随着人们对虾蟹类水产品需求量的与日俱增，虾蟹壳固体废弃物大量累积，给环境造成了巨大的威胁。化学法作为虾蟹壳资源化的传统方法，操作简单且效率高，但需要消耗大量酸碱，环境污染严重。针对传统虾蟹壳利用工艺存在的问题，本文首先以甲壳素降解衍生物为原料合成多元低共熔溶剂（DESs）及DESs水溶液，并将其用于一步法提取虾蟹壳中的甲壳素。由于DESs一步法工艺成本偏高，开发微生物发酵法处理虾蟹壳的方法，进一步设计基于虾蟹壳原料特性的粗放式耦合发酵工艺，并将筛选出的DESs用于发酵法提取的甲壳素中残钙和残蛋白的脱除，从而构建出一条从虾蟹壳中温和提取高品质甲壳素的清洁工艺路线，为虾蟹壳清洁利用提供新的思路。主要研究内容及创新性研究成果如下：（1）设计合成了多元DESs并完成一步法从虾蟹壳中提取甲壳素的研究。以甲壳素降解衍生物为原料合成18种DESs，并将其用于一步法从蟹壳中提取甲壳素。通过引入N-乙酰-D-氨基葡萄糖抑制提取过程中甲壳素的降解，显著提高了甲壳素的收率和分子量，最优条件下甲壳素收率从66.2%提高至85.6%。DESs法从蟹壳提取的甲壳素的相对分子量为3.92×105 Da，是传统酸碱法所得甲壳素的3.16倍。DESs也具有良好的循环利用性能，五次循环后甲壳素的纯度仍可达80.4%。该一步法具有环境友好、高效且可再生等优点。（2）开发了DESs水溶液一步法从虾蟹壳中提取甲壳素的方法。以葡萄糖酸和氨基酸为原料合成了19种低粘度的DESs水溶液，并将其用于一步法从虾蟹壳中提取甲壳素。与传统酸碱法相比，DESs水溶液法从蟹壳得到的甲壳素收率提高1.21-1.37倍，甲壳素的相对分子量提高3.02倍。机理分析发现氨基酸的引入增强了体系中氢键的相互作用，DESs主要作用于碳酸钙和蛋白质，对甲壳素的结构无显著影响，从而抑制甲壳素的降解，提高甲壳素的收率和分子量。该方法有效解决了DESs体系高粘度的问题，同时兼具绿色、高效且可再生等优点。（3）开发了微生物发酵法处理虾蟹壳的粗放式发酵工艺。从五种常见菌种中优选出高效生产乳酸的芽孢杆菌P38，并通过发酵过程调控解决了产酸能力不足的问题。同时完成了以廉价工业废糖蜜为碳源、虾蟹壳为钙源的封闭式发酵工艺，采用多次添加虾蟹壳的方式改善了发酵过程pH调控问题。在封闭式工艺的基础上，开发了传统搅拌式发酵罐中的粗放式发酵工艺，其中蟹壳最大添加量为20%，发酵周期为10-14 h，甲壳素的收率为94.5%；虾壳最大添加量为10%，所需发酵周期为6-8 h，甲壳素的收率为96.8%。该方法一定程度上解决了DESs处理虾蟹壳工艺成本偏高的问题，且反应条件温和、可控制性强、甲壳素收率高。（4）开发了基于虾蟹壳原料特性的粗放式耦合发酵工艺。在传统搅拌罐式发酵工艺的基础上，完成了单个和多个类固定床串联的粗放式耦合发酵工艺。单个类固定床工艺中，虾壳和蟹壳最大添加量分别为15%和30%，乳酸终浓度分别为32和84 g/L；多个类固定床串联的工艺中，虾壳和蟹壳最大添加量分别为25%和50%，乳酸终浓度分别为52和126 g/L。与传统搅拌罐式发酵工艺相比，单个和多个类固定床串联的工艺显著提高了反应体系的固含量和乳酸终浓度。该粗放式耦合发酵工艺有效解决了虾蟹壳原料易沉降导致传统搅拌罐式发酵工艺中反应体系固含量难以提高的问题，提高乳酸终浓度、产酸速率和糖酸转化率，同时也进一步解决脱钙不均匀的问题，未来工业实施时可以实现半连续的耦合发酵。（5）在前述工作的基础上，考察了耦合发酵后原料中残钙和残蛋白的脱除方法，构建了微生物发酵结合DESs法从虾蟹壳中温和提取高品质甲壳素的清洁工艺路线。与传统酸碱法相比，微生物发酵结合DESs法的甲壳素收率由58.7%分别提高至91.5%和87.4%，相对分子量由1.24×105 Da分别提高至6.68×105 Da和6.26×105 Da。微生物发酵结合DESs法不仅解决了微生物发酵法脱钙脱蛋白不充分的问题，而且DESs仅用于脱残钙和残蛋白，减少了DESs的消耗，从而降低DESs处理虾蟹壳工艺成本。该清洁工艺路线具有良好的经济效益，具备大规模工业应用的潜质。