微生物用于食品制造是人類利用微生物的最早、最重要的一個方面，在我國已有數千年的歷史。在食品工業中，可利用細菌制造出許多食品，如乳酸飲料、味精及種類繁多的調味品等。下面選擇幾種用細菌生產的食品作簡要介紹。
1.1 食醋
食醋是我國勞動人民在長期的生產實踐中制造出來的一種酸性調味品。它能增進食欲，幫助消化，在人們飲食生活中不可缺少。在我國的中醫藥學中醋也有一定的用途。全國各地生產的食醋品種較多。著名的山西陳醋、鎮江香醋、四川麩醋、東北白醋、江浙玫瑰米醋、福建紅曲醋等是食醋的代表品種。食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產量最大且與我們關系最為密切的是釀造醋，它是用糧食等淀粉質為原料，經微生物制曲、糖化、酒精發酵、醋酸發酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，還含有各種氨基酸、有機酸、糖類、維生素、醇和酯等營養成分及風味成分，具有獨特的色、香、味。它不僅是調味佳品，長期食用對身體健康也十分有益。
1.1.1 生產原料
目前釀醋生產用的主要原料有：薯類 如甘薯、馬鈴薯等；糧谷類 如玉米、大米等；糧食加工下腳料 如碎米、麩皮、谷糠等；果蔬類 如黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。
生產食醋除了上述主要原料外，還需要疏松材料如谷殼、玉米芯等，使發酵料通透性好，好氧微生物能良好生長。
1.1.2 釀造微生物
傳統工藝釀醋是利用自然界中的野生菌制曲、發酵，因此涉及的微生物種類繁多。新法制醋均采用人工選育的純培養菌株進行制曲、酒精發酵和醋酸發酵，因而發酵周期短、原料利用率高。
1） 淀粉液化、糖化微生物
淀粉液化、糖化微生物能夠產生淀粉酶、糖化酶。使淀粉液化、糖化的微生物很多，而適合于釀醋的主要是曲霉菌。常用的曲霉菌種有：
甘薯曲霉AS 3.324 因適用于甘薯原料的糖化而得名，該菌生長適應性好、易培養、有強單寧酶活力，適合于甘薯及野生植物等釀醋；
東酒一號 它是AS 3.758的變異株，培養時要求較高的濕度和較低的溫度，上海地區應用此菌制醋較多；
黑曲霉AS 3.4309(UV-11) 該菌糖化能力強、酶系純，最適培養溫度為32℃。制曲時，前期菌絲生長緩慢，當出現分生孢子時，菌絲迅速蔓延；
宇佐美曲霉 AS 3.758是日本在數千種黑曲霉中選育出來的其糖化力極強、耐酸性較高的糖化型淀粉酶菌種。菌絲黑色至黑褐色。孢子成熟時呈黑褐色。能同化硝酸鹽，其生酸能力很強。對制曲原料適宜性也比較強。
此外還有米曲霉菌株：滬釀3.040、滬釀3.042(AS 3.951)、AS 3.863等。黃曲霉菌株：AS 3.800，AS 3.384等。
2） 酒精發酵微生物
生產上一般采用子囊菌亞門酵母屬中的酵母，但不同的酵母菌株，其發酵能力不同，產生的滋味和香氣也不同。北方地區常用1300酵母，上海香醋選用工農501黃酒酵母。K字酵母適用于以高梁、大米、甘薯等為原料而釀制普通食醋。AS 2.109、AS 2.399適用于淀粉質原料，而AS 2.1189、AS 2.1190適用于糖蜜原料。
3） 醋酸發酵微生物
① 醋酸菌的選擇
醋酸菌是醋酸發酵的主要菌種。醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力，其形態為長桿狀或短桿狀細胞，單獨、成對或排列成鏈狀。不形成芽孢，革蘭氏染色幼齡菌陰性，老齡菌不穩定，好氧，喜歡在含糖和酵母膏的培養基上生長。其生長最適溫度為28~32℃，最適pH值為3.5~6.5。
醋廠選用的醋酸菌的標準為：氧化酒精速度快、耐酸性強、不再分解醋酸制品、風味良好的菌種。目前國內外在生產上常用的醋酸菌有：
奧爾蘭醋桿菌(A. orleanense) 它是法國愛爾蘭地區用葡萄酒生產醋的主要菌種。生長最適溫度為30℃。該菌能產生少量的酯，產酸能力較弱，但耐酸能力較強。
許氏醋桿菌(A. schutzenbachii) 它是國外有名的速釀醋菌種，也是目前制醋工業較重要的菌種之一。在液體中生長的最適溫度為25~27.5℃，固體培養的最適溫度為28~30℃，最高生長溫度37℃。該菌產酸高達11.5%。對醋酸沒有氧化作用。
惡臭醋桿菌(A. rancens) 惡臭醋桿菌是我國釀醋常用菌株之一。該菌在液面處形成菌膜，并沿容器壁上升，菌膜下液體不渾濁。一般能產酸6~8%，有的菌株副產2%的葡萄糖酸，并能把醋酸進一步氧化成二氧化碳和水。
AS 1.41醋酸菌 它屬于惡臭醋酸桿菌，是我國釀醋常用菌株之一。該菌細胞呈桿狀，常呈鏈狀排列，單個細胞大小為（0.3~0.4）μm×（1~2）μm，無運動性、無芽孢。在不良的環境條件下，細胞會伸長變成線形、棒形或管狀膨大。平板培養時菌落隆起，表面平滑，菌落呈灰白色，液體培養時則形成菌膜。該菌生長的適宜溫度為28~30℃，生成醋酸的最適宜的溫度為28~33℃，最適PH3.5~6.0，耐受酒精濃度為8%（體積分數）。最高產醋酸為7~9%，產葡萄糖酸力弱。能氧化分解醋酸為二氧化碳和水。
滬釀1.01醋酸菌 它是從丹東速釀醋中分離得到的，是我國食醋工廠常用的菌種之一。該菌細胞呈桿形，常呈鏈狀排列，菌體無運動性，不形成芽孢。在含酒精的培養液中，常在表面生長，形成淡青灰色薄層菌膜。在不良的條件下，細胞會伸長，變成線狀或棒狀，有的呈膨大狀、分支狀。該菌由酒精生成醋酸的轉化率平均高達93~95%。
② 醋酸菌的培養及保藏
a 斜面試管培養基
下面是斜面試管培養基兩例：
酒精(6%) 100ml 葡萄糖 0.3g 酵母膏 1g CaCO3 1.5g 瓊脂 2.5g；
葡萄糖1g 酒精2ml 碳酸鈣（CaCO3）1.5g 酵母膏1g 瓊脂2.5g 水100ml。
PH值自然（各種成分先加熱溶解后再將酒精加熱）。
b 醋酸菌培養與保藏
斜面接種醋酸菌后置于30~32℃恒溫箱內培養48h。醋酸菌因為沒有孢子，所以容易被自己所產生的酸殺死。在醋酸菌中，特別能產生香酯的菌種每過十幾天即死亡，因此宜保藏在0~4℃冰箱內備用。由于培養基中已加入碳酸鈣，以中和產生的酸，所以保藏時間長一些。
1.1.3 固態法食醋生產
醋酸菌在充分供給氧的情況下生長繁殖，并把基質中的乙醇氧化為醋酸，這是一個生物氧化過程，其總反應式為：C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O
1） 醋酸菌種制備工藝流程
斜面原種→斜面菌種(30~32℃，48h)→三角瓶液體菌種(一級種子30~32℃，振蕩24h)→種子罐液體菌種(二級種子)→(30~32℃，通氣培養22~24h)→醋酸菌種子
2） 工藝流程
麩曲、酵母
↓
薯干(或碎米、高粱等)→粉碎→加麩皮、谷糠混合→潤水→蒸料→冷卻→接種→入缸糖化發酵→拌糠接種→醋酸發酵→翻醅→加鹽后熟→淋醋→貯存陳醋→配兌→滅菌→包裝→成品
↑
醋酸菌
3） 生產工藝
① 原料配比及處理
甘薯或碎米、高粱等100kg，細谷糠80kg，麩皮120kg，水400kg，麩皮50kg，礱糠50kg，醋酸菌種子40kg，食鹽3.75~7.5kg(夏多冬少)。
將薯干或碎米等粉碎，加麩皮和細谷糠拌合，加水潤料后以常壓蒸煮1h或在0.15MPa壓力下蒸煮40min，出鍋冷卻至30~40℃。
② 發酵
原料冷卻后，拌入麩曲和酒母，并適當補水，使醅料水分達60%~66%。入缸品溫以24~28℃為宜，室溫在25~28℃左右。入缸第二天后，品溫升至38~40℃時，應進行第一次倒缸翻醅，然后蓋嚴維持醅溫30~34℃進行糖化和酒精發酵。入缸后5~7d酒精發酵基本結束，醅中可含酒精7%~8%，此時拌入礱糠和醋酸菌種子，同時倒缸翻醅，此后每天翻醅一次，溫度維持37~39℃。約經12d醋酸發酵，醅溫開始下降，醋酸含量達7.0%~7.5%時，醋酸發酵基本結束。此時應在醅料表面加食鹽。一般每缸醋醅夏季加鹽3kg，冬季加鹽1.5kg。拌勻后再放兩天，再經2d后醋醅成熟即可淋醋。
③淋醋
淋醋工藝采用三套循環法。先用二醋浸泡成熟醋醅20~24h，淋出來的是頭醋，剩下的頭渣用三醋浸泡，淋出來的是二醋，缸內的二渣再用清水浸泡，淋出三醋。如以頭淋醋套頭淋醋為老醋；二淋醋套二淋醋3次為雙醋，較一般單淋醋質量為佳。
④ 陳釀及熏醋
陳釀是醋酸發酵后為改善食醋風味進行的儲存、后熟過程。陳釀有兩種方法，一種是醋醅陳釀，即將成熟醋醅壓實蓋嚴，封存數月后直接淋醋。或用此法貯存醋醅，待銷售旺季淋醋出廠。另一種是醋液陳釀，即在醋醅成熟后就淋醋，然后將醋液貯入缸或罐中，封存1~2個月，可得到香味醇厚、色澤鮮艷的陳醋。有時為了提高產品質量，改善風味，則將部分醋醅用文火加熱至70~80℃，24h后再淋醋，此過程稱熏醋。
⑤ 配兌和滅菌
陳釀醋或新淋出的頭醋都還是半成品，頭醋進入澄清池沉淀，調整其濃度、成分、使其符合質量標準。除現銷產品及高檔醋外，一般要加入0.1%苯甲酸鈉防腐劑后進行包裝。陳醋或新淋的醋液應于85~90℃維持50min殺菌，但滅菌后應迅速降溫后方可出廠。一般一級食醋的含酸量5.0%，二級食醋含酸量3.5%。
1.1.4 酶法液化通風回流制醋
1） 酶法液化通風回流制醋特點
酶法液化通風回流新工藝，是利用自然通風和醋汁回流代替倒醅的制醋新工藝。本法的特點是：α-淀粉酶制劑將原料進行淀粉液化后再加麩曲糖化，提高了原料的利用率；采用液態酒精發酵、固態醋酸發酵的發酵工藝；醋酸發酵池近底處設假底的池壁上開設通風洞，讓空氣自然進入，利用固態醋醅的疏松度使醋酸菌得到足夠的氧，全部醋醅都能均勻發酵；利用假底下積存的溫度較低的醋汁，定時回流噴淋在醋醅上，以降低醋溫度醅調節發酵溫度，保證發酵在適當的溫度下進行。
