Промышленный способ получения химических соединений и других продуктов, осуществляемый благодаря жизнеде­ятельности микробных клеток, известен под названием микробиологического синтеза. Такие его продукты, как пе­карские дрожжи, известны давно, однако широкое использование микробиологического синтеза началось с 50-х гг. XX в. в связи с освоением производства пенициллина. С этого времени начала бурно развиваться микробиологическая про­мышленность.

В процессе микробиологического синтеза происходит образование сложных веществ из более простых в результате функционирования ферментных систем микробной клетки. Этим он отличается от брожения, в процессе которого также образуются продукты обмена веществ микроорганизмов (спирты, кислоты и др.). Однако брожение сопровождается, на­оборот, ферментативным распадом органических веществ. Микробиологический синтез использует способность микро­организмов размножаться с большой скоростью и выделять избыточные количества продуктов обмена веществ (амино­кислот, витаминов и др.). во много раз превышающие потребности микробной клетки. Такие микроорганизмы-продуцен­ты выделяют из природных источников или получают мутантные штаммы, более активные, чем природные. В последние годы в качестве продуцентов применяют культуры, полученные методами генной инженерии, в которых функционирует чужеродный для них ген. Исходным сырьем для микробиологического синтеза органических соединений служат дешевые источники азота (нитраты) и углерода (углеводороды, углеводы, жиры). Микробиологический синтез включает ряд последовательных стадий, основными из которых являются: подготовка не­обходимой культуры микроорганизма-продуцента, выращивание продуцента, ферментация (культивирование продуцен­та в заданных условиях) или собственно процесс синтеза, фильтрация и отделение биомассы, выделение и очистка полу­ченного продукта, высушивание.

В настоящее время микробиологический синтез широко используют для промышленного получения аминокислот, ви­таминов, провитаминов, коферментов и ферментов, нуклеозидфосфатов, алкалоидов и ряда других ЛВ.

Микробиологический синтез витаминов и коферментов все шире включается в новые технологические схемы. Исполь­зование достижений в области физиологии микроорганизмов — продуцентов БАВ — позволяет оптимизировать биосинтез и увеличивать их выход. Использование в промышленности указанных методов дает возможность применять более деше­вые источники сырья, увеличивать выход продукции, заменять дорогостоящие и трудоемкие стадии химического синтеза.

Изучение химии и биохимии микробных ферментов не только расширяет возможности получения, но и позволяет выявить существование новых витаминов и ферментов. Это открывает пути создания новых ЛВ природного происхождения.

Большинство органических кислот получают химическими методами из продуктов переработки нефти и сухой пере­гонки древесины. Однако, когда кислота используется для пищевых или медицинских целей или синтез ее является сложным, целесообразно использовать микробиологические методы. Сейчас лимонную, глюконовую, кетогулоновую и итаконовую кислоты получают только микробиологическим путем, а молочную и уксусную — как химическим, так и микробио­логическим методами. Многие из этих кислот либо сами являются Л В, либо использую гея в качестве исходных продуктов их синтеза или получения солей. Основным сырьем для производства органических кислот рапсе служили углеводы (глю­коза, сахароза, крахмал). Начиная с 60-х гг. XX в. для этой цели все шире используется непищевое сырье — нормальные парафины нефти в сочетании со специально селекционированными штаммами дрожжей.

Микроорганизмы являются продуцентами аминокислот, используемых в медицинской практике, или полупродуктами синтеза Л В. Производство аминокислот в настоящее время — широко развитая отрасль биотехнологии. В нашей стране ши­роко развито промышленное производство триптофана, лизина, лейцина, изолейцина, пролина и других аминокислот. Тех­нология производства основана на управляемом процессе ферментации с использованием методов традиционной селек­ции. С этой целью предварительно производится отбор мутантов для создания штаммов — продуцентов той или иной ами­нокислоты. Такие штаммы являются активными продуцентами аминокислот, в том числе применяемых в медицине.