在大肠杆菌系统中表达重组HPV16 L1衣壳蛋白，采用实验设计（design of Experiments， DOE）对重组蛋白的阳离子交换层析纯化工艺参数进行优化，以获得更高的回收率，为产品生产提供指导。首先，构建表达载体pET-30a-16 L1，转化至大肠杆菌BL21（DE3）感受态细胞，进行诱导表达并应用50 L发酵罐高密度培养工程菌；然后，单因素变量筛选四种阳离子交换层析介质，DOE方法优化上样流速及缓冲液的pH，疏水层析进一步纯化；分析重组HPV16 L1病毒样颗粒（Virus-like particles， VLPs）的蛋白纯度、回收率、内毒素、宿主残余蛋白和残余DNA，并进行透射电镜形态观察；最后，HPV16 L1 VLPs免疫小鼠，评价体内所诱导的中和抗体水平。结果显示，筛选并确定pH为8.0的缓冲体系和5 mL/min的上样流速进行POROSTM XS阳离子层析作为蛋白纯化条件，疏水层析进一步纯化；纯化后蛋白浓度为1.0 mg/mL，回收率为46.23%，纯度为97%，内毒素含量小于12.5 EU/mL，宿主残余蛋白为6.00 ng/mL，宿主残余DNA为3.30 ng/mL；小鼠免疫6周后血清的中和抗体滴度Log10平均值为4.01。本研究利用大肠杆菌表达系统成功表达HPV16 VLPs，获得优化后的阳离子交换层析纯化工艺，为病毒样颗粒疫苗的研发提供了思路，为DOE在生物工程领域的应用提供依据。