2） 工藝流程
(細菌a-淀粉酶、氯化鈣、碳酸鈉)
水 ↓ 麩曲 （松醅、回流）
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
碎米→浸泡→磨漿→調漿→加熱→液化→糖化→冷卻→液態酒精發酵→酒液→拌和入池→固態醋酸發酵→加鹽→淋醋→加熱滅菌→裝壇→成品。 ↑ ↑
↑ 酒母 （麩皮 礱糠 醋酸菌種子）
食鹽
3） 生產工藝
① 配料
碎米1200kg、麩皮1400kg、礱糠1650kg、碳酸鈉1.2kg、氯化鈣2.4kg、a-淀粉酶以每克碎米130酶活力單位計3.9kg，麩曲60kg、酒母500kg、醋酸菌種子200kg、食鹽100kg、水3250kg(配發酵醪用)。
② 水磨與調漿
將碎米浸泡使米粒充分膨脹，將米與水1:1.5的比例送入磨粉機，磨成70目以上的細度粉漿。使粉漿濃度在20%~23%，用碳酸鈉調至pH值6.2~6.4，加入氯化鈣和α-淀粉酶后，送入糖化鍋。
③ 液化和糖化
粉漿在液化鍋內應攪拌加熱，在85~92℃下維持10~15min，用碘液檢測顯棕黃色表示已達到液化終點，再升溫至100℃維持l0min，達到滅菌和使酶失活的目的，然后送入糖化鍋。將液化醪冷至60~65℃時加入麩曲，保溫糖化35min，待糖液降溫至30℃左右，送入酒精發酵容器。
④ 酒精發酵
將糖液加水稀釋至7.5~8.0′Bx，調pH值至4.2~4.4接入酒母，在30~33℃下進行酒精發酵70h，得出約含酒精8.5%的酒醪，酸度在0.3~0.4左右。然后將酒醪送至醋酸發酵池。
⑤ 醋酸發酵
將酒醪與礱糠、麩皮及醋酸菌種拌合，送入有假底的發酵池，扒平蓋嚴。進池品溫35~38℃為宜，而中層醋醅溫度較低，入池24h進行一次松醅，將上面和中間的醋陪盡可能疏松均勻，使溫度一致。
當品溫升至40℃時進行醋汁回流，即從假底放出部分醋液，再潑回醋醅表面，一般每天回流6次，發酵期間共回流120~130次，使醅溫降低。醋酸發酵溫度，前期可控制在42~44℃，后期控制在36~38℃。經20~25d醋酸發酵，醋汁含酸達6.5%~7.0%時，發酵基本結束。醋酸發酵結束，為避免醋酸被氧化成二氧化碳和水，應及時加入食鹽以抑制醋酸菌的氧化作用。方法是將食鹽置于醋醅的面層，用醋汁回流溶解食鹽使其滲入到醋醅中。淋醋仍在醋酸發酵池內進行。再用二醋淋澆醋醅，池底繼續收集醋汁，當收集到的醋汁含酸量降到5%時，停止淋醋。此前收集到的為頭醋。然后在上面澆三醋，由池底收集二醋，最后上面加水，下面收集三醋。二醋和三醋共淋醋循環使用。
⑥ 滅菌與配兌
滅菌是通過加熱的方法把陳醋或新淋醋中的微生物殺死；破壞殘存的酶；使醋的成分基本固定下來。同時經過加熱處理，醋的香氣更濃，味道更和潤。
滅菌后的食醋應迅速冷卻，并按照質量標準配兌。
1.1.5 液體深層發酵制醋
液體深層發酵制醋是利用發酵罐通過液體深層發酵生產食醋的方法，通常是將淀粉質原料經液化、糖化后先制成酒醪或酒液，然后在發酵罐里完成醋酸發酵。液體深層發酵法制醋具有機械化程度高、操作衛生條件好、原料利用率高（可達65-70%）、生產周期短、產品的質量穩定等優點。缺點是醋的風味較差。
1） 工藝流程
麩曲 酒母 醋酸菌
↓ ↓ ↓
碎米→浸泡→磨漿→調漿→液化→糖化→酒精發酵→酒醪→醋酸發酵→醋醪→壓濾→配兌→滅菌→陳醋→成品
2） 生產工藝
在液體深層發酵制醋過程中，到酒精發酵為止的工藝均與酶法液化通風回流制醋相同，不同的是從醋酸發酵開始，采用較大的發酵罐進行液體深層發酵，并需通氣攪拌，醋酸菌種子為液態，即醋母。
醋酸液體深層發酵溫度為32~35℃，通風量前期為1:0.13/min；中期為1:0.17/min；后期為1:0.13/min。罐壓維持0.03MPa。連續進行攪拌。醋酸發酵周期為65~72h。經測定已無酒精，殘糖極少，測定酸度不再增加說明醋酸發酵結束。
液體深層發酵制醋也可采用半連續法，即當醋酸發酵成熟時，取出三分之一成熟醪，再加三分之一酒醪繼續發酵，如此每20~22h重復一次。目前生產上多采用此法。
1.2 發酵乳制品
發酵乳制品是指良好的原料乳經過殺菌作用接種特定的微生物進行發酵作用，產生具有特殊風味的食品，稱為發酵乳制品。它們通常具有良好的風味、較高的營養價值、還具有一定的保健作用。并深受消費者的普遍歡迎。常用發酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、馬奶酒等。
發酵乳制品主要包括酸奶和奶酪兩大類，生產菌種主要是乳酸菌。乳酸菌的種類較多，常用的有干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、保加利亞乳桿菌(L. bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L. acidophilus)、植物乳桿菌(L. plantarum)、乳酸乳桿菌(L. Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)等。
近年來，隨著對雙歧乳酸桿菌在營養保健方面作用的認識，人們便將其引入酸奶制造，使傳統的單株發酵，變為雙株或三株共生發酵。由于雙歧桿菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促進腸胃功能作用基礎上，又具備了防癌、抗癌的保健作用。雙歧桿菌因其菌體尖端呈分枝狀(如Y型或V型)而得名。雙歧桿菌是無芽孢革蘭氏陽性細菌，專性厭氧、不抗酸、不運動、過氧化氫酶反應為陰性，最適生長溫度為37~41℃。初始生長最適pH6.5~7.0，能分解糖。雙歧桿菌能利用葡萄糖發酵產生醋酸和乳酸(2：3)，不產生CO2。目前已知的雙歧桿菌共有24種，其中9種存在于人體腸道內，它們是兩歧雙歧桿菌(B. bifidum)、長雙歧桿菌(B. longum)、短雙歧桿菌(B. brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B. angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B. adolescentis)、假鏈狀雙歧桿菌(B. pseudocatenulatum)和牙雙歧桿菌(B. dentmum)等。應用于發酵乳制品生產的僅為前面5種。
雙歧桿菌與人體，除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一樣的對乳營養成分的“預消化”作用，使鮮乳中的乳糖、蛋白質水解成為更易為人體吸收利用的小分子以外，主要產生雙歧桿菌素。其對腸道中的致病菌如沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌等具有明顯的殺滅效果。乳中的雙歧桿菌還能分解積存于腸胃中的致癌物N-亞硝基胺，防止腸道癌變，并能通過誘導作用產生細胞干擾素和促細胞分裂劑，活化NK細胞，促進免疫球蛋白的產生、活化巨嗜細胞的功能，提高人體的免疫力，增強人體對癌癥的抵抗和免疫能力。
目前，發酵乳制品的品種很多，如酸奶、飲料、干酪、乳酪等。現僅簡要介紹一下雙歧桿菌酸奶的生產工藝。
雙歧桿菌酸奶的生產有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發酵的生產工藝，稱共同發酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時在脫脂牛乳中混合培養，利用酵母在生長過程中的呼吸作用，以生物法耗氧，創造一個適合于雙歧桿菌生長繁殖、產酸代謝的厭氧環境，稱為共生發酵法。
1.2.1 共同發酵法生產工藝
1） 工藝流程
共同發酵法雙歧桿菌酸奶的生產工藝流程如下：
原料乳
↓
標準化
↓
調配←(蔗糖10% +葡萄糖2%)
↓
均質(15~20MPa)
↓
殺菌(115℃，8min)
↓
冷卻(38~40℃)
↓
適量維生素C→接種←(兩歧雙歧桿菌6%、嗜熱鏈球菌3%)
↓
灌裝 ← 消毒瓶
↓
發酵(38-39℃， 6h)
↓
冷卻(10℃左右)
↓
冷藏(1~5℃)
↓
成品
2） 生產工藝
雙歧桿菌產酸能力低，凝乳時間長，約需18~24h，且由于其屬于異型發酵，最終產品的口味和風味欠佳。因而，生產上常選擇一些對雙歧桿菌生長無太大影響，但產酸快的乳酸菌，如嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、乳脂明串珠菌等與雙歧桿菌共同發酵。這樣既可以使制品中含有足夠量的雙歧桿菌，又可以提高產酸能力，大大縮短凝乳時間，縮短生長周期，并改善制品的口感和風味。
1.2.2 共生發酵法生產工藝
1） 工藝流程
雙歧桿菌、酵母共生發酵乳的生產工藝流程如下：
原料乳
↓
標準化≥9.5%
↓
蔗糖10%十葡萄糖2%→調配
↓
均質(15~20MPa)
↓
殺菌(115℃，8min)
↓
冷卻(26~28℃)
↓
兩歧雙歧桿菌6%→接種←乳酸酵母3%
↓
發酵(26~28℃，2h)
↓
升溫(37℃)
↓
發酵(37℃，5h)
↓
冷卻(10℃左右)
↓
罐裝
↓
冷藏(l~5℃)
↓
成品
2） 生產工藝
