乳糖酶

人体中的消化酶

乳糖酶又称 β-半乳糖苷酶，是人体中的一种消化酶，是以母乳/奶粉为主要营养来源的婴幼儿体内最重要的消化酶，乳糖酶的主要功能是消化乳糖，将乳糖水解成能够被人体吸收的半乳糖和葡萄糖。人体缺乏乳糖酶会引起乳糖消化吸收障碍，部分患者出现腹痛、胀气和腹泻等消化不良的临床症状，称为乳糖不耐受。

简介

乳糖酶，别名：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，产物为半乳糖和葡萄糖，易被肠道吸收，水解后糖液的甜度提高。乳糖的溶解度较低，在冷动物制品中容易析出，使得产品带有颗粒状结构。

性状

是一种白色粉末、无味道、无嗅、溶解后是一种浅棕色液体。乳糖的溶解度较低，在冷动物制品中容易析出，使得产品带有颗粒状结构。

最适pH值：

由大肠杆菌（E.Coli）制得者为7.0～7.5；由酵母菌制得者为6.0～7.0；由霉菌制得者为5.0左右。

最适温度：

为37～50℃。在正常使用浓度下，72h内约可使74%的乳糖水解。

生物学功能

乳糖酶广泛存在于动物、植物和微生物中，根据不同来源可分为胞外酶和胞内酶。乳糖酶的主要功能将人体内过多的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。葡萄糖是人体各部分代谢的能量来源，半乳糖则是人大脑和黏膜组织代谢时必需的结构糖，是婴幼儿脑发育的必要组织，与婴儿大脑的迅速成长有密切联系。再者，乳糖酶还可在人体内通过转糖苷作用生成低聚糖，这些低聚糖是一种低分子量，不粘稠的水溶性膳食纤维，它在肠道内作为增殖因子仅被双歧杆菌利用，却不会被腐败细菌利用，如此可大大减少肠道有害毒素的产生，对预防便秘和腹泻有很重要的作用。

乳糖酶成分中对乳糖真正起水解作用的为其中的乳糖酶根皮苷水解酶(Lactace-phlorizinhydrolase，LPH)。LPH是一种肠上皮细胞微绒毛膜上的糖蛋白，最适pH为5.5～6.0，具有2种酶活性: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-神经酰胺－葡糖糖水解酶)。

催化分解乳糖

乳糖酶在工业上主要用于乳制品工业，利用其水解作用分解乳制品中的乳糖，生产低乳糖或无乳糖乳制品，供乳糖不耐受的广大人群食用。另外，酸性乳糖酶可以制成医用乳糖酶制剂，或者添加到奶粉中制成特殊用途奶粉，临床上用于症状性乳糖不耐受的治疗，尤其是以乳制品为主要营养来源的婴幼儿，乳糖酶制剂是婴幼儿乳糖不耐受的最理想选择。

乳糖酶的半乳糖苷的转移作用

半乳糖在乳糖酶的转糖苷作用下生成低聚半乳糖，利用该技术可以生产低聚半乳糖，目前低聚半乳糖已经投放市场。低聚半乳糖不能被人体所吸收，但能够被肠道内的双歧杆菌等益生菌所利用，促进益生菌的增殖，是很好的益生元，又称为双歧因子，低聚半乳糖是唯一母乳来源的益生元。

体内合成途径

乳糖酶是由前乳糖酶原经过一系列步骤生成的：

前乳糖酶原由4个部分组成，即氨基末端的信号肽域、胞外域、疏水的跨膜锚定区、羧基末端的胞内段，在信号肽引导下经过内质网一系列修饰后进入高尔基体后被O糖基化，然后经历细胞内和肠腔的2次裂解形成成熟的乳糖酶。

乳糖不耐症

成因

在哺乳动物(特别是婴儿)，乳糖酶主要存在于小肠粘膜刷状缘，呈灶块状分布，以空肠内活性最高，大多数哺乳动物断奶后，即乳糖不再是食物的主要来源，乳糖酶活性逐渐降低，但仍有部分人群乳糖酶活性持续到成年以后，这部分乳糖酶持续的人群一般为北欧和中东、非洲的牧民，且这部分人群一般有长期的饮奶生活习惯。

大量研究表明哺乳动物的乳糖酶活性随年龄的增长，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摄入较多乳糖，乳糖未能及时被消化吸收，进入结肠后被肠道细菌分解，产生大量乳酸、甲酸等短链脂肪酸和氢气，造成渗透压升高，使肠腔中的水分增多，引起腹涨、肠鸣、肠绞痛直至发生水泻等症状，总称为乳糖不耐受症。

