乳果糖制備方法的研究進(jìn)展

徐 錚，張 倩，李克文，徐 虹

（1.南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院，材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實驗室，江蘇 南京 211816；2.保齡寶生物股份有限公司，山東 禹城 251200）

乳果糖又名乳酮糖、異構(gòu)化乳糖、4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-果糖等（圖1為結(jié)構(gòu)式），是D-半乳糖基和D-果糖基以β-1,4-糖苷鍵連接而成的二糖（分子式C12H22O11，相對分子質(zhì)量342.3），甜度是乳糖的1.5 倍，水溶性較好（室溫下溶解度2.06 kg/L）[1-3]。

乳果糖天然存在于加熱的牛乳中，但含量很低[4]。濃縮后的乳果糖糖漿可作為口服液治療便秘和肝性腦病，相關(guān)機(jī)理為乳果糖進(jìn)入人體后由于其特殊的β-糖苷鍵無法被分解吸收，經(jīng)過胃和小腸后直達(dá)結(jié)腸，被益生菌發(fā)酵為短鏈有機(jī)酸（甲酸、乙酸、乳酸等）和二氧化碳，降低腸道pH值、提高滲透壓、保留腸道水分、軟化糞便產(chǎn)生潤腸作用（圖2）[5-6]。同時乳果糖能夠促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸菌，包括兩歧雙歧桿菌（Bifidobacteria bifidum）、長雙歧桿菌（Bifidobacterialongum）、嬰兒雙歧桿菌（Bifidobacteria infantis）、青春雙歧桿菌（Bifidobacteria adolescentis）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）及保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）等的繁殖，抑制沙門氏菌、梭菌等有害菌的生長，實現(xiàn)腸道微環(huán)境平衡；在治療肝性腦病時則能中和肝代謝異常產(chǎn)生的血氨，緩解病情；治療便秘建議的乳果糖攝入量為每日10～40 g，而治療肝性腦病可提高到每日90 g[7]。乳果糖在100多個國家作為非處方藥（OTC）注冊，已使用近70 年；其安全性非常高，即使大劑量服用也沒有任何中毒、癌變、致畸的報道[8]。

市售乳果糖產(chǎn)品包括固體粉末和濃溶液2 種形式，但以濃溶液為主，為微黃色無異味的糖漿。藥用乳果糖含量應(yīng)為50～72 g/100 mL，此外還含有約20 g/100 mL的雜糖，包括乳糖（≤90 g/L）、D-半乳糖（≤150 g/L）、依匹乳糖（≤70 g/L）、D-塔格糖（≤30 g/L）和D-果糖（≤10 g/L）等[9]。各國藥典對雜糖的含量均有極為嚴(yán)格的限定要求，因此在產(chǎn)品下游分離過程中對雜糖的監(jiān)測和去除極為重要。天然存在的乳果糖含量極低，大量獲取乳果糖需通過人工合成。早在1930年Montgomery等[10]就發(fā)現(xiàn)了化學(xué)制備乳果糖的方法，拉開了乳果糖的產(chǎn)業(yè)化序幕。此后乳果糖只能通過化學(xué)法進(jìn)行合成，直到1978年Vaheri等[11]發(fā)現(xiàn)β-半乳糖苷酶可以催化乳糖和D-果糖生成乳果糖。在這以后，利用酶催化技術(shù)制備乳果糖的新工藝獲得廣泛關(guān)注。近年來又發(fā)現(xiàn)纖維二糖差向異構(gòu)酶可以高效制備乳果糖，為乳果糖的生物法制備技術(shù)帶來了希望。當(dāng)前，全球主要的乳果糖制造商為蘇威制藥（現(xiàn)已被雅培制藥并購）和森永乳業(yè)兩大公司，其中蘇威制藥生產(chǎn)藥用乳果糖口服液長達(dá)40 年（工廠設(shè)在荷蘭和加拿大），占據(jù)一半以上市場（奧地利Fresenius Kabi公司占據(jù)剩余的部分市場）；而森永乳業(yè)主要生產(chǎn)食品用乳果糖，一般添加到嬰兒食品或功能性食品中。2009年乳果糖的世界需求量已經(jīng)達(dá)到每年5 萬t，并呈快速上升趨勢[2]；尤其在亞洲國家，由于老齡化問題加速了對乳果糖產(chǎn)品的消費(fèi)需求，因此研究乳果糖的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

