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β-D-半乳糖苷酶（β-D-Galactosidase；EC3.2.1.23），俗称乳糖酶。主要用于水解牛乳中的乳糖，生产低乳糖乳制品，供乳糖不耐受人群食用。低温乳糖酶在低温下（0~4℃）具有较高酶活，可在原料乳加工储运或成品乳贮存运销阶段水解乳糖，通过适当提高体系温度就可以钝化低温乳糖酶，从而节约生产时间和成本；同时低温有利于抑制常温微生物生长，降低产品安全风险；且可避免食品中热敏物质破坏和风味物质挥发，从而保证了产品具有良好的营养价值和原始风味。这些优势是中温和高温乳糖酶所不具备的。本课题以实验室筛选到的产低温乳糖酶的拉恩氏菌R3（Rahnella sp.R3）为出发菌株，采用常压室温等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma，ARTP）诱变技术对其进行诱变，得到3株低温乳糖酶酶活较高的突变菌株RA300-2、RA300-6和RA300-9，酶活较原始菌株分别提高48.9%、36.9%和32.6%。经7代传代培养，酶活均保持在95%以上，表现出良好的遗传稳定性。通过硫酸铵分级沉淀、Phenyl Sepharose CL-4B疏水层析、Q Sepharose HighPerformance阴离子交换层析和Sephacryl S-200High Resolution凝胶过滤层析对Rahnellasp.R3所产的酶进行纯化，得到电泳纯低温乳糖酶。纯化过程中比酶活由1.28U/mg提高到453.7U/mg，酶活回收率为21.3%，纯化倍数为354.4，低温乳糖酶的表观分子质量为57.3KDa。按上述纯化方法对突变菌株RA300-2所产低温乳糖酶进行纯化，得到纯酶。对原始菌和突变菌所产低温乳糖酶进行酶学性质研究。结果表明，原始菌低温乳糖酶最适反应温度为45℃，但在45℃保温45min酶活几乎全部丧失；突变菌低温乳糖酶最适作用温度为35℃，在55℃下保温15min后酶活几乎完全丧失。原始菌低温乳糖酶的最适pH为7.0，在pH6.5～7.5时保持稳定；突变菌低温乳糖酶的最适作用pH为7.5，在pH6.5~7.5范围内具有较高的稳定性。金属离子对这两种酶活力的影响相似。5mmol/LCa2+、Cu2+、Al3+、Zn2+对这两种酶活力有不同程度的抑制作用，其中Al3+抑制作用较强；5mmol/L Mg2+、K+对酶活力具有促进作用，其中Mg2+促进作用较强。25℃以ONPG为底物时，原始菌低温乳糖酶的Vmax和Km值分别为7.19mol（/min·mL）和4.64mmol/L。