共生發酵法常用的菌種搭配為兩歧雙歧桿菌和用于馬奶酒制造的乳酸酵母(Sacch. Lactis)，接種量分別為6%和3%。在調配發酵培養用原料乳時，用適量脫脂乳粉加入到新鮮脫脂乳中，以強化乳中固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并加入10%蔗糖和2%的葡萄糖，接種時還可加入適量維生素C，以利于雙歧桿菌生長。酵母菌的最適生長溫度為26~28℃。為了有利于酵母先發酵，為雙歧桿菌生長營造一個適宜的厭氧環境，因而接種后，首先在溫度26~28℃下培養，以促進酵母的大量繁殖和基質乳中氧的消耗，然后提高溫度到30℃左右，以促進雙歧桿菌的生長。由于采用了共生混合的發酵方式，雙歧桿菌生長遲緩的狀況大為改觀，總體產酸能力提高，加快了凝乳速度，所得產品酸甜適中，富有純正的乳酸口味和淡淡的酵母香氣，制品酸度為80~900T雙歧桿菌活菌數保證在100萬個/mL以上。因此，酸奶最好在生產7d內銷售出去，而且在生產與銷售之間必須形成冷凍鏈，因為即使在5~10℃以下，存放7d后，雙歧活菌的死亡率高達96%，20℃下存放7d后，死亡率達99%以上。
1.3 氨基酸發酵
1.3.1 概述
氨基酸是組成蛋白質的基本成分，其中有8種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸，稱為必需氨基酸，人體只有通過食物來獲得。另外在食品工業中，氨基酸可作為調味料，如谷氨酸鈉、肌苷酸鈉、鳥苷酸鈉可作為鮮味劑，色氨酸和甘氨酸可作為甜味劑，在食品中添加某些氨基酸可提高其營養價值等等。因此氨基酸的生產具有重要的意義。表7~1列出部分氨基酸生產所用的菌株。
自從60年代以來，微生物直接用糖類發酵生產谷氨酸獲得成功并投入工業化生產。我國成為世界上最大的味精生產大國。味精以成為調味品的重要成員之一，氨基酸的研究和生產得到了迅速發展。隨著科學技術的進步，對傳統的工藝不斷地進行改革，但如何保持傳統工藝生產的特有風味，從而使新工藝生產出的產品更具魅力，是今后研究的課題。
1.4 谷氨酸發酵
1） 谷氨酸生產菌
谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium glutamicum)、乳糖發酵短桿菌(Brevibacterium lactofermentum)、黃色短桿菌(Brevibacterium flavum)。我國使用的生產菌株是北京棒桿菌(Corynebacterium pekinenese n.sp.)AS1.299、北京棒桿菌D110、鈍齒棒桿菌(Corynebacterium crenatum n.sp)AS1.542、棒桿菌S-914和黃色短桿菌T6~13（Brevibacterium flavum T6~13）等。
在己報道的谷氨酸產生菌中，除芽孢桿菌外，雖然它們在分類學上屬于不同的屬種，但都有一些共同的特點，如菌體為球形、短桿至棒狀、無鞭毛、不運動、不形成芽孢、呈革蘭氏陽性、需要生物素、在通氣條件下培養產生谷氨酸。
2） 生產原料
發酵生產谷氨酸的原料有淀粉質原料：玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用；糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；氮源料：尿素或氨水。
3）工藝流程
味精生產全過程可分五個部分：淀粉水解糖的制取；谷氨酸生產菌種子的擴大培養；谷氨酸發酵；谷氨酸的提取與分離；由谷氨酸制成味精。
表7-1 部分氨基酸及其生產所用菌株
生成的氨基酸 使用的菌株
谷氨酸 谷氨酸棒桿菌、乳糖發酵短桿菌或黃色短桿菌 北京棒桿菌（AS1.299）或鈍齒棒桿菌（AS1.542或B9）纈氨酸 北京棒桿菌（AS1.586(ile-)*） 乳糖發酵短桿菌(thr-)DL丙氨酸 凝結芽孢桿菌(Bacillus cuagulans)(met-)脯氨酸 鏈形寇氏桿菌(kurthia catenoform)(ser-) 黃色短桿菌(ile+SGR)*賴氨酸 黃色短桿菌(AECR) 乳糖發醇短桿菌(AECR+ser-或AECR+Ade-+Gu) 谷氨酸棒桿菌(AECR+Leu或AECR+met或AECR+Ala)蘇氨酸 大腸桿菌(met-+var) 、大腸桿菌 W(DAP_+met+ile_)鳥氨酸 谷氨酸棒桿菌(Cit_) 、黃色短桿菌(Cit-或Arg-)亮氨酸 黃色短桿菌(ile-+met-+Tar)酪氨酸 氨酸棒桿菌(Phe-+Pu-)
*營養缺陷型，R：抗性。
菌種的擴大培養
↓
淀粉質原料→糖化→中和、脫色、過濾→培養基調配→接種→發酵→提取(等電點法、離子交換法等)→谷氨酸→谷氨酸-Na→脫色→過濾→干燥→成品
4） 發酵生產工藝
①培養基成分
碳源：碳源是構成菌體和合成谷氨酸的碳架及能量的來源。由于谷氨酸產生菌是異養微生物，因此只能從有機物中獲得碳素，而細胞進行合成反應所需要能量也是從氧化分解有機物過程中得到的。實際生產中以糖質原料為主。培養基中糖濃度對谷氨酸發酵有密切的關系。在一定的范圍內，谷氨酸產量隨糖濃度的增加而增加。
氮源：氮源是合成菌體蛋白質、核酸及谷氨酸的原料。碳氮比對谷氨酸發酵有很大影響。大約85%的氮源被用于合成谷氨酸，另外15%用于合成菌體。谷氨酸發酵需要的氮源比一般發酵工業多得多，一般發酵工業碳氮比為100：0.2~2.0，谷氨酸發酵的碳氮比為100：15~21。
無機鹽：是微生物維持生命活動不可缺少的物質。其主要功能是：構成細胞的組成成分；作為酶的組成成分；激活或抑制酶的活力；調節培養基的滲透壓；調節培養基的pH；調節培養基的氧化還原電位。起著調節微生物生命活動的作用。發酵時，使用的無機離子有K+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等陽離子和PO43-、SO42-、Cl－等陰離子，其用量如下：
KH2PO4 0.05%~0.2%；
K2HPO4 0.05%~0.2%；
MgSO4.7H2O 0.005%~0.1%；
FeSO4.7H2O 0.0005%~0.01%；
MnSO4..4H2O 0.0005%~0.005%。
生長因子：凡是微生物生命活動不可缺少，而微生物自身又不能合成的微量有機物質都稱為生長因子。生長因子通常是指氨基酸、嘌呤、嘧啶和B族維生素的一種，又叫維生素H或輔酶R。糖質為碳源的谷氨酸產生菌幾乎都是生物素缺陷型，也就是說這些細菌本身都不能合成生物素。生長素的作用是影響代謝途徑；影響細胞的滲透性。
生長因子含量的多少，與生產有著十分密切的關系。實際生產中通過添加玉米漿、麩皮、水解液、糖蜜等作為生長因子的來源，來滿足谷氨酸產生菌必須的生長因子。
② 培養基
a 斜面培養基
葡萄糖 0.1% 牛肉膏 1.0% 蛋白胨 1.0% 氯化鈉 0.5% 瓊脂 2.0% pH 7.0~7.2
121℃滅菌30min(傳代和保藏斜面不加葡萄糖)。
b 一級種子、二級種子及發酵培養基
一級種子 葡萄糖 2.5% 尿素 0.6% KH2PO4 0.1% MgSO4.7H2O 0.04% 玉米漿 2.3~3.0ml pH 7.0
二級種子 水解糖 3.0% 尿素 0.6% 玉米漿 0.5~0.6ml K2HPO4 0.1~0.2% MgSO4.7H2O 0.04% pH 7.0
發酵培養基 水解糖12~14% 尿素 0.5~0.8% 玉米漿 0.6ml MgSO4.7H2O 0.06% KCl 0.05% Na2HPO4 0.17% pH 7.0
③ 發酵條件的控制
a 溫度
谷氨酸發酵前期(0~12h)是菌體大量繁殖階段，在此階段菌體利用培養基中的營養物質來合成核酸、蛋白質等，供菌體繁殖用，而控制這些合成反應的最適溫度均在30~32℃。在發酵中、后期，是谷氨酸大量積累的階段，而催化谷氨酸合成的谷氨酸脫氫酶的最適溫度在32~36℃，故發酵中、后期適當提高罐溫對積累谷氨酸有利。
b pH值
發酵液的pH影響微生物的生長和代謝途徑。發酵前期如果pH偏低，則菌體生長旺盛，長菌而不產酸；如果pH偏高，則菌體生長緩慢，發酵時間拉長。在發酵前期將pH值控制在7.5~8.0左右較為合適，而在發酵中、后期將pH值控制在7.0~7.6左右對提高谷氨酸產量有利。
c 通風
在谷氨酸發酵過程中，發酵前期以低通風量為宜；發酵中、后期以高通風量為宜。實際生產上，以氣體轉子流量計來檢查通氣量，即以每分鐘單位體積的通氣量表示通風強度。另外發酵罐大小不同，所需攪拌轉速與通風量也不同。
d 泡沫的控制
在發酵過程中由于強烈的通風和菌體代謝產生的CO2，使培養液產生大量的泡沫，不僅使氧在發酵液中的擴散受阻，影響菌體的呼吸和代謝。給發酵帶來危害，必須加以消泡。消泡的方法有機械消泡(耙式、離心式、刮板式、蝶式消泡器)和化學消泡(天然油脂、聚酯類、醇類、硅酮等化學消泡劑)兩種方法。
e 發酵時間
不同的谷氨酸產生菌對糖的濃度要求也不一樣，其發酵時間也有所差異。一般低糖(10%~12%)發酵，其發酵時間為36~38h，中糖(14%)發酵，其發酵時間為45h。
1.5 黃原膠
1.5.1 概況
黃原膠(Xamthan Gum)別名漢生膠，又稱黃單胞多糖，是國際上70年代發展起來的新型發酵產品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物為主要原料，經通風發酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優良的天然食品添加劑用途越來越廣泛。
