碳减排与可再生能源是当前可持续发展的研究热点。微藻在碳减排和新能源开发方面具有明显优势。其中利用微藻减排CO₂合成生物油脂进而转化为生物柴油，对于解决人类面临的能源短缺和全球变暖两大难题具有潜在的战略意义。本论文选取高产油的小球藻为研究对象，对微藻固定二氧化碳合成生物油脂进行基础研究。首先，对小球藻油脂制备工艺的关键步骤进行研究，开发出实验室规模的微藻油脂制备工艺。通过分析和比较，最终确定小球藻的油脂制备工艺为通过光生物反应器培养微藻，离心采收达到对数生长末期的藻体，反复冻融4次破碎藻细胞，冷冻干燥6h后有机溶剂室温浸提提取藻油。通过此工艺制备的生物柴油的十六烷值为57.3，符合生物柴油的热值要求，具有良好的应用前景。而为了对小球藻固定CO₂合成生物油脂过程中的油脂积累因素有全面的认识，首先对影响小球藻的生长与油脂积累的各主要因素进行研究。研究发现小球藻生长和油脂积累的最优条件为NaNO₃浓度0.75g/L, K₂HPO₄浓度0.03g/L，培养时间5天，CO₂浓度5%，光暗周期18L:6D以及IAA添加浓度0.5mg/L。然后在各因素影响研究的基础上，利用响应曲面法，对氮源、磷源和培养时间3种影响较大的因素进行优化，以获得微藻固定CO₂生产生物油脂的最优条件。实验结果显示油脂积累的最优工艺参数为NaNO₃浓度0.67g/L，K₂HPO₄浓度0.03g/L，培养时间5天，在此条件下油脂含量的理论值为15.4%。经验证回归模型切实可行，可用于油脂积累工艺条件的预测。最后，为了深入认识微藻油脂积累的机理，以油脂合成的关键酶为切入点，探讨了柠檬酸和Mg²⁺两种乙酰辅酶A羧化酶促进剂对微藻油脂合成的影响。结果显示与对照组相比，添加柠檬酸和Mg²⁺有利于油脂的合成。且当柠檬酸添加浓度为30mg/L，Mg²⁺添加浓度为1.5mmol/L时，其促进效果更显著，总脂百分含量达到15.9%和16.5%，相比对照组分别提高了0.7和0.4倍。上述研究证实了微藻在固定CO₂的同时可高效生产用于制备生物柴油的生物油脂，且以微藻油脂制备的生物柴油燃烧性能良好，从而说明微藻作为生物柴油原料的可行性，另为生物柴油的规模化工业应用提供参考。