直链麦芽低聚糖通常是指由3～10个葡萄糖分子以α-1,4-糖苷键结合而成的直链低聚糖,具有独特的理化特性和生理功能,在食品、医药、化工等领域得到广泛的应用。目前工业上直链麦芽低聚糖主要采用酶法制备,但其生产和提纯技术长期被国外所垄断,同时酶法工艺中还存有不足,如生产效率低,反应时间长,生产后需灭酶等造成大量能源损耗,在传统工艺中应用酶膜反应器（EMR）则可一定程度上解决上述问题。因此有必要对传统工艺条件进行优化,确定高效制备直链麦芽低聚糖的基础生产条件,并在此基础上应用酶膜反应器构建耦合体系,缩短反应时间提高生产效率,同时还可在反应过程中对产物进行分离提纯。本实验室前期已成功构建表达了来源于Bacillus stearothermophilus STB04的直链麦芽低聚糖生成酶（Bst-MFA）,即MFA酶（Maltooligosaccharide-forming amylase）,并在此基础上得到两种突变体（W139Y,直链麦芽五糖生成酶、G109D,直链麦芽六糖生成酶）。本课题以上述两种突变体为生产用酶,在以玉米淀粉为底物酶法制备直链麦芽五糖的传统工艺基础上构建耦合体系,并对生产工艺进行系统优化,从而得到高效制备直链麦芽低聚糖的新型生产体系,再用此体系进行直链麦芽六糖的制备,同时研究了该过程中陶瓷膜的污染机理及清洗方案。首先,在玉米淀粉浓度为20%（w/v）的条件下,对酶法制备直链麦芽五糖传统工艺进行了系统优化,得到最佳工艺条件为:玉米淀粉60°C调浆5 min,后加入MFA酶（W139Y）,加酶量为30 U/g干基淀粉,95°C液化15 min,该MFA酶可起到液化作用,后续糖化过程不再加酶,糖化反应温度60°C;普鲁兰酶在反应开始后第20 h添加,加酶量为2 U/g干基淀粉,反应4 h至反应结束。在该条件下直链麦芽低聚糖（G1～G7）产率为94.29%,目标产物直链麦芽五糖（G5）产率达到41.17%,G1～G7产物中G5占比稳定在43%～45%。其次,在酶法制备直链麦芽五糖生产体系的基础上,应用循环式酶膜反应器构建耦合体系,膜组件选用截留分子量（Molecular weight cut-off,MWCO）50 KDa的多通道管式陶瓷膜（平均孔径20 nm）,该膜对MFA酶蛋白的截留率为97.01%;通过对生产条件进行系统优化,确定最佳工艺条件为:液化时间15 min,连续反应5 h,反应温度65°C,MFA酶（W139Y）加酶量为35 U/g干基淀粉,过膜压力0.3 MPa,物料循环流速900L/h,普鲁兰酶在反应开始3 h后添加,添加量为6 U/g干基淀粉。在该条件下连续反应5 h,G1～G7产率达到95.81%,主产物G5产率达到42.64%,渗透端产物回收率达到95%以上,相较于传统反应5 h,G1～G7产率和G5产率分别提高了89.99%和153.36%,已达到并超过传统24 h反应进程,并且省去后续对产物灭酶的步骤,生产过程中产物经过陶瓷膜的纯化已达到初步分离提纯的效果,可降低后续生产成本,提高生产效率。同时,为得到高效制备直链麦芽六糖的生产工艺,将耦合体系中生产用酶更换为直链麦芽六糖生成酶（G109D）,并对制备直链麦芽六糖的生产工艺进行优化,最佳生产工艺中,由于产物分子量和生产体系与制备直链麦芽五糖的较为相近,两体系相同的是:反应时间、膜组件截留分子量和反应温度分别为5 h、50 KDa和65°C,不同之处在于:糖化酶（G109D）加酶量为30 U/g干基淀粉、过膜压力为0.2 MPa、物料循环流速700L/h,均略低于前者;而普鲁兰酶在反应开始2 h后添加,添加时间相较于W139Y提前1 h,同时添加量更低为4 U/g干基淀粉。在该条件下,G1～G7产率达到96.53%,主产物直链麦芽六糖（G6）产率达到46.95%,G6在所有产物中占比接近50%,渗透端产物回收率达到95%以上。通过优化生产条件,同样达到了短时间内高效生产直链麦芽六糖的效果,大幅缩短反应时间,提高了生产效率。最后,针对在应用陶瓷膜反应器制备直链麦芽低聚糖过程中,膜组件出现的污染现象,通过STATISTICA 12进行污染模型拟合,并对不同污染阻力进行计算,确定其污染机制由完全堵塞模型所主导,其他三种污染模式并存。在此基础上分别应用纯水、柠檬酸、氢氧化钠、氢氧化钠与次氯酸钠的混合溶液、α-淀粉酶五种清洗剂在低压高流速条件下对膜进行清洗再生,结果表明,不同清洗方法对应的膜通量恢复率分别为71.53%、86.92%、95.70%、99.61%和92.31%。碱清洗、氧化剂清洗和酶清洗均能将膜通量恢复至90%以上,其中氧化清洗剂可将膜通量恢复至接近100%,说明该方法对于淀粉及多糖造成的膜污染有着良好的再生效果。