國際上，黃原膠開發及應用最早的是美國。美國農業部北方地區Peoria實驗室于60年代初首先用微生物發酵法獲得黃原膠。1964年，美國Merck公司Keco分部在世界上首先實現了黃原膠的工業化生產。1979年世界黃原膠總產量為2000t，1990年達4000t以上。在美國，黃原膠年產值約為5億美元，僅次于抗生素和溶劑的年產值，在發酵產品中居第3位。
我國對黃原膠的研究起步較晚，進行開發研究的單位，如南開大學、中科院微生物研究所、山東食品發酵研究所等，均已通過中試鑒定。目前全國有煙臺、金湖、五連等數家黃原膠生產廠，年產在200t左右，主要用作食品添加劑。我國生產黃原膠的淀粉用量一般在5%左右，發酵周期為72~96h，產膠能力30~40g/L，與國外比較，生產水平較低。隨著黃原膠生產和應用范圍的進一步發展，目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產新廠建成，預示著我國的黃原膠生產將呈現一個新的局面。
1.5.2 黃原膠的分子結構及其性質
1） 黃原膠的分子組成
黃原膠是以5分子糖為一單元，由與此相同的單元聚合而成的高分子多糖物質。每一單元由2分子葡萄糖，2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸組成。其主鏈由β-葡萄糖通過1，4-糖苷鍵相連而成的2分子葡萄糖為單元，其結構與纖維素結構相同，相間在葡萄糖的C3上連有2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸構成側鏈。在側鏈上有丙酮酸及竣酸側基。因其側鏈含酸性基團，在水溶液中呈多聚陰離子，構成黃原膠的三級立體結構：帶陰離子的側鏈纏繞主鏈形成螺旋結構，分子間靠氫鍵形成雙股螺旋，而雙股螺旋結構間又是靠微弱的非共價鍵維系，形成規則的"超級接合帶狀的螺旋聚合體”。
2） 黃原膠的性質
①典型的流變特性
隨著剪切速率增加，因膠狀網絡遭到破壞，導致粘度降低，膠液變稀，但一旦剪切力消失，粘度又可恢復，因而使黃原膠具有良好的泵送和加工性能。利用這種特性在需要添加增稠劑的液體中加入黃原膠，不僅液體在輸送過程中容易流動，而且靜止后又能恢復到所需要的粘度，因此被廣泛應用于飲料行業。
② 低濃度時的高粘性
含2%~3%黃原膠的液體，其粘度高達3~7Pa.s。黃原膠的高粘性使其具有廣闊的應用前景，但同時又給生產上的后處理帶來麻煩。
③ 耐熱性
黃原膠在相當寬的溫度范圍內(-98~90℃)粘度幾乎無變化。黃原膠即使在130℃的高溫下保持36min后冷卻，溶液的粘度也無明顯變化。在經多次冷凍-融化循環后，膠液的粘度并不發生改變。在高溫條件下若添加少量電解質如0。5%NaCI，可穩定膠液的粘度。
④ 耐酸、堿性
黃原膠水溶液的粘度幾乎與pH值無關。這一獨特性質是其他增稠劑如竣甲基纖維素(CMC)等所不具備的。
⑤相容性及溶解性
黃原膠可與絕大部分的常用食品增稠劑溶液溶混，特別是與藻酸鹽類、淀粉、卡拉膠、瓜膠溶混后，溶液的粘度以疊加的形式增加。
黃原膠易溶于水，不溶于醇、酮等極性溶劑。在非常廣的溫度、pH和鹽濃度范圍內，黃原膠很容易溶解于水中，其水溶液可在室溫下配制，攪動時應盡可能減少空氣混人。如果將黃原膠預先與一些干物質如鹽、糖、味精等混勻，然后用少量水濕潤，最后加水攪拌，這樣配制出的膠液其性能更好。
⑥ 分散性及保水性
黃原膠是食品添加劑中優良的懸浮劑和乳化穩定劑。黃原膠對食品具有良好的保水、保鮮作用。
1.5.3 黃原膠的生產
1） 工藝流程
菌種的擴培→發酵原料配比→發酵→發酵條件控制→分離→提純→干燥
2） 菌種
黃原膠生產有廣泛的微生物來源，黃單胞菌屬的許多種類菌株都能產生黃原膠。目前，國內外用于生產黃原膠的菌種大多是從甘蘭黑腐病病株上分離到的甘蘭黑腐病黃單胞菌，也稱野油菜黃單胞菌。另外生產黃原膠的菌種還有菜豆黃單胞菌(X. phaseoli)、錦葵黃單胞菌(X. Malvacearum)和胡蘿卜黃單胞菌(X. carotae)等。我國目前已開發出的菌株有南開-01、山大-152、008、L4和L5。這些菌株一般呈桿狀，革蘭氏染色陰性，產莢膜。在瓊脂培養基平板上可形成黃色粘稠菌落，液體培養可形成粘稠的膠狀物。
3） 發酵培養基
黃原膠發酵培養基的碳源一般是糖類、淀粉等碳水化合物。在黃單胞菌菌體內酶的作用下，1、6-糖苷鍵被打開，形成直鏈多糖，經進一步轉化，最終變成產物黃原膠。氮源一般以魚粉和豆餅粉為主。另外，還添加一些微量無機鹽，如鐵、錳、鋅等的鹽類。特別是輕質碳酸鈣以及NaH2PO4和MgSO4，它們對黃原膠的合成有明顯的促進作用。
例如南開大學的南開-01菌種所使用的搖瓶發酵培養基如下：玉米淀粉4%，魚粉蛋白胨0.5%，輕質碳酸鈣0.3%，自來水配制，pH7.0。在大罐生產中將魚粉蛋白胨改成魚粉直接配料，其他原料不變。國外用作黃原膠發酵的碳源多數是葡萄糖。
4） 發酵
①搖瓶發酵
搖瓶發酵條件：接種量1%~5%，旋轉式搖床轉速220r/min，培養溫度28℃，發酵72h左右。發酵結束，黃原膠產酸能力為20~30g/L，對碳源的轉化率在60%~70%。
② 工業化生產
接種量為5%~8%。由于培養基的高粘度，黃原膠生產屬高需氧量發酵，需大通風量，一般為1~0.6m3/（m3min)。發酵溫度為25~28℃。碳源的起始濃度一般在2%~5%。
黃原膠的收率取決于碳、氮源的種類和發酵條件。目前收率一般在起始糖量的40%~75%。黃單胞菌容易利用有機氮源，而不易利用無機氮源。有機氮源包括魚粉蛋白胨、大豆蛋白胨、魚粉、豆餅粉、谷糠等。其中以魚粉蛋白胨為最佳，它對產物的生成有明顯的促進作用，一般使用量為0.4%~0.6%。在氮源濃度較低時，隨氮源濃度的提高，細胞濃度也增加，黃原膠的合成速率加快，黃原膠得率也相應提高。起始氮源在中等濃度時，細胞濃度和黃原膠的合成速率均有提高，發酵時間被縮短，但黃原膠的得率卻降低，這是因為細胞生長過快，使用于細胞生長及維持細胞生命的糖量增加，用于合成黃原膠的糖反而減少，導致黃原膠得率下降。如果采用發酵后期流加糖的方法，使糖濃度始終維持在一定的水平，那么，由于補加的糖只用于細胞維持生命及合成黃原膠，而沒有生長的消耗，從而得率就可比間歇發酵有較大提高。若起始氮源的濃度再提高，雖然細胞濃度有所增加，但黃原膠得率及合成速率卻降低了。其主要原因是"氧限制"，高濃度細胞隨著發酵的進行，發酵液粘度不斷增大，體積傳質系數降低，造成氧供應能力逐漸下降，合成速率變慢，得率降低。
黃原膠發酵培養基的起始pH值一般控制在6.5~7.0，這有利于初期的細胞生長和后期的黃原膠合成。
5） 黃原膠的分離提取
黃原膠通常由玉米淀粉輔以氮源及微量元素經微生物發酵后制得。發酵醪中除含黃原膠(3%左右)外，還有菌絲體、未消耗完的碳水化合物、無機鹽及大量的液體。其中菌絲體等固形物占20%，水溶性無機鹽占10%。如果菌絲體等固形物混雜在黃原膠成品中，會造成產品的色澤差、味臭，從而限制了黃原膠的使用范圍。因此黃原膠的分離提取，其目的在于按產品質量規格的要求將發酵醪中的雜質不同程度地除去，通過純化、分離、濃縮和干燥等手段獲得成品。黃原膠成品分食品級、工業級和工業粗制品3種。
① 溶劑沉淀法
先將發酵液用6mol/LHCI酸化，然后加入工業酒精使黃原膠沉淀。過濾后沉淀物先后用工業酒精和10%KOH洗滌，過濾，沉淀物干燥后進行粉碎，經過篩制得成品。本法由于直接用HCl和工業酒精進行酸化沉淀，沒有去除掉菌體，因此僅能制得工業級黃原膠。
為了制得食品級黃原膠，在上面的方法基礎上增加了離心除菌體和多次用酒精進行沉淀、洗滌的操作，從而提高了成品的純度。
溶劑沉淀法工藝簡單，產品質量高，大型化生產技術成熟，是目前國內采用的主要生產方法，但該方法溶劑用量大，需設置溶劑回收設備，投資較大，生產成本高。本法提取收率在97.7%。
② 鈣鹽-工業酒精沉淀法
在酸性條件下，黃原膠與氯化鈣形成黃原膠鈣凝膠狀沉淀；加入酸性酒精脫去鈣離子，使成短絮狀沉淀；過濾，在沉淀中加人酒精并用氫氧化鉀溶液調節pH值。
③ 絮凝法
絮凝劑與黃原膠作用產生絮狀沉淀，然后將沉淀物脫水，得到固型物含量為25%左右的濕濾餅；用多糖的非溶劑在適當條件下洗提上述濕濾餅，使其變為水溶性多糖。然后過濾，將水溶性濾餅干燥；經粉碎、篩分后得到合格的黃原膠成品。
④ 直接干燥法
本法采用滾筒干燥或噴霧干燥等方法，直接將發酵液進行干燥，從而制成工業粗制品級的黃原膠。該方法因為沒有分離提純工序，所以成品質量差，限于對黃原膠質量要求不高的場合使用，有利于降低產品成本。
⑤ 超濾脫鹽法
本法采用近代分離技術，對高分子的黃原膠與小分子的無機鹽和水進行超濾分離，將黃原膠發酵液濃縮至2.5%~5%，而無機鹽濃度從10%降低至0.5%~1%，然后再進行噴霧干燥。本法與直接干燥法相比，產品質量有所提高，達到工業精制品等級。
⑥ 酶處理-超濾濃縮法
本法用酶處理發酵液，將蛋白質水解，從而使發酵液變得澄清，簡化了離心過濾這一步工序。本法使用的酶包括堿性蛋白酶，酸性或中性蛋白酶，或用復合酶共同進行作用。用酶處理后，不但發酵液澄清度提高，而且氮含量降低，過濾性能得到改善，在微孔過濾中過濾速度可提高3~20倍，成品質量也有提高。
綜上所述，黃原膠的分離提取方法很多，但在應用上都受到各自條件、特點的制約。比較而言，采用超濾濃縮純化發酵液的方法是比較理想的選擇。
6） 黃原膠的干燥
為了便于保藏和運輸，一般都將黃原膠制成干品。黃原膠的干燥有不同的處理方法：真空干燥、滾筒干燥、噴霧干燥、流化床干燥以及氣流干燥。由于黃原膠是熱敏性物質，不能承受長時間的高溫處理，因此使用噴霧干燥法會使黃原膠的溶解性變差。滾筒干燥雖然熱效率較高，但機械結構較復雜，用于大型工業化生產目前還難實現。帶有惰性球的流化床干燥，因兼有強化傳熱傳質以及研磨粉碎的功能，物料滯留時間也較短，所以適合像黃原膠那樣的熱敏性粘稠物料進行干燥。
