天然虾青素作为一种强抗氧化剂,其独特的共轭双烯以及不饱和羰基的化学结构赋予了它超强的抗氧化活性,同时具有抗癌特性、增强免疫力、预防心血管疾病及糖尿病等多种功能,被广泛应用在食品、化妆品、药品、饲料等工业领域,具有广阔的市场前景,但我国虾青素产业尚处于初级阶段,采用的生产菌种也是沿用国外多年研究的雨生红球藻和红法夫酵母,由于生产成本及技术难度高,天然虾青素的产量有限,国际市场上的价格居高,在一定程度上制约了天然虾青素的应用。本论文采用一株既具备雨生红球藻虾青素高含量,又具备红法夫酵母易于培养的特点,且在培养条件、虾青素提取工艺方面均表现出优良生产性能的植物乳杆菌为供试菌株,利用糖蜜作为主要原料,通过培养基优化以及发酵条件优化来提高植物乳杆菌的生物量和虾青素产量,从而实现植物乳杆菌的高密度发酵。主要研究结果如下:以糖蜜为碳源,对培养基配方进行优化,同时考察初始碳源浓度对植物乳杆菌生长和虾青素积累的影响。实验结果表明不论是种子摇瓶培养还是5L发酵罐培养,其初碳源浓度均为20 g/L时较为适合植物乳杆菌发酵需求,同时确定最佳培养基配方为:糖蜜20 g/L（以总糖含量计）,（NH₄）₂SO₄ 2.0 g/L、Na₂HPO₄·12H₂O 1.0 g/L。对植物乳杆菌5L反应器发酵工艺条件进行了研究,发现以上述培养基配方培养植物乳杆菌,在一定范围内,种子的接种龄对下一级发酵最终生物量与虾青素产量影响不明显,但以16h接种龄的比生长速率最高,可显著缩短发酵周期;过高的p H（<4.0）值不利于植物乳杆菌的生长和虾青素积累,因此植物乳杆菌发酵过程中宜将pH恒定控制为5.0;较高的溶氧量可以促进植物乳杆菌生长和积累虾青素,植物乳杆菌的溶氧发酵条件宜控制在40%⁸0%,在保证充足供氧的前提下,植物乳杆菌在稳定期仍可大量积累虾青素。在5L发酵罐中分别进行以过程pH为补糖依据的补料分批发酵、以总糖消耗为补糖依据的补料分批发酵及以过程DO为补糖依据的补料分批发酵,同时以分批发酵实验作为对照。结果表明:相对分批发酵,3种补料方式均可提高植物乳杆菌的生物量和虾青素积累量,其中以过程DO为补糖依据的补料分批发酵效果最佳,在该补料工艺中,发酵15¹6 h开始补料,保持搅拌转速和通气量不变,通过流加补料液控制溶氧使其维持在40%⁸0%,补料液流加时长35 h,补料液浓度为糖蜜200 g/L（以总糖含量计）、（NH₄）₂SO₄20.0 g/L、Na₂HPO₄·12H₂O10.0g/L,补料量占总装料体积20%,发酵结束时植物乳杆菌消耗发酵液营养成分:糖蜜70 g/L（以总糖含量计）,（NH₄）₂SO₄7.0 g/L,Na₂HPO₄3.5 g/L,植物乳杆菌生物量最大值达39.73 g/L,虾青素产量1.88 g/L,较分批发酵生物量提高2.6倍,虾青素积累量提高2.8倍。3种补料方式发酵液残糖分析结果表明,发酵全程保持较低但又足够植物乳杆菌利用的糖浓度较利于植物乳杆菌生长和虾青素积累。