是鲜味剂味精的主要成分，以前用植物(如大豆)蛋白质水解法生产。1957年，日本率先用微生物发酵法生产成功。常用的谷氨酸产生菌有　　　 棒状杆菌、黄色短杆菌等。培养基通常用豆饼(或马铃薯等)的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等配制而成，呈　　 状态，因此也称培养液。其中的　　　 是生长因子。培养液配制完成以后，投放到发酵罐中，通入98kPa的蒸汽进行灭菌，冷却后，在无菌条件下加入菌种，即为　　 。

发酵罐是一种圆柱形的容器，容量从几升到几百万升不等，上面连接有　　 、　　 、接种、加料、冷却等装置；此外，还有对　　 、　　 、通气量与转速等发酵条件进行检测和控制的装置。

　谷氨酸棒状杆菌是　　 菌，因此，发酵过程要不断地通入　　 空气，并通过　　 ，使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中(称　　 )；同时，也能使菌种与培养液充分接触，提高它们对原料的　　 。在温度为30-37℃、pH为7-8.0的条件下，经28-32h，培养液中就会生成大量的谷氨酸。最后，将谷氨酸从培养液中分离提取出来，通常每升培养液中能得到谷氨酸50-100g。提取出来的谷氨酸用适量的Na₂CO₃溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤，便制成了味精。

1857年，法国微生物学家　　 发现了发酵原理，人们才认识到　　 是微生物活动的结果。

2、影响微生物生长的环境因素

　环境中影响微生物生长的因素很多，主要的有温度、pH和氧。

　温度 每种微生物只能在一定的温度范围内生长，其中，微生物生长　　　　 时的温度叫最适生长温度，绝大多数微生物的最适生长温度为　　　　　 。在最适生长温度范围内，微生物的生长速率随温度的上升而　　　 。超过最适生长温度以后，微生物的生长速率会急剧下降，这是由于细胞内的　　 和　　 等发生了不　　　 的破坏。

pH 每种微生物的最适pH不同，如多数细菌的最适pH为6.5-7.5，真菌的最适pH为5.0-6.0。超过最适pH范围以后，就会影响酶的　　 ，细胞　　　 的稳定性等，从而影响微生物对营养物质的　　 等。

　氧 有些种类的微生物只能生活在有氧的条件下，如多种细菌和大多数真菌等好氧型微生物。有些种类的微生物在生活过程中不需要氧气，属于厌氧型微生物，如某些链球菌等。有些厌氧型微生物甚至是严格厌氧的，它们即使短时间接触空气，也会造成生长停滞，甚至导致死亡，如某些产甲烷杆菌。在自然界中，还有一类兼性厌氧微生物，它们在有氧和无氧条件下，能以不同的代谢方式生长繁殖，如　　 。可见，环境中氧　　 的状况，对不同代谢类型的微生物群体的生长，具有不同的影响。

　在代谢的基础上，微生物的个体会由小到大不断地生长。但是，对于单细胞微生物来说，个体的生长很不明显，持续很短时间就开始繁殖，而且生长和繁殖交替进行，界限难以划清。因此，在实际工作中，常以微生物的　　　 为单位来研究微生物的生长。

1、微生物群体生长的规律

　下面以细菌为例讲述微生物群体生长的规律。将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中，定时取样测定培养基里的细菌数目。然后，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，便可以得到反映细菌生长规律的曲线，叫做生长曲线。从图中可以看出，细菌群体从开始生长到死亡的动态变化可以分为以下四个主要时期。

　调整期 刚刚接种到培养基上的细菌，对新环境有一个短暂的　　 或适应过程，因此，一般不立即开始　　　　 ，这段时间称为调整期。这时细菌的代谢　　 ，体积增长　　 ，大量合成细胞　　 所需的酶类、ATP以及其他细胞成分。调整期的长短与菌种、培养条件等因素有关。