1.1 食醋
食醋是我國勞動人民在長期的生產實踐中制造出來的一種酸性調味品。它能增進食欲，幫助消化，在人們飲食生活中不可缺少。在我國的中醫藥學中醋也有一定的用途。全國各地生產的食醋品種較多。著名的山西陳醋、鎮江香醋、四川麩醋、東北白醋、江浙玫瑰米醋、福建紅曲醋等是食醋的代表品種。食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產量最大且與我們關系最為密切的是釀造醋，它是用糧食等淀粉質為原料，經微生物制曲、糖化、酒精發酵、醋酸發酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，還含有各種氨基酸、有機酸、糖類、維生素、醇和酯等營養成分及風味成分，具有獨特的色、香、味。它不僅是調味佳品，長期食用對身體健康也十分有益。
1.1.1 生產原料
目前釀醋生產用的主要原料有：薯類 如甘薯、馬鈴薯等；糧谷類 如玉米、大米等；糧食加工下腳料 如碎米、麩皮、谷糠等；果蔬類 如黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。
生產食醋除了上述主要原料外，還需要疏松材料如谷殼、玉米芯等，使發酵料通透性好，好氧微生物能良好生長。
1.1.2 釀造微生物
傳統工藝釀醋是利用自然界中的野生菌制曲、發酵，因此涉及的微生物種類繁多。新法制醋均采用人工選育的純培養菌株進行制曲、酒精發酵和醋酸發酵，因而發酵周期短、原料利用率高。
1） 淀粉液化、糖化微生物
淀粉液化、糖化微生物能夠產生淀粉酶、糖化酶。使淀粉液化、糖化的微生物很多，而適合于釀醋的主要是曲霉菌。常用的曲霉菌種有：
甘薯曲霉AS 3.324 因適用于甘薯原料的糖化而得名，該菌生長適應性好、易培養、有強單寧酶活力，適合于甘薯及野生植物等釀醋；
東酒一號 它是AS 3.758的變異株，培養時要求較高的濕度和較低的溫度，上海地區應用此菌制醋較多；
黑曲霉AS 3.4309(UV-11) 該菌糖化能力強、酶系純，最適培養溫度為32℃。制曲時，前期菌絲生長緩慢，當出現分生孢子時，菌絲迅速蔓延；
宇佐美曲霉 AS 3.758是日本在數千種黑曲霉中選育出來的其糖化力極強、耐酸性較高的糖化型淀粉酶菌種。菌絲黑色至黑褐色。孢子成熟時呈黑褐色。能同化硝酸鹽，其生酸能力很強。對制曲原料適宜性也比較強。
此外還有米曲霉菌株：滬釀3.040、滬釀3.042(AS 3.951)、AS 3.863等。黃曲霉菌株：AS 3.800，AS 3.384等。
2） 酒精發酵微生物
生產上一般采用子囊菌亞門酵母屬中的酵母，但不同的酵母菌株，其發酵能力不同，產生的滋味和香氣也不同。北方地區常用1300酵母，上海香醋選用工農501黃酒酵母。K字酵母適用于以高梁、大米、甘薯等為原料而釀制普通食醋。AS 2.109、AS 2.399適用于淀粉質原料，而AS 2.1189、AS 2.1190適用于糖蜜原料。
3） 醋酸發酵微生物
① 醋酸菌的選擇
醋酸菌是醋酸發酵的主要菌種。醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力，其形態為長桿狀或短桿狀細胞，單獨、成對或排列成鏈狀。不形成芽孢，革蘭氏染色幼齡菌陰性，老齡菌不穩定，好氧，喜歡在含糖和酵母膏的培養基上生長。其生長最適溫度為28~32℃，最適pH值為3.5~6.5。
醋廠選用的醋酸菌的標準為：氧化酒精速度快、耐酸性強、不再分解醋酸制品、風味良好的菌種。目前國內外在生產上常用的醋酸菌有：
奧爾蘭醋桿菌(A. orleanense) 它是法國愛爾蘭地區用葡萄酒生產醋的主要菌種。生長最適溫度為30℃。該菌能產生少量的酯，產酸能力較弱，但耐酸能力較強。
許氏醋桿菌(A. schutzenbachii) 它是國外有名的速釀醋菌種，也是目前制醋工業較重要的菌種之一。在液體中生長的最適溫度為25~27.5℃，固體培養的最適溫度為28~30℃，最高生長溫度37℃。該菌產酸高達11.5%。對醋酸沒有氧化作用。
惡臭醋桿菌(A. rancens) 惡臭醋桿菌是我國釀醋常用菌株之一。該菌在液面處形成菌膜，并沿容器壁上升，菌膜下液體不渾濁。一般能產酸6~8%，有的菌株副產2%的葡萄糖酸，并能把醋酸進一步氧化成二氧化碳和水。
AS 1.41醋酸菌 它屬于惡臭醋酸桿菌，是我國釀醋常用菌株之一。該菌細胞呈桿狀，常呈鏈狀排列，單個細胞大小為（0.3~0.4）μm×（1~2）μm，無運動性、無芽孢。在不良的環境條件下，細胞會伸長變成線形、棒形或管狀膨大。平板培養時菌落隆起，表面平滑，菌落呈灰白色，液體培養時則形成菌膜。該菌生長的適宜溫度為28~30℃，生成醋酸的最適宜的溫度為28~33℃，最適PH3.5~6.0，耐受酒精濃度為8%（體積分數）。最高產醋酸為7~9%，產葡萄糖酸力弱。能氧化分解醋酸為二氧化碳和水。
滬釀1.01醋酸菌 它是從丹東速釀醋中分離得到的，是我國食醋工廠常用的菌種之一。該菌細胞呈桿形，常呈鏈狀排列，菌體無運動性，不形成芽孢。在含酒精的培養液中，常在表面生長，形成淡青灰色薄層菌膜。在不良的條件下，細胞會伸長，變成線狀或棒狀，有的呈膨大狀、分支狀。該菌由酒精生成醋酸的轉化率平均高達93~95%。
② 醋酸菌的培養及保藏
a 斜面試管培養基
下面是斜面試管培養基兩例：
酒精(6%) 100ml 葡萄糖 0.3g 酵母膏 1g CaCO3 1.5g 瓊脂 2.5g；
葡萄糖1g 酒精2ml 碳酸鈣（CaCO3）1.5g 酵母膏1g 瓊脂2.5g 水100ml。
PH值自然（各種成分先加熱溶解后再將酒精加熱）。
b 醋酸菌培養與保藏
斜面接種醋酸菌后置于30~32℃恒溫箱內培養48h。醋酸菌因為沒有孢子，所以容易被自己所產生的酸殺死。在醋酸菌中，特別能產生香酯的菌種每過十幾天即死亡，因此宜保藏在0~4℃冰箱內備用。由于培養基中已加入碳酸鈣，以中和產生的酸，所以保藏時間長一些。
1.1.3 固態法食醋生產
醋酸菌在充分供給氧的情況下生長繁殖，并把基質中的乙醇氧化為醋酸，這是一個生物氧化過程，其總反應式為：C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O
1） 醋酸菌種制備工藝流程
斜面原種→斜面菌種(30~32℃，48h)→三角瓶液體菌種(一級種子30~32℃，振蕩24h)→種子罐液體菌種(二級種子)→(30~32℃，通氣培養22~24h)→醋酸菌種子
2） 工藝流程
麩曲、酵母
↓
薯干(或碎米、高粱等)→粉碎→加麩皮、谷糠混合→潤水→蒸料→冷卻→接種→入缸糖化發酵→拌糠接種→醋酸發酵→翻醅→加鹽后熟→淋醋→貯存陳醋→配兌→滅菌→包裝→成品
↑
醋酸菌
3） 生產工藝
① 原料配比及處理
甘薯或碎米、高粱等100kg，細谷糠80kg，麩皮120kg，水400kg，麩皮50kg，礱糠50kg，醋酸菌種子40kg，食鹽3.75~7.5kg(夏多冬少)。
將薯干或碎米等粉碎，加麩皮和細谷糠拌合，加水潤料后以常壓蒸煮1h或在0.15MPa壓力下蒸煮40min，出鍋冷卻至30~40℃。
② 發酵
原料冷卻后，拌入麩曲和酒母，并適當補水，使醅料水分達60%~66%。入缸品溫以24~28℃為宜，室溫在25~28℃左右。入缸第二天后，品溫升至38~40℃時，應進行第一次倒缸翻醅，然后蓋嚴維持醅溫30~34℃進行糖化和酒精發酵。入缸后5~7d酒精發酵基本結束，醅中可含酒精7%~8%，此時拌入礱糠和醋酸菌種子，同時倒缸翻醅，此后每天翻醅一次，溫度維持37~39℃。約經12d醋酸發酵，醅溫開始下降，醋酸含量達7.0%~7.5%時，醋酸發酵基本結束。此時應在醅料表面加食鹽。一般每缸醋醅夏季加鹽3kg，冬季加鹽1.5kg。拌勻后再放兩天，再經2d后醋醅成熟即可淋醋。
③淋醋
淋醋工藝采用三套循環法。先用二醋浸泡成熟醋醅20~24h，淋出來的是頭醋，剩下的頭渣用三醋浸泡，淋出來的是二醋，缸內的二渣再用清水浸泡，淋出三醋。如以頭淋醋套頭淋醋為老醋；二淋醋套二淋醋3次為雙醋，較一般單淋醋質量為佳。
④ 陳釀及熏醋
陳釀是醋酸發酵后為改善食醋風味進行的儲存、后熟過程。陳釀有兩種方法，一種是醋醅陳釀，即將成熟醋醅壓實蓋嚴，封存數月后直接淋醋。或用此法貯存醋醅，待銷售旺季淋醋出廠。另一種是醋液陳釀，即在醋醅成熟后就淋醋，然后將醋液貯入缸或罐中，封存1~2個月，可得到香味醇厚、色澤鮮艷的陳醋。有時為了提高產品質量，改善風味，則將部分醋醅用文火加熱至70~80℃，24h后再淋醋，此過程稱熏醋。
⑤ 配兌和滅菌
陳釀醋或新淋出的頭醋都還是半成品，頭醋進入澄清池沉淀，調整其濃度、成分、使其符合質量標準。除現銷產品及高檔醋外，一般要加入0.1%苯甲酸鈉防腐劑后進行包裝。陳醋或新淋的醋液應于85~90℃維持50min殺菌，但滅菌后應迅速降溫后方可出廠。一般一級食醋的含酸量5.0%，二級食醋含酸量3.5%。
1.1.4 酶法液化通風回流制醋
1） 酶法液化通風回流制醋特點
酶法液化通風回流新工藝，是利用自然通風和醋汁回流代替倒醅的制醋新工藝。本法的特點是：α-淀粉酶制劑將原料進行淀粉液化后再加麩曲糖化，提高了原料的利用率；采用液態酒精發酵、固態醋酸發酵的發酵工藝；醋酸發酵池近底處設假底的池壁上開設通風洞，讓空氣自然進入，利用固態醋醅的疏松度使醋酸菌得到足夠的氧，全部醋醅都能均勻發酵；利用假底下積存的溫度較低的醋汁，定時回流噴淋在醋醅上，以降低醋溫度醅調節發酵溫度，保證發酵在適當的溫度下進行。
