虾青素是一种非维生素A源的类胡萝卜素，具有抗氧化性强、抗癌、增强免疫力等多种生物学功能，在养殖、食品、化妆品、医药等行业中应用广泛。红发夫酵母是最有潜力实现天然虾青素工业化生产的微生物资源，但虾青素产量低是限制其大规模发酵生产的关键因素。新理论和新技术的应用是提高虾青素在红发夫酵母中合成水平的基础。本研究针对提高虾青素产量这一核心问题，对虾青素高产菌株的选育、营养组分及发酵促进剂的优化、5L发酵罐发酵工艺进行了系统的研究。主要得到下列研究结果：1．本研究采用超声波、超声波-氯化锂及亚硝基胍对红发夫酵母进行诱变处理，并选择二苯胺及2-D-脱氧葡萄糖对虾青素高产菌株进行筛选，最终筛选得到一株虾青素含量高，遗传性能稳定的突变菌株N-22，其虾青素含量为949.19μg/g，比出发菌株提高了4.37倍。2．在单因素实验结果的基础上，通过P-B试验及B-B试验设计对营养组分进行了优化，确定了最优的营养组分配比：葡萄糖40g/L，蔗糖55.55g/L，（NH₄）₂SO₄0.8g/L，酵母膏2.22g/L， KH₂PO₄1.95g/L，MgSO₄·7H₂O2.07g/L， CaCl2·H₂O0.1g/L，虾青素产量比优化前提高了28.66%。3．研究表明在适合的时间添加一定剂量的2-D-脱氧葡萄糖及番茄红素均有利于虾青素的积累。选择对虾青素生物合成影响显著的发酵促进剂进行正交试验设计，确定最佳发酵促进剂组合为：Na⁺0.4g/L、Fe³⁺0.01g/L、Cu²⁺0.1g/L、Co²⁺0.03g/L、Mn²⁺0.1g/L、柠檬酸钠6g/L、乙酸钠1g/L，分别获得了菌体生物量及虾青素产量的高产分别为17.02g/L、10.32mg/L，虾青素产量比优化前提高了64.78%。4.通过摇瓶发酵条件优化确定了最佳发酵条件：温度20oC、转速190r/min、接种量7%、装液量30mL/250mL、pH6.0，在此发酵条件下虾青素产量为12.59mg/L，比优化前提高了22%。5．通过研究初步建立了5L发酵罐的工艺条件：接种量为10%，装液量为3L/5L，温度控制在20oC，通气量控制在240L/h，pH值调控措施（1－84h，pH5.0、84－132h，pH6.0），溶氧控制措施（1－36h，高供氧、36－84h，中供氧、84－132h，低供氧）。在此发酵罐工艺条件下，虾青素产量可达16.67mg/L，与摇瓶发酵相比提高了32.41%。