　对数期 这个时期的细菌进入　　 分裂阶段，细胞数目以　　 数列的形式增加。一个细菌繁殖n代，可以产生2ⁿ个细菌。处于对数期的细菌，代谢　　　 ，个体的形态和　　　 比较稳定，常作为生产用的　　　 (也叫种子)和科研的材料。

稳定期 经过一段时间的高速生长以后，随着营养物质的　　 ，有害代谢产物的　　 ，pH的变化等，细菌的分裂速率　　 ，死亡细胞的数目逐渐增加，整个培养基中新增加的细胞数和死亡的细胞数达到　　　 ，这个时期称为稳定期。在稳定期，活菌数目达到　　　 ，细胞内大量积累代谢产物，特别是　　　 代谢产物，某些细菌的　　 也是在这个时期形成的。

　衰亡期 随着培养的继续，细菌的死亡速率　　　 繁殖速率，最终导致培养基中的活菌数目急剧下降，这个时期称为衰亡期。到了衰亡期，细胞会出现多种形态，甚至　　 ，有些细胞开始解体，　　 出代谢产物等。

　认识和掌握微生物的生长曲线，具有重要的实践意义。例如，处于对数期的细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛，因此，生产上常用这个时期的细菌作为菌种，以缩短生产周期。又如，进入稳定期后，抗生素等代谢产物逐渐增多，这时如果适当补充营养物质，就有助于延长稳定期、提高代谢产物的产量。为此，人们经过长期的探索，总结出一种连续培养的方法，就是在一个流动装置中(如图)，以一定的速度不断地添加新的培养基，同时又以同样的速度不断地放出老的培养基，以保证微生物对营养物质的需要，并排出部分有害代谢产物，使微生物保持较长时间的高速生长。目前，这种方法已成功地应用于酒精、丙酮、丁醇等产品的生产中。连续培养缩短了培养周期，提高了设备利用率，并且便于自动化管理。

3、微生物代谢的人工控制

　人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物　　 特性、控制生产过程中的各种条件(即　　 条件)等。

　在生产实际中，人们将通过微生物的培养，大量生产各种代谢产物的过程叫做　　 。发酵的种类很多。根据培养基的　　 状态，可以分为固体发酵和液体发酵；根据所生成的　　 ，可以分为抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等；根据发酵过程对　　　 的需求情况，可以分为厌氧发酵(如酒精发酵、乳酸发酵)和需氧发酵(如抗生素发酵、氨基酸发酵)。

2、微生物代谢的调节

　酶合成的调节　 微生物细胞内的酶可以分为　　 酶和　　 酶两类。组成酶是微生物细胞内　　 存在的酶，它们的合成　 受遗传物质的控制，而诱导酶则是在环境中　　　 物质的情况下才能够合成的酶。例如，在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。这个实验表明，大肠杆菌分解葡萄糖的酶是　　　 酶，分解乳糖的酶不是组成酶，而是在乳糖诱导下合成的　　 酶。这种调节既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的　　 ，增强了微生物对环境的　　　 。

　酶活性的调节　 微生物还能够通过　　 酶的催化　　 来调节代谢的　　 。例如，谷氨酸棒状杆菌能够利用葡萄糖，经过复杂的代谢过程形成谷氨酸；但当终产物--谷氨酸的合成过量时，就会　　 谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断。当谷氨酸因消耗而浓度下降时，抑制作用就会被解除，该合成反应又重新启动。因此，酶活性的调节是一种　　 、　　 的调节方式。这种调节现象在　　 、　　 的合成代谢中十分普遍。

　上述两种调节方式是同时　　　 ，并且密切配合、协调起作用的。通过对代谢的调节，微生物细胞内一般不会　　　 大量的代谢产物。但在工业生产中，人们总希望微生物能够最大限度地积累对人类有用的代谢产物，这就需要对微生物代谢的调节进行人工控制。

1、微生物的代谢产物

　微生物在代谢过程中，会产生多种的代谢产物。根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可以分为　　 代谢产物和　　 代谢产物两类。