本文針對近年來發(fā)表的乳果糖制備技術(shù)研究進(jìn)展，分別對化學(xué)法、生物法以及乳果糖的下游處理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與論述，以期為該領(lǐng)域研究提供借鑒。

1 化學(xué)催化法

化學(xué)催化法是目前乳果糖工業(yè)化生產(chǎn)的唯一方法，主要通過強(qiáng)堿環(huán)境下發(fā)生Lobry-de Bruyn-van Ekenstein轉(zhuǎn)化，將乳糖中的葡萄糖基團(tuán)異構(gòu)為果糖基團(tuán)，即形成乳果糖[12]。常用的堿包括氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硼酸、偏鋁酸鈉、叔胺（三乙胺）、亞硫酸鹽溶液、磷酸鹽溶液等[13-15]，此外，呈堿性的海泡石[16-17]、碳酸鈣[18]、雞蛋殼等也具有催化能力[19]。盡管催化劑種類眾多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。例如，使用熟石灰（氫氧化鈣）等催化劑轉(zhuǎn)化率不高，一般不超過30%[10]；硼酸和偏鋁酸鈉的轉(zhuǎn)化率較高（75%～85%），但會殘留大量的硼離子或鋁離子，且在中和反應(yīng)中需要消耗大量的酸[13-14]。一般認(rèn)為去除這些硼離子、鋁離子需要昂貴的特種樹脂，難以產(chǎn)業(yè)化。因此，現(xiàn)階段的乳果糖制備方法仍依靠轉(zhuǎn)化率較低的氫氧化鈣法，其反應(yīng)過程一般分為3 個階段：第1階段是乳果糖大量生成階段；第2階段是糖分解及副產(chǎn)物生成階段，同時可見pH值下降及少量乳果糖生成；第3階段是色素生成階段，同時pH值接近中性[1]。分析反應(yīng)產(chǎn)物可知，D-半乳糖是化學(xué)法工藝中較為常見的反應(yīng)副產(chǎn)物，主要來自于乳糖和乳果糖的分解，此外還會產(chǎn)生少量D-果糖（乳果糖分解產(chǎn)物）和D-塔格糖（D-半乳糖異構(gòu)產(chǎn)物）[1]。由于強(qiáng)堿環(huán)境下糖會發(fā)生褐變反應(yīng)，故化學(xué)法易產(chǎn)生色素；一般通過活性炭或脫色樹脂完成脫色，因此化學(xué)法所得乳果糖溶液呈微黃或黃色[4]。除脫色外，脫鹽也是化學(xué)法必需的步驟，一般使用離子交換樹脂實現(xiàn)[2]。俄羅斯一項專利（專利號No.2101358）[20]指出，可直接使用陰離子交換樹脂（解離出OH-）催化乳糖獲得乳果糖，同時達(dá)到脫鹽目的，這為化學(xué)工藝發(fā)展提供了另一種思路。

