要營養來源的嬰幼兒，乳糖酶製劑是嬰幼兒乳糖不耐受的最理想選擇。 ^[1] 

半乳糖在乳糖酶的轉糖苷作用下生成低聚半乳糖，利用該技術可以生產低聚半乳糖，目前低聚半乳糖已經投放市場。低聚半乳糖不能被人體所吸收，但能夠被腸道內的雙歧桿菌等益生菌所利用，促進益生菌的增殖，是很好的益生元，又稱為雙歧因子，低聚半乳糖是唯一母乳來源的益生元。 ^[1] 

乳糖酶是由前乳糖酶原經過一系列步驟生成的：

前乳糖酶原由4個部分組成，即氨基末端的信號肽域、胞外域、疏水的跨膜錨定區、羧基末端的胞內段，在信號肽引導下經過內質網一系列修飾後進入高爾基體後被O糖基化，然後經歷細胞內和腸腔的2次裂解形成成熟的乳糖酶。 ^[1] 

在哺乳動物(特別是嬰兒)，乳糖酶主要存在於小腸粘膜刷狀緣，呈灶塊狀分佈，以空腸內活性最高，大多數哺乳動物斷奶後，即乳糖不再是食物的主要來源，乳糖酶活性逐漸降低，但仍有部分人羣乳糖酶活性持續到成年以後，這部分乳糖酶持續的人羣一般為北歐和中東、非洲的牧民，且這部分人羣一般有長期的飲奶生活習慣。 ^[1] 

大量研究表明哺乳動物的乳糖酶活性隨年齡的增長，具有典型的生理性降低，成人乳糖酶下降的不可逆受基因控制。若乳糖酶缺乏者一次攝入較多乳糖，乳糖未能及時被消化吸收，進入結腸後被腸道細菌分解，產生大量乳酸、甲酸等短鏈脂肪酸和氫氣，造成滲透壓升高，使腸腔中的水分增多，引起腹漲、腸鳴、腸絞痛直至發生水瀉等症狀，總稱為乳糖不耐受症。 ^[4] 

對人類而言，乳糖不耐症在很大程度上限制了人們對乳及乳製品的食用，產生巨大的衞生保健支出。乳糖不耐症造成兒童缺鈣、患軟骨體病、體重低下、身體和智力發育遲緩，成年人尤其是絕經的中老年婦女易出現骨質疏鬆等症狀。對養殖業而言，因乳糖不耐引起的仔豬腹瀉而導致的仔豬死亡，造成的巨大經濟損失也不容忽視。 ^[5] 

由院士指導的研究小組，利用現代分子生物學和基因工程技術，開發了一種新型高效的乳糖酶生產技術。其有效性、熱穩定性、抗逆性和廣譜性均優於國外商品化生產的乳糖酶，乳糖酶的單位表達量近6克/升，是國外商品化生產的基因工程麴黴的6倍，同時，表達的乳糖酶還可自行分泌到細胞外，一舉解決了乳糖酶生產過程中的單位產量低、酶後加工困難的問題。 ^[6] 

對於乳糖不耐症的診斷，目前建立的方法主要是臨牀上人乳糖不耐症的診斷，其主要的有效診斷方法有以下幾種:①空腸粘膜活檢與乳糖酶含量的測定。此方法是診斷乳糖酶缺乏最直接的方法，被譽為“金標準”。但是，因為此方法操作難度大且為有創操作，所以很少應用於臨牀。②糞便酸度檢測。該方法主要應用於一些特殊患者，如嬰幼兒。正常情況下糞便為中性、弱酸或者弱鹼性，在體內乳糖酶缺乏的情況下，食用含有乳糖的食物後，糞便的酸性會增強，以此來篩查受檢者乳糖酶是否缺乏。③血葡萄糖測定。受檢者攝入一定劑量乳糖後，每間隔15min測定血中葡萄糖濃度，若血糖升高較基礎值小於1.1mmol/L，則説明乳糖酶缺乏，因為該方法受胃排空、腸道蠕動等多種因素的影響，所以個體差異較大。另外，氫呼氣試驗(HBT)、症狀評分血和尿半乳糖測定等方法也是臨牀上用於診斷人乳糖不耐症比較常用的方法，但關於其他動物乳糖不耐症診斷方面的研究較少。 ^[5] 

乳糖不耐受症的治療與其臨牀類型密切相關，先天性乳糖酶缺乏的嬰幼兒進食含乳糖食物時應同時補充適量的乳糖酶，繼發性乳糖不耐受首先要治療原發病和做好營養管理，對於先天性和繼發性乳糖不耐受導致的難治性腹瀉或營養不良，應及時糾正水、電解質紊亂，避免濫用抗生素，同時保持原有飲食，保證人體攝入足夠的能量。 ^[1] 

減少乳糖的攝入可以有效緩解乳糖不耐受，目前國內市售的無乳糖奶粉或牛奶均不含乳糖，可以作為嬰幼兒繼發性乳糖不耐受的階段性替代飲食，但由於其熱量偏低且影響鈣、鐵、維生素等的吸收，療程不宜超過2周。對於2歲以上幼兒酸奶也是一種替代方式，酸奶中的益生菌顯示內在的乳糖酶活性，酸奶中大部分乳糖已被水解成半乳糖和葡萄糖，可以避免發生乳糖不耐受症狀；但國內大部分乳兒對酸奶的接受程度並不理想，限制了其作為乳兒飲食替代的應用。無乳糖奶粉是嬰幼兒乳糖不耐受的良好輔助治療方法，但其改變了患兒原有飲食結構，常導致患兒依從性差，食慾下降。同時由於乳糖攝入減少，不利於嬰幼兒的正常生長髮育，尤其是腦發育。 ^[1] 

雙歧桿菌能夠表現出乳糖酶活性，有水解乳糖的功能，且能夠修復小腸黏膜上皮細胞促進乳糖酶的分泌，減輕腹脹、腹鳴和腹瀉等臨牀症狀，可輔助治療嬰幼兒乳糖不耐受，明顯縮短療程和住院時間，推薦雙歧桿菌三聯活菌片/散劑等。 ^[1] 

乳糖酶缺乏或活性低下是乳糖不耐受症最根本的病理改變，理論上最理想的治療方法是補充乳糖酶製劑。結果提示在繼續原有含乳糖飲食基礎上同時應用乳糖酶製劑可縮短病程、提高療效。 ^[1] 

乳糖酶的工業生產方法主要是微生物發酵法，目前只有來源於微生物的乳糖酶有工業應用價值，不同微生物來源的乳糖酶的性質差別較大。這些不同來源的乳糖酶分解乳糖的活性受pH值和温度的影響，根據乳糖酶分解乳糖的最適宜pH值進行分類，在酸性條件下發揮最大活性的稱為酸性乳糖酶，在中性pH值發揮最大活性的稱為中性乳糖酶。