虾青素作为一种脂溶性酮式类胡萝卜素,其化学结构由4个异戊二烯以共轭双键的方式连接,两端各连接着一个六元环结构。特殊的化学结构使虾青素具有较高的抗氧化活性,广泛用于医药、保健品、化妆品和水产养殖等领域。虾青素广泛存在于各种藻类、真菌和甲壳类水产壳鞘中。其中,雨生红球藻（厚壁孢子）作为目前天然虾青素最丰富来源,单个藻体内虾青素积累量最高可达4%。虽然,雨生红球藻具有虾青素积累量高、易规模化生产的特点,但是,因其厚壁孢子多层、厚而致密的细胞壁的存在,导致代谢产物虾青素提取困难。因此,雨生红球藻虾青素破壁提取作为下游生产工艺关键环节引起研究者极大关注。本文以雨生红球藻为原料,首先,对比了不同破壁方法（离子液体、酶、高压均质、酸处理）的提取效果、并深入研究了不同处理方法的破壁机理、最后比较了不同破壁方法提取的虾青素抗氧化活性和抑制肝癌细胞的增殖能力,为推动雨生红球藻高效提取及高值化应用提供理论指导。主要研究内容及结果如下:（1）不同破壁方法对虾青素的提取效果研究。本试验研究了离子液体、酶、高压均质和盐酸四种方法对雨生红球藻中虾青素的提取效果。采用响应面对离子液体、酶破壁提取雨生红球藻虾青素的工艺条件进行了优化。离子液体结果表明,以[Bmim]Cl离子液体为例,最佳破壁条件为:离子液体浓度45%、离子液体预处理温度63℃、提取温度54℃、理论提取率为89.27%,实际提取率为90.76±0.38%,相对偏差为1.6%。酶法结果表明,当纤维素酶和果胶酶酶活力配比1:1（U/U）,加酶量为7000 U/mL时,优化的最佳酶解条件为:酶解p H 4.9、酶解温度49℃、酶解时间6 h、理论提取率为70.21%,实际提取率为71.08±0.26%,相对偏差为1.2%。高压均质结果表明,当均质压力为100 Mpa时,虾青素的提取率为92.05±1.12%。酸水解结果表明,当盐酸浓度为4 mol/L时,虾青素的提取率为80.52±0.14%。因此,四种方法的提取效果依次为高压均质>离子液体>盐酸>酶。（2）不同破壁方法对雨生红球藻的破壁机理研究。本研究利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱、X-衍射、核磁共振和气相色谱质谱联用仪分析了离子液体、酶和盐酸对细胞壁的破壁机理。电镜结果表明,三种不同的化学技术对雨生红球藻细胞壁的破坏效果存在显著差异。经离子液体处理后的细胞壁出现大范围的凹陷现象,整个细胞表面呈蜂窝状。经酶处理后的细胞壁表面观察到多个不连续小孔。经酸处理后的细胞壁已被完全分解,失去了细胞的完整性其对细胞壁的破坏效果最强烈。红外光谱结果表明,经离子液体、酶和盐酸处理后,纤维素、半纤维素和木质素特征吸收峰强度明显减弱。其中,酶法对木质素的水解效果弱于其他两种方法。X-衍射结果表明,经离子液体、酶和盐酸处理后的细胞壁纤维素结晶度从12.93%分别增加到21.56%,24.28%和37.52%。核磁共振结果表明,纤维素的水解位点主要发生在无定形区域。气相色谱质谱联用仪结果表明,不同方法处理后的上清液单糖组成存在显著差异。盐酸处理的上清液检测到葡萄糖和甘露糖,酶法处理的上清液检测到葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖和木糖,而离子液体处理的上清液只检测到葡萄糖。（3）不同破壁方法提取的虾青素抗氧化活性和抑制肝癌细胞增殖能力的研究。本试验采用DPPH、ABTS、氧自由基吸收能力（ORAC）和过氧自由基清除能力（PSC）四种方法分析了不同方法提取的虾青素抗氧化活性。采用人肝癌细胞分析了不同方法提取的虾青素的抗增殖效果。结果表明:不同的破壁处理对虾青素的抗氧化活性存在显著差异。DPPH和ABTS自由基清除能力强弱依次为:盐酸>离子液体>高压均质>酶。氧自由基吸收能力（ORAC）强弱依此为:离子液体>酶>高压均质>盐酸,ORAC值分别为110.4±2.28μmol TE/g,98.87±1.91μmol TE/g,84.6±2.45μmol,46.3±1.21μmol TE/g。过氧自由基的清除能力（PSC）强弱依此为:酶>离子液体>盐酸>高压均质,PSC值分别为30.37±1.49μmol VCE/g DW,23.55±0.57μmol VCE/g DW,12.78±1.15μmol VCE/g DW,10.68±0.82μmol VCE/g DW。四种方法提取的虾青素抑制肝癌细胞的增殖效果依此为:离子液体>酶>盐酸>高压均质,IC50值分别为6.98μg/mL,11.17μg/mL,17.21μg/mL,19.46μg/mL。