虾青素,3,3’-二羟基-4,4’-二酮基-β,β’-胡萝卜素,是一种类胡萝卜素,分子结构中的共轭双键和α-羟基酮使其具有超强抗氧化性,被广泛应用于养殖、食品、化妆品和医药等行业。天然虾青素主要依靠红发夫酵母和雨生红球藻生产。红发夫酵母因具有生长速率快、培养周期短、培养条件简单、无需光照以及可高密度培养等特点,迅速成为国内外研究的热点。但是,红发夫酵母的虾青素产量较低和生产成本高等问题严重阻碍了虾青素的工业化生产和应用。因此,本文通过筛选不同原料,优化培养基和培养方式来提高红发夫酵母的虾青素产量,降低生产成本,同时开发虾青素产品,推动虾青素的工业化生产和应用。研究了甘蔗渣水解液和菊芋提取液对红发夫酵母生长代谢的影响。红发夫酵母能够直接发酵这两种原料,但是在甘蔗渣水解液中延滞期较长。当耗糖相当时,以菊芋提取液为碳源的摇瓶培养得到类胡萝卜素产量（7.12 mg/L）比甘蔗渣水解液高16.7%左右。总之,菊芋提取液更有利于红发夫酵母生长和积累类胡萝卜素。研究了菊芋提取液对红发夫酵母生长代谢的影响。对以菊芋提取液为碳源的发酵培养基进行单因素优化,经优化得到的最佳培养基为:糖浓度30 g/L的菊芋提取液,8.6 g/L蛋白胨,3.0 g/L磷酸二氢钾,0.5 g/L磷酸氢二钠,0.5 g/L硫酸镁。在3L反应器中进行分批发酵,最终菌体量为12.22 g/L,类胡萝卜素产量为101.78 mg/L,类胡萝卜素含量为8.50 mg/g,Yp_Caro/s为3.90 mg/g,Yx/s为0.47 g/g。研究了不同的流加培养方式（恒速、指数、p H-stat和底物反馈）对红发夫酵母生长代谢影响。结果表明糖反馈流加更有利于积累菌体和类胡萝卜素。在糖反馈流加方式中（残糖浓度分别控制在0⁵ g/L,5¹0 g/L和10¹5 g/L）,糖浓度控制在5¹0 g/L的糖反馈流加发酵的菌体量和类胡萝卜素积累最高,分别为83.6 g/L和982.5 mg/L。Yp_Caro/x为13.30 mg/g,Yp_Caro/s为4.50 mg/g,分别比分批发酵的提高56.5%和15.4%;而Yx/s为0.38 g/g,低于分批发酵。对直接采用菊粉发酵进行了研究。通过响应面优化以菊粉为碳源的最佳发酵培养基配方为:34.66 g/L糖浓度菊粉和按C/N为4.72添加酵母粉。通过菊粉和菊芋提取液进行糖反馈流加发酵,结果表明直接流加菊粉更有利于菌体高密度培养,能够积累更多的虾青素和类胡萝卜素,其中虾青素产量达到253.1 mg/L,类胡萝卜素产量达到482.5 mg/L,YpAst/s为3.08 mg/g,Yp_Caro/s为5.88 mg/g。虾青素具有超强抗氧化性,将其开发成为一种化妆品添加剂:虾青素GTCC（辛酸/癸酸甘油酯）储备液,一种深红色的液体,虾青素含量为0.056%（w/w）,蛋白含量为11.0%（w/w）。虾青素GTCC储备液的IC50为31.79 mg/L。细菌菌落总数、霉菌酵母菌落总数在测定储存时间内均小于10 cfu/g。化妆品中建议添加量为3.6⁷.2%,建议低温储存（如4℃）。将制备的虾青素GTCC储备液按照虾青素含量分别为20 ppm和40 ppm添加到面膜和精华液配方中,制备得到20 ppm虾青素面膜和40 ppm虾青素精华液,两种产品p H均在6⁷,细菌菌落总数、霉菌酵母菌落总数在测定储存时间内均小于10cfu/g。色泽良好,质地均匀,敷用后滋润、吸收快。虾青素面膜和精华液的DPPH自由基清除率分别为34.38%和76.29%。建议低温储存（如4℃）。