代谢组学是以高通量、高灵敏度、高分辨率的现代仪器分析方法为手段，对细胞、体液、组织中所有代谢物进行无偏向的定性与定量分析的一门学科。气相色谱-质谱联用技术具有较高的检测灵敏度和鉴定准确度，通过标准谱图库的比对可对代谢物进行快速的鉴定，因此被广泛应用于生物样品的代谢产物的检测中。裂殖壶菌是微生物发酵法生产DHA（Docosahexaenoic acid, C22∶6Δ4，7，10，13，16，19，全称二十二碳六烯酸）的重要菌株。由于DHA具有增强视力、促进脑细胞发育以及预防高血压、动脉硬化、心血管疾病等生理功效，目前已广泛应用于食品和医疗行业，因此，裂殖壶菌的发酵研究也成为当前研究的热点。本论文以Schizochytrium sp.HX-308为研究对象，优化代谢物检测过程中的淬火溶液组分、衍生化条件，利用代谢组学技术了解胞内代谢产物与发酵性能之间的相互关系，为发酵工艺的进一步优化提供更好的依据与视角。　　本论文首先基于GC/MS对胞内代谢物的检测，利用质量平衡计算对代谢物泄漏情况进行评价，研究了样品预处理过程中淬火溶液的甲醇浓度、添加剂对代谢物释放的作用，优化了淬火溶液组分。在检测出的不同物化特性代谢物（氨基酸、有机酸、糖类、醇类）中，选取了代表性化合物进行质量平衡计算，纯甲醇淬火时检测效果能较好地反映胞内代谢物的含量;而添加HEPES后不同物化特性的代谢物含量均较高，且检出量与代谢物胞内含量的理论值相接近，保证了检测的真实性与分析的有效性，因此最终选定纯甲醇+HEPES(70mM)作为裂殖壶菌胞内代谢物分析的淬火溶液。　　其次，在微生物代谢组学研究中硅烷化试剂在衍生化过程中应用最为广泛，然而其反应条件比较苛刻，不仅要求被处理样品必须完全干燥无水，而且衍生化过程必须在加热条件下长时间进行。因此本论文利用D-最优设计对衍生化过程中的参数进行优化，经PLS分析后得出衍生化的最佳条件为:样品中加入40μl甲氧胺盐酸盐的吡啶溶液，在40℃下反应30min，进行肟化反应;加入80μl MSTFA，在30℃下反应90min，获得在高温下较稳定的硅烷化物质。以氨基酸标准品溶液对优化后的衍生化条件进行方法学考察，结果表明分析的精密度良好，大部分氨基酸经衍生化后线性拟合的效果理想，在衍生化48h后GC/MS检测的灵敏度会降低，所以每批样品保证在2天内测完。　　最后，本论文利用建立并优化的裂殖壶菌胞内代谢物分析的预处理及检测方法，比较分析Schizochytrium sp.在不同溶氧条件下及不同生产性能的Schizochytrium sp.菌株在发酵过程中的代谢差异，并结合发酵性能参数，对微观物质与宏观变化有较系统的认识。(1)利用GC/MS可定量检测出60余种胞内代谢物，将正常溶氧及低溶氧条件下Schizochytrium sp.的代谢物利用主成分分析(PCA)进行分类发现，区别发酵过程中三个生长时期的潜在生物标记物有谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸及葡萄糖。丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖、肌醇、鸟氨酸及半乳糖对生物量及脂肪酸组分具有较大的影响;而在低溶氧条件下，细胞中的琥珀酸及多种氨基酸含量较高，以适应氧限制的环境，促进油脂积累过程中DHA的合成;(2)对Schizochytrium sp.的原始菌株及驯化菌株发酵过程参数及代谢产物的分析比较得到，肌醇、组氨酸、丙氨酸、天冬酰胺酸、半胱氨酸和草酸可作为区别不同合成DHA能力的菌株的潜在生物标记物。而草酸、丙酸、苯甲酸、乙醇对不同生长时期的划分贡献较突出，对不同性能菌株发酵过程中油脂积累的影响较大。这些研究为Schizochytrium sp.发酵生产DHA过程的代谢组特征提供了新的视角。