虾青素在饲料、食品及保健品等领域应用广泛,雨生红球藻是天然虾青素的最佳生物来源。目前雨生红球藻光自养培养生产虾青素的两步法存在产量低、易污染、易受天气影响等缺点,导致雨生红球藻来源的虾青素成本高昂。笔者所在团队开发的“异养-稀释-光诱导”串联培养（SHDP）工艺,通过异养代替光自养,可稳定、高效地获得绿色细胞。该工艺解决了绿色阶段产量低、易污染的问题,尽管笔者所在团队前期在雨生红球藻异养细胞光诱导积累虾青素方面已经开展了相关研究,但尚未实现产业化。在前期工作基础上,本文对雨生红球藻异养细胞光诱导积累虾青素产业化过程中遇到的进入光诱导的异养细胞质量评价缺乏可靠的方法、光诱导过程前期光照过强而后期光照不足、异养与光诱导选址的矛盾、外源生物污染、缺乏规模化生产藻粉的干燥工艺等5个关键问题开展了系统的研究,主要内容和结果如下:（1）基于多元统计分析建立了对异养细胞虾青素积累能力的综合评价方法。雨生红球藻异养细胞的多个指标影响其虾青素积累能力,可通过多元统计分析获得的综合评价值D来评价绿色细胞虾青素积累能力,绿色细胞中叶绿素含量、蛋白含量、单个细胞大小、厚壁孢子比例与虾青素积累能力正相关,这些参数越大虾青素积累能力越强。（2）开发了水平管光生物反应器异养细胞逐级稀释工艺,并得到生产验证。通过调节细胞密度,尽可能地维持了藻液内部平均光强,加强了诱导后期的光胁迫,确保最大幅度提高虾青素含量,促进了虾青素高效积累;在5排并联的16.5 m3水平管反应器中,最佳逐级稀释工艺为稀释2次,初始接种3排管,初始密度为1 g·L-1;采用逐级稀释工艺后,虾青素百分含量从2.56%提高到3.40%,单位异养细胞虾青素产量从41.0 mg·g-1提高到 55.0 mg·g-1。（3）针对异养与光诱导选址的矛盾,建立了异养细胞异地光诱导工艺。首先考察了异养浓缩细胞冷藏时间对细胞活力的影响,4℃冷藏4天内,细胞活力仍有90%以上;冷链长途转运后的浓缩细胞,添加0.60mM硝酸根可以改善转运后的浓缩细胞的光诱导效果,虾青素体积含量较浓缩细胞直接诱导提高了 25.7%;最终,通过异养细胞异地光诱导工艺,冷藏运输后的异养细胞在云南保山施甸与香格里拉两地,在16.5 m3水平管反应器中光诱导后,虾青素体积含量分别达到50.57和29.14mg·L-1,虾青素百分含量分别达到了 3.63%和2.75%。（4）建立了异养细胞户外光诱导外源生物的防治策略。首先,建立了光生物反应器内次氯酸钠的分解模型并进行验证,根据模型优化了光生物反应器的消毒策略,确定采用2次消毒即可保证反应器内低水平的菌落总数,优化后的消毒策略可减少外源生物的感染,相比优化前光生物反应器虾青素体积含量提高了 1.37倍;光诱导过程中提高盐度至6‰可以抑制外源生物的滋生,减少外源生物污染所造成的损失。（5）进行了雨生红球藻干燥工艺的优化与放大。通过中试规模的研究,确定液滴干燥耗时和热量的佩克莱数是影响雨生红球藻喷雾干燥藻粉品质的关键因素;基于关键因素,通过优化出风温度,实现雨生红球藻喷雾干燥工艺放大,藻粉产率达37.04 kg·h1,藻粉得率达98.57%,藻粉虾青素年降解率小于10%,稳定性较好。本文通过对雨生红球藻异养细胞光诱导积累虾青素产业化过程存在的5方面问题开展研究,最终实现了雨生红球藻异养细胞光诱导积累虾青素的产业化,为SHDP技术的大规模推广奠定了基础;同时,本文对其它微藻产品的开发和产业化也具有重要的参考价值。