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双果糖酐III（DFA III）是一种新型的低能量的甜味剂，具有促进矿物质吸收、利于排尿、抑制癌症以及防止蛀牙等生理生化功能，可应用于烘焙食品、糖果、饮料和医药等领域。DFAIII主要采用酶法制备，即利用微生物产菊糖果糖转移酶水解菊糖，菊糖水解液直接脱色、浓缩，制成产品。其缺点耗时且劳动强度大；酶直接进入产品无法重复利用而造成浪费；产物对酶反应会产生抑制作用，使DFA III产率降低；反应结束后需要高温或调pH来使酶失活，操作繁琐，能量消耗大等。为了解决上述问题，本研究先通过对金环节杆菌（Arthrobacter aurescens SK8.001，CCTCC No. M207185）的发酵获得菊糖果糖转移酶（IFTase）液，经过浓缩、盐析沉淀和低温冷冻干燥，以制备酶粉。在此基础上，本论文探索利用菊糖果糖转移酶-超滤膜耦合反应器（即酶膜反应器）水解菊糖来制备DFAIII，且对产物DFAIII对酶反应产生的抑制作用，酶膜反应器耦合纳滤膜进行酶分离和产物浓缩等方面进行了研究。具体包括以下几方面内容：1、金黄色节杆菌在中型发酵罐（30L）内发酵72h，离心除去菌体获得IFTase液；酶液进行超滤浓缩，然后采用硫酸铵进行盐析沉淀，后经冷冻干燥制得酶粉。发酵后，IFTase酶活力为17.5U/mL。超滤浓缩后，IFTase酶活力的收率为85-93%，损失率为10%；IFTase酶活力由17.5U/mL增加至154.6U/mL，单位体积酶活力提高8.5倍；IFTase比活力由4.4U/mg提高至15.6U/mg；随着透过液体积的增大，膜通量由11.2L/m2h减少至3.2L/m2h；超滤膜清洗后，膜通量的恢复率为95%。酶浓缩液经硫酸铵（60%，m/V）盐析沉淀，可收集126.4g湿沉淀；冷冻干燥，得到10.2g酶粉。2、为克服酶反应器制备DFA III的缺陷，酶膜反应器可作为传统的酶反应器的替代方法。根据DFA III和IFTase的分子量差异，选择适合的超滤膜来设计酶膜反应器。研究酶膜反应器水解菊糖的分批操作来制取DFA III。实验结果表明选择截留分子量为5kDa的超滤膜；菊糖浓度为100g/L时，可以获得DFA III的浓度为78.4g/L；与传统酶反应器相比，反应体系体积为100mL，IFTase初始总酶活力为340U时，酶可以重复使用6次， DFA III的产率可提高5.5倍，DFA III的纯度由80%提高至92%。随透过液体积的增加，透过液通量由14.4L/m2h减少至4.8L/m2h；此时，超滤膜需清洗，清洗后膜通量的恢复率为95%。3、根据酶膜反应器的分批操作的实验结果，进行超滤酶膜反应器水解菊糖持续操作的研究。研究表明，酶膜反应器持续操作的最佳工艺条件为：反应体系体积为100mL，菊糖浓度为100g/L，IFTase酶活力与菊糖质量比率（E/S）为30U/g，pH6.0，温度为60oC，搅拌速率为200r/pm，反应时间1h；转膜压（TMP）为20Psi，温度为25oC，搅拌速率为300r/pm。与传统酶反应器比较，IFTase可循环利用，酶活力保留率为84%；DFAIII产率提高5倍，纯度由80%提高至92%；酶膜反应器能连续工作15h以上，且稳定性较好。4、酶膜反应器可使酶与产物分离，减少或消除产物对酶的抑制作用。研究产物DFA III对酶反应的抑制类型和抑制常数，同时研究酶膜反应器持续操作的稳定性与时间。实验结果为Km=3.04g/L，Vmax=0.82g/L/min，KI=1.02g/L，表明DFA III为IFTase的竞争性抑制剂；在起始的1.5天后，菊糖转化率为71.6%，连续操作7天后，菊糖转化率为47.8%，反应器的半衰期（t1/2）为8.2天；表明酶膜反应器具有较长时间的操作稳定性。5、上述酶膜反应器制备DFA III获得较好的实验结果，在此基础上，本研究尝试将酶膜反应器放大，并确定最佳的工艺操作条件；由于酶膜反应器获得DFAIII浓度较低，尝试研究酶膜反应器耦合纳滤膜水解菊糖以制备高浓度DFAIII。首先，选择适合的纳滤膜，并确定纳滤操作条件；其次，建立酶膜反应器耦合纳滤膜分离酶并浓缩DFAIII溶液的生产工艺。研究表明，酶膜反应器耦合纳滤膜最佳的操作工艺条件为：反应体系体积为5L，菊糖浓度为100g/L，E/S为22.8U/g，pH5.5，反应温度为60oC，搅拌速率为300r/pm，反应时间2h；截留分子量为5kDa的超滤膜，转膜压（TMP）为10Psi，搅拌速率为400r/pm，温度为25oC；截留分子量为150Da的纳滤膜，转膜压（TMP）为15Psi，搅拌速率为400r/pm，温度为25oC。实验结果表明，DFA III浓度由76g/L提高至400g/L，DFA III的得率为73%。与传统菊糖水解和DFA III浓缩的工艺相比，该生产工艺能实现酶和水的循环利用，获得高浓度的产品，节约能源和清洁化生产。研究结果可促进酶膜反应器耦合纳滤膜生产高浓度DFAIII的工业化应用。