小球藻（Chlorella）是一种圆形单细胞绿藻,含有丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸、色素、淀粉等活性物质,是研究微藻领域的热门方向之一。所有小球藻都可以利用光能进行光合作用,也有部分小球藻在黑暗条件下可以利用有机碳源进行异养生长,但在异养条件下的小球藻蛋白质含量普遍低于自养培养。本论文将筛选适合小球藻MBFJNU-17生长和蛋白质合成的碳氮源浓度组合;随后,研究分阶段调控培养对异养小球藻生长和机体代谢转化的影响,获得最适合提高异养小球藻蛋白质含量的阶段调控策略;最后,利用10 L发酵罐验证阶段调控方法的可行性。主要内容和结果如下:（1）选择16种碳氮源浓度组合培养基异养培养小球藻MBFJNU-17,比较分析不同碳氮源组合对小球藻生化组成的影响。实验结果表明低碳高氮浓度有利于小球藻蛋白质的合成,即培养基中葡萄糖和尿素的浓度分别为20 g/L和8 g/L,其蛋白含量最高,为54.66±1.47%,但此时生物量较低,只有7.13±0.25 g/L,尿素含量增加至12 g/L时,得到最大的叶绿素含量为1.60±0.06%。随着葡萄糖浓度增加至80 g/L,尿素浓度为12 g/L时,在相同时间内可获得最大生物量,为17.23±0.85 g/L,蛋白质含量为42.53±4.15%。葡萄糖浓度为80 g/L,尿素浓度下降至1g/L时,小球藻生物量、蛋白质及叶绿素含量均下降,其淀粉及油脂含量达到最高,分别为51.23±2.35%和18.73±1.73%。经过一定的培养周期,过量的葡萄糖浓度（大于40 g/L）和尿素浓度（大于4 g/L）消耗并不完全,剩余较多。因此,可通过改变培养基中碳氮源浓度来得到不同生化组成的小球藻藻粉。（2）利用分阶段调控异养小球藻MBFJNU-17,第一阶段为氮饥饿培养阶段,在低氮培养基中异养小球藻达到一定生物量,但此时蛋白质含量偏低,第二阶段为氮过度补偿阶段,利用三种不同方案（A:无菌离心转移至不同氮源浓度的新鲜培养基,B:原始培养液补入相应碳源和氮源,C:无菌离心转移至只含碳源和氮源的培养基）对小球藻进行富氮培养,并优化第二阶段培养基中的尿素浓度（1 g/L、2 g/L、3 g/L和4 g/L）。结果表明方案A中,当尿素浓度为3g/L时,小球藻蛋白质含量从21.07±1.83%上升至56.02±2.22%,而淀粉含量则从57.42±0.06%降低至6.85±0.60。B方案中,尿素浓度为3 g/L时,蛋白质含量最终达50.97±1.77%,淀粉下降至7.61±0.81%。C方案中,当尿素浓度为4 g/L时,小球藻蛋白质含量最高只达30.15±3.93%。考虑到方便操作,分阶段调控培养采用方案B更为恰当,且添加的最适尿素浓度为3 g/L。（3）分别测定分阶段调控异养小球藻MBFJNU-17两个阶段和自养培养模式下小球藻生物量和生化组成含量。结果表明:通过分阶段调控异养小球藻MBFJNU-17,其生化成分在淀粉与蛋白质之间转化,通过透射电镜,可清楚看到第一阶段小球藻胞内大量淀粉颗粒,第二阶段培养结束后胞内淀粉已转化为蛋白质,最终小球藻蛋白质含量可达到自养水平,同时其脂肪酸和氨基酸组成类型和相对含量与自养小球藻相比,并没有太大的差异。分阶段调控策略对异养小球藻F9提高蛋白质含量也同样适用。（4）小球藻MBFJNU-17通过利用奢侈吸收和过度补偿两种机制在10 L发酵罐中进行发酵调控培养,并比较其蛋白质含量的变化。在奢侈吸收机制中提高小球藻蛋白质含量的效果不明显。而过度补偿机制中,在缺氮-富氮培养条件下,小球藻MBFJNU-17蛋白质含量在氮饥饿阶段不断下降,补充充足的氮源后,蛋白质含量在一定时间内逐渐上升后下降,发酵过程小球藻蛋白质含量最高达36.81±0.28%,放罐时降低至24.9±0.89%;在低氮-富氮培养条件下,小球藻MBFJNU-17蛋白质含量提高至45.28±0.32%,最终蛋白质含量维持在40%以上,放罐蛋白质含量为43.26±0.32%。因此低氮-富氮阶段调控异养小球藻MBFJNU-17对提高其蛋白质含量有一定作用。本文分析了不同碳氮浓度组合对小球藻生理生化的影响,并确立了分阶段调控提高异养小球藻蛋白质含量的策略,同时,在10 L发酵罐中得到验证其可行性的结果。