拉曼光谱是一种反映物质结构和含量信息的的分子振动光谱，主要是由分子对光的散射现象引起的，具有非破坏性、快速、实时分析的优势。近年来，拉曼光谱技术作为一种新兴的光谱学分析方法，在物理、化学、材料科学以及生命科学等领域有重要应用价值。显微拉曼光谱的空间分辨率较高，在分析样品时将入射激光通过显微镜聚焦到样品上，从而能在不受周围其他物质干扰的情况下精确获得所照样品微区的化学组成、分子结构、分子取向以及分子相互作用等拉曼光谱信息。激光镊子拉曼光谱技术是将显微拉曼光谱技术和激光光镊相结合的一种光学技术，融合了光阱操控和拉曼光谱快速无损的优势，可长时间俘获并固定处于溶液中的单细胞，从而在接近自然的生理条件下实时检测和分析单细胞的生化动力学过程，也可监测微生物产物的生成，为微生物发酵工业提供有效的检测手段。　　类胡萝卜素是广泛存在于生态系统中一大类色素，每年天然产量达数亿吨。它们不仅赋予各种生物绚丽的色彩，并参与执行光合作用过程中能量传递以及物质转化、猝灭单线态氧、抗光敏化作用等生理功能，例如由于臭氧空洞所造成的紫外线对人类健康以及生态系统的威胁，类胡萝卜素可起到一定的保护作用。另一方面，类胡萝卜素作为重要的营养来源，具有预防肿瘤、癌症，增强机体免疫功能以及保健的重要作用，在医药、食品、养殖和饲料等领域用途广泛。　　类胡萝卜、素是C40类萜化合物，其化学性质很不稳定，对光、氧气和酸极为敏感，这是类胡萝卜素定量分析中遇到的主要问题，是分析过程必须注意的。传统的分析方法中所必须的萃取过程在很大程度上影响了检测结果的准确性，相比之下，激光拉曼光谱法无需对样品进行处理，可快速无损地获得准确的检测结果，是分析类胡萝卜素的有效工具。　　本文结合激光光镊拉曼光谱技术、显微拉曼光谱技术以及有关实验设计方法开展了以下实验工作:　　1.建立一种利用显微拉曼光谱原位定量筛选平板培养基上类胡萝卜素高产突变株的方法。为了消除培养基背景信号对定量结果的影响，采用矢量校正算法对光谱数据进行预处理，得到了不含培养基背景干扰的菌落净信号;并比较了不同光谱收集方式对光谱重现性的影响，发现扫描方式较定点检测能获得重现性更好、覆盖大部分菌落信息的光谱信号;利用共焦显微拉曼光谱法分析平板培养基上红酵母菌落中的类胡萝卜素，并用光镊拉曼光谱法测定同一菌落内红酵母单细胞类胡萝卜素含量进行验证，发现两种方法所得类胡萝卜素1512cm-1拉曼峰高呈现良好的线性关系，相关系数R2达0.9395，说明共焦显微拉曼光谱技术定量检测平板培养基上菌落内类胡萝卜素的可行性;然后，再用该方法对红酵母诱变菌进行筛选，最终筛选出了两株类胡萝卜素高产菌株。以上结果表明本文所建立的基于定量的菌种筛选方法较之传统的基于目测的筛选方法更客观、高效。　　2.利用激光镊子拉曼光谱技术(LTRS)测定红酵母细胞中类胡萝卜素的含量。采用Plackett-Burman法对影响红酵母发酵的相关因素进行评价，发现葡萄糖、蛋白胨、pH和温度对类胡萝卜素的产量影响显著。利用Box-Behnken设计和响应面分析法对影响类胡萝卜素产量的关键因素进行优化，获得的最优发酵条件为:葡萄糖42.86g/L，蛋白胨5g/L，酵母提取物5g/L，磷酸二氢钾1g/L，硫酸镁0.5g/L，pH7.0，温度28.3℃，优化后类胡萝卜素产量较优化前提高了45％。