微生物發酵制藥技術分析

張明柔

（大連工業大學，遼寧大連 116034）

人們的日常生活中存在很多細小的微生物，如病毒、細菌等，雖然這些微生物微小又不可見，但是還是有一定的作用。通過給微生物進行發酵處理，它們可以被應用在藥廠制藥的技術中。在微生物進行物質轉化的環節中，微生物可以充分的發揮出它的作用與價值，產出治病的藥物。下面就來具體論述微生物發酵的相關內容及其制藥技術。

1 微生物發酵的應用

微生物實際在人們日常生活中的應用非常廣泛，人們常使用的酒、醋、醬油等都是由微生物得來。人們可以將微生物發酵技術應用在生活中的很多方面，這種發酵主要是將微生物放置在一個特殊的環境中，采取一定的技術，讓微生物原料進行新陳代謝，從而得到新的產物。1897年，德國的畢西納最早發現了微生物發酵的價值。此后，人們開始研究其中的發酵原理，并逐漸開始進行微生物的應用。微生物的發酵程度與微生物所在的環境和其自身的遺傳特性有關，是一項非常值得研究的技術。

現今為止，在農業、化學工業、食品業等很多產業中都應用到了微生物發酵技術，在醫藥產業中，微生物的貢獻是最大的。經過微生物發酵技術進行制藥可以生產用于預防和治療疾病的有效藥物，為人類的生命安全作出突出的貢獻。其中最成功，也是最早的例子就是青霉素，人們在微生物發酵后，從里面提取出一些物質，從而研發出了青霉素。在之后的十多年里，人們用酶制劑與氨基酸等微生物進行發酵處理，又研發出很多其他的藥物。直到現在，人們還在大規模的利用微生物發酵進行制藥，這不僅提高了微生物的利用率，而且也促進了醫藥產業的發展，為人們的預防疾病作出貢獻。

2 微生物發酵制藥技術的形式

微生物發酵制藥技術有很多種形式，因為不同微生物的發酵形式有所差別，所以具體操作的技術也有不同。可以把該技術按照不同的發酵形式分類，一般其受處理設備和周圍環境的影響較大，所以可以按照這兩項標準進行分類。當所處環境不同時，可以分為厭氧發酵技術、好氧發酵技術和兼性厭氧發酵技術。不同的發酵技術使用到的原料是不同的，例如，使用好氧發酵技術就要使用好氧菌，這種好氧菌本身屬于微生物的一種，要求在有氧環境下生存，如真菌、細菌等。而厭氧菌顧名思義，就是在沒有氧氣的狀態下，其也可以正常生長的菌種。這種厭氧菌的菌種比較復雜，根據其耐氧程度的不同，其又可以被分為多種類型，其中就包括兼性厭氧菌。當發酵中使用的工具不同時，微生物發酵制藥技術又可以分為另外四種形式，分別是深層、淺盤、敞口和閉口發酵[1]。在這些發酵技術中，使用工具比較簡單的是敞口發酵技術，在具體發酵時，操作環節比較方便。而深層發酵技術的工具比較復雜，其重要是使用大規模的機械進行生產，對生產的技術有一定的要求，而且生產原料還要達到嚴格的標準，一般要配合專業的營養液進行生產。例如，醫療行業中普遍使用的青霉素就是根據這一制藥技術生產出來的。

3 微生物發酵藥物

使用微生物發酵制藥技術進行藥品生產需要對微生物進行合理、科學的選擇，并不是所有的微生物都可以用來生產藥物。而經過微生物發酵而成的藥物目前可以統稱為微生物發酵藥物，這類藥物大多數可以被應用于臨床治療中。例如，人們預防疾病注射的抗生素就屬于這類藥物。另外，有一些常規的制藥工藝并不能對個別藥物進行制備，此時，就可以通過微生物發酵的技術手段對該藥物操作，從中制取出有用元素，這樣制取出來的藥物也可以被稱作是微生物發酵藥物，其中比較常見的是核酸、酶和氨基酸等。

4 微生物發酵制藥技術的工藝流程

4.1 確定培養基

微生物發酵技術具有一定的工藝流程，操作人員一定要按照嚴格的流程進行操作，才能制備出合格的藥物。首先在實施微生物發酵技術之前，一定要確定培養基。

4.1.1 常見培養基

培養基是微生物發酵的基礎和前提，其主要能為正在發酵的微生物提供出充足的養料。培養基一般都是由人工配制出來的，人們可以在培養基中添加含氮物質等營養成分，以供微生物的吸取。在醫藥行業中，培養基的種類有很多，其中人們可以根據一定的比例投入液態元素，從而構成液體培養基，也可以用固態元素配制出固態培養基。其中固態培養基又可以進行細致的劃分，分為天然固化培養基、濾膜培養基等。當人們在液體培養基中添加進適量的凝固劑之后，就可以使培養基發生變化，變為半固體培養基。還有一種類型的培養基是脫水培養基，這主要是在干燥狀態下進行微生物發酵，主要是用于培養不含有水分的產品[2]。