2） 工藝流程
(細菌a-淀粉酶、氯化鈣、碳酸鈉)
水 ↓ 麩曲 （松醅、回流）
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
碎米→浸泡→磨漿→調漿→加熱→液化→糖化→冷卻→液態酒精發酵→酒液→拌和入池→固態醋酸發酵→加鹽→淋醋→加熱滅菌→裝壇→成品。 ↑ ↑
↑ 酒母 （麩皮 礱糠 醋酸菌種子）
食鹽
3） 生產工藝
① 配料
碎米1200kg、麩皮1400kg、礱糠1650kg、碳酸鈉1.2kg、氯化鈣2.4kg、a-淀粉酶以每克碎米130酶活力單位計3.9kg，麩曲60kg、酒母500kg、醋酸菌種子200kg、食鹽100kg、水3250kg(配發酵醪用)。
② 水磨與調漿
將碎米浸泡使米粒充分膨脹，將米與水1:1.5的比例送入磨粉機，磨成70目以上的細度粉漿。使粉漿濃度在20%~23%，用碳酸鈉調至pH值6.2~6.4，加入氯化鈣和α-淀粉酶后，送入糖化鍋。
③ 液化和糖化
粉漿在液化鍋內應攪拌加熱，在85~92℃下維持10~15min，用碘液檢測顯棕黃色表示已達到液化終點，再升溫至100℃維持l0min，達到滅菌和使酶失活的目的，然后送入糖化鍋。將液化醪冷至60~65℃時加入麩曲，保溫糖化35min，待糖液降溫至30℃左右，送入酒精發酵容器。
④ 酒精發酵
將糖液加水稀釋至7.5~8.0′Bx，調pH值至4.2~4.4接入酒母，在30~33℃下進行酒精發酵70h，得出約含酒精8.5%的酒醪，酸度在0.3~0.4左右。然后將酒醪送至醋酸發酵池。
⑤ 醋酸發酵
將酒醪與礱糠、麩皮及醋酸菌種拌合，送入有假底的發酵池，扒平蓋嚴。進池品溫35~38℃為宜，而中層醋醅溫度較低，入池24h進行一次松醅，將上面和中間的醋陪盡可能疏松均勻，使溫度一致。
當品溫升至40℃時進行醋汁回流，即從假底放出部分醋液，再潑回醋醅表面，一般每天回流6次，發酵期間共回流120~130次，使醅溫降低。醋酸發酵溫度，前期可控制在42~44℃，后期控制在36~38℃。經20~25d醋酸發酵，醋汁含酸達6.5%~7.0%時，發酵基本結束。醋酸發酵結束，為避免醋酸被氧化成二氧化碳和水，應及時加入食鹽以抑制醋酸菌的氧化作用。方法是將食鹽置于醋醅的面層，用醋汁回流溶解食鹽使其滲入到醋醅中。淋醋仍在醋酸發酵池內進行。再用二醋淋澆醋醅，池底繼續收集醋汁，當收集到的醋汁含酸量降到5%時，停止淋醋。此前收集到的為頭醋。然后在上面澆三醋，由池底收集二醋，最后上面加水，下面收集三醋。二醋和三醋共淋醋循環使用。
⑥ 滅菌與配兌
滅菌是通過加熱的方法把陳醋或新淋醋中的微生物殺死；破壞殘存的酶；使醋的成分基本固定下來。同時經過加熱處理，醋的香氣更濃，味道更和潤。
滅菌后的食醋應迅速冷卻，并按照質量標準配兌。
1.1.5 液體深層發酵制醋
液體深層發酵制醋是利用發酵罐通過液體深層發酵生產食醋的方法，通常是將淀粉質原料經液化、糖化后先制成酒醪或酒液，然后在發酵罐里完成醋酸發酵。液體深層發酵法制醋具有機械化程度高、操作衛生條件好、原料利用率高（可達65-70%）、生產周期短、產品的質量穩定等優點。缺點是醋的風味較差。
1） 工藝流程
麩曲 酒母 醋酸菌
↓ ↓ ↓
碎米→浸泡→磨漿→調漿→液化→糖化→酒精發酵→酒醪→醋酸發酵→醋醪→壓濾→配兌→滅菌→陳醋→成品
2） 生產工藝
在液體深層發酵制醋過程中，到酒精發酵為止的工藝均與酶法液化通風回流制醋相同，不同的是從醋酸發酵開始，采用較大的發酵罐進行液體深層發酵，并需通氣攪拌，醋酸菌種子為液態，即醋母。
醋酸液體深層發酵溫度為32~35℃，通風量前期為1:0.13/min；中期為1:0.17/min；后期為1:0.13/min。罐壓維持0.03MPa。連續進行攪拌。醋酸發酵周期為65~72h。經測定已無酒精，殘糖極少，測定酸度不再增加說明醋酸發酵結束。
液體深層發酵制醋也可采用半連續法，即當醋酸發酵成熟時，取出三分之一成熟醪，再加三分之一酒醪繼續發酵，如此每20~22h重復一次。目前生產上多采用此法。
1.2 發酵乳制品
發酵乳制品是指良好的原料乳經過殺菌作用接種特定的微生物進行發酵作用，產生具有特殊風味的食品，稱為發酵乳制品。它們通常具有良好的風味、較高的營養價值、還具有一定的保健作用。并深受消費者的普遍歡迎。常用發酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、馬奶酒等。
發酵乳制品主要包括酸奶和奶酪兩大類，生產菌種主要是乳酸菌。乳酸菌的種類較多，常用的有干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、保加利亞乳桿菌(L. bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L. acidophilus)、植物乳桿菌(L. plantarum)、乳酸乳桿菌(L. Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)等。
近年來，隨著對雙歧乳酸桿菌在營養保健方面作用的認識，人們便將其引入酸奶制造，使傳統的單株發酵，變為雙株或三株共生發酵。由于雙歧桿菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促進腸胃功能作用基礎上，又具備了防癌、抗癌的保健作用。雙歧桿菌因其菌體尖端呈分枝狀(如Y型或V型)而得名。雙歧桿菌是無芽孢革蘭氏陽性細菌，專性厭氧、不抗酸、不運動、過氧化氫酶反應為陰性，最適生長溫度為37~41℃。初始生長最適pH6.5~7.0，能分解糖。雙歧桿菌能利用葡萄糖發酵產生醋酸和乳酸(2：3)，不產生CO2。目前已知的雙歧桿菌共有24種，其中9種存在于人體腸道內，它們是兩歧雙歧桿菌(B. bifidum)、長雙歧桿菌(B. longum)、短雙歧桿菌(B. brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B. angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B. adolescentis)、假鏈狀雙歧桿菌(B. pseudocatenulatum)和牙雙歧桿菌(B. dentmum)等。應用于發酵乳制品生產的僅為前面5種。
雙歧桿菌與人體，除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一樣的對乳營養成分的“預消化”作用，使鮮乳中的乳糖、蛋白質水解成為更易為人體吸收利用的小分子以外，主要產生雙歧桿菌素。其對腸道中的致病菌如沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌等具有明顯的殺滅效果。乳中的雙歧桿菌還能分解積存于腸胃中的致癌物N-亞硝基胺，防止腸道癌變，并能通過誘導作用產生細胞干擾素和促細胞分裂劑，活化NK細胞，促進免疫球蛋白的產生、活化巨嗜細胞的功能，提高人體的免疫力，增強人體對癌癥的抵抗和免疫能力。
目前，發酵乳制品的品種很多，如酸奶、飲料、干酪、乳酪等。現僅簡要介紹一下雙歧桿菌酸奶的生產工藝。
雙歧桿菌酸奶的生產有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發酵的生產工藝，稱共同發酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時在脫脂牛乳中混合培養，利用酵母在生長過程中的呼吸作用，以生物法耗氧，創造一個適合于雙歧桿菌生長繁殖、產酸代謝的厭氧環境，稱為共生發酵法。
1.2.1 共同發酵法生產工藝
1） 工藝流程
共同發酵法雙歧桿菌酸奶的生產工藝流程如下：
原料乳
↓
標準化
↓
調配←(蔗糖10% +葡萄糖2%)
↓
均質(15~20MPa)
↓
殺菌(115℃，8min)
↓
冷卻(38~40℃)
↓
適量維生素C→接種←(兩歧雙歧桿菌6%、嗜熱鏈球菌3%)
↓
灌裝 ← 消毒瓶
↓
發酵(38-39℃， 6h)
↓
冷卻(10℃左右)
↓
冷藏(1~5℃)
↓
成品
2） 生產工藝
雙歧桿菌產酸能力低，凝乳時間長，約需18~24h，且由于其屬于異型發酵，最終產品的口味和風味欠佳。因而，生產上常選擇一些對雙歧桿菌生長無太大影響，但產酸快的乳酸菌，如嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、乳脂明串珠菌等與雙歧桿菌共同發酵。這樣既可以使制品中含有足夠量的雙歧桿菌，又可以提高產酸能力，大大縮短凝乳時間，縮短生長周期，并改善制品的口感和風味。
1.2.2 共生發酵法生產工藝
1） 工藝流程
雙歧桿菌、酵母共生發酵乳的生產工藝流程如下：
原料乳
↓
標準化≥9.5%
↓
蔗糖10%十葡萄糖2%→調配
↓
均質(15~20MPa)
↓
殺菌(115℃，8min)
↓
冷卻(26~28℃)
↓
兩歧雙歧桿菌6%→接種←乳酸酵母3%
↓
發酵(26~28℃，2h)
↓
升溫(37℃)
↓
發酵(37℃，5h)
↓
冷卻(10℃左右)
↓
罐裝
↓
冷藏(l~5℃)
↓
成品
2） 生產工藝
