微生物制藥技術是工業微生物技術的重要組成部分。微生物藥物的使用始於眾所周知的抗生素，壹般定義為在低濃度下選擇性抑制或影響其他生物功能的微生物產物及其衍生物。(有人提出，這類具有相同生理活性的物質來自動植物，如魚精、大蒜素、黃連素等。，也應屬於抗生素的範疇，但大多數學者認為，傳統的抗生素概念仍應局限於微生物的次生代謝產物。近年來，由於基礎生命科學的發展和各種新生物技術的應用，據報道，微生物產生的除抗感染和抗腫瘤外的其他生物活性物質日益增多，如特異性酶抑制劑、免疫調節劑、受體拮抗劑和抗氧化劑等，其活性已超出抑制某些微生物生命活動的範圍。但這些物質都是微生物的次生代謝產物，在生物合成機制、篩選研究程序、生產工藝等方面都具有與抗生素相同的特點。但把它們稱為抗生素顯然是不合適的，所以很多學者把這些由微生物產生的具有生理活性(或藥理活性)的次生代謝產物稱為微生物藥物。微生物藥物的生產技術就是微生物制藥技術。可以認為包括五個方面:
第壹個方面是獲取菌種的技術。
根據資料，直接向科研單位、高校、工廠或菌種保藏部門索要或購買；從自然界分離和篩選新的微生物菌株。
分離的思想新菌株的分離是根據生產的要求和菌株的特性，通過各種篩選方法，快速、準確地選出所需的菌株。如果實驗室或生產中使用的細菌偶然汙染了雜菌，就必須重新分離純化。具體的分離操作從以下幾個方面進行。
方案:首先要查閱資料，了解所需菌種的生長和培養特性。
采樣:有針對性地采集樣本。
增殖:通過人為控制營養物質或培養條件，所需的菌株會增殖並在數量上占優勢。
分離:利用分離技術獲得純種。
發酵性能的測定:生產性能的測定。這些特性包括形態、培養特性、營養需求、生理生化特性、發酵周期、產品品種和產量、最大耐受溫度、生長發酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。
第二個方面是高產菌株的選育技術
工業生產中使用的菌種都是經過篩選的。工業菌株的培育是利用遺傳原理和技術對用於特定生物技術目的的菌株進行多向轉化。通過改造，既可以強化已有的優秀性狀，也可以去掉不良性狀或增加新性狀。
工業菌株育種方法:誘變、基因轉移和基因重組。
育種過程包括以下三個步驟:(1)在不影響品系生存力的情況下引入有益基因型。(2)選擇所需的基因型。(3)改良菌株的評價(包括實驗規模和工業生產規模)。
選擇育種方法需綜合考慮的因素(1)待改良性狀的性質及其與發酵工藝的關系(如分批或連續發酵實驗)；(2)清楚了解這種特定菌株的遺傳學和生物化學；(3)經濟費用。如果對某壹特定菌株的基本特性和技術知之甚少，通常會采用隨機突變、篩選、育種等技術。如果對其遺傳和生化性狀有深入了解，可以選擇基因重組等手段進行定向育種。
工業菌株的具體改進思路:(1)去除或繞過代謝途徑中的限速步驟(增加特定基因的拷貝數或提高相應基因的表達能力以增加限速酶的含量；在代謝途徑中引入了新的代謝步驟，從而提供了旁路代謝途徑。(2)增加前驅物的濃度。(3)改變代謝途徑，減少無用副產物的產生，提高菌株對高濃度潛在毒性底物、前體或產物的耐受性。(4)抑制或消除產物分解酶。(5)提高菌株的外分泌產物能力。(6)消除代謝產物的反饋抑制。例如誘導代謝產物的結構類似物抗性。
第三部分是菌種保藏技術
轉移培養或斜面傳代保存；
冷凍保存或在液氮中冷凍保存；
土壤或陶瓷珠等載體的幹燥保存。
第四部分是發酵條件的確定。
微生物的營養來源
能量，自養細菌:光；氫、硫胺素；亞硝酸鹽、亞鐵鹽。異養細菌:碳水化合物、油氣和石化產品等有機物質，如醋酸。
碳源，碳酸氣體；澱粉水解糖、糖蜜、亞硫酸鹽漿廢液、石油、正構烷烴、天然氣、石化產品如醋酸、甲醇和乙醇。
氮源，有機氮如豆餅或蠶蛹水解物、味精廢液、玉米漿和酒糟水，無機氮如尿素、硫酸銨、氨水和硝酸鹽，和氣態氮。
無機鹽、磷酸鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽和其他礦物鹽，以及微量元素如鐵、錳和鈷。
