γ-癸内酯具有桃子的香气，存在于多种食品中，是香精香料行业广泛应用的一种香原料。过去，γ-癸内酯主要是从水果中提取或是化学合成的，随着消费者对天然产品需求的上升，研究人员开始使用生物技术制取γ-癸内酯的方法。 微生物法是生产较安全的、高生物活性的香味化合物及其复合物最有前途的方法。有许多专利和文献报道关于微生物法合成γ-癸内酯的工艺，使用如Sporidiobolusruinenii、Sporidiobolussalmonicolor、Yarrowialipolytica、Sporobolomycesodorus等菌种，均能利用蓖麻油、蓖麻油酸或蓖麻油酸甲酯生产γ-癸内酯。由于微生物法生产的γ-癸内酯大多具有旋光活性，在香料行业有特殊的用途，本研究选择了采用微生物转化法生产γ-癸内酯的路径。 本研究的工作包括： 1.对文献报道的产内酯菌株进行了筛选，得到一株较为适宜的菌株YarrowialipolyticaAs2.1405作为出发菌株，并确定了初筛培养基配方和条件，初始摇瓶平均产量为0.6g/L。 2.YarrowialipolyticaAs2.1405连续经过紫外诱变、NTG诱变、DES诱变和钴60诱变，最终筛选得到一株高产内酯菌种167＃，摇瓶平均产量为1.4g/L，遗传稳定性良好。 3.对培养基配方中的碳、氮源以及一些维生素和无机盐离子浓度进行了优化试验。经过培养基配方优化，确定了最优组合配方。其工艺条件经优选为：装液量50mL/500mL，pH6.5，培养温度28℃，摇床转速200rpm，发酵48小时，癸内酯平均产量2.04g/L。 4.研究了γ-癸内酯及其相应羟基酸—4-羟基癸酸(4-HydroxydecanoicAcid，HA)对Yarrowialypolytica菌株生长的影响，80mg/L的癸内酯就已对菌体生长产生了强烈的抑制作用，癸内酯浓度达到200mg/L以上时，菌体完全不生长，说明癸内酯对YarrowiaLypolytica菌体细胞有较强的毒性。羟基酸浓度低于200mg/L时基本不影响菌体的生长，羟基酸浓度达到400mg/L时才开始对菌体生长出现抑制。比较γ-癸内酯和4-羟基癸酸对菌体最太生长速率的影响可以看出4-羟基癸酸对Yarrowialypoiytica菌株的生长也有—定的影响，但毒性相对于γ-癸内酯要小得多。因此在发酵生产γ-癸内酯的过程中，应尽量控制产物以羟基酸的形式存在，以减小产物对细胞的抑制。 5.经过摇瓶发酵条件的优化后，利用5L和50L自控发酵罐进行放大试验。试验表明溶氧、转速以及蓖麻油的添加方式对于发酵产率有较大的影响。在适宜的溶氧和转速的条件下，在发酵初期种子生长阶段不添加蓖麻油或添加少量蓖麻油进行诱导，种子生长旺盛后再加入大量蓖麻油进行转化，癸内酯产量达到3.2g/L以上，有效提高了蓖麻油的转化率，癸内酯产量比原始出发菌种提高了5倍。 6.对发酵液后处理进行了摸索，确定了后处理工艺：发酵结束后发酵液经酸化、加热、离心、有机溶剂萃取、溶剂回收、粗馏、精馏等一系列操作最终得到γ-癸内酯产品，并确定了各操作单元的工艺参数。最终产品纯度：98.3％，旋光度[()]20D：+38.12度(理论值为+48.5度)，对映体过量率(e.e.％)：93.42％，产品质量指标达到国际水平。 由于粗馏和精馏过程温度较高，时间较长，终产品中易混有焦糊昧，因此探索了利用超临界二氧化碳萃取来替代高温减压蒸馏过程。试验结果表明超临界二氧化碳萃取和分馏过程联用，对癸内酯进行粗提，可以取得较好效果。 7.在50L自控罐的试验数据基础上进行了1吨罐的线性放大设计，完成了对年产100公斤γ-癸内酯产品的扩大初步设计，进行了生产成本核算、设备选型和设备设计。