共生發酵法常用的菌種搭配為兩歧雙歧桿菌和用于馬奶酒制造的乳酸酵母(Sacch. Lactis)，接種量分別為6%和3%。在調配發酵培養用原料乳時，用適量脫脂乳粉加入到新鮮脫脂乳中，以強化乳中固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并加入10%蔗糖和2%的葡萄糖，接種時還可加入適量維生素C，以利于雙歧桿菌生長。酵母菌的最適生長溫度為26~28℃。為了有利于酵母先發酵，為雙歧桿菌生長營造一個適宜的厭氧環境，因而接種后，首先在溫度26~28℃下培養，以促進酵母的大量繁殖和基質乳中氧的消耗，然后提高溫度到30℃左右，以促進雙歧桿菌的生長。由于采用了共生混合的發酵方式，雙歧桿菌生長遲緩的狀況大為改觀，總體產酸能力提高，加快了凝乳速度，所得產品酸甜適中，富有純正的乳酸口味和淡淡的酵母香氣，制品酸度為80~900T雙歧桿菌活菌數保證在100萬個/mL以上。因此，酸奶最好在生產7d內銷售出去，而且在生產與銷售之間必須形成冷凍鏈，因為即使在5~10℃以下，存放7d后，雙歧活菌的死亡率高達96%，20℃下存放7d后，死亡率達99%以上。
1.3 氨基酸發酵
1.3.1 概述
氨基酸是組成蛋白質的基本成分，其中有8種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸，稱為必需氨基酸，人體只有通過食物來獲得。另外在食品工業中，氨基酸可作為調味料，如谷氨酸鈉、肌苷酸鈉、鳥苷酸鈉可作為鮮味劑，色氨酸和甘氨酸可作為甜味劑，在食品中添加某些氨基酸可提高其營養價值等等。因此氨基酸的生產具有重要的意義。表7~1列出部分氨基酸生產所用的菌株。
自從60年代以來，微生物直接用糖類發酵生產谷氨酸獲得成功并投入工業化生產。我國成為世界上最大的味精生產大國。味精以成為調味品的重要成員之一，氨基酸的研究和生產得到了迅速發展。隨著科學技術的進步，對傳統的工藝不斷地進行改革，但如何保持傳統工藝生產的特有風味，從而使新工藝生產出的產品更具魅力，是今后研究的課題。
1.4 谷氨酸發酵
1） 谷氨酸生產菌
谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium glutamicum)、乳糖發酵短桿菌(Brevibacterium lactofermentum)、黃色短桿菌(Brevibacterium flavum)。我國使用的生產菌株是北京棒桿菌(Corynebacterium pekinenese n.sp.)AS1.299、北京棒桿菌D110、鈍齒棒桿菌(Corynebacterium crenatum n.sp)AS1.542、棒桿菌S-914和黃色短桿菌T6~13（Brevibacterium flavum T6~13）等。
在己報道的谷氨酸產生菌中，除芽孢桿菌外，雖然它們在分類學上屬于不同的屬種，但都有一些共同的特點，如菌體為球形、短桿至棒狀、無鞭毛、不運動、不形成芽孢、呈革蘭氏陽性、需要生物素、在通氣條件下培養產生谷氨酸。
2） 生產原料
發酵生產谷氨酸的原料有淀粉質原料：玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用；糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；氮源料：尿素或氨水。
3）工藝流程
味精生產全過程可分五個部分：淀粉水解糖的制取；谷氨酸生產菌種子的擴大培養；谷氨酸發酵；谷氨酸的提取與分離；由谷氨酸制成味精。
表7-1 部分氨基酸及其生產所用菌株
生成的氨基酸 使用的菌株
谷氨酸 谷氨酸棒桿菌、乳糖發酵短桿菌或黃色短桿菌 北京棒桿菌（AS1.299）或鈍齒棒桿菌（AS1.542或B9）纈氨酸 北京棒桿菌（AS1.586(ile-)*） 乳糖發酵短桿菌(thr-)DL丙氨酸 凝結芽孢桿菌(Bacillus cuagulans)(met-)脯氨酸 鏈形寇氏桿菌(kurthia catenoform)(ser-) 黃色短桿菌(ile+SGR)*賴氨酸 黃色短桿菌(AECR) 乳糖發醇短桿菌(AECR+ser-或AECR+Ade-+Gu) 谷氨酸棒桿菌(AECR+Leu或AECR+met或AECR+Ala)蘇氨酸 大腸桿菌(met-+var) 、大腸桿菌 W(DAP_+met+ile_)鳥氨酸 谷氨酸棒桿菌(Cit_) 、黃色短桿菌(Cit-或Arg-)亮氨酸 黃色短桿菌(ile-+met-+Tar)酪氨酸 氨酸棒桿菌(Phe-+Pu-)
*營養缺陷型，R：抗性。
菌種的擴大培養
↓
淀粉質原料→糖化→中和、脫色、過濾→培養基調配→接種→發酵→提取(等電點法、離子交換法等)→谷氨酸→谷氨酸-Na→脫色→過濾→干燥→成品
4） 發酵生產工藝
①培養基成分
碳源：碳源是構成菌體和合成谷氨酸的碳架及能量的來源。由于谷氨酸產生菌是異養微生物，因此只能從有機物中獲得碳素，而細胞進行合成反應所需要能量也是從氧化分解有機物過程中得到的。實際生產中以糖質原料為主。培養基中糖濃度對谷氨酸發酵有密切的關系。在一定的范圍內，谷氨酸產量隨糖濃度的增加而增加。
氮源：氮源是合成菌體蛋白質、核酸及谷氨酸的原料。碳氮比對谷氨酸發酵有很大影響。大約85%的氮源被用于合成谷氨酸，另外15%用于合成菌體。谷氨酸發酵需要的氮源比一般發酵工業多得多，一般發酵工業碳氮比為100：0.2~2.0，谷氨酸發酵的碳氮比為100：15~21。
無機鹽：是微生物維持生命活動不可缺少的物質。其主要功能是：構成細胞的組成成分；作為酶的組成成分；激活或抑制酶的活力；調節培養基的滲透壓；調節培養基的pH；調節培養基的氧化還原電位。起著調節微生物生命活動的作用。發酵時，使用的無機離子有K+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等陽離子和PO43-、SO42-、Cl－等陰離子，其用量如下：
KH2PO4 0.05%~0.2%；
K2HPO4 0.05%~0.2%；
MgSO4.7H2O 0.005%~0.1%；
FeSO4.7H2O 0.0005%~0.01%；
MnSO4..4H2O 0.0005%~0.005%。
生長因子：凡是微生物生命活動不可缺少，而微生物自身又不能合成的微量有機物質都稱為生長因子。生長因子通常是指氨基酸、嘌呤、嘧啶和B族維生素的一種，又叫維生素H或輔酶R。糖質為碳源的谷氨酸產生菌幾乎都是生物素缺陷型，也就是說這些細菌本身都不能合成生物素。生長素的作用是影響代謝途徑；影響細胞的滲透性。
生長因子含量的多少，與生產有著十分密切的關系。實際生產中通過添加玉米漿、麩皮、水解液、糖蜜等作為生長因子的來源，來滿足谷氨酸產生菌必須的生長因子。
② 培養基
a 斜面培養基
葡萄糖 0.1% 牛肉膏 1.0% 蛋白胨 1.0% 氯化鈉 0.5% 瓊脂 2.0% pH 7.0~7.2
121℃滅菌30min(傳代和保藏斜面不加葡萄糖)。
b 一級種子、二級種子及發酵培養基
一級種子 葡萄糖 2.5% 尿素 0.6% KH2PO4 0.1% MgSO4.7H2O 0.04% 玉米漿 2.3~3.0ml pH 7.0
二級種子 水解糖 3.0% 尿素 0.6% 玉米漿 0.5~0.6ml K2HPO4 0.1~0.2% MgSO4.7H2O 0.04% pH 7.0
發酵培養基 水解糖12~14% 尿素 0.5~0.8% 玉米漿 0.6ml MgSO4.7H2O 0.06% KCl 0.05% Na2HPO4 0.17% pH 7.0
③ 發酵條件的控制
a 溫度
谷氨酸發酵前期(0~12h)是菌體大量繁殖階段，在此階段菌體利用培養基中的營養物質來合成核酸、蛋白質等，供菌體繁殖用，而控制這些合成反應的最適溫度均在30~32℃。在發酵中、后期，是谷氨酸大量積累的階段，而催化谷氨酸合成的谷氨酸脫氫酶的最適溫度在32~36℃，故發酵中、后期適當提高罐溫對積累谷氨酸有利。
b pH值
發酵液的pH影響微生物的生長和代謝途徑。發酵前期如果pH偏低，則菌體生長旺盛，長菌而不產酸；如果pH偏高，則菌體生長緩慢，發酵時間拉長。在發酵前期將pH值控制在7.5~8.0左右較為合適，而在發酵中、后期將pH值控制在7.0~7.6左右對提高谷氨酸產量有利。
c 通風
在谷氨酸發酵過程中，發酵前期以低通風量為宜；發酵中、后期以高通風量為宜。實際生產上，以氣體轉子流量計來檢查通氣量，即以每分鐘單位體積的通氣量表示通風強度。另外發酵罐大小不同，所需攪拌轉速與通風量也不同。
d 泡沫的控制
在發酵過程中由于強烈的通風和菌體代謝產生的CO2，使培養液產生大量的泡沫，不僅使氧在發酵液中的擴散受阻，影響菌體的呼吸和代謝。給發酵帶來危害，必須加以消泡。消泡的方法有機械消泡(耙式、離心式、刮板式、蝶式消泡器)和化學消泡(天然油脂、聚酯類、醇類、硅酮等化學消泡劑)兩種方法。
e 發酵時間
不同的谷氨酸產生菌對糖的濃度要求也不一樣，其發酵時間也有所差異。一般低糖(10%~12%)發酵，其發酵時間為36~38h，中糖(14%)發酵，其發酵時間為45h。
1.5 黃原膠
1.5.1 概況
黃原膠(Xamthan Gum)別名漢生膠，又稱黃單胞多糖，是國際上70年代發展起來的新型發酵產品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物為主要原料，經通風發酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優良的天然食品添加劑用途越來越廣泛。
國際上，黃原膠開發及應用最早的是美國。美國農業部北方地區Peoria實驗室于60年代初首先用微生物發酵法獲得黃原膠。1964年，美國Merck公司Keco分部在世界上首先實現了黃原膠的工業化生產。1979年世界黃原膠總產量為2000t，1990年達4000t以上。在美國，黃原膠年產值約為5億美元，僅次于抗生素和溶劑的年產值，在發酵產品中居第3位。
