番茄红素是一种不含氧的直链型碳氢化合物,属于类胡萝卜素的一种。由于其结构的高共轭度,番茄红素具有较强的抗氧化活性。对于人体而言,膳食补充番茄红素具有诸多益处,例如增强免疫力,预防和治疗心血管疾病、癌症等多种疾病的发生和发展等。在食品、医药等行业中具有广阔的市场前景。近年来,通过微生物发酵生产番茄红素获得了高度关注。其中,粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）可通过甲羟戊酸途径（MVA）以乙酰辅酶A为起始物质合成番茄红素,并且迄今为止没有检测到其它有害代谢物的生成。因而,粗糙脉孢菌可作为生产番茄红素的潜在菌种。为进一步提高番茄红素的产量,本文以粗糙脉孢菌3.1608为出发菌种,探究添加不饱和脂肪酸对其生长及合成番茄红素的影响,确定最适的外源脂肪酸种类,并对其发酵条件进行优化;同时,探究了油酸促进粗糙脉孢菌发酵产番茄红素的作用机制;此外,通过复合酶法辅助破壁处理以提高番茄红素的提取量,并对其稳定性进行了研究。主要研究结果如下:1.通过比较油酸、亚油酸、亚麻酸对粗糙脉孢菌生长及番茄红素合成的影响发现,油酸对微生物生长及番茄红素合成的促进作用更为显著。进一步,通过单因素实验和响应面法优化得到了最佳发酵培养条件:油酸浓度0.90 g/L,振荡速率100 r/min,振荡培养温度34℃。在此条件下,粗糙脉孢菌番茄红素的产量为4.21±0.11 mg/L,是空白对照组的2.77倍。2.从代谢水平分析并比较了空白对照组和油酸处理组中菌体内的代谢变化,探究了油酸促进粗糙脉孢菌发酵产番茄红素的作用机制。结果发现,与空白对照组相比,在含油酸底物中生长的微生物内乙酰辅酶A和NADPH的水平分别增加了37.64%和24.63%,其可为菌体提供更多可被利用的碳通量和辅助因子;进一步,在MVA途径中与番茄红素合成相关的关键酶及代谢物,包括3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶（HMGS）、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-Co A）、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）和香叶基香叶基焦磷酸合成酶（GGPPS）均有不同程度的增加,分别从空白对照组的142.40、115.57、94.83和88.81 ng/L升高至油酸处理组的200.71、165.25、134.84和151.28 ng/L。因而,上述关键因素水平的上调表明有利于将碳通量引导至MVA途径中,促进了番茄红素的合成。另一方面,细胞内甘油三酯的含量和组成可反映其容纳亲脂性代谢物的能力。随着外源油酸的添加,粗糙脉孢菌内脂肪酸合成酶（FAS）的水平从8.69 nmol/L显著上升至10.83 nmol/L,表明一定量的乙酰辅酶A可通过从头合成（de novo）途径以积累脂肪酸;同时,总脂质及甘油三酯中油酸比例的显著增加表明外源油酸亦可通过间接合成（ex novo）途径被直接整合至胞内脂质中。最终,通过以上两条途径显著促进了胞内甘油三酯含量及其不饱和度的增加,分别从0.91 mmol/gprot和74.23%提高至1.24 mmol/gprot和81.10%。上述这些变化有利于菌体细胞通过脂滴（Lipid bodies）增强对番茄红素的储存能力,促进了番茄红素的积累。3.通过复合多糖酶和纤维素酶对粗糙脉孢菌进行辅助破壁处理以提取番茄红素,并对其酶解条件进行优化。结果表明在复合多糖酶:纤维素酶1:1（m:m）、添加量为20 mg条件下,进一步通过单因素实验和响应面法优化得到最佳酶解条件:酶解温度45℃、酶解时间78 min、酶解pH 4.5,此时番茄红素的提取量为0.66±0.03 mg/g,比不添加酶进行提取时的得量提高了59.98%。4.探究了光照、温度、pH及金属离子对粗糙脉孢菌番茄红素稳定性的影响。结果发现,紫外光及自然光对番茄红素稳定性的破坏作用较为强烈,当两种光照射60 min时,分别仅保留1.40%和11.45%;而以白炽灯照射时对其稳定性没有较大影响。在25-70℃温度下保存6 h时,番茄红素相对含量分别为99.20%、99.18%、93.10%、92.43%和91.22%,对其破坏作用较弱。在酸性及中性环境条件下,番茄红素相对含量未出现大幅度下降,而其对碱性条件较为敏感。当番茄红素与金属离子(Na+、K+、Mg2+、NH+)共存时间为6 h时,其相对含量分别下降至22.75%、20.08%、24.74%、20.74%;当与Fe2+共存时,出现絮状沉淀。因此,番茄红素对上述金属离子均较为敏感。