蛋白核小球藻是一种球形单细胞绿藻,在其生长过程中可以积累丰富的蛋白质、脂质、维生素以及其它活性物质等。然而,在自养培养条件下,蛋白核小球藻受到光限制,生长缓慢,通过异养培养可以有效解决上述问题,但是异养培养添加的葡萄糖等有机碳源成本较高,而蛋白核小球藻在异养条件下难以利用价格相对低廉的蔗糖,导致目前蛋白核小球藻的异养培养在商业化生产上成本过高。针对上述问题,本论文初步研究了蛋白核小球藻利用蔗糖的机制,探明了蛋白核小球藻难以利用蔗糖的原因,在此基础上,利用共培养技术,建立了利用蔗糖高效异养培养蛋白核小球藻的工艺。取得的主要结果如下:(1)以蔗糖为唯一碳源异养和兼养培养蛋白核小球藻,在异养条件下,蛋白核小球藻无法生长;在兼养条件下,蛋白核小球藻生长和自养无明显差异。同时,培养基中蔗糖没有被利用,也没有单糖的积累,所以蛋白核小球藻同时缺乏胞外蔗糖水解活性和蔗糖转运活性,从而无法异养利用蔗糖进行生长。(2)粘红酵母可以在胞外水解蔗糖,且蔗糖水解速率高于单糖利用速率,使其可在培养基中积累较高浓度的单糖,利用这种不平衡性,将蛋白核小球藻和粘红酵母以蔗糖为唯一碳源进行异养共培养,在微藻/酵母=20:1的初始比例下,蛋白核小球藻的最高细胞密度达到111.48×106个细胞/mL,共培养体系中最终微藻细胞比例达到45%,油脂含量达到30%,比葡萄糖培养下提高了 6%。(3)进一步利用细胞固定化技术,选择同样具有蔗糖水解酶分泌活性且方便获取的酿酒酵母进行固定化处理,将蛋白核小球藻和固定化酿酒酵母以蔗糖为唯一碳源进行异养共培养,在添加150个酵母微球的体系(100 mL)中,蛋白核小球藻的最高生物量浓度达到2.1 g/L,油脂含量为29%。由于酵母微球可以通过简单的过滤方法与藻细胞分离,该工艺可以获得纯藻类悬浮液。而且固定化的酵母微球可以重复利用3次以上,从而进一步降低了培养成本。在此基础上,利用气升式发酵罐进行扩大培养,在此条件下蛋白核小球藻的油脂含量达到了 37%,明显高于摇瓶培养。(4)在一瓶染菌的藻液中发现一株可以促进蛋白核小球藻利用蔗糖异养生长的共生酵母,经分离鉴定为隐球酵母属。将其与蛋白核小球藻以蔗糖为唯一碳源进行异养共培养。在微藻/酵母的接种比例为30:1时,藻细胞的最高密度达到118.8×106个/mL,共培养体系中最终藻类细胞比例都超过77%,最高达到83.8%,远远高于粘红酵母共培养体系的45%,蛋白质和油脂含量最高分别达到51.9%和27.1%。