微生物制药的一般工艺流程
(完整版)吴梧桐主编《生物制药工艺学》学习笔记
第一章生物药物概论1、生物药物的分类：（1）基因重组多肽、蛋白类治疗剂（2）基因药物（3）天然生物药物（4）合成与部分合成的药物。
DNA重组药物和基因药物的区别：DNA重组药物即应用重组DNA技术（包括基因工程技术和蛋白质工程技术）制造的重组多肽、蛋白质类药物和疫苗、单克隆抗体与细胞因子等；基因药物即以基因物质（DNA或RNA）为基础，研究而成的基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
2、生物药物的作用特点：药理学特性：（1）药理活性高（2）治疗的针对性强，治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。
（3）毒副作用较少，营养价值高。
（4）生理副作用常用发生。
理化特性：（1）生物材料中的有效物质含量低，杂质种类多且含量相对较高。
（2）生物活性物质组成结构复杂、稳定性差。
（3）生物材料易染菌，腐败。
（4）生物药物制剂的特殊要求。
3．DNA重组药物有：（1）细胞因子干扰素类：α-干扰素、β-干扰素、γ-干扰素（2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子：白介素-2（IL-2）和突变型白介素-2（Ser125-IL-2）肿瘤坏死因子类主要有TNF-α和TNF-α受体。
（3）造血系统生长因子类：粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、巨噬细胞粒细胞集落刺激因子（GM-CSF）、促红细胞生成素（EPO）、促血小板生成素（TPO）干细胞生长因子（SCF）（4）生长因子类：胰岛素样生长因子（IGF）、表皮生长因子（EGF）、血小板衍生生长因子（PDFD）、转化生长因子（TGF-α和TGF- β）、神经生长因子及各种神经营养因子。
（5）重组多肽与蛋白质类激素：重组人胰岛素（rhInsulin）、重组人生长激素（rhGH）、促卵胞激素（FSH）、促黄体生成素（LH）和绒毛膜促性腺激素（HCG）、重组人白蛋白和重组人血红蛋白（6）心血管病治疗剂与酶制剂：Ⅷ因子、水蛭素、tpA、rtpA、尿激酶、链激酶、葡激酶、天冬酰胺酶、超氧化歧化酶、葡萄糖脑苷酶及DNsae等（7）重组疫苗与单抗制品：重组乙肝表面抗原疫苗、乙肝基因疫苗、AIDS疫苗、流感疫苗、痢疾疫苗和肿瘤疫苗。
微生物发酵制药(上)
生产菌种的建立
诱变方案设计
出发菌种的选择：较高产，对诱变剂敏 感。 诱变剂的使用：交叉使用多种，合理组 合。中等剂量（80％致死率）。 选择压：施加一定的选择压，获得耐药菌 株。措施：添加抗生素，提高前体浓度， 增加产物浓度。
发酵制药
生产菌种的建立
诱变育种流程
出发菌种 单孢子悬液 诱变处理
高产菌株 复筛
发酵前期(fermentation prophase) 菌体生长期（cell growth phase） 发酵中期(fermentation metaphase) 产物合成（生产）期(product synthesis phase) 发酵后期(fermentation anaphase) 菌体自溶期(cell autolysis phase)
发酵制药
生产菌种的建立
1、生产菌的自然分离(2)
培养基： 选择适宜的培养基，营养和pH；添加抑制 剂。 分离方法： （1）稀释法：无菌水，生理盐水，缓冲液 （2）滤膜法：0.22 － 0.45 µm。细菌在膜上， 放线菌菌丝可穿透，进入培养基。 培养条件：温度。放线菌：25－30℃，32－ 37℃，45－50℃；7－14天至1月。
发酵制药
3、影响生长动力学的因素 （1）基质浓度对菌体生长的影响
生长与生产的关系
菌体生长过程，基质逐渐被吸收利用，浓度呈现降低。 基质浓度的减少可用基质消耗速率和比消耗速率表示：
dS rS= − dt
dS ⎛ 1 ⎞ qS = − ⎜ ⎟ dt ⎝ X ⎠
发酵制药
生长与生产的关系
限制性基质浓度与比生长速率的关系
发酵制药
发酵与制药
1、发酵概念
• 概念：通过微生物培养而获得产物的过程 • 种类：用产品说明，冠以产物名而成，如青霉素 发酵，维生素发酵 • 初级代谢产物：在初级代谢过程中形成的产物， 包括各种小分子前体、单体和多糖、蛋白质、脂 肪、核酸等。生长所必须的。几乎所有生物初级 代谢基本相同。氨基酸，核苷酸，有机酸 • 次级代谢产物：比较复杂的化合物，不是细胞生 长必需的，对生命活动有意义（抗逆境条件）。 抗生素，毒素，色素
