帮父母做过饭的青少年朋友，你曾经留意过吗？要做一盘使人垂涎欲滴的美味佳肴，总离不了放一些酱油、食醋或味精。你或许会惊奇于一匙酱油、二匙食醋、几粒味精怎么会有如此神奇的效果。它们是用什么制成？怎样制成的？为什么它们会有悦人的味道？而微生物又是如何扮演“美食调味家”
的角色的呢？
我们还是先从酱油开始讲起吧。
在我国，酱油的生产有着悠久的历史，西周时就已开始，直到明朝我国酱油生产技术才传到日本，后来由日本传到东南亚及世界各国。我国是酱油的故乡，我国人民在长期的生产实践中创造了品种繁多、特色各异的酱油，积累了丰富的生产经验。
不用说你也知道，酱油是一种调味品，但你是否知道它还是一种发酵品，是通过一个被称作“发酵”的过程生产出来的呢！
对于“发酵”这个词，你或许听说过，但不一定知道它的确切含义。因为后面总是要提到这个词，因此在这里有必要解释一下。“发酵”一词用得比较广泛，泛泛地说，发酵是指某些有机物（如蛋白质、脂肪、多糖等）在微生物及其所产生的酶的作用下，缓慢地转变成其他有机物（如抗生素、氨基酸、有机酸等）的过程。从字面上及从微生物的特性可知，发酵可以自然发生。比如，在炎热的夏天，我们稍不留意锅里的剩米粥就会变酸并有气泡产生，这是空气中的微生物进入到米粥中后而产生的发酵作用，这是一种自然发酵现象，而且粥里的微生物的种类是很杂的。工业上的发酵生产尽管原理同于自然发酵，但一个根本的区别就是工业发酵是在人的控制之下，使用某些原料及特定的微生物来生产一定的有用代谢产物的过程，酱油的生产是这样，后面所要讲的食醋和味精的生产亦是如此。这是人类充分地认识微生物之后，对有益微生物的利用。
谈到对微生物的利用，与其说是利用微生物本身，不如说是利用微生物在其快速发生繁殖过程中所产生的大量的酶，也就是说利用酶的作用来完成发酵过程中物质的转化。读到这里，你可能会不解地问：酶是什么？人们是怎么认识它的？
人们对酶的认识起源于生产实践。当人类还未见过微生物时（大约至今800年前），就已知道用自然发酵中获得的微生物来酿酒，那时，人们只知道生产方法，不知道原理，至1857年，“微生物学之父”巴斯德（Pasteur）等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。尽管1878年有人提出“发酵现象是由溶解于细胞液中的酶引起的”这样一个观点，但没有实验证据的支持。到了1897年，布赫纳（Buchner）兄弟成功地用不含酵母细胞的酵母提取液实现了发酵，证实了“发酵与细胞无关，而与细胞产生的酶有关”的论点后，酶才逐渐地被人们认识。
了解了酶的历史之后，或许你更感兴趣的是“酶是什么”，简单地说酶是一种生物催化剂，在所有有生命的生物体（包括动物、植物、微生物）内持续不断地进行着各种化学变化。如绿色植物和某些微生物能以十分简单的物质，如水、二氧化碳和无机盐为原料合成各种复杂的有机物，并将太阳能转变为化学能储存于有机物中；动物和某些微生物可以以植物合成的并储存在体内的淀粉等复杂物质为食物，将这些食物在体内分解并释放出能量供动物或微生物生长、发育、运动等种种生命活动所用。如果在实验室中进行有机物的合成和分解，必须要有高温、强酸或强碱等剧烈的条件才能进行，而在生物体内虽然条件十分温和，但许多复杂的化学变化却能进行得极为顺利迅速，其根本原因就是生物体内普遍存在着生物催化剂--酶。
酶作为一种生物体内普遍存在的生物催化剂，它的作用具有高度的专一性，也就是说一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。如淀粉酶只能水解淀粉，而蛋白酶只能作用于蛋白质。除高度专一性之外，酶还具有催化效率高的特性，由酶催化反应的速度比非催化反应要高108～1020倍，其效率之高令人惊叹，酶的本质是蛋白质，绝大多数的酶都是蛋白质，但你千万不要误以为所有的蛋白质都是酶。
酶是由细胞产生的，尽管其种类很多，但简单地可以将它们分为两大类。一类是由细胞产生后被分泌到细胞外的酶，称胞外酶，它可以将不能进入细胞的复杂有机物先分解成简单有机物，这样简单有机物再进入细胞中去参与细胞的生命活动；另一类是由细胞产生储存在细胞内，即在细胞内起作用的酶，称胞内酶，它将进入细胞的简单有机物进一步分解，释放能量，供生命活动所用，或合成新的有机物，供生长繁殖所用。