2 β-半乳糖苷酶法

β-半乳糖苷酶即乳糖酶（EC 3.2.1.23），能夠水解乳糖為D-葡萄糖和D-半乳糖，也具有轉(zhuǎn)糖苷活性，可用于合成低聚半乳糖。β-半乳糖苷酶法是第1個被發(fā)現(xiàn)的乳果糖生物制備方法，即利用乳糖和D-果糖為雙底物，通過β-半乳糖苷酶的轉(zhuǎn)糖苷功能，釋放1 分子D-葡萄糖后的半乳糖基團(tuán)通過縮合D-果糖形成乳果糖，該反應(yīng)的最終產(chǎn)物一般包括乳果糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、殘余D-果糖和乳糖，其中D-半乳糖和部分D-葡萄糖是由于酶的水解活性導(dǎo)致乳糖分解[2]。因此，該法制備乳果糖的得率較低（轉(zhuǎn)糖苷活性小于水解活性），產(chǎn)品分離純化難度大，產(chǎn)業(yè)化潛力不高。盡管如此，該法仍獲得較多關(guān)注，包括嗜熱古細(xì)菌（Pyrococcus furiosus）[21]、礦硫化葉菌（Sulfolobus solfataricus）[22]、米曲霉（Aspergillus oryzae）[23]、黑曲霉（Aspergillus niger）[24]、克魯維酵母（Kluyveromyces fragilis）[25]、乳酸克魯維酵母（Kluyveromyces lactis）[26]等來源的β-半乳糖苷酶均被嘗試用于乳果糖的酶法制備。Lee等[27]利用體積分?jǐn)?shù)50%乙醇透性化處理乳酸克魯維酵母細(xì)胞（內(nèi)含β-半乳糖苷酶），在60 ℃催化400 g/L乳糖，3 h內(nèi)獲得20 g/L乳果糖，生產(chǎn)強(qiáng)度為6.8 g/（L·h）。Kim等[22]利用大腸桿菌表達(dá)耐熱型礦硫化葉菌（S. solfataricus）來源β-半乳糖苷酶，在80 ℃催化400 g/L乳糖，6 h內(nèi)獲得50 g/L乳果糖，生產(chǎn)強(qiáng)度為8.3 g/（L·h）。β-糖苷酶也被發(fā)現(xiàn)能夠催化乳糖制備乳果糖，Mayer等[21]報道利用固定化的嗜熱古細(xì)菌（Pyrococcus furiosus）來源耐熱型β-糖苷酶催化乳糖，使用Amberlite IRA-93樹脂做固定化載體，可獲得52 g/（L·h）的乳果糖生產(chǎn)強(qiáng)度，底物轉(zhuǎn)化率達(dá)43%，維持14 d以上活性無損耗。以上研究盡管對乳果糖的生產(chǎn)強(qiáng)度不高，導(dǎo)致實際生產(chǎn)成本高昂，但為酶法生產(chǎn)乳果糖的技術(shù)研發(fā)作了充分的理論鋪墊。

3 差向異構(gòu)酶法

差向異構(gòu)轉(zhuǎn)化廣泛存在于糖類中，例如，D-葡萄糖轉(zhuǎn)化為D-甘露糖、D-果糖轉(zhuǎn)化為D-阿洛酮糖等，執(zhí)行這類反應(yīng)的酶也可以同時具有醛酮糖異構(gòu)化能力，例如，纖維二糖差向異構(gòu)酶（cellobiose 2-epimerase，CE酶，EC 5.1.3.11）既可以差向異構(gòu)乳糖獲得依匹乳糖，也可以醛酮糖異構(gòu)化乳糖獲得乳果糖[28-31]。Kim等[32]報道了利用CE酶催化乳糖制備乳果糖的工藝，使用150 U/mL純化的嗜熱纖維素降解菌（Caldicellulosiruptor saccharolyticus）來源CE酶（CSCE），在80 ℃、pH 7.5條件下2 h內(nèi)轉(zhuǎn)化700 g/L乳糖，獲得408 g/L乳果糖，轉(zhuǎn)化率58%，生產(chǎn)強(qiáng)度高達(dá)204 g/（L·h）；同時也獲得107 g/L依匹乳糖，轉(zhuǎn)化率15%，生產(chǎn)強(qiáng)度54 g/（L·h）；因此總計74%的乳糖發(fā)生了轉(zhuǎn)化。由于對乳果糖的生產(chǎn)強(qiáng)度較高，對高濃度底物催化效果好，而且CSCE酶在65 ℃的活性半衰期達(dá)到74 h，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，因此具有工業(yè)化潛力[33]。后續(xù)又發(fā)現(xiàn)來自于嗜熱細(xì)菌Dictyoglomus turgidum（DTCE）、嗜熱網(wǎng)球菌（Dictyoglomus thermophilum）（DithCE）和嗜熱細(xì)菌Caldicellulosiruptor obsidiansis（COCE）的CE酶也適合生產(chǎn)乳果糖（表1）[34-37]，其中DTCE酶催化乳糖的產(chǎn)物乳糖、依匹乳糖、乳果糖質(zhì)量比為32.9∶12.8∶54.3[34]，COCE酶為35∶11∶54[37]。除這幾類嗜熱型CE酶外還發(fā)現(xiàn)了許多常溫型CE酶，這類酶催化乳糖數(shù)小時幾乎不產(chǎn)乳果糖，只生成依匹乳糖[38]，然而研究表明，這類酶在低溫下進(jìn)行長時間反應(yīng)，最終也可以產(chǎn)生乳果糖，且各糖組分比例與嗜熱型酶所得結(jié)果類似。但過長的反應(yīng)時間造成生產(chǎn)強(qiáng)度大幅降低，因此常溫型CE酶不具備工業(yè)化生產(chǎn)乳果糖的潛力[39]。

