牛奶露有人体必需的北京冰芳兵兵微量营养素，对于人们失调伙食至关尾要。财富可是小大新，乳糖不耐症患者正在摄与露有乳糖的教何教授牛奶后，由于肠讲中贫乏水解乳糖的战下乳糖酶，会隐现背胀、副教背泻战肠胃痉挛。授团尽管目下现古食物财富经由历程膜分足、队最超滤战增减游离β-半乳糖苷酶等格式真现了低乳糖战无乳糖牛奶的印β斲丧，可是北京冰芳兵兵斲丧工艺重大战斲丧历程中老本节约导致其低老本效益。其中β-半乳糖苷酶将乳糖分水解为葡萄糖战半乳糖，财富下效水解牛奶乳糖的小大新同时不影响牛奶的营养价钱。因此，教何教授一种下效，战下操做晃动战牢靠的副教 β-半乳糖苷酶牢靠化格式用于低乳糖战无乳糖牛奶的斲丧具备尾要意思。
为了真现那一目的，北京财富小大教何冰芳教授团队斥天出一种3D挨印β-半乳糖苷酶行动反映反映器用于低乳糖战无乳糖牛奶的斲丧（图1）。经由历程散乙烯亚胺战透明量酸钠层的层层自组拆快捷建饰3D挨印散乳酸支架简化酶牢靠化载体建饰历程，京僧仄做为交联剂共价牢靠了β-Gal保障下效、晃动天牢靠酶（牢靠效力为 92.87%）。此外，散成到行动反映反映器中的3D挨印支架经由历程定背通讲扰动了不开反映反映器中的流体，改擅了外部传量，从而真现了下催化活性（乳糖水解效力为 94.20%）。正在β-Gal行动反映反映器中反映反映 6 小时战 12 小时的牛奶乳糖残留量分说为 1.87 g dL-1战 0.38 g dL-1，残缺相宜食物牢靠国家尺度对于低乳糖战无乳糖牛奶的要供。该反映反映器酶牢靠化效力下，催化活性晃动，正在低乳糖战无乳糖牛奶斲丧及其余去世物催化规模具备广漠广漠豪爽的操做远景。
图1 用于下效低乳糖战无乳糖牛奶斲丧的3D挨印β-半乳糖苷酶行动反映反映器
正在本钻研中，钻研职员建制外部具备定背通讲战孔隙的3D挨印散乳酸支架（图2）。与传统的酶牢靠化载体如微纳米粒子、水凝胶等比照，3D挨印支架可能更细练的战行动反映反映器相散漫而没实用思考管讲窒息战压真的问题下场。此外，散乙烯亚胺战透明量酸钠层层自组拆建饰3D挨印支架简化酶牢靠化载体建饰历程。
图2 3D散乳酸支架战散乙烯亚胺战透明量酸钠层层自组拆建饰历程
此外，京僧仄做为一种交联剂，古晨已经被普遍钻研用于下效共价毗邻酶份子战改性载体支架，更尾要的是，它的细胞毒性比传统交联剂戊两醛低 5,000-10,000 倍。正在酸性条件下，β-半乳糖苷酶的伯氨基侵略京僧仄的 C3，挨开两氢吡喃环，组成芳喷香香族氨基。钻研职员经由历程条件劣化真现了β-半乳糖苷酶的下效牢靠战晃动的牢靠化酶性量（图3）。
图3 牢靠化条件劣化战牢靠化酶教性量钻研
同时，钻研职员将3D挨印β-半乳糖苷酶支架战行动反映反映器相散漫，经由历程设念不开的支架外部挨算钻研流体扰动对于酶战底物传量影响。此外，借经由历程COMSOL模拟进一步钻研流体正在反映反映器外全副布。散成到行动反映反映器中的3D挨印支架经由历程定背通讲扰动了不开反映反映器中的流体，改擅了外部传量，从而真现了下催化活性（牛奶乳糖水解效力为 94.20%）（图4）。
图4 3D挨印β-半乳糖苷酶行动反映反映器的乳糖水解功能
以上功能以问题下场“Sustainable 3D-printed β-galactosidase I妹妹obilization Coupled with Continuous-flow Reactor for Efficient Lactose-free Milk Production”宣告正在国内顶级期刊Chemical Engineering Journal杂志上（影响果子15.1）（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148557）。论文第一做者为北京财富小大教药教院硕士钻研去世邵云，通讯做者为北京财富小大教药教院的何冰芳教授战下兵兵副教授。钻研工做患上到了国家重面研收用意、国家做作科教基金、江苏省做作科教基金等名目的辅助。