我国对虾（Fenneropenaeus chinensis）资源极为丰富,随着我国水产养殖业和海洋捕捞业的迅速发展,虾产量不断增加,仅对虾年产量就达30万吨。为了便于保鲜,大部分虾均以无头无壳的冷冻虾仁形式提供于国际市场,从而产生大量的虾头、虾壳废弃物。这些虾类废料如果不精深加工可造成水产资源的浪费,增加水产品的加工成本,并对生态环境造成污染。糖尿病已成为现代威胁人类的主要疾病之一,仅次于心血管系统疾病和肿瘤。由于化学药物的副作用,因此从传统中草药、食品资源以及从农产品副产物资源中寻找治疗糖尿病或辅助降血糖的药品和功能保健食品具有重要意义。有研究表明,虾壳里面的虾青素和壳聚糖具有一定的降血糖作用,但尚未有关于虾壳多肽降血糖活性及其相关产品研发的研究。此外,近年来对虾加工废弃物中回收营养、活性成分的研究一般都会用到大量的酸、碱及有机溶剂,这样不仅生产成本高,而且会造成二次污染。因此,充分利用虾加工废弃物日益受到国内外研究者重视。挤压加工技术是一种经济实用的新型加工技术,不仅应用于食品工业中,而且在饲料工业、油脂工业、酿造工业等领域中也有广泛的应用。有研究表明,不同处理方式可引起虾壳蛋白的结构产生不同的变化,从而影响其生物活性。成膜特性是蛋白质的重要功能特性之一,具有成膜能力的蛋白质可应用于多种食品体系。由于合成高分子材料在自然界中的降解速率缓慢,大量使用会给环境带来巨大的污染。因此在这样的背景下,基于天然高分子材料的研究越来越受到人们的广泛关注。研究表明,多种来源的海洋动物分离蛋白均具有良好的成膜能力,包括鱿鱼分离蛋白、罗非鱼分离蛋白、黄色条纹鲹分离蛋白和鳀鱼分离蛋白等。目前,对于大豆蛋白、明胶、乳清蛋白和玉米醇溶蛋白等的成膜特性研究较多,但尚未对虾壳废弃物蛋白的成膜性的文献报道。如果能将虾壳等固体废弃物合理地加工和开发利用,就能成为一种宝贵的生物资源,能为社会创造良好的经济效益。因此,为了提高虾壳废弃物资源的综合利用率,为其新型功能食品及药物开发提供理论依据,本文以虾壳为研究对象,首先系统地研究了虾壳活性肽的高效制备方法、理化性质,并确定其氨基酸组成,获得了具有较高α淀粉酶抑制活性的虾壳废物水解产物（SSWH）。同时采用挤压技术对虾壳废弃物进行预处理并采用主成分分析法（PCA）对其预处理条件进行了优化,并用现代分析技术研究不同挤压参数对挤压后虾壳废弃物蛋白（SSWP）性质的影响。此外,还利用对虾壳废弃物蛋白、壳聚糖和乌龙茶、玉米须及黑豆皮的乙醇提取物构建成膜体系,对虾壳废弃物蛋白的成膜特性及不同种类、不同浓度的添加物对膜的性质的影响进行了深入的探讨。主要研究内容与结果如下:1.虾壳活性肽的高效制备方法、理化性质及其氨基酸组成研究（1）虾壳废弃物的酶解工艺研究:首先通过单因素实验研究了酶的种类（碱性蛋白酶,中性蛋白酶,复合蛋白酶,木瓜蛋白酶,胰蛋白酶和风味蛋白酶）、时间、温度、加酶量、液固比和pH值对多肽的α-淀粉酶抑制活性影响,确定了合适的影响因素及其水平,并选择中性蛋白酶用于酶解虾壳废弃物。然后利用响应面方法学与Box-Behnken设计（RSM-BBD）结合来优化中性蛋白酶的浓度,液固比和水解时间,并得到如下回归方程:Y=41.89+3.29A-0.39B-4.54C+5.22AB-4.81AC+0.73BC-6.67A²-6.47 B²-8.55C²。