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番茄红素是一种天然的功能性色素,具有极强的清除自由基能力,广泛运用于食品着色剂、动物饲料补充剂、化妆品和医药等领域,并且对某些慢性疾病和肿瘤癌症具有一定的治疗作用,受到越来越多的关注。因此,番茄红素的市场需求日益增长,但化学合成的番茄红素因安全性问题难以广泛进入市场,天然来源又相对较少,造成其价格高昂。目前,三孢布拉霉菌(Blakeslea trispora)己实现工业化生产番茄红素,具有巨大的市场潜力。本文采用N+离子束诱变获得一株高产番茄红素的菌株,优化了其发酵工艺,并对其高产机制进行了初步探究,以期推进三孢布拉霉工业化生产番茄红素的进程。具体研究内容及结果如下：(1)采用N+离子束对B. trispora NRRL 2896(-)孢子进行了诱变,经过添加有发酵提取液和洛伐他汀的麦汁平板初筛、固体发酵培养基复筛,再根据平板上突变株与正菌B. trispora NRRL 2895(+)的接合试验,最后再进行摇瓶发酵筛选,最终获得一株高产番茄红素突变株,命名为B. trispora (-) 4c 。其番茄红素产量和生物量分别达到31.66 mg·g-1和46.80 g·L-1,与出发菌株相比分别提高了45%和5.20%。(2)N+离子注入后,突变株菌体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的比酶活显著增加,与出发菌株相比分别提高了52%和35%；突变株与正菌混合发酵时菌丝体内和发酵液中抗氧化酶活性均明显提高,促进了番茄红素的累积,最终提高了番茄红素的产量。(3)与出发菌株相比,突变株的番茄红素合成关键基因hmgR 、 carB和carRA的相对转录水平分别提高了3.20倍、3.76倍和3.45倍。突变株与正菌共培养发酵时,关键基因hmgR、 carB和carRA的相对转录水平也有所提高。hmgR基因相对转录水平差异倍数在发酵36h时达到最高值3.66倍,而carB和carRA在发酵48 h时达到最大值3.50倍和3.20倍。(4)对突变株摇瓶发酵培养基组成进行了优化,经过单因素试验和响应面优化分析,确定了最佳碳氮源及其最适浓度水平。优化后的发酵培养基组成为：淀粉53.06 g·L-1,大豆粉27.76 g·L-1,棉籽油45.81 mL-L-1, KH2PO41.50 g-L·1, Mg2SO4-7H2O 0.50 g-L-1,以优化后的培养基进行摇瓶发酵试验,番茄红素产量达到39.85 mg·g--1,生物量达到41.60g·L-1。(5)在培养基成分优化的基础上,从正负菌间隔接种时间和环化酶抑制剂添加时间两个方面对发酵条件进行了优化,最佳间隔接种时间是发酵20 h、添加抑制剂最佳时间是发酵32 h。最终发酵时间缩短到96 h,番茄红素产量和生物量分别达到.43.61 mg-g-1、 41.20 g-L-1;番茄红素体积产量达到1.79 g·L-1。