制药行业工艺流程规定
制药行业工艺流程规定一、引言制药行业是一个与人类健康密切相关的领域，其发展对于社会的可持续发展具有重要意义。
制药过程中的工艺流程规定是确保制药安全性和有效性的重要保障。
本文将从制药行业的角度，对工艺流程规定进行论述，并分析其中的关键环节，以期为制药行业的发展和规范提供一定的参考。
二、生物化学制剂工艺流程规定生物化学制剂是制药行业的重要组成部分，其工艺流程规定直接关乎制药产品的质量和效果。
生物化学制剂的工艺流程一般包括以下几个环节：1. 原料准备和筛选：在制药过程中，使用符合质量标准的原料是确保产品质量的基础。
原料准备包括原材料采购、贮存和选择，要确保原材料的纯度和稳定性，并对其进行适当的筛选。
2. 清洁消毒：为了避免微生物的污染，制药过程需对设备、器皿、管道等进行适当的清洁和消毒处理。
此环节关系到最终产品的无菌性，需要严格执行相应的规定和标准。
3. 反应和混合过程：在制药过程中，一些化学反应和混合过程是不可或缺的。
在本环节中，制药企业需根据产品类型和制剂要求，进行精确的配方调配和反应控制。
4. 分离和纯化：制药过程中，需要对混合的物质进行分离和纯化，以获取目标物质。
这一环节需要合理选择和控制分离方法，如蒸馏、萃取、过滤等。
5. 干燥和制剂制备：对于某些制剂而言，干燥是必需的。
干燥过程需要符合相关的规定和标准，可以采用空气干燥、真空干燥等方法。
在制剂制备阶段，需要根据产品要求进行相应的工艺控制。
6. 包装和储存：最后一个环节是产品的包装和储存。
合理的包装可以保护产品免受外界环境的影响，储存条件也需要符合相应的规定和要求。
三、制药设备的工艺流程规定制药设备是制药工艺流程中的重要组成部分，对生产过程的控制和产品质量具有重要影响。
以下是制药设备工艺流程规定的主要内容：1. 设备选择和验证：在制药设备的选择过程中，需要考虑生产工艺的要求、产品特性和设备的可行性。
同时，对设备进行验证和确认，确保其能够满足工艺流程的要求。
微生物发酵制药工艺
3发酵制药的基本过程
菌种选育
孢子制备
实验室、种子库
种子制备
发酵工段
发酵车间
发酵控制
提炼工段
成品工段
预处理
分离提取
浓缩纯化
成品工段
提炼车间
包装车间
包装
原料药
2.2 微生物的生长特征
微生物发酵基本过程特征（批式）菌体生长与产物生成的特征，
三个阶段
❖
❖
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❖
❖
❖
发酵前期(fermentation prophase)
甲羟戊酸、糖类、不常见的氨基酸（如D－氨基酸、
β－氨基酸等）、环多醇和氨基环多醇等。
次级代谢产物的生物合成的基本过程
❖
次级代谢产物的合成基本过程包括构建单位
的聚合—再修饰—装配。在此过程中，次级
代谢产物的累积受合成途径中某些酶活性的
限制，这些关键酶活性大小与产量正相关。
（1）前体聚合
❖
微生物合成生源后，通过缩合反应形成聚酮体、寡肽、聚乙
菌体生长期（cell
发酵中期(fermentation metaphase)
产物合成（生产）期(product synthesis phase)
growth phase）
发酵后期(fermentation anaphase)
菌体自溶期(cell autolysis phase)
发酵前期特征
❖
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❖
❖
往往在静止期，加入诱导物，基因转录和产物表达，
所以产物生成速率和比速率分别为：
代谢产物的生物合成
❖
代谢（metabolism）是生物体内进行的生理生化反应的统称。
华北制药维生素k2生产工艺流程
华北制药维生素K2生产工艺A. 工艺流程简介•维生素K2的生产通常采用微生物发酵的方法，主要使用植物源杆菌作为生产菌种。
•工艺包括原料准备、发酵、分离与纯化、产品包装和质量控制等步骤。
B. 原料准备和前处理步骤•原料准备包括培养基的配制、消毒和调节pH值等步骤。
•前处理步骤涉及对发酵产物的预处理，如细胞破碎、固液分离等。
在华北制药维生素K2的生产工艺中，原料准备和前处理步骤是为了确保发酵过程中提供适宜的环境和条件，以促进维生素K2的产生。
以下是原料准备和前处理步骤的一般流程：1. 培养基配制：制备发酵所需的培养基。
培养基通常包含碳源、氮源、矿物质、辅助因子等。