　初级代谢产物是指微生物生长和繁殖所　　　 　的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、　　 等。在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类　　　 。此外，初级代谢产物的合成在　　　 进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动，甚至导致死亡。

次级代谢产物是指微生物生长到　　　　 才产生的化学结构十分复杂、对该微生物　　 生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如　　　 素、　 素、　 素、　 素等。不同种类的微生物所产生的次级代谢产物　　　 ，它们可能　　 在细胞内，也可能排到　 　中。其中，　　 是一类具有特异性　　 菌和　

菌作用的有机化合物，种类很多，常用的有链霉素、青霉素、红霉素和四环素等。

3、培养基的种类

根据物理性质的不同，可以将培养基分为　　　　 培养基、半固体培养基和　　　 培养基。固体和半固体培养基需加入凝固剂，如　　　 。固体培养基主要用于　　　　　　　　　　　 ，半固体培养基主要用于　　　　　　　　　　　 ，液体培养基常用于　　　　　　　　　　　 。

根据培养基的化学成分，可以将培养基分为　　　 培养基、　　 培养基。　　　 培养基的化学成分己知，常用于　　　　　　　　　　 　，　　 培养基用化学成分不明确的天然物质配成，常用于　　　　　　　 。

根据用途的不同，可以将培养基分为　　　 培养基、　　 　培养基等。选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，以　　　 不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。例如，当需要酵母菌和霉菌时，可以在培养基中加入　　　 ，以抑制细菌、放线菌的生长，从而分离到酵母菌和霉菌。又如，在培养基中加入高浓度的　　　　　 可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将该菌分离出来。鉴别培养基是根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种　　　 或化学药品配制而成的，用以　　　 不同种类的微生物。例如，在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在　　　 等细菌：如果有大肠杆菌，其代谢产物就与　　　　　　 结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。

二 微生物的代谢

　微生物的个体虽小，但表面积与体积的比很大，这使微生物能够迅速与外界环境进行　　　　 ，也使它们的代谢活动异常　　　 。

2、培养基的配制原则

在配制培养基时，要注意以下几点：第一，目的明确。应当根据不同种类微生物的营养需要选择不同的原料配制培养基。第二，营养要协调。不同种类的微生物对各种营养物质的需要量不同，配制培养基时要注意各种营养物质的　　 和　　 。第三，pH要适宜。各种微生物所要求的最适pH不同，细菌的最适pH为　　　　 ，放线菌的最适pH为　　　　 ，真菌的最适pH为　　　　 。

1、微生物需要的营养物质及功能

　微生物细胞的化学组成与其他生物的　　 相同，也是由C、H、O、N、P、S以及其他元素组成，其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上，这些元素最终来自外界环境中的各种无机和有机化合物。这里将这些化合物归纳成　　 、　　　 、　　　　 、无机盐和水这　　　 大类营养要素物质。

碳源　 凡是能为微生物提供所需碳元素的　　 物质，就叫做碳源。在自然界，从CO₂、NaHCO₃等含碳无机物，到糖类、脂肪酸等含碳有机物，甚至花生粉饼、石油等成分复杂的天然物质，都可以作为微生物的碳源。其中，　　　 是最常用的碳源，尤其是　　 。碳源主要用于　　 微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养微生物的主要　　　 物质，因此微生物对碳源的需要量最大。

　氮源　 凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质，就叫做氮源。可以作为微生物氮源的营养物质很多，有分子态氮、氨、铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏和蛋白胨等。其中　　　 、　　　 等是最常用的氮源。氮源主要用于合成　　　　 、　　　 以及含氮的代谢产物。对于　　　 微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。

生长因子 生长因子是指微生物生长不可缺少的　　　　　 物，主要包括　　　　 、　　 和碱基等，它们一般是　　　 、　　　 等的组成成分。有些微生物　　　 需要补充生长因子，如大肠杆菌；而有些微生物则必须补充生长因子才能　　　　 生长，如乳酸杆菌就需要补充多种维生素和氨基酸。