虾、蟹壳的主要成分为甲壳质，是一种天然高分子化合物，是由上千个单糖以糖苷键相连形成的高聚物。虽然不能直接食用，但其衍生物在食品工业中应用非常广泛，并可直接用于制造各种海洋食品，是一种重要的食品添加剂。
一、甲壳质的化学结构、分布与应用
甲壳质，也称甲壳素或几丁质（Chitin），是一种含氮的多糖（多聚乙酰氨基葡萄糖）。即2-乙酰氨基-2脱氧-D-葡萄糖。它的分子结构与纤维相似，只是C2的羟基被乙酰基所取代。在自然界中，甲壳质是一种产量最高的氨基多糖。甲壳质本身不是天然存在的化合物，它是一种天然存在的糖蛋白的降解产物。换句话说，甲壳质是可以从一种特殊的糖蛋白中分离出来的辅基。
这种糖蛋白存在于许多低等动物，特别是节肢动物如虾、蟹等外壳中，甲虫、蝗虫等昆虫外皮中，同时也存在于低等植物如菌、藻类的细胞壁中地球上分布非常广泛，年产上百亿吨，是仅次于纤维素的第二大类。
这种蛋白糖有时被称为“天然几丁质”（甲壳质），以区分于通常所说的纯甲壳质。
我国具有巨大的甲壳资源和广阔的社会需求市场，对几丁质的开发亦已进入诸如人造皮肤、医用吸收性手术缝合张线，天然止血海绵等高新技术领域。所有这些，从一个侧面充分发展现了甲壳资源下脚料综合开发具有巨大价值。此外，甲壳资源下脚料中蛋白质资源的利用亦值得重视。如前所述，人们虽然已经认识到资源几丁质开发的潜在价值，但在提取几丁质的过程中，其中的蛋白质却基本上随同废水被排弃，这不仅是一种资源浪费，同时也对环境造成污染。结合几丁质的提取，可获得的甲壳蛋白质回收物的氨基酸测定结果表明：甲壳蛋白质回收物含16种氨基酸，全氨基酸总量为43.48％。必需氨基酸占总酸量的47.72％，与非必需氨基酸的比值为91.27％，符合或超过FAO／WHO的要求，从其潜在价值看完全可列为优质蛋白资源。可作保健食品、生物医药、日用化妆品、织物整理剂、印花固着剂、防水涂料、电线包布、透明纸、塑料、人造纤维等。
由于甲壳质和壳聚糖无味、无毒，可被降解，不会造成环境污染。在食品工业中，它的用途广泛，作为絮凝剂可加速固、液分离，增强液体的透明度或自液体中分离出固体微粒，以提高固体产品得率。这方面，已经在糖汁净化、酒和食品工业废水处理中得到应用。在婴幼儿食品中加入甲壳质的水解产物乙酰氨基葡萄糖及其寡糖，能促进肠道中乳酸菌的生长，有利于婴幼儿的健康。食物中添加水溶性甲壳氨（NOCC），不仅具有抑菌保鲜作用，而且NOCC还具有螯合体内重金属铅，而使之排出体外的独特解毒功效。作为仿生食品的结构填充剂、食品增稠剂、乳化剂和包装薄膜，甲壳质也具有优越性。表6-12-5为甲壳质的应用简介。
二、自虾、蟹壳中提取甲壳质和壳多糖 作为甲壳质原料的虾蟹壳，含有（以自然干物计算）10％～12％的水分、25％～45%的无机盐和43%～65%的有机物。在有机物中，甲壳质约占75%～85%，蛋白质约占12%～22%，色素占0.1%～0.25%，其余为少量油脂等。甲壳质的生产工艺主要是根据原料中非甲壳质成分的性质、含量，采用化学方法顺次破坏并除去这些成分，以制得纯粹的甲壳质，然后用浓碱处理，脱去乙酰基即得壳聚糖。 1．生产工艺流程 虾蟹壳→捣碎→浸酸→水洗→碱液煮→脱色→水洗→还原→水解→脱水→甲壳素→浓碱保温→水洗→脱水→壳聚糖 2. 生产工艺要点。 (1)原料处理 原料力求新鲜，否则生产的甲壳素产量和质量都会降低。新鲜的原料必须除去其中的肉质、污物，用水洗净。如果短时间内不加工，可将洗净的原料晒干后贮藏。 （2）浸酸 浸酸旨在除去原料中的碳酸钙和硝酸钙，因为这些成分在虾蟹可中含量相当高。浸酸可用工业盐酸或废盐酸，浓度视原料种类而不同，一般虾壳用5%，河蟹壳用10%，海蟹壳用10～15%，浸渍过程中应经常搅拌，如发现原料并未浸渍软已无气泡发生，说明酸量不足，应补充加入一些浓酸，或浸入新的酸液。当原料全部软化，不再有气泡发生，浸酸过程即可完毕，一般需2～3天。浸酸后的原料取出，用水洗至中性。 （3）碱煮 目的是除去蛋白质及油脂，并破坏部分色素。碱液浓缩为8～10%，边搅拌边煮沸2h左右，蛋白质逐渐被碱液溶解，而与甲壳素脱离，油脂皂化后溶于碱液，部分色素被破坏，颜色变浅。原料经碱料煮沸以后，取出用水洗去碱液，为缩短洗涤时间和节约用水，厂家如盐酸以中和残余的碱，再用水洗。 （4）氧化脱色 虾蟹壳中的主要色素为虾虹素，在虾、蟹死后和煮后变为红色它在浸酸和碱液煮的过程中并不能全部破坏，需用氧化脱色。通常先将洗净的软壳压榨去水，加浓度为1% K2MNO2酸性溶液，浸渍1～2h,取出用水冲洗。 （5）还原剂漂白 经高锰酸钾处理后的原料，需用还原才能完全去掉高锰酸钾所沾染的紫色。一般采用草酸、硫代硫酸钠、重亚硫酸钠等，浓度为1～1.5%。在还原过程中应不断将原料翻动，使退色均匀完全。将漂白后原料取出，用水洗净，干燥后得半成品—不溶性甲壳素。 （6）脱乙酰基 甲壳素在浓碱作用下脱乙酰剂成为可溶性甲壳素。一般采用浓度为40%NaOH于60～800C保温20～24h。NaOH浓度一定时，脱酰基反应速度随温度升高而加速，例如用40%NaOH溶液，在135～1400C下1～2h就可脱净乙酰基，而在50～600C需一昼夜才能脱净。但从制品色泽看，低温处理的成品色泽好。如经1000C，3h处理的产品为黄褐色，在660C22h处理的为微黄色，经300C,120h处理的则为洁白色。 检查乙酰基是否脱去的方法：取甲壳素样品，洗去碱液，浸入1.5～3%的醋酸中，溶解，就说明已脱去乙酰基。 将脱乙酰基的甲壳素取出，水洗，干燥即得壳聚糖。若要制成颗粒状，则将其溶于2～5%的醋酸中，过滤。滤液中加稀碱使之呈微碱性，粘稠的甲壳素溶液即成颗粒沉淀，用水充分洗涤，干燥后即为成品。