4.1.2 確定培養基的方法

在利用微生物制藥的前期，確定培養基的方法非常重要，工作人員可以合理選擇現有的培養基，也可以重新配制針對性的培養基。由于制藥工程規模比較大，所以一般選擇合適的培養基即可。在選擇方面，要求制藥的工作人員要注意幾點問題。（1）在選擇之前要科學地開展調研工作，研究好微生物各個方面內容。例如，菌種的來源、微生物的狀態、生長習慣、生理特性等，然后根據這些特性確定適合的培養基。（2）要充分地了解微生物的新陳代謝過程，尤其要明確其分子成分與化學結構，只有了解充分，才能采取合適的方式進行發酵制藥。（3）工作人員還要準備出充足的培養基原料，比如玉米漿、植物淀粉等，以供產物在培養基中健康地成長。（4）在培養基確定下來之后，工作人員還要留心觀察pH值的變化，并適當地進行記錄。（5）如果要對培養環節或者細小部分進行調整的話，注意每次只可以調動一個因素，以免影響發酵的過程。

4.2 菌種制備

在確定培養基的同時，還可以進行菌種的制備，因為菌種在微生物制藥技術中發揮著非常重要的作用，其像一個媒介一樣，對于制作出來的藥物質量有著重要的影響。如果菌種制備操作不當，那么藥品的功效就會受到影響，無法有效地發揮出治療疾病的作用。所以工作人員一定要注意菌種制備的科學性，要選擇合適的菌種，之后進行物質分離與提純操作。有一點要特別注意的是，即便是在微生物發酵的過程中，工作人員還要注意觀察，選擇固定的時間段，對已經發酵的菌種繼續進行選育與純化，這樣才可以使發酵之后的產物純度高，質量優。

4.3 種子培養

微生物發酵制藥中不可缺少的還有種子培養這一環節，這環節的主要目的是激活菌種。這里的種子主要指臨床意義的菌種，在激活菌種之前，大多數的菌種都是被放置在干燥管或沙土管中儲存，當要進行微生物發酵制藥時，就要將種子激活。具體可以先將菌種放置在培養基內，在培養到成熟時期之后，要將其轉移到種子罐中，繼續使用種子提純技術進行操作，合適的種子罐不僅利于操作，而且利于種子的繁殖，可以提高產量，培育出更多有效的藥物。種子的培養也會影響制藥的質量，所以工作人員在培養種子的時候，一定要耐心、細致。種子的具體培養方式有很多種，其中在發酵制藥方面比較常用到的有兩種培養方式。其中之一是菌絲進罐培養，這種方式主要是從搖瓶培養開始進行培育。另一種方式是孢子進罐培養，這種培養方式要將孢子放置在種子罐中，通過培養技術，可以將種子放大，以供細致地對其進行培養[3]。工作人員在選擇種子的培養方式時，要著重考慮到菌種的性質，按性質選擇不同的培養方式。同時，不同的種子的培養級數也有所不同，一定要將種子培養成熟，才能開展下一流程。

4.4 發酵

通過以上的保存、培育等環節之后，終于到了制藥技術中最重要也是最核心的環節，就是發酵環節。一般在應用微生物發酵技術進行制藥時，都要在無菌環境中對微生物進行處理，所以這就要求工作人員在進行工藝之前，對實驗室周圍環境和相關實驗設備進行嚴格的消毒處理，以達到無菌狀態。例如，在對培養基滅菌的時候，可以利用飽和蒸汽處理，讓蒸汽達到120℃，之后在培養基中持續維持半個小時，這樣培養基就可以達到無菌效果了。

4.5 游處理

在微生物完全發酵以后，就可以進入微生物發酵制藥環節中的最后一個步驟——游處理技術。經過發酵之后的微生物通過新陳代謝發展成為新的微生物細胞，游處理技術就是將這種微生物細胞從發酵液中提取出來，之后工作人員將其再進行分離處理，提取出藥物中的有效物質，這樣就完成了微生物發酵制藥技術的全部環節，其中提取出來的有效物質可以用于進一步的配藥、制藥，從而得到微生物發酵藥物。

5 結語

現階段微生物發酵的應用領域十分廣泛，而根據其研發出的微生物發酵制藥技術不僅可以研制出預防及治療疾病的藥物，而且還為我國醫藥開辟了新路徑，為醫藥事業作出了貢獻。制藥人員一定要掌握該技術的各項環節，耐心、科學地運用微生物發酵技術進行制藥，而相關研究人員也要對微生物的發酵繼續做深層次的研究，爭取創新出應用的新途徑。