随着虾、蟹水产品的大量生产与消费,虾蟹壳废弃物的生成量也日益增大。目前,水产加工行业对虾蟹壳的回收还停留于粗加工和简单利用上。较低的经济效益直接制约了虾蟹壳的资源化利用率。虾蟹壳中含有大量的甲壳素资源,通过深加工获得甲壳素衍生产品,是虾蟹壳废弃物资源化的有效途径。目前,甲壳素衍生物的工业化制备,多为化学处理方法,加工过程消耗大量的酸和碱,造成环境二次污染,且产品品质难以调控。而生物酶法由于其反应条件温和、污染小、产品质量稳定等优点,受到广泛的研究关注。本研究针对甲壳素衍生物酶法生产中所需的三种关键转化酶即甲壳素酶、壳聚糖酶和甲壳素脱乙酰酶进行开发,构建出表达酶的重组菌株,并研究其酶学性质。结果表明,甲壳素酶和壳聚糖酶的最适温度分别为55℃和45℃;两者的最适pH均为5.0左右;而甲壳素脱乙酰酶最适温度为40℃,最适pH约为7.0。酶促反应动力学的研究表明:甲壳素酶的米氏常数Km值为12.26 g/L,最大反应速率vmax为5.33μmol/(L·h);壳聚糖酶Km值为6.38 g/L,vmax为7.53μmol/(L·h);脱乙酰酶Km值为32.71 g/L,vmax为15.55μmol/(L·h)。壳聚糖酶对底物的亲和能力和高于其他两种酶。研究确定了以“脱钙—脱蛋白—脱色—羧甲基化”为工艺路线的甲壳前处理工艺。针对(GlcN)n壳寡糖类甲壳低聚糖,确定以羧甲基甲壳素为底物、酶组合为“甲壳素酶-脱乙酰酶”的最优制备方法,产率为8.82%;针对(GlcNAc)n甲壳寡糖类甲壳低聚糖,确定以甲壳素酶单酶解为制备方法,产率为8.92%;寡糖产物经TLC分析,表明酶法制备的两种甲壳低聚糖产物从二糖到六糖均有分布,其中二糖、三糖相对较多,六糖相对较少。对甲壳素酶的表达条件进行了优化:诱导剂IPTG的最佳浓度为0.3 mmol/L;最佳诱导时机为对数生长末期(OD600为4.0左右);最佳诱导温度与诱导时间分别为25℃和诱导6 h。利用发酵罐进行菌株的高密度发酵培养,最高酶活为90.22U/L。对酶液的保藏条件进行了研究,甘油与PEG400对甲壳素酶的保护作用较好,在甲壳素酶液的运输、存储中,可以向酶液加入终浓度为5%-10%的PEG400,保存于4℃,以保持酶的稳定性。