特殊生長因子、硫胺素、生物素、對氨基苯甲酸、肌醇等。
培養基的測定
(1)首先要做好調查研究，了解菌種的來源、生活習性、生理生化特性和壹般營養要求。工業生產主要使用四種微生物:細菌、放線菌、酵母和黴菌。它們的營養需求既* * *又有各自的特點，所以培養基的組成要根據不同類型微生物的生理特點來考慮。
(2)其次，需要了解生產菌株的培養條件、生物合成的代謝途徑、代謝產物的化學性質、分子結構、壹般提取方法和產品質量要求，以便在選擇培養基時心中有數。
(3)最好選擇較好的化學合成介質作為基礎，開始做壹些搖瓶實驗；然後進壹步做小型發酵罐培養，探索各種主要碳氮源的利用和產生代謝產物的能力。註意培養過程中pH的變化，觀察適合菌株生長繁殖和代謝產物形成的兩種不同pH，不斷調整比例以適應上述情況。
(4)註意壹次只允許壹個變更條件。有了初步結果，先確定壹個中等比例。
其次，確定了各種重要金屬和非金屬離子對發酵的影響，即測試了各種無機元素的營養需要量，測試了它們的最高、最低和最適宜量。在合成培養基上獲得壹定結果後，進行復合培養基試驗。最後，對發酵條件與培養基的關系進行了試驗。培養基中的pH值可以通過添加碳酸鈣來調節，也可以使用其他物質如硝酸鈉和硫酸銨來調節。
(5)壹些發酵產物，如抗生素，除了配制培養基外，中間還要補料，同時適當控制碳氮代謝，間歇添加各種營養物質和前體物質，引導發酵向合成產物的方向發展。
(6)根據經濟效益選擇配和劑的原料。
考慮經濟性，盡量少用或不用主食，盡量節約糧食，或者用其他原料替代糧食。糖是主要的碳源。碳源的替代物主要是尋找植物澱粉和纖維水解物，用廢糖蜜替代澱粉、糊精和葡萄糖，用工業葡萄糖替代食用葡萄糖；以石油為碳源的微生物發酵也可以生產以谷物為碳源的發酵產品。有機氮源的節約和替代主要是為了減少或替代富含蛋白質的原料，如豆餅粉、花生餅粉、食用蛋白腖、酵母粉等。替代原料可以是棉籽餅粉、玉米糖漿、蠶蛹粉、雜魚粉、黃糖漿或麩皮汁、飼料酵母、石油酵母、骨膠、細菌、酒糟、各種食品工業下腳料。這些替代品大多富含蛋白質，價格低廉，便於就地取材和運輸。
培養技術的確定:
培養條件:溫度、pH值、氧氣、種齡、接種量、溫度。
工業微生物的培養方法可分為靜態培養和通氣培養兩種。
靜態培養是指將培養基放入發酵容器中，接種後在沒有空氣的情況下進行發酵，也叫厭氧發酵。好氧菌和兼性好氧菌是曝氣培養產生的主要菌種，它們生長的環境必須有空氣供應，維持壹定的溶氧水平，使細菌快速生長發酵，也叫好氧發酵。
在靜態培養和通氣培養兩種方法中，又可分為液體培養和固體培養兩種，每種又分為表層培養和深層培養。
關於液體深層培養:
液體深層發酵罐是從罐底通風，通過攪拌葉片將空氣分散成微小氣泡，促進氧氣的溶解。這種在罐底通氣攪拌的培養方法稱為深層培養法，與氣液界面自然擴散溶氧的表面培養法相比。其特點是根據生產菌株代謝的營養需求和不同生理時期培養基中的通氣、攪拌、溫度、氫離子濃度等條件，容易選擇最佳培養條件。
深層文化基本運作的三個控制點
①滅菌:發酵行業要求純培養，所以發酵前培養基必須加熱滅菌。因此，發酵罐有蒸汽夾套對培養基和發酵罐進行加熱和滅菌，或者用連續加熱滅菌器對培養基進行滅菌，並連續輸送到發酵罐中。②溫度控制:滅菌後，將培養基冷卻至培養溫度進行發酵。由於微生物增殖和發酵會產生熱量，所以為了保持溫度恒定，冷卻水必須在夾套中循環。(3)通氣攪拌:空氣進入發酵罐前，先經過空氣過濾器去除，制成無菌空氣，然後從罐底進入，再通過攪拌分散成微小氣泡。為了延長氣泡的停留時間，可以在罐內安裝擋板產生渦流。攪拌的目的不僅是為了溶氧，也是為了使培養液中的微生物在發酵罐中均勻分散，促進傳熱，並使加入的酸堿均勻分散以調節pH值。
第五部分是發酵產物的分離提取技術。
提取方法:
過濾器
離心和沈澱
細胞破裂
提取，血統
吸附和離子交換
套色版
沈澱(鹽析、有機溶劑沈澱、等電點等。)
屏障分離
透明的
幹燥的
分離提取過程中的幾個問題:
水質
熱源去除(石棉板過濾、活性炭吸附、離子交換柱)
溶劑回收
廢物處理
生物安全