表1 已報道催化乳糖能夠產(chǎn)生乳果糖的纖維二糖差向異構(gòu)酶Table 1 Reported cellobiose 2-epimerases that produce lactulose

由表1可知，CE酶參與反應(yīng)后會殘留小部分乳糖，反應(yīng)無法進(jìn)行完全，而且會產(chǎn)生一定比例的依匹乳糖，依匹乳糖含量與乳果糖含量的比值一般為0.20～0.26，遠(yuǎn)超世界各國藥典對依匹乳糖含量的限制性要求（小于0.07或0.10）[4]。因此，降低依匹乳糖含量是差向異構(gòu)酶法亟待解決的問題，已報道方法主要利用定點(diǎn)突變技術(shù)。Park等[40]利用同源建模獲得CSCE與配體的復(fù)合物結(jié)構(gòu)后，確定Y114和N184 2 個位點(diǎn)對底物結(jié)合具有重要影響，尤其是底物糖環(huán)2號羥基位置，對2 個位點(diǎn)進(jìn)行飽和突變研究發(fā)現(xiàn)：Y114位點(diǎn)絕大部分突變體均喪失了差向異構(gòu)酶活性（除Y114F在37 ℃保留了7%的差向異構(gòu)酶活性，65 ℃保留了26.4%的差向異構(gòu)酶活性；Y114E在65 ℃保留了31.6%的差向異構(gòu)酶活性），因此造成反應(yīng)產(chǎn)物中依匹乳糖比例下降；Y114E催化200 g/L乳糖獲得86.9 g/L乳果糖和4.6 g/L依匹乳糖，乳糖、依匹乳糖、乳果糖含量比為54.3∶2.3∶43.5，可見依匹乳糖含量與乳果糖含量的比值下降為0.05，但乳果糖產(chǎn)量也有所下降；針對N184位點(diǎn)的突變則導(dǎo)致總酶活下降過多，無應(yīng)用價值；該研究結(jié)果表明，對CE酶活性口袋關(guān)鍵殘基的定點(diǎn)突變可以大幅降低依匹乳糖產(chǎn)量。此外，在反應(yīng)體系中添加硼酸也可以顯著提升乳果糖的含量，并降低依匹乳糖比例。Kim等[41]將乳糖和硼酸以物質(zhì)的量比1∶1加入CSCE酶后催化700 g/L乳糖，獲得88%的轉(zhuǎn)化率，乳果糖產(chǎn)量達(dá)到614 g/L，依匹乳糖含量低于20 g/L。但這種方法加入的硼酸仍偏多，在下游工藝中完全去除硼酸比較困難，因此實用性不強(qiáng)。

已報道CE酶在大腸桿菌中的表達(dá)形式均為胞內(nèi)表達(dá)，利用表達(dá)CE酶的大腸桿菌（E. coli）重組菌進(jìn)行全細(xì)胞催化能夠獲得與純酶催化相類似的效率[42]。這是由于在較高反應(yīng)溫度下細(xì)胞易裂解，造成胞內(nèi)酶逸出，自發(fā)解決了細(xì)胞膜對底物傳質(zhì)難的問題。然而采用純酶或全細(xì)胞作為催化劑，在反應(yīng)完成后難以回收。由于CE酶普遍具有較高的熱穩(wěn)定性，因此可以通過固定化酶或全細(xì)胞催化的形式實現(xiàn)催化劑的回收與重復(fù)利用。Wang Mingming等[43]將CSCE酶固定在商用的Duolite A568樹脂（具有弱陰離子多孔結(jié)構(gòu)）上，固定化前用70 ℃高溫?zé)崽幚? h獲得高純度酶并與樹脂靜電吸附，用戊二醛交聯(lián)后即獲得固定化酶，此固定化酶在50 ℃條件下孵化12 h沒有活力損失，在70 ℃條件下使用15 個批次保留90%酶活力，表明該方法具有實用性。Gu Junyan等[44]將CSCE酶固定化在枯草芽孢桿菌芽孢上，負(fù)載量為1.47 mg/1011個芽孢，負(fù)載率為79.4%，此固定化酶催化產(chǎn)生乳果糖的產(chǎn)量為395 g/L，轉(zhuǎn)化率56.4%，生產(chǎn)強(qiáng)度98.75 g/（L·h），固定化芽孢反復(fù)催化8 個批次后殘留70%的活力。本文總結(jié)了固定化酶法的工藝路線，并與全細(xì)胞催化法進(jìn)行比較（圖3），全細(xì)胞催化法因大量細(xì)胞的直接使用，以及細(xì)胞內(nèi)容物逸出，必須經(jīng)過多道工序?qū)崿F(xiàn)蛋白質(zhì)、脂類、核酸、色素、鹽分的完全去除。相比較而言，固定化酶法僅需要通過膜過濾去除少量固定化材料上脫落的CE酶即可實現(xiàn)產(chǎn)品的純化。而對于結(jié)合比較緊密的酶-固定化材料體系，脫落蛋白含量極少甚至不可檢出，為產(chǎn)品純化帶來了巨大便利。因此，乳果糖的生物法制備工藝應(yīng)以建立固定化酶反應(yīng)體系為最終目標(biāo)，從而大幅簡化生產(chǎn)步驟，降低總成本。

