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雨生红球藻内积累的虾青素具有很高商业价值。通过该藻生产的虾青素被广泛地添加至保健品,化妆品及着色剂等产品中,在医药工业、食品工业、农业养殖等多个领域行业具有重要应用意义。本论文研究了雨生红球藻虾青素的最佳积累条件,基于光谱技术研究了雨生红球藻虾青素定量检测及细胞内相关成分空间分布可视化。主要得到以下结论:(1)设计正交实验,得到本论文所用雨生红球藻虾青素的最佳积累组合,并探究雨生红球藻在不同胁迫条件下的内部色素变化规律。通过设计正交实验,将氮源、碳源及盐度作为因素进行正交分析,通过直观法与正交方差法,分析得出本实验所用雨生红球藻虾青素积累量的最佳条件组合,即硝酸钠:0.15g/L,醋酸钠:1.5g/L,氯化钠:0.1%w/v,该组合成为后续研究中雨生红球藻胁迫条件的参考。该部分内容还分析了雨生红球藻在胁迫过程中,藻体色素含量的变化情况。随着胁迫时间的持续,叶绿素含量降低,虾青素不断的积累,类胡萝卜素总量也随之在不断增加。(2)应用可见/近红外光谱技术及高光谱成像技术获取雨生红球藻藻液光谱信息,将光谱信息与虾青素含量建立相应的定量模型,实现雨生红球藻虾青素含量快速检测;并发现高光谱成像技术建立的模型要优于可见/近红外光谱技术。对于可见/近红外光谱系统,通过分析获取198个样本在425～750nm波段范围吸收光谱与虾青素含量建立的定量模型,发现竞争性自适应加权采样算法(CARS)结合多元线性回归(MLR)建立的模型(CARS-MLR)最优,建模集相关系数Rcal达到0.976,验证集相关系数Rval达到0.961,预测集相关系数Rpre为0.967,建模均方根误差RMSEC为0.473,验证均方根误差RMSECV为0.606,预测均方根误差RMSEP为0.510,预测残余偏差RPD达到了 3.796。CARS-MLR模型也要优于使用全波段变量建立的偏最小二乘(PLS)模型,且前者的变量数仅为后者的2.39%。因此,425～750nm波段范围的吸收光谱能够实现雨生红球藻藻液中的虾青素含量检测,且通过CARS选取特征波段建立的CARS-MLR模型为最优,并得到相对应的定量模型公式。对于高光谱成像系统,通过分析获取198个样本在425～1023nm波段范围的反射光谱与虾青素含量建立的定量模型,发现竞争性自适应加权采样算法(CARS)结合偏最小二乘算法(PLS)建立的模型(CARS-PLS)最优,Rcal 达到 0.978,Rval 达到 0.967,Rpre 为 0.983,RMSEC为 0.443,RMSECV 为 0.544,RMSEP 为 0.398,RPD 达到了 5.324。CARS-PLS模型也要优于使用全波段变量建立的PLS模型,且前者的变量数仅为后者的6.75%。因此,425～1023nm波段范围的高光谱可见/近红外反射光谱能够实现雨生红球藻藻液虾青素含量检测,且通过CARS特征变量选取方法建立的CARS-PLS模型为最优,并得到雨生红球藻虾青素定量模型公式。通过比较两种技术建模结果,发现高光谱成像技术优于可见/近红外光谱技术。(3)利用共聚焦显微拉曼光谱技术对雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素成分空间分布可视化进行了可行性研究。对比雨生红球藻拉曼光谱与虾青素标准品拉曼光谱的区别,分析出利用C=C拉伸键位移处的拉曼强度作为类胡萝卜素主要指标,得到雨生红球藻类胡萝卜素分布图;利用多元曲线分辨及交替最小二乘算法(MCR-ALS)分辨解析出雨生红球藻拉曼光谱中混杂着的虾青素信息,结合这些信息实现雨生红球藻虾青素在细胞内的空间分布的可视化。