既然所有的生物体细胞都能产生酶，就人类对酶的利用来说其标准应该是酶越容易得到，利用起来越简单越好。而微生物的各种特性决定人类的选择非微生物莫属。
了解了发酵和酶的概念后，回过头来，我们接着谈谈酱油是如何发酵生产出来的。
就像盖房子要有砖，做饭要有米一样，生产酱油要有原料。用于酱油生产的原料有蛋白质原料、淀粉原料、食盐和水。
起初，人们在制作酱油时；常选用大豆作为蛋白质原料，但大豆中含有约20％的脂肪，不能被充分利用，因此，用它生产酱油的话，会造成很大的浪费。现在在酱油生产中，主要以脱脂大豆为蛋白质原料，它不仅含有约50％的粗蛋白质，还含有约20％的淀粉类化合物，是制作酱油的理想的蛋白质原料。其实，只要是蛋白质含量高、脂肪低、无毒、无异味的物质（如花生饼、葵花籽饼等）都可用作酱油的蛋白质原料。
对于淀粉质原料来说，传统的酱油生产常用的是面粉和小麦，但为了节约粮食，现在多改用麸皮加部分小麦粉作为酱油制作的淀粉质原料。小麦中含有约70％的淀粉，10％～14％的蛋白质及少量的简单糖类。麸皮中也含有50％～60％的粗淀粉，其中含高达20％～29％的多缩戊糖，它的水解产物戊糖与氨基酸化合是形成酱油色素的主要成分。
食盐也是酱油生产中不可缺少的原料之一，不要以为食盐只是赋予酱油适当的咸味，它还有其他你不知道的作用：一是食盐可与氨基酸结合生成氨基酸钠盐而形成鲜味；二是有一定的防腐作用；三则是蛋白质原料在盐水中可增加溶解度，这样可以增加原料的利用率。
水在酱油生产时用量很大，对水质的要求一般并不严格，只要是没有污染符合饮用水标准的都可以使用。
原料齐全了，接下来该由微生物大显身手了，当然，用于酱油生产的微生物有许多种，其中有：霉菌类的米曲霉和甘薯曲霉，它们属于丝状真菌类，具有较强的蛋白质分解能力和淀粉糖化能力；酵母类的鲁氏酵母、大豆结合酵母，酱醪结合酵母等，它们属于单细胞真菌类，能进行酒精发酵，给酱油增加特有的风味。
在酱油的生产过程中，经过粉碎、蒸煮的原料接触霉菌，如由米曲霉产生分泌的胞外蛋白酶和淀粉酶将原料中的蛋白、淀粉水解成氨基酸和糖分，氨基酸和食盐化合形成氨基酸钠盐而使酱油带有鲜味；氨基酸和糖特别是戊糖结合使酱油带有天然瑰丽的深棕红色；糖分除了能使酱油略带有甜味外，它还能继续被酵母菌所产生的酶进一步发酵形成醇和有机酸，而醇和有机酸在酯酶的作用下形成酯而使酱油又带有独特的香味。你看，微生物可以称得上是个了不起的食品制造专家吧！
当发酵结束之后将发酵液进行过滤得到的滤液就是酱油。当然，这样的酱油还不是酱油成品，还需要按统一的质量标准进行配兑。有时还要根据不同的习惯和风味，在普通酱油的基础上，添加其他物料，配制成各种酱油新品种。如近年来我国开发的一种新型营养酱油，其富含铁、锌和维生素B2，特别适合于儿童、妇女食用。调配好的酱油还要经过灭菌、包装，并经检验合格后才能出厂、上市，进入我们的家庭。
如果说微生物在酱油的生产中贡献卓著的话，那么，对于优质食醋的生产来说，微生物也功不可没。
食醋是一种酸性调味品，主要成分为醋酸，此外，还含有氨基酸、糖分、酯类等物质。酸、甜、咸、鲜、协调适口，清香纯正，是人们喜爱的调味品之一。食醋除有调味作用外，还可以清热解渴、杀菌消炎、增进食欲、帮助消化，还能防治肠道疾病，软化血管。
在我国食醋的生产已有两千多年的历史了。《周礼》中即有“醯（xī醋之意）入主作醯”的记载。秦汉以来称食醋为“酢”
（cù同醋），北魏贾思勰的《齐民要术》中就载有二十多种做醋法，可见当时醋已经是普遍的调味品了。
因食醋的主要成分醋酸是由酒精转变而来，因此，凡含有淀粉质、糖质等可发酵生成酒精的物质都可以作为食醋生产的原料，如大米、糯米、高粱、玉米、小米及红薯、马铃薯等粮食类原料。