由于大腸桿菌有內(nèi)毒素分泌能力，而內(nèi)毒素是一種熱源，因此不適用于食品和藥品領(lǐng)域的工業(yè)化生產(chǎn)。已有研究嘗試使用多種食品級微生物宿主來表達(dá)CE酶，例如，畢赤酵母和枯草芽孢桿菌等。韓亮等[45]將CSCE酶基因經(jīng)過密碼子優(yōu)化后克隆到pPIC9K分泌型表達(dá)載體，再引入到畢赤酵母GS115中表達(dá)成功，甲醇誘導(dǎo)144 h后搖瓶發(fā)酵上清液酶活為0.42 U/mL，證明CSCE酶在畢赤酵母GS115中的表達(dá)形式為分泌型，純化后的重組酶與野生型酶性質(zhì)接近，說明酵母宿主潛在的糖基化作用并沒有對酶活性造成負(fù)面影響。將CSCE酶基因在食品級的枯草芽孢桿菌WB800中使用pMA09質(zhì)粒表達(dá)，結(jié)果表明，在優(yōu)化培養(yǎng)基后酶活力達(dá)到5.3 U/mL，主要為分泌表達(dá)形式，說明能夠達(dá)到較高表達(dá)量水平；進(jìn)一步將CE酶固定化為酶膜反應(yīng)器，可重復(fù)催化10 個批次而未見酶活顯著下降[46]。以上研究表明，CE酶具有在食品級宿主中表達(dá)并催化制備乳果糖的潛力，未來對這類宿主的高密度發(fā)酵進(jìn)行研究以及對信號肽和啟動子的篩選將進(jìn)一步提高CE酶表達(dá)量，以期滿足產(chǎn)業(yè)化需求并與食品、藥品領(lǐng)域需求對接。

4 乳果糖純化與結(jié)晶

乳果糖的分離純化主要依靠色譜技術(shù)，主要分離對象為乳糖及其他雜糖。乳糖在低溫下的溶解度較低[47]，因此可以通過濃縮降溫結(jié)晶的方式除去大部分乳糖，剩余乳糖、雜糖、鹽分均可以通過樹脂實現(xiàn)有效分離。Dendene等[48]報道了利用陽離子樹脂分離乳糖、乳果糖、D-半乳糖的方法，樹脂選用Dowex AG50W-X8（K＋、Na＋或Ca2＋型），以純水作為洗脫劑，成功建立了分離模型，結(jié)果表明，D-半乳糖容易分離，而乳糖與乳果糖的完全分離有一定難度；預(yù)測使用模擬移動床色譜可以實現(xiàn)大規(guī)模體系下乳果糖的高品質(zhì)純化。信成夫等[49]使用DTF-01 Ca2＋樹脂加工乳果糖粗產(chǎn)品，設(shè)定料液質(zhì)量濃度為500 g/L，分離溫度60 ℃，洗脫液流速3.5 mL/min，在上述條件下能夠?qū)⑷楣呛繌?23.5 g/L提高到912.5 g/L。Julio-Gonzalez等[50]還利用商業(yè)化的β-半乳糖苷酶：環(huán)狀芽孢桿菌（Bacillus circulans）來源（Biolactasa?NTL*2）和兩歧雙歧桿菌來源（Saphera?2600 L）處理含有乳糖和乳果糖的反應(yīng)液，結(jié)果表明，2 種β-半乳糖苷酶對乳糖和依匹乳糖的水解效率高于乳果糖，因此可將反應(yīng)液中的乳糖和依匹乳糖水解為單糖，并進(jìn)一步利用活性炭去除單糖，最終獲得的乳果糖純度大于94%，產(chǎn)品得率大于80%。為確保乳果糖分離過程的操作簡便性，需開發(fā)快速的產(chǎn)物鑒定方法。劉芳等[51]建立薄層色譜法，展開劑為正丁醇-乙醇-水（體積比5∶3∶2），顯色劑為苯胺-二苯胺-磷酸（2 g二苯胺、2 mL苯胺、5 mL 85%磷酸，溶于50 mL丙酮），能夠較為便捷地區(qū)分乳糖、乳果糖及其他雜糖。固體形式的乳果糖為白色結(jié)晶粉末，易溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醚，熔點(diǎn)168.5～170.0 ℃[4]。利用甲醇可以促進(jìn)高濃度乳果糖結(jié)晶，但乳果糖必須具有很高的純度，乳果糖濃溶液黏度很大，這對結(jié)晶產(chǎn)生了較大的阻礙。也可以通過噴霧干燥的方式獲得乳果糖固體粉末，但保存期短，極易吸潮。總體來看，結(jié)晶型乳果糖的制備難度較大，成本較高，濃溶液形式仍是乳果糖的主要保存方式。

