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蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）是一种单细胞绿藻,具有生长速度快、环境适应性强、营养方式多样的特性,利用水中氮素转化得到高价值的含氮化合物（如蛋白质、叶绿素等）的优势突出。人类工业社会的快速发展不仅加速了硝酸盐排放带来的严重水污染和健康问题,也激增了对食物蛋白和饲用蛋白的巨大需求。本文利用含高硝酸盐的培养基兼养培养蛋白核小球藻,系统研究其消耗硝酸根和联产高价值生物质的能力,以期实现含硝酸盐的废水或废酸的深度处理与资源化利用。本研究首先在摇瓶体系中建立了蛋白核小球藻的多种培养条件,考察其对硝酸根的消耗能力并进行了优化;随后在光发酵罐系统中进一步优化了操作工艺参数,强化了蛋白核小球藻快速消耗硝酸根的同时联产高蛋白生物质的效能。针对微藻生物质产品开发需求,系统评价了蛋白核小球藻鲜活制品的低温保藏技术和保藏效果。主要研究结果如下:1.较高的起始细胞密度和较低的初始硝酸钠浓度均可促进蛋白核小球藻快速消耗硝酸根。采用补料分批的兼养培养模式,当接种密度为1×108 cells/m L、硝酸钠浓度为15 g/L时,连续培养6天即可获得最大生物量浓度35.95 g/L和最高硝酸根平均消耗速率2.06 g/L/d,细胞内蛋白质含量最高可达到细胞干重的42.44%。提高光照强度可促进小球藻细胞生长,但对硝酸根的消耗无显著影响。通过阶梯式调光培养模式,在补糖的同时将光强从120μmol/m2/s逐步增加到210μmol/m2/s,能显著提高细胞的比生长速率,最高达到0.65 d-1,同时细胞内的总叶绿素含量和总类胡萝卜素含量相较于恒定式光照模式下分别提高了8.19%和102.78%。2.在5 L光发酵罐中系统比较了初始葡萄糖浓度、硝酸钠浓度和发酵p H值控制点对蛋白核小球藻细胞生长、消耗硝酸根和联产蛋白质的影响。建立了优化培养条件为:初始葡萄糖浓度5 g/L、硝酸钠浓度10 g/L,在自动滴加0.5～1.0 mol/L稀硝酸母液控制发酵p H值6.5的同时实现补充氮源。在分批补料培养模式下,采用阶段性葡萄糖补料策略控制糖水平在10～20 g/L之间并连续光发酵60 h,蛋白核小球藻生物量产率为7.88g/L/d,最高硝酸根平均消耗速率和蛋白质产率分别高达5.15 g/L/d和4.51 g/L/d,显著高于其他培养条件下（p<0.05）。3.系统比较了种子液生长状态和不同白光光质对蛋白核小球藻细胞生长的影响,在5 L光发酵罐中进一步强化了蛋白核小球藻消耗硝酸根及联产蛋白质的效能。结果表明,对数末期和稳定后期的蛋白核小球藻兼养种子液接种到新的培养基中,都能保持较快的生长增殖,细胞生物量产量及比生长速率之间无显著性差异;但光发酵培养过程中维持的补糖水平对细胞生长、硝酸根消耗速率和蛋白质产能都有显著影响（p<0.05）。采用自然白光（R:G:B=18.9:76.1:5.1）进行两批次半连续培养180 h的过程中,生物量产率在培养结束时达到最大值,为7.22 g/L/d,硝酸根平均消耗速率在培养的两批次依次分别为3.88 g/L/d和2.86 g/L/d。采用正白光和暖白光的混合白光（R:G:B=14.6:83.0:2.4）进行四批次半连续培养276 h的过程中,硝酸根平均消耗速率在培养的四个批次依次分别为3.69 g/L/d、3.10 g/L/d、2.29 g/L/d和1.94 g/L/d,细胞内蛋白质含量在培养的第264 h（第四批次）达到最大值,为细胞干重的55.64%。在第二批次培养过程中,在上述混合白光下硝酸根、磷酸根的平均消耗速率以及蛋白质产率,相较于自然白光条件下分别提高了8.39%、30.0%和22.71%。4.经过反复离心、BG11培养基洗涤等预处理后制备蛋白核小球藻浓缩藻膏(8×1010cells/m L),再用BG11培养基重悬、稀释获得藻液（1×108 cells/m L）。系统评价了浓缩藻膏和藻液是否经过巴氏杀菌后处理并分别保藏在两种条件（18～25℃室温和4℃冷藏）下,其连续保藏15天后的细胞相对活性和营养保持率。最优结果显示,预处理后鲜活制品直接保藏在4℃下效果最佳。其中,藻液的细胞活性、总叶绿素含量、总类胡萝卜素含量和蛋白质含量分别为保藏前的61.36%、100%、100%和100%;浓缩藻膏的细胞活性、总叶绿素含量、总类胡萝卜素含量和蛋白质含量分别为保藏前的48.26%、97.20%、100%和98.20%。