此时，你可能会问：既然醋酸来自于酒精，那么能否直接用酒精来生产食醋？回答是：可以。不过这样发酵生产出的食醋味道单一，只有酸味，而无悦人的香味。而用淀粉质、蛋白质丰富的原料生产食醋，除了可以产生像酱油生产中产生的鲜味、甜味、香味及令人喜爱的颜色外，制醋过程中，微生物分泌的各种酶具有淡薄甜味的二酮，使食醋的味道格外浓厚；能分解氨基酸产生琥珀酸及在整个发酵生产食醋的过程中形成葡萄糖酸、乳酸及芳香酯等，从而使生产出的醋酸中带甜，甜中带香，香中带鲜，味道怡人。
就像厨师炒菜不同的配料会炒出不同风味的菜一样，对于生产食醋的原料来说，即使都是富含淀粉质、蛋白质的原料，但不同的种类会赋予食醋成品不同的风味。如糯米制出的食醋残留的糊精和低聚糖较多，口味浓甜；大米蛋白质含量低、杂质低，制出的食醋纯净；高梁含有一定的单宁，因此用高梁制出的食醋芳香悦人；玉米含有较多的植酸，发酵时能促进醇甜物质的生成，所以玉米醋甜味突出。因此，选用不同的原料，可以酿出不同风格的食醋。你瞧，比起酱油的生产来，食醋生产原料的选择要讲究得多吧！
食醋的生产过程说起来也并不复杂，它包括下列几个步骤：
1糖化因食醋发酵生产所使用的微生物，如酵母菌和醋酸杆菌等不能像酱油生产中所使用的微生物米曲霉那样分泌淀粉酶，因而不能直接利用淀粉，因此，在发酵前需先将淀粉糖化，即加入一定量的淀粉酶（工业上可以通过产淀粉酶的微生物发酵生产淀粉酶）分解淀粉成单糖；
2在酵母菌和少量乳酸菌的作用下进行酒精发酵；3利用醋酸菌将已发酵生成的酒精氧化成醋酸；
4发酵结束后加适量盐，然后过滤、灭菌，此时成品食醋就制成了。不过，如果过滤得到的滤液在灭菌；包装之前先陈酿一段时间的话，所制出的食醋则香气更浓。
比起酱油和食醋来，味精的历史要短得多了，味精的学名叫谷氨酸钠，又称麸酸钠、味素等。它具有强烈的鲜味，是日常生活中常用调味品。味精入胃后，受胃酸作用，反应生成谷氨酸。谷氨酸不仅是合成机体蛋白的主要成分，而且还参与体内许多其他的代谢活动。
1866年德国人立好生（Rithausen）利用硫酸水解小麦面筋，最早分离出谷氨酸。1908年日本人池田菊苗和铃木作白海带汁液中提取出谷氨酸，同年味精第一次作为调味品出现在市场。以后逐渐利用小麦面筋、脱脂大豆、玉米蛋白等为原料，利用水解法提取谷氨酸生产味精。但此法工艺落后，劳动强度大，效率低且同时粮食耗用量又过高，故生产规模一直很小。1968年日本协和发酵公司木下祝郎等人分离到一种可产生谷氨酸的细菌谷氨酸棒杆菌，同年9月发酵法生产谷氨酸在日本问世。从那以后，谷氨酸发酵各方面的研究飞速发展起来，味精产量也日益增大。
与酱油、食醋生产原料相比，对谷氨酸生产原料的要求要精细得多。能够用于发酵生产谷氨酸的原料一般为各种粮食类淀粉，如：玉米淀粉、番薯淀粉等。
与醋酸发酵微生物一样，大多数谷氨酸产生菌也不能直接利用淀粉、糊精，因此，在进行谷氨酸发酵前，必须先将淀粉水解成单糖才能供发酵使用。
说到这，你一定会说，那就用淀粉酶来糖化淀粉吧，是的，这个方法是可以使用，但在我国的谷氨酸发酵中，淀粉的糖化是采用酸水解法进行的，即以无机酸为催化剂，在高温高压条件下使淀粉水解成单糖。不过，因糖化以后的水解液中还含有一些蛋白质、氨基酸、色素和其他杂质，这些物质会影响进一步的发酵过程，所以必须使用一些方法将它们除去。
当然，仅仅是水解好的糖液还不能被用来发酵生产谷氨酸，还需添加一定量的含氮化合物（如尿素或氨水等）、无机盐及生长因子（是一些微生物生长所必不可少，但自身又不能合成的微量有机物质，如生物素）等物质之后，才能进行发酵。
在味精生产中，扮演“食品制造专家”的是谁呢？它们是小球菌、棒杆菌、短杆菌、节杆菌和小杆菌，这是继1956年日本木下祝郎等人发现了谷氨酸棒杆菌之后，又相继发现的一大批谷氨酸产生菌。
谷氨酸发酵结束后，发酵液中积累了大量的谷氨酸，把谷氨酸从发酵液中分离出来的过程称为谷氨酸的提取。提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产过程中的半成品，它还需与适量的碱进行中和反应使其转化成谷氨酸钠，再经除铁、脱色、过滤、浓缩结晶、干燥之后，成品味精就制成了。
中学生朋友，如果你觉得微生物仅做这些工作，还不能称得上是“食品制造专家”的话，那么读完下面的内容，你或许就不这样认为了。
