叶黄素是一种重要的初级类胡萝卜素,被广泛用作饲料添加剂和天然着色剂,且在一些老年疾病的预防和缓解方面具有重要作用。微藻作为新兴的叶黄素来源备受关注。本论文优化了小球藻（Chlorella sorokiniana FZU60）自养生产叶黄素的培养条件,以及探究了其自养联产叶黄素和蛋白质的最佳培养策略。进一步通过高盐度适应性进化法获得了耐盐株,并对其叶黄素生产情况进行了表征。在此基础上,考察了耐盐株和原始株在50 L柱状光反应器上的放大培养情况。主要研究结果如下:考察了不同培养条件对小球藻FZU60自养生产叶黄素的影响。结果表明,在BG11培养基中氮磷浓度比为25:1、硝酸钠浓度为750 mg/L、盐度为0%,以及培养温度为35°C、光照强度为600μmol/m~2/s时,小球藻FZU60可获得最佳的生物量产率（852.76 mg/L/d）和叶黄素产率（6.58 mg/L/d）,比初始条件分别提高了45.65%和41.17%。考察了不同培养策略对小球藻FZU60自养联产叶黄素和蛋白质的影响。结果表明,在分批培养过程中,当氮源刚耗尽时藻株FZU60具有最高的叶黄素和蛋白质产率。采用半连续培养策略可实现叶黄素和蛋白质的持续稳定生产,其中75%置换率（Semi-batch III）培养效果较佳。流加培养策略可明显提高叶黄素和蛋白质产量,其中全培养基流加（Fed-batch II）培养效果较好。而两阶段培养不仅可实现连续稳定生产,而且还可获得较高的叶黄素和蛋白质产率,最终藻株FZU60的叶黄素含量及产率可分别达8.74 mg/g和15.31 mg/L/d,蛋白质含量及产率分别达632.00 mg/g和1080.41 mg/L/d。采用适应性进化法筛选耐盐株,分析了驯化过程藻细胞组成的变化,以及对比了耐盐株和原始株的叶黄素生产情况。结果表明,通过高盐度适应性进化可获得在5%盐度下生长的耐盐株,其脂质、蛋白质含量均有所提高,但碳水化合物含量有所降低,而色素含量变化不明显。与原始株相比,耐盐株在3%盐度下的生物量产率和叶黄素产率分别提高了23.05%和24.06%。采用50 L柱状反应器,考察了不同接种量和通气量对藻株FZU60放大生产叶黄素的影响。结果表明,当接种量为0.10 g/L、通气量为0.05 vvm时,藻株FZU60具有较高的细胞生长速度及叶黄素含量。在此基础上,使用3%盐度进行放大培养时,耐盐株的生物量产率和叶黄素产率可分别达207.97 mg/L/d和1.92mg/L/d,比原始株分别提高了20.36%和25.75%。