由上述方程可得最佳酶解条件:酶浓度为5.4%（w/w）,液固比为13 mL/g,时间为4.1 h,温度为50°C,pH为值7.0。在此条件下获得的虾壳废弃物酶解物的α-淀粉酶抑制率为43.4%,与预测模型一致。（2）以α-淀粉酶抑制率为指标、优化所得的虾壳废弃物酶促水解液为研究对象,测定其氨基酸组成、分子量分布、抗氧化性能。结果表明:（a）采用PITC柱前衍生氨基酸分析法对虾壳废弃物酶解液进行氨基酸组成分析。酶解液中含有较多的Gln、Asn、Arg、Pro、Ile和Phe等氨基酸,而His、Ala和Lys的含量很少。在氨基酸比分（Amino acid score）评价中,Trp、Ile、Met、Tyr+Phe和Thr都超过了1,除了Val和Leu,说明Leu可能是SSWH中的限制氨基酸。此外,必需氨基酸含量为278 mg/g,这表明虾壳废弃物酶解物比推荐的标准蛋白质（FAO/WHO）具有更高的营养价值。（b）通过超滤分析其分子量分布,结果表明:虾壳酶解液主要由分子量小于4kDa的小分子肽组成,且超滤能有效的对其按照分子量大小进行分离。（c）本实验采用三种抗氧化模型来评估虾壳酶解液的体外抗氧化活性,通过测定酶解液的DPPH自由基清除能力、还原力能力和抑制脂质过氧化能力来评价其抗氧化能力。虾壳废弃物酶解液的DPPH自由基清除率IC₅₀值为6.78mg/mL;在还原力评价中,当虾壳废弃物酶解液浓度为0.26 mg/mL时,吸光度值为0.236。在抑制脂质过氧化的实验中,酶解液的IC₅₀值为0.871 mg/mL,以上三组实验结果均表明了虾壳废弃物酶解物具有较强的抗氧化活性。2.挤压处理对虾壳废弃物蛋白的性质影响研究（1）本实验在挤压处理过程中设置了水分含量（20%、25%和30%）和温度（100°C、125°C和150°C）两个条件,对虾壳废弃物原料进行高温恒压挤压处理。用碱提酸沉的方法提取其中的蛋白,并采用考马斯亮蓝方法测定其蛋白质含量。结果表明各挤压组蛋白样品的得率与对照组样品有着较为显著地差异（p<0.05）,且都高于对照组即未处理组的得率。另外,挤压后的虾壳蛋白含量也都高于对照组样品。此外,紫外扫描（UV）结果也表明挤压后的虾壳废弃物蛋白的吸收在220-230 nm和260-280 nm之间都有明显的增加,这同时也验证了挤压后蛋白含量的增加。（2）对挤压改性后的虾壳蛋白进行氨基酸组分分析,结果表明氨基酸的种类并没有发生改变,但是含量具有不同程度的改变,其中差别最大的是Leu、Ile和Cys。（3）利用扫描电镜（SEM）观察挤压前后虾壳蛋白的微观结构的变化。结果发现挤压改性后的虾壳废弃物蛋白的微观结构发生显著改变,挤压前的虾壳废弃物蛋白颗粒分散,内部平滑,挤压处理后的虾壳蛋白没有分散的颗粒状,结构致密均匀,具有明显的层次感。此外,利用差示扫描量热仪（DSC）测量挤压后的虾壳废弃物蛋白,结果显示挤压后的虾壳废弃物蛋白具有良好的热稳定性。（4）利用圆二色谱（CD）观察挤压前后虾壳废弃物蛋白的二级结构的变化,并用CDPro软件分析了相应的二级结构（包括α-螺旋,β-折叠,转角和无规卷曲）含量变化。与未处理组的虾壳废弃物蛋白相比,经过挤压处理后的蛋白具有更多的二级结构构象。不同挤压条件下处理后的虾壳蛋白在220nm附近的负椭圆率增加,表明其α螺旋含量增加了,该结果与CDPro软件分析一致。