微生物法提取甲壳素是一种以甲壳类动物的废弃物为原料,通过微生物大量生成和积累的特定代谢产物去除原料中蛋白质和矿物质并提取甲壳素的方法。主要是通过利用能够产蛋白酶的微生物去除甲壳类动物的废弃物中的蛋白质,利用能够产酸的微生物去除甲壳类动物的废弃物中的矿物质的原理。与传统的化学法相比,微生物法具有反应条件温和、对环境污染小和耗能少等优点,同时能够避免因为长时间的酸碱作用使得甲壳素的水解,同时也使虾壳等废弃物的回收利用成为可能。但该法又存在发酵过程消耗时间长、效率低和脱蛋白质及脱矿物质不充分等缺点,因此仍需要进一步改进实验,才能进行大规模的工业生产。本文通过对单菌发酵法,连续两步发酵法,常压和室温等离子体(ARTP)诱变菌发酵以及利用小型发酵罐发酵法提取甲壳素的发酵条件及发酵工艺进行探讨,为今后微生物发酵法处理虾壳等废弃物提供有力的参考价值。本论文主要研究结果如下:(1)将传统发酵虾酱中的不同发酵阶段样品中的菌种进行培养筛选、分离后,挑取产乳酸或产蛋白酶的微生物进行分离纯化,并对菌株产酸能力及蛋白质水解能力进行鉴定,确定用于甲壳素提取的菌株分别为嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)以及深海微小杆菌(Exiguobacterium profundum)。将两种菌株用于微生物法绿色提取甲壳素。结果发现单菌发酵中嗜酸乳杆菌发酵脱除了虾壳88.65%±2.20%的矿物质,深海微小杆菌发酵去除了76.43%±0.92%的蛋白质,结果表明嗜酸乳杆菌适合在含有虾壳的液体培养基中生长,且通过低pH(约3.5)及总酸产量(约2.0 g·mL-1)确定嗜酸乳杆菌发酵产生了大量乳酸,可用于虾壳脱矿物质过程。深海微小杆菌可以直接从蛋白质水解物中获得其碳和氮的需求量,虾壳可替代常用的培养基成分,降低发酵成本。(2)通过连续两步发酵(先嗜酸乳杆菌后深海微小杆菌发酵)发现,去除了85.94%±1.22%的蛋白质和94.68%±3.25%的矿物质,甲壳素回收率为47.82%,残余矿物质含量为2.52%±0.25%,残余蛋白质含量(4.65%±0.58%),通过扫描电子显微镜、红外和X射线衍射对单菌发酵、连续两步发酵获得的甲壳素进行表征,发现连续两步发酵样品的脱乙酰度和结晶度显著降低。(3)通过ARTP诱变系统将深海微小杆菌进行诱变筛选,确定用于发酵提取甲壳素的的菌株为MS 10017(保藏号为CCTCC M 2019795),其蛋白酶活性比深海微小杆菌高36.39%。经发酵后的样品去除了91.48%±2.60%的蛋白质,脱除了99.84%±0.36%的矿物质,并回收了70.18%±2.68%的甲壳素,且该诱变菌株可用于多代的培养及发酵而不使蛋白酶活性降低。(4)在摇瓶发酵的最佳条件下建立小型发酵罐发酵方法。在小型发酵罐发酵水平下制备甲壳素,在72 h后脱蛋白程度约为91.60%,甲壳素回收率为83.22%±1.01%,只需发酵72 h便能够达到摇瓶发酵的脱蛋白质的程度。将发酵过程中使用的海水资源减少了淡水的使用,可应用于工业化大规模生产,同时化学试剂的使用明显减少。产生的具有高营养价值的富含蛋白质的发酵液,对于生产供人食用的高价值蛋白质具有巨大的潜力,该研究为从甲壳类动物壳绿色制备甲壳素提供了一种有效方法。