具体的配方和比例会根据维生素K2生产菌株的特性和优化要求进行调整。
2. 消毒：对培养基进行消毒处理，以杀灭其中的微生物和细菌。
消毒可以通过高温灭菌、化学消毒剂或者过滤等方法进行。
3. pH调节：调节培养基的pH值至适宜的范围。
不同的菌株对pH值有不同的要求，通常在发酵前会测量pH值并进行调整。
4. 氧气供应：为发酵提供适当的氧气供应。
氧气对于植物源杆菌的生长和维生素K2的产生非常重要。
可以通过搅拌、增加通气量或使用气体供氧等方法来调节氧气的供应。
5. 营养物质添加：根据维生素K2生产菌株的特性和要求，向培养基中添加适量的营养物质，如碳源、氮源、矿物质和辅助因子等，以提供菌株所需的营养条件。
6. 前处理步骤：在发酵产物进入分离和纯化步骤之前，通常需要进行一些前处理步骤。
这可能包括细胞破碎、固液分离、过滤等，以去除无关物质，净化和浓缩目标产物。
C. 生物发酵过程•发酵是维生素K2生产的核心步骤，需要控制温度、pH值、氧气供应和营养物质的添加等条件。
•发酵过程中，植物源杆菌菌种被加入发酵罐中，通过代谢产生维生素K2。
•发酵时间通常在数天到数周之间，根据菌株特性和工艺优化。
生物发酵是华北制药维生素K2生产工艺中的核心步骤。
在生物发酵过程中，植物源杆菌菌种被加入发酵罐中，通过代谢产生维生素K2。
生物制药工艺学整理
1．生物制药：以生物材料为原料或用生物技术、方法制造的药物。
2．杂交育种：将两个基因型不同的菌株经过吻合或接合，使遗传物质重新组合，从中分离和筛选出具有新性状的过程。
3．葡萄糖效应：培养基中的葡糖糖的浓度过高，会加快菌体的代谢，使培养基中的溶解的氧不能满足有氧呼吸的需要，使葡萄糖的代谢进入不完全氧化途径，产生酸性代谢产物，使pH降低，遏止某些产物的生物合成酶，这种现象叫做葡萄糖效应。
4．浓差极化：当溶剂透过膜而溶质留在膜上时，它使得膜面上的溶质浓度增大高于主体中溶质浓度，这种现象称为浓差极化。
5．亲和色谱：利用生物大分子于某些对应的专一分子特意识别和可逆结合的特性而建立起来的一种分离生物大分子的色谱方法。
6．次级代谢产物：与微生物的生长繁殖无关的代谢产物，包括：抗生素、色素、生物碱等。
7初级代谢产物主要包括氨基酸，蛋白质，核酸核苷酸，维生素脂肪酸等特点：（1）他们是生物生长繁殖的必须物质（2）是各微生物所共有的产物（3）菌体对初级代谢活动有严格的调控系统一般不能累积多余的初级代谢产物。
8次级代产物的特点：1特定菌种产生的代谢产物2菌体特定生长阶段的产物3多组分的混合物。
9初级代谢产物与次级代谢产物的关系（1）初级代谢产物是次级代谢产物的前体或起始物。
（2初级代谢产物的调控影响次级代谢产物的生物合成10菌种选育的目的：提高发酵的产量。
改进菌种的性能。
产生新的发酵物。
去除多余的组分。
11．诱变育种：利用物理或化学诱变剂，处理均匀分散的微生物细胞群体，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便高效的方法，从中选出具有优良性状的突变菌株。
12诱变剂分类物理诱变剂（紫外线UV），化学诱变剂（NTG），生物诱变剂。
13自然选育的一般过程：生产菌种斜面，制备单孢子悬浮液，涂布分离平板，单菌落接种，斜面种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠初选，菌种保藏，接种，斜面种子培养，摇瓶种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠复选，高产菌种珠验证，放大实验，进一步选育或保障。
制药工艺学--微生物发酵制药工艺 ppt课件
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4、真实的生物学过程模拟与举例
tL：延滞期； tmax:最大比速率期
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一种芽孢杆菌的生长曲线
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Vero细胞在16％血清中生长曲线
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5、生长与生产关系的模型
Gaden把生长与生产分为三种： I型：生长与生产偶联型 II型：生长与生产半偶联型 III型：生长与生产非偶联型
