近十多年來，基因工程和代謝工程的發(fā)展，為改造菌種，提高青霉素產(chǎn)量提供了強(qiáng)有力的手段。因?yàn)楝F(xiàn)在青霉素在細(xì)胞內(nèi)的合成途徑和關(guān)鍵點(diǎn)，以及青霉素合成途徑與其他代謝途徑的關(guān)系已經(jīng)研究的十分清楚，因此，人們可以采用基因缺失的辦法將能夠消耗合成青霉素原料和干擾青霉素合成的代謝旁路的關(guān)鍵基因“關(guān)掉”，或?qū)⑦@個(gè)“控制閥門”關(guān)小，提高合成青霉素原料的利用率，減少了副產(chǎn)物的形成，進(jìn)一步提高了青霉素的產(chǎn)量?；蛘呤怯没蚬こ谭椒▽⒖刂魄嗝顾睾铣赏緩降幕?，和合成青霉素途徑中的關(guān)鍵基因再轉(zhuǎn)移到青霉素生產(chǎn)菌中，使其數(shù)量增加，這相當(dāng)于將控制基因閥門開大，使合成青霉素的途徑更順暢，也可以大大的提高青霉素的產(chǎn)量。這就是利用基因工程的方法有目的的改造青霉素的代謝合成途徑，因此稱為代謝工程。

    前面我們提到菌體生長(zhǎng)和青霉素合成都需要大量的氧，因此在發(fā)酵過程中提供充足的氧是青霉素發(fā)酵的關(guān)鍵。但是在大生產(chǎn)中，因?yàn)樵O(shè)備條件的限制，利用提高攪拌速度，加大通氣量和提高發(fā)酵罐的壓力的方法提高氧的溶解速度和濃度都是有限的。為了突破這種限制，人們想到了血紅蛋白，因?yàn)樗莿?dòng)物體內(nèi)攜帶氧的分子，一個(gè)血紅蛋白分子可以攜帶四個(gè)氧原子，具有富集氧的作用。因此利用基因工程方法，將血紅蛋白基因?qū)肷a(chǎn)青霉素的菌種中，在它的細(xì)胞內(nèi)合成一定數(shù)量的血紅蛋白，可以起到富集氧的作用，達(dá)到提高青霉素的產(chǎn)量的目的。通過這樣的一些列改造，獲得的工程菌的生產(chǎn)能力大幅度提高，再配合發(fā)酵工藝的改進(jìn)，青霉素發(fā)酵酵價(jià)可以達(dá)到每毫升近10萬單位，產(chǎn)生的青霉素可以直接從發(fā)酵液中結(jié)晶出來。

青霉素發(fā)酵車間

     在這半個(gè)多世紀(jì)里，青霉素的生產(chǎn)水平的不斷地提高，達(dá)到現(xiàn)在這種水平，完全是在相關(guān)科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步的帶領(lǐng)和推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的，特別是近十多年來，生物技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為青霉素生產(chǎn)水平的提高起到巨大的推動(dòng)作用。另外，青霉素產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高離不開工程、技術(shù)、工藝和設(shè)備的不斷發(fā)展和完善，它們相輔相成，缺一不可。這也是千千萬萬的科學(xué)技術(shù)工作者辛勤努力的結(jié)晶。