我國對黃原膠的研究起步較晚，進行開發研究的單位，如南開大學、中科院微生物研究所、山東食品發酵研究所等，均已通過中試鑒定。目前全國有煙臺、金湖、五連等數家黃原膠生產廠，年產在200t左右，主要用作食品添加劑。我國生產黃原膠的淀粉用量一般在5%左右，發酵周期為72~96h，產膠能力30~40g/L，與國外比較，生產水平較低。隨著黃原膠生產和應用范圍的進一步發展，目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產新廠建成，預示著我國的黃原膠生產將呈現一個新的局面。
1.5.2 黃原膠的分子結構及其性質
1） 黃原膠的分子組成
黃原膠是以5分子糖為一單元，由與此相同的單元聚合而成的高分子多糖物質。每一單元由2分子葡萄糖，2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸組成。其主鏈由β-葡萄糖通過1，4-糖苷鍵相連而成的2分子葡萄糖為單元，其結構與纖維素結構相同，相間在葡萄糖的C3上連有2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸構成側鏈。在側鏈上有丙酮酸及竣酸側基。因其側鏈含酸性基團，在水溶液中呈多聚陰離子，構成黃原膠的三級立體結構：帶陰離子的側鏈纏繞主鏈形成螺旋結構，分子間靠氫鍵形成雙股螺旋，而雙股螺旋結構間又是靠微弱的非共價鍵維系，形成規則的"超級接合帶狀的螺旋聚合體”。
2） 黃原膠的性質
①典型的流變特性
隨著剪切速率增加，因膠狀網絡遭到破壞，導致粘度降低，膠液變稀，但一旦剪切力消失，粘度又可恢復，因而使黃原膠具有良好的泵送和加工性能。利用這種特性在需要添加增稠劑的液體中加入黃原膠，不僅液體在輸送過程中容易流動，而且靜止后又能恢復到所需要的粘度，因此被廣泛應用于飲料行業。
② 低濃度時的高粘性
含2%~3%黃原膠的液體，其粘度高達3~7Pa.s。黃原膠的高粘性使其具有廣闊的應用前景，但同時又給生產上的后處理帶來麻煩。
③ 耐熱性
黃原膠在相當寬的溫度范圍內(-98~90℃)粘度幾乎無變化。黃原膠即使在130℃的高溫下保持36min后冷卻，溶液的粘度也無明顯變化。在經多次冷凍-融化循環后，膠液的粘度并不發生改變。在高溫條件下若添加少量電解質如0。5%NaCI，可穩定膠液的粘度。
④ 耐酸、堿性
黃原膠水溶液的粘度幾乎與pH值無關。這一獨特性質是其他增稠劑如竣甲基纖維素(CMC)等所不具備的。
⑤相容性及溶解性
黃原膠可與絕大部分的常用食品增稠劑溶液溶混，特別是與藻酸鹽類、淀粉、卡拉膠、瓜膠溶混后，溶液的粘度以疊加的形式增加。
黃原膠易溶于水，不溶于醇、酮等極性溶劑。在非常廣的溫度、pH和鹽濃度范圍內，黃原膠很容易溶解于水中，其水溶液可在室溫下配制，攪動時應盡可能減少空氣混人。如果將黃原膠預先與一些干物質如鹽、糖、味精等混勻，然后用少量水濕潤，最后加水攪拌，這樣配制出的膠液其性能更好。
⑥ 分散性及保水性
黃原膠是食品添加劑中優良的懸浮劑和乳化穩定劑。黃原膠對食品具有良好的保水、保鮮作用。
1.5.3 黃原膠的生產
1） 工藝流程
菌種的擴培→發酵原料配比→發酵→發酵條件控制→分離→提純→干燥
2） 菌種
黃原膠生產有廣泛的微生物來源，黃單胞菌屬的許多種類菌株都能產生黃原膠。目前，國內外用于生產黃原膠的菌種大多是從甘蘭黑腐病病株上分離到的甘蘭黑腐病黃單胞菌，也稱野油菜黃單胞菌。另外生產黃原膠的菌種還有菜豆黃單胞菌(X. phaseoli)、錦葵黃單胞菌(X. Malvacearum)和胡蘿卜黃單胞菌(X. carotae)等。我國目前已開發出的菌株有南開-01、山大-152、008、L4和L5。這些菌株一般呈桿狀，革蘭氏染色陰性，產莢膜。在瓊脂培養基平板上可形成黃色粘稠菌落，液體培養可形成粘稠的膠狀物。
3） 發酵培養基
黃原膠發酵培養基的碳源一般是糖類、淀粉等碳水化合物。在黃單胞菌菌體內酶的作用下，1、6-糖苷鍵被打開，形成直鏈多糖，經進一步轉化，最終變成產物黃原膠。氮源一般以魚粉和豆餅粉為主。另外，還添加一些微量無機鹽，如鐵、錳、鋅等的鹽類。特別是輕質碳酸鈣以及NaH2PO4和MgSO4，它們對黃原膠的合成有明顯的促進作用。
例如南開大學的南開-01菌種所使用的搖瓶發酵培養基如下：玉米淀粉4%，魚粉蛋白胨0.5%，輕質碳酸鈣0.3%，自來水配制，pH7.0。在大罐生產中將魚粉蛋白胨改成魚粉直接配料，其他原料不變。國外用作黃原膠發酵的碳源多數是葡萄糖。
4） 發酵
①搖瓶發酵
搖瓶發酵條件：接種量1%~5%，旋轉式搖床轉速220r/min，培養溫度28℃，發酵72h左右。發酵結束，黃原膠產酸能力為20~30g/L，對碳源的轉化率在60%~70%。
② 工業化生產
接種量為5%~8%。由于培養基的高粘度，黃原膠生產屬高需氧量發酵，需大通風量，一般為1~0.6m3/（m3min)。發酵溫度為25~28℃。碳源的起始濃度一般在2%~5%。
黃原膠的收率取決于碳、氮源的種類和發酵條件。目前收率一般在起始糖量的40%~75%。黃單胞菌容易利用有機氮源，而不易利用無機氮源。有機氮源包括魚粉蛋白胨、大豆蛋白胨、魚粉、豆餅粉、谷糠等。其中以魚粉蛋白胨為最佳，它對產物的生成有明顯的促進作用，一般使用量為0.4%~0.6%。在氮源濃度較低時，隨氮源濃度的提高，細胞濃度也增加，黃原膠的合成速率加快，黃原膠得率也相應提高。起始氮源在中等濃度時，細胞濃度和黃原膠的合成速率均有提高，發酵時間被縮短，但黃原膠的得率卻降低，這是因為細胞生長過快，使用于細胞生長及維持細胞生命的糖量增加，用于合成黃原膠的糖反而減少，導致黃原膠得率下降。如果采用發酵后期流加糖的方法，使糖濃度始終維持在一定的水平，那么，由于補加的糖只用于細胞維持生命及合成黃原膠，而沒有生長的消耗，從而得率就可比間歇發酵有較大提高。若起始氮源的濃度再提高，雖然細胞濃度有所增加，但黃原膠得率及合成速率卻降低了。其主要原因是"氧限制"，高濃度細胞隨著發酵的進行，發酵液粘度不斷增大，體積傳質系數降低，造成氧供應能力逐漸下降，合成速率變慢，得率降低。
黃原膠發酵培養基的起始pH值一般控制在6.5~7.0，這有利于初期的細胞生長和后期的黃原膠合成。
5） 黃原膠的分離提取
黃原膠通常由玉米淀粉輔以氮源及微量元素經微生物發酵后制得。發酵醪中除含黃原膠(3%左右)外，還有菌絲體、未消耗完的碳水化合物、無機鹽及大量的液體。其中菌絲體等固形物占20%，水溶性無機鹽占10%。如果菌絲體等固形物混雜在黃原膠成品中，會造成產品的色澤差、味臭，從而限制了黃原膠的使用范圍。因此黃原膠的分離提取，其目的在于按產品質量規格的要求將發酵醪中的雜質不同程度地除去，通過純化、分離、濃縮和干燥等手段獲得成品。黃原膠成品分食品級、工業級和工業粗制品3種。
① 溶劑沉淀法
先將發酵液用6mol/LHCI酸化，然后加入工業酒精使黃原膠沉淀。過濾后沉淀物先后用工業酒精和10%KOH洗滌，過濾，沉淀物干燥后進行粉碎，經過篩制得成品。本法由于直接用HCl和工業酒精進行酸化沉淀，沒有去除掉菌體，因此僅能制得工業級黃原膠。
為了制得食品級黃原膠，在上面的方法基礎上增加了離心除菌體和多次用酒精進行沉淀、洗滌的操作，從而提高了成品的純度。
溶劑沉淀法工藝簡單，產品質量高，大型化生產技術成熟，是目前國內采用的主要生產方法，但該方法溶劑用量大，需設置溶劑回收設備，投資較大，生產成本高。本法提取收率在97.7%。
② 鈣鹽-工業酒精沉淀法
在酸性條件下，黃原膠與氯化鈣形成黃原膠鈣凝膠狀沉淀；加入酸性酒精脫去鈣離子，使成短絮狀沉淀；過濾，在沉淀中加人酒精并用氫氧化鉀溶液調節pH值。
③ 絮凝法
絮凝劑與黃原膠作用產生絮狀沉淀，然后將沉淀物脫水，得到固型物含量為25%左右的濕濾餅；用多糖的非溶劑在適當條件下洗提上述濕濾餅，使其變為水溶性多糖。然后過濾，將水溶性濾餅干燥；經粉碎、篩分后得到合格的黃原膠成品。
④ 直接干燥法
本法采用滾筒干燥或噴霧干燥等方法，直接將發酵液進行干燥，從而制成工業粗制品級的黃原膠。該方法因為沒有分離提純工序，所以成品質量差，限于對黃原膠質量要求不高的場合使用，有利于降低產品成本。
⑤ 超濾脫鹽法
本法采用近代分離技術，對高分子的黃原膠與小分子的無機鹽和水進行超濾分離，將黃原膠發酵液濃縮至2.5%~5%，而無機鹽濃度從10%降低至0.5%~1%，然后再進行噴霧干燥。本法與直接干燥法相比，產品質量有所提高，達到工業精制品等級。
⑥ 酶處理-超濾濃縮法
本法用酶處理發酵液，將蛋白質水解，從而使發酵液變得澄清，簡化了離心過濾這一步工序。本法使用的酶包括堿性蛋白酶，酸性或中性蛋白酶，或用復合酶共同進行作用。用酶處理后，不但發酵液澄清度提高，而且氮含量降低，過濾性能得到改善，在微孔過濾中過濾速度可提高3~20倍，成品質量也有提高。
綜上所述，黃原膠的分離提取方法很多，但在應用上都受到各自條件、特點的制約。比較而言，采用超濾濃縮純化發酵液的方法是比較理想的選擇。
6） 黃原膠的干燥
為了便于保藏和運輸，一般都將黃原膠制成干品。黃原膠的干燥有不同的處理方法：真空干燥、滾筒干燥、噴霧干燥、流化床干燥以及氣流干燥。由于黃原膠是熱敏性物質，不能承受長時間的高溫處理，因此使用噴霧干燥法會使黃原膠的溶解性變差。滾筒干燥雖然熱效率較高，但機械結構較復雜，用于大型工業化生產目前還難實現。帶有惰性球的流化床干燥，因兼有強化傳熱傳質以及研磨粉碎的功能，物料滯留時間也較短，所以適合像黃原膠那樣的熱敏性粘稠物料進行干燥。