此外,CDPro软件分析结果显示挤压处理导致了虾壳废弃物蛋白α-螺旋增加和β-折叠减少,使得虾壳废弃物蛋白的构象从有序到无序转变。（5）对挤压处理后虾壳废弃物蛋白的功能特性,包括溶解度、乳化性和乳化稳定性、持水持油能力和起泡性及起泡稳定性进行了研究。结果发现物料水分的水分含量和挤压温度越高,虾壳废弃物蛋白的持水持油能力及起泡性和起泡稳定性逐渐增加。而经过挤压,虾壳蛋白的溶解度和乳化性及乳化稳定性增高,但是与挤压时的水分含量和挤压温度并不呈现显著的依赖性。（6）对于虾壳废弃物蛋白的体外抗氧化活性,本实验通过测定虾壳废弃物蛋白的DPPH自由基清除能力、还原力能力和抑制脂质过氧化能力来评价其抗氧化能力。结果显示经过挤压后的虾壳蛋白的抗氧化活性显著高于未挤压的虾壳蛋白的抗氧化活性,并且还具有浓度依赖性,即抗氧化能力随蛋白浓度的增加而增强。（7）此外,本实验还利用主成分分析法,优化了对虾壳废弃物进行挤压处理的最佳条件,结果表明在物料水分含量为25%和挤压温度为150°C的条件下,获得的虾壳废弃物蛋白具有更好的营养和开发利用价值。3.虾壳废弃物蛋白生物复合膜的制备及其性质研究（1）本实验成功的制备了壳聚糖虾壳蛋白膜（P-C）、乌龙茶壳聚糖虾壳蛋白膜（P-C-OTE）、玉米须壳聚糖虾壳蛋白膜（P-C-CSE）和黑豆皮壳聚糖虾壳蛋白膜（P-C-BSSCE）,并用电子千分尺测定膜的厚度。结果表明,所有膜体系的厚度均在0.11-0.22 mm之间。（2）在UV光下,与对照膜（P-C）相比,其他所有膜都在280 nm的波长下显示出低透光率。此外在600 nm处,添加了5%的黑豆皮提取物（BSSCE）的壳聚糖虾壳蛋白膜在紫外光下的透射率很低,只有3.16%,而对照膜达到了43.75%。此外,壳聚糖虾壳蛋白膜的不透明度值为2.45 mm^-1,而与乌龙茶提取物（OTE）、玉米须提取物（CSE）和黑豆皮提取物混合的壳聚糖虾壳蛋白膜的不透明度值均大于对照膜,且显示出更不透明的趋势。（3）扫描电镜结果表明:所有虾壳蛋白膜的表面均为细密、平滑、无空隙的结构,具有良好的成膜能力。差示扫描量热仪测量结果表明:对照膜的转变温度为136.9°C,显著地低于与乌龙茶提取物、玉米须提取物和黑豆皮提取物混合的虾壳蛋白膜,表明对照膜比其他复合膜更脆软且弹性更大。（4）色度仪测定结果表明:随着乌龙茶提取物、玉米须提取物和黑豆皮提取物的浓度在成膜体系中的增加（1%、3%和5%）,导致乌龙茶壳聚糖虾壳蛋白膜、玉米须壳聚糖虾壳蛋白膜和黑豆皮壳聚糖虾壳蛋白膜的明度L^*值下降。与不同浓度黑豆皮提取物混合的壳聚糖虾壳蛋白膜的色度a^*值显著大于其他所有的复合膜包括对照膜（p<0.05）,而与不同浓度玉米须提取物混合的壳聚糖虾壳蛋白膜色度b^*值显著大于其他所有的复合膜包括对照膜（p<0.05）,说明不同浓度和种类的添加物能够显著地影响生物复合膜的色度值从而影响它们的应用。（5）本文对虾壳废弃物蛋白生物复合膜的体外抗氧化功能也进行了研究。结果表明:无论是DPPH自由基清除能力、还原力能力还是抑制脂质过氧化能力,与乌龙茶提取物混合的壳聚糖虾壳蛋白膜都展现出显著地抗氧化能力（p<0.05）。另外在三种模型中,对照膜的抗氧化能力显著低于其他复合物（p<0.05）。