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β-胡萝卜素是类胡萝卜素之一,在人体中除转化为维生素A之外,还具有抗癌、抗氧化和促进细胞间隙交流等作用,被广泛用于食品、药品、化妆品等行业,因此有着巨大的市场需求。解脂亚罗酵母是一种公认的安全菌株,不但具有基因操作简单,易于培养的特点,而且胞内存在脂滴利于β-胡萝卜素的贮存。目前利用工程解脂亚罗酵母发酵生产β-胡萝卜素已经越来越受到青睐,但目前解脂亚罗酵母的发酵多数处于摇瓶发酵水平或者简单的分批补料发酵水平,其发酵工艺尚未进行系统的优化。基于此,本研究在4 L的发酵罐水平上优化了工程解脂亚罗酵母YL-C11的发酵工艺,探究发酵过程中的能量和基因表达水平变化,并建立发酵动力学模型。获得的主要结论如下:（1）工程解脂亚罗酵母YL-C11补料分批发酵。利用补料分批发酵,控制葡萄糖浓度在5 g/L左右,氨水控制pH为5.5,经过120 h的发酵,总共消耗1200 g葡萄糖,获得73.5 g/L的细胞干重和1.6 g/L的β-胡萝卜素。随着发酵的进行,细胞内的ATP含量呈现下降的趋势,NADP+/NADPH的含量呈现上升趋势,同时动力学研究表明Logist方程和Luedeking-Piret方程能很好的拟合YL-C11的菌体生长过程和产物生成过程,最终得到拟合参数lm（0.113）,Xm（71.18）,α（0.0216）,β（1.52×10-5）以及通过计算得到 Yx/s（0.306）和 Yp/s（0.007）的值。补料分批发酵结果表明在发酵过程中溶氧水平供应不足是限制YL-C11进一步生长的主要因素。（2）工程解脂亚罗酵母YL-C11基于溶氧的补料分批发酵。针对补料分批发酵存在的供氧不足的问题,在补料分批发酵的基础上建立基于溶氧的补料分批发酵策略,维持发酵过程中的溶氧维持在10%-20%之间,维持pH为5.5。经过120 h的发酵,总共消耗1350 g葡萄糖,获得94 g/L的细胞干重和2.01 g/L的β-胡萝卜素,两者相比补料分批发酵皆提高了 1.3倍。随着发酵的进行,细胞内的ATP含量呈现下降的趋势,NADP+/NADPH的含量呈现上升趋势,ATP和NADP+/NADPH水平都高于其在补料分批发酵的水平,同时菌体对数生长期的耗糖量。动力学研究表明Logist方程和Luedeking-Piret方程同样能很好的拟合YL-C11的菌体生长、产物生成和底物消耗过程,拟合值分别为μm（0.527）,Xm（94.73）,α（-0.5876）,β（0.2673）,Yx/s（0.353）和 Yp/s（0.158）。动力学拟合结果表明YL-C11在基于溶氧的补料分批发酵中具有更高的生长速率和葡萄糖利用率。对β-胡萝卜素合成通路上的四个关键基因（tHMG、GGS1、carRA和carB）的转录水平的检测表明其表达水平较补料分批发酵都有不同程度的提高。（3）基于RNA-Seq的转录组学初步分析。利用Illumina Hi SeqTM 2000平台分别对补料分批发酵和基于溶氧的补料分批发酵中第24 h（F-24、D-24）和第48h（F-48、D-48）的工程解脂亚罗酵母YL-C11菌体进行高通量测序。对测序质量的鉴定结果表明此次测序质量较好,符合研究要求。在F-24和F-48两个样本中,上调表达基因854个,下调表达基因732个,在D-24和D-48两个样本中,上调表达基因748个,上调表达基因237个,在F-24和D-24两个样本中,上调表达基因64个,上调表达基因95个。差异基因GO富集分析结果表明在“生物学过程”和“分子功能”的富集的水平最高,在“生物学过程”中,富集到“代谢过程”的基因最多;在“分子功能”中,富集到“催化活性”的基因最多;在“细胞功能”中,富集到“膜”的基因最多。在对于ATP和NADP+/NADPH相关基因的GO富集分析结果表明,在补料分批发酵中,对于ATP和NADP+/NADPH相关基因表达受到抑制,细胞产生的ATP和NADP+/NADPH较其在基于溶氧的发酵过程中少。在差异基因KEGG富集分析结果表明富集到“代谢”通路的基因最多,其次是“有机系统”。在代谢中,富集到“碳水化合物的代谢”的基因最多,其次是“氨基酸代谢”,在其他的代谢中也有不同程度的富集。对F-24与F-48和D-24与D-48中与TCA循环相关的差异基因KEGG富集分析结果表明,相比于基于溶氧的补料分批发酵,在补料分批发酵中与TCA循环相关基因的表达受到抑制,表明在基于溶氧发酵过程中菌体TCA途径得到加强,产生更多的能量以及更高的葡萄糖转化率。对F-24和D-24中“碳代谢”KEGG富集分析表明,与补料分批发酵相比,在基于溶氧的发酵过程中,菌体与“碳代谢”相关的途径的基因表达量得到增强,同样表明在基于溶氧的发酵过程中菌体对葡萄糖有着更高的消耗率和利用率。综上,本研究以工程解脂亚罗酵母YL-C11为发酵菌株生产β-胡萝卜素,建立了基于溶氧的补料分批发酵策略以及发酵动力学,为β-胡萝卜素的工业化生产提供一定的参考依据。