Monod方程：
μmax
μ =μmax S/(Ks + S)
比
生
S很低，浓度与比生长 长
速率成正比。
速 率
1/2μmax
S很高，菌体以最大比
生长速率进行生长。
Ks
基质浓度
μmax：各种基质对菌体的生长效率，不同基质之间比较。
Ks：为饱和常数，菌体对基质亲和力，Ks越小，亲和力越大，利用越好。
注意：与酶反ppt课应件 动力学MM方程的区别。
2发酵制药基本工艺过程9207菌种选育种子制备发酵培养分离纯化产品菌种选育发酵工段种子制备菌种活化发酵控制实验室种子库发酵车间10207原料药包装成品检验提炼工段预处理分离提取浓缩纯化成品工段包装车间提炼车间发酵制药过程工段岗位操作与车间流程关系库存间162微生物的生长与生产的关系微生物动力学研究微生物生长动力学11207基质利用的动力学生长与生产关系的动力学模型微生物发酵过程特征1发酵动力学研究概念
围。
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发酵制药
已建立动力学模型的类型
发酵的反应过程与速度：
r S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
机制模型：根据反应机制建立，几乎没有 现象模型：经验模型，目前大多数
微生物发酵制药技术分析
微生物发酵制药技术分析摘要：微生物中包括细菌以及病毒等，它被用到多个领域，比如食品领域、医药领域，有着广泛的用途。
微生物发酵主要是通过微生物代谢的方式，使其可以达到人类的需求。
文章对微生物在制药领域上面的应用进行了探讨，以期为有关人士提供参考。
关键词：微生物；发酵；制药技术引言我们所说的微生物，就是小型生物，现如今它被用在多个领域。
对于微生物发酵技术而言，要求应在一定的环境里，通过微生物的代谢，使其形成人们所需独特物质，当前在我国的制药领域，该技术也有着较广泛的应用，是非常关键的技术手段。
1微生物药物分类微生物药物指的是，通过微生物技术以及化学技术研发出来的药物。
根据临床经验，微生物药能够被用在治疗以及预防多种多样的疾病上面。
微生物发酵技术可以被用到微生物制药领域，且使用范围也比较大。
比如我们所知道的青霉素，它就是利用发酵技术制成的微生物药物。
还有很多抗生素，大部分都是微生物药物。
2微生物发酵制药技术微生物制药技术具有多种类型，现阶段，大部分是按照其发酵环境，以及利用的设备类型进行区分的。
按照发酵环境的区别，可以将其划分成三类，不但有好氧以及厌氧型，还有兼性厌氧型。
基于好氧发酵技术，对于其发酵环境而言，应当有氧气的加入，而厌氧类发酵技术，则不需氧气。
对于兼性厌氧技术，它则是有无氧气都能进行发酵。
按照运用的设备类型进行发酵，可以将其分成四类，即散口形式、密闭形式、浅盘形式以及深层发酵。
散口形式的发酵通常运用的设备类型都比较简单，而且还好操作。
而深层发酵却要使用专业的培育设备，才可以完成微生物的发酵过程。
但是对于深层发酵技术而言，它比较适合进行机械化运作，可以同工厂化生产达成一致。
临床中使用的青霉素就是深层发酵制成的。
3常用发酵用微生物种类能够进行发酵的微生物类型是比较多的。
大部分的天然要素，都能用于发酵，可当作其催化物。
通常都会运用其突变株来进行发酵。
而且微生物发酵的原料比较容易获取，所需成本也不高。
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微生物制药的一般工艺流程
微生物制药技术
工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。
工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。
欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。
微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。
微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。
(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。
)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。
但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。