危害

对人类而言，乳糖不耐症在很大程度上限制了人们对乳及乳制品的食用，产生巨大的卫生保健支出。乳糖不耐症造成儿童缺钙、患软骨体病、体重低下、身体和智力发育迟缓，成年人尤其是绝经的中老年妇女易出现骨质疏松等症状。对养殖业而言，因乳糖不耐引起的仔猪腹泻而导致的仔猪死亡，造成的巨大经济损失也不容忽视。

由院士指导的研究小组，利用现代分子生物学和基因工程技术，开发了一种新型高效的乳糖酶生产技术。其有效性、热稳定性、抗逆性和广谱性均优于国外商品化生产的乳糖酶，乳糖酶的单位表达量近6克/升，是国外商品化生产的基因工程曲霉的6倍，同时，表达的乳糖酶还可自行分泌到细胞外，一举解决了乳糖酶生产过程中的单位产量低、酶后加工困难的问题。

诊断

对于乳糖不耐症的诊断，目前建立的方法主要是临床上人乳糖不耐症的诊断，其主要的有效诊断方法有以下几种:①空肠粘膜活检与乳糖酶含量的测定。此方法是诊断乳糖酶缺乏最直接的方法，被誉为“金标准”。但是，因为此方法操作难度大且为有创操作，所以很少应用于临床。②粪便酸度检测。该方法主要应用于一些特殊患者，如婴幼儿。正常情况下粪便为中性、弱酸或者弱碱性，在体内乳糖酶缺乏的情况下，食用含有乳糖的食物后，粪便的酸性会增强，以此来筛查受检者乳糖酶是否缺乏。③血葡萄糖测定。受检者摄入一定剂量乳糖后，每间隔15min测定血中葡萄糖浓度，若血糖升高较基础值小于1.1mmol/L，则说明乳糖酶缺乏，因为该方法受胃排空、肠道蠕动等多种因素的影响，所以个体差异较大。另外，氢呼气试验(HBT)、症状评分血和尿半乳糖测定等方法也是临床上用于诊断人乳糖不耐症比较常用的方法，但关于其他动物乳糖不耐症诊断方面的研究较少。

预防与治疗

乳糖不耐受症的治疗与其临床类型密切相关，先天性乳糖酶缺乏的婴幼儿进食含乳糖食物时应同时补充适量的乳糖酶，继发性乳糖不耐受首先要治疗原发病和做好营养管理，对于先天性和继发性乳糖不耐受导致的难治性腹泻或营养不良，应及时纠正水、电解质紊乱，避免滥用抗生素，同时保持原有饮食，保证人体摄入足够的能量。

预防方法

治疗方法

膳食乳糖剔除疗法

减少乳糖的摄入可以有效缓解乳糖不耐受，目前国内市售的无乳糖奶粉或牛奶均不含乳糖，可以作为婴幼儿继发性乳糖不耐受的阶段性替代饮食，但由于其热量偏低且影响钙、铁、维生素等的吸收，疗程不宜超过2周。对于2岁以上幼儿酸奶也是一种替代方式，酸奶中的益生菌显示内在的乳糖酶活性，酸奶中大部分乳糖已被水解成半乳糖和葡萄糖，可以避免发生乳糖不耐受症状；但国内大部分乳儿对酸奶的接受程度并不理想，限制了其作为乳儿饮食替代的应用。无乳糖奶粉是婴幼儿乳糖不耐受的良好辅助治疗方法，但其改变了患儿原有饮食结构，常导致患儿依从性差，食欲下降。同时由于乳糖摄入减少，不利于婴幼儿的正常生长发育，尤其是脑发育。

双歧杆菌制剂

双歧杆菌能够表现出乳糖酶活性，有水解乳糖的功能，且能够修复小肠黏膜上皮细胞促进乳糖酶的分泌，减轻腹胀、腹鸣和腹泻等临床症状，可辅助治疗婴幼儿乳糖不耐受，明显缩短疗程和住院时间，推荐双歧杆菌三联活菌片/散剂等。

乳糖酶制剂

乳糖酶缺乏或活性低下是乳糖不耐受症最根本的病理改变，理论上最理想的治疗方法是补充乳糖酶制剂。结果提示在继续原有含乳糖饮食基础上同时应用乳糖酶制剂可缩短病程、提高疗效。

工业生产

乳糖酶的工业生产方法主要是微生物发酵法，目前只有来源于微生物的乳糖酶有工业应用价值，不同微生物来源的乳糖酶的性质差别较大。这些不同来源的乳糖酶分解乳糖的活性受pH值和温度的影响，根据乳糖酶分解乳糖的最适宜pH值进行分类，在酸性条件下发挥最大活性的称为酸性乳糖酶，在中性pH值发挥最大活性的称为中性乳糖酶。

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