5 結(jié) 語

乳果糖可以通過化學(xué)和生物法制備獲得，比較2 種方法可得出以下結(jié)論：1）化學(xué)法在轉(zhuǎn)化率上不占優(yōu)勢，但所用催化劑價格低廉、操作簡便，仍是目前主流的乳果糖生產(chǎn)方法，并將持續(xù)使用一段時間；2）β-半乳糖苷酶法轉(zhuǎn)化率低，實用價值較低。相比較而言，纖維二糖差向異構(gòu)酶法更具潛力，該法的主要瓶頸在于副產(chǎn)物依匹乳糖含量的控制，以及酶催化活力偏低?？舍槍κ称芳壦拗鏖_展CE酶的高密度發(fā)酵研究，提升單位體積發(fā)酵液的總酶活；同時依托定向進(jìn)化和理性設(shè)計2 條路線，建立高通量篩選方法和解析CE酶晶體結(jié)構(gòu)，努力提高酶的比活力。此外，還可以根據(jù)近乎相同的手段來提升CE酶的熱穩(wěn)定性，使其在固定化后能夠滿足超高批次的循環(huán)利用，顯著降低生物法的工藝成本。當(dāng)生物法技術(shù)路線的成本接近甚至低于化學(xué)法時，生物法因其環(huán)保優(yōu)勢將徹底取代化學(xué)法。

由于我國老齡化問題不斷嚴(yán)重，慢性便秘在人群中的患病率逐年走高。便秘在老年人中易導(dǎo)致排便過度用力而引發(fā)的急性心肌梗死、腦血管意外等危重疾病，長期使用酚酞、番瀉葉、大黃等刺激型瀉藥又可能導(dǎo)致結(jié)腸黑病變，甚至不可逆的腸神經(jīng)損害，因此乳果糖對老年人便秘病患較為友好[52]。另有研究表明，乳果糖對孕婦、兒童便秘也具有非常好的療效[53-54]。隨著大健康產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，腸道健康越來越受到人們的重視，乳果糖作為需求量較大的腸道類非處方藥物，在未來具有持續(xù)增長的社會需求。另一方面，乳糖作為乳果糖的制備原料，本身是乳制品行業(yè)的一種廢棄物，全球奶酪產(chǎn)業(yè)每年可產(chǎn)生120 萬t乳糖，但其中的大部分未得到有效利用，部分企業(yè)將其排入環(huán)境中，引起水體富營養(yǎng)化污染[55]。乳果糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有效提升乳糖的利用率與附加值，并減少環(huán)境污染。生物技術(shù)在乳果糖的制備中扮演了重要角色，相信隨著研發(fā)的不斷深入，高品質(zhì)、低成本的生物法會逐步取代化學(xué)合成法，使得乳果糖酶法制備工藝成為生物工程領(lǐng)域的又一個經(jīng)典產(chǎn)業(yè)化案例。