微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。
可以认为包括五个方面的内容：
第一方面菌种的获得
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。
实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。
具体分离操作从以下几个方面展开。
定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
发酵性能测定：进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温
度、最适pH值、提取工艺等。
第二方面高产菌株的选育
工业上生产用菌株都是经过选育过的。
工业菌种的育种是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。
通过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不良性质或增加新的性状。
工业菌种育种的方法：诱变、基因转移、基因重组。
育种过程包括下列3个步骤： (1)在不影响菌种活力的前提下，有益基因型的引入。
(2)希望基因型的选出。
(3)改良菌种的评价(包括实验规模和工业生产规模)。
选择育种方法时需综合考虑的因素(1)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系(例如分批或者连续发酵试验)；(2)对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识的明了程度；(3)经济费用。
如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚少，则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术；如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的认识，则可选择基因重组等手段进行定向育种。
工业菌种具体改良思路：(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤（通过增加特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达能力来提高限速酶的含量；在代谢途径中引伸出新的代谢步骤，由此提供一个旁路代谢途径。
） (2)增加前体物的浓度。
(3)改变代谢途径，减少无用副产品的生成以及提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产品的耐受力。
(4)抑制或消除产品分解酶。
(5)改进菌种外泌产品的能力。
(6)消除代谢产品的反馈抑制。
如诱导代谢产品的结构类似物抗性。
第三部分菌种保藏技术
转接培养或斜面传代保藏；
超低温或在液氮中冷冻保藏；
土壤或陶瓷珠等载体干燥保藏。
第四部分发酵工艺条件的确定
微生物的营养来源
能源，自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚铁盐。
异养菌：碳水化合物等有机物，石油天然气和石油化工产品，如醋酸。
碳源，碳酸气；淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等，石油、正构石蜡，天然气，醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品
氮源，豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆，酒糟水等有机氮，尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮，气态氮
无机盐，磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐，铁、锰、钴等微量元素等
特殊生长因子，硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等
培养基的确定
（1）首先必须做好调查研究工作，了解菌种的来源、生活习惯、生理生化特性和一般的营养要求。
工业生产主要应用细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类微生物。
它们对营养的要求既有共性，也有各自的特性，应根据不同类型微生物的生理特性考虑培养基的组成。
（2）其次，对生产菌种的培养条件，生物合成的代谢途径，代谢产物的化学性质、分子结构、一般提取方法和产品质量要求等也需要有所了解，以便在选择培养基时做到心中有数。
（3）最好先选择一种较好的化学合成培养基做基础，开始时先做一些摇瓶实验;然后进一步做小型发酵罐培养，摸索菌种对各种主要碳源和氮源的利用情况和产生代谢产物的能力。
注意培养过程中的pH变化，观察适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成的两种不同pH，不断调整配比来适应上述各种情况。
（4）注意每次只限一个变动条件。
有了初步结果以后，先确定一个培养基配比。
其次再确定各种重要的金属和非金属离子对发酵的影响，即对各种无机元素的营养要求，试验其最高、最低和最适用量。
在合成培养基上得出一定结果后，再做复合培养基试验。
最后试验各种发酵条件和培养基的关系。
培养基内pH可由添加碳酸钙来调节，其他如硝酸钠、硫酸铵也可用来调节。
（5）有些发酵产物，如抗生素等，除了配制培养基以外，还要通过中间补料法，一面对碳及氮的代谢予以适当的控制，一面间歇添加各种养料和前体类物质，引导发酵走向合成产物的途径。
(6)根据经济效益选择培并基原料
考虑经济节约，尽量少用或不用主粮，努力节约用粮，或以其他原料代粮。
糖类是主要的碳源。
碳源的代用品主要是寻找植物淀粉、纤维水解物，以废糖蜜代替淀粉、糊精和葡萄糖，以工业葡萄糖代替食用葡萄糖；石油作为碳源的微生物发酵也可以生产以粮食为碳源的发酵产品。
有机氮源的节约和代替主要为减少或代替黄豆饼粉、花生饼粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有丰富蛋白质的原料为目标，代用的原料可以是棉籽饼粉、玉米浆、蚕蛹粉、杂鱼粉、黄浆水或麸汁、饲料酵母、石油酵母、骨胶、菌体、酒糟，以及各种食品工业下脚料等。
这些代用品大多蛋白质含量丰富，价格低廉，便于就地取材，方便运输。
培养工艺的确定：
培养条件：温度、pH值、氧、种龄、接种量、温度
工业微生物的培养法分为静置培养和通气培养两大类型。
静置培养法即将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵，又称为厌氧性发酵。
通气培养法的生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长的环境必须供给空气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵，又称为好气性发酵。
在静置和通气培养两类方法中又可分为液体培养和固体培养两大类型，其中每一类型又有表面培养与深层培养之分。
关于液体深层培养：
用液体深层发酵罐从罐底部通气，送入的空气由搅拌桨叶分散成微小气泡以促进氧的溶解。
这种由罐底部通气搅拌的培养方法，相对于由气液界面靠自然扩散使氧溶解的表面培养法来讲，称为深层培养法。
特点是容易按照生产菌种对于代谢的营养要求以及不同生理时期的通气、搅拌、温度、与培养基中氢离子浓度等条件，选择最佳培养条件。
深层培养基本操作的3个控制点
①灭菌：发酵工业要求纯培养，因此在发酵开始前必须对培养基进行加热灭菌。
所以发酵罐具有蒸汽夹套，以便将培养基和发酵罐进行加热灭菌，或者将培养基由连续加热灭菌器灭菌，并连续地输送于发酵罐内。
②温度控制：培养基灭菌后，冷却至培养温度进行发酵，由于随着微生物的增殖和发酵会发热、搅拌产热等，所以为维持温度恒定，须在夹套中以冷却水循环流过。
③通气、搅拌：空气进入发酵罐前先经空气过滤器除去杂菌，制成无菌空气，而后由罐底部进人，再通过搅拌将空气分散成微小气泡。
为了延长气泡滞留时间，可在罐内装挡板产生涡流。
搅拌的目的除了溶解氧之外，可使培养液中微生物均匀地分散在发酵罐内，促进热传递，以及为调节pH而使加入的酸和碱均匀分散等。
第五部分发酵产物的分离提取
提取方法：
过滤
离心与沉降
细胞破碎
萃取
吸附与离子交换
色谱分离
沉析（盐析、有机溶剂沉析、等电点等）
膜分离
结晶
干燥
分离提取过程的几个注意的问题：
水质
热源去除（石棉板吸滤、活性碳吸附、过离子交换柱）溶剂回收
废物处理
生物安全性。