Vi sinh vật sinh tổng hợp kháng sinh phân lập được từ cơ chất thiên nhiên thường có hoạt tính rất thấp. Ví dụ các chủng Penicillium phân lập từ đất chủ đạt 30 – 50 đv/ml dịch nuôi cấy. Vì vậy để thu được các chủng có hoạt tính cao đưa vào sản xuất đòi hỏi phải cải tạo chọn giống bằng các phương pháp khác nhau và nghiên cứu điều kiện nuôi cấy thích hợp.
Chọn chủng có hoạt tính cao bằng phép chọn lọc tự nhiên
Các vi sinh vật có sự biến dị tự nhiên theo tần số khác nhau trong giống thuần khiết, có cá thể có hoạt tính kháng sinh mạnh gấp 10 – 20 lần cá thể khác. Cần phải chọn lấy cá thể có hoạt tính cao nhất trong giống để nghiên cứu tiếp.
Tiến hánh cấy giống trên hộp petri sao cho mỗi hộp chỉ có khoảng 10 – 20 khuẩn lạc tách riêng biệt,sau đó tiến hành kiểm tra hoạt tính kháng sinh của chúng bằng cách sau:
- Đổ lớp thạch có chứa vi khuẩn kiểm định lên bề mặt hộp petri đã chứa vi sinh vật sinh kháng sinh. Đặt hộp petri vào tủ ấm sau 24 giờ đọc kết quả. Vòng ức chế càng lớn hoạt tính kháng sinh do khuẩn lạc tạo ra càng mạnh.
- Có thể khoan các cục thạch có chứa các khuẩn lạc vi sinh vật sinh kháng sinh đặt lên hộp petri khác đã chứa sẵn vi sinh vật kiểm định, sau đó nuôi ở tủ ấm 24 giờ và đọc kết quả. Từ khuẩn lạc có hoạt tính kháng sinh mạnh nhất cấy ra thạch nghiêng để nghiên cứu tiếp tục. Waskman N.S và cộng sự (1946) đã sử dụng streptomycin cho vào môi trường nuôi cấy Str. griseus là xạ khuẩn sinh ra streptomycin với nồng độ 100mcg/ml. Kết quả cho thấy chỉ những cá thể nào có khả năng tạo ra streptomycin với nồng độ lớn hơn 100 mcg/ml mới sống sót và phát triển. Đây cũng là phương pháp để chọn các chủng cho hoạt tính cao.
Trong thực tế việc chọn lọc tự nhiên các cá thể có hoạt tính cao chỉ để nghiên cứu ban đầu, nó không có giá trị áp dụng vào sản xuất. Để thu được những chủng có khả năng siêu tổng hợp chất kháng sinh người ta áp dụng phương pháp đột biến nhân tạo.
Đột biến nhân tạo
Các tác nhân gây đột biến nhân tọa như tia UV, X hay những hóa chất: iperit, ethylenimin, dimethylsulfat… choa tác dụng với liều lượng và thời gian thích hợp sẽ giết chết các vi sinh vật. Những cá thể nào nếu còn sống sót sẽ có sự đột biến gen, làm thay đổi các tính trạng dẫn đến hoặc là mất khả năng tạo ra kháng sinh ( đột biến âm tính) hoặc làm tăng tổng hợp hiệu suất sinh tổng hợp kháng sinh lên nhiều lần (đột biến dương tính).
Để tạo ra các chủng có hiệu suất sinh tổng hợp kháng sinh cao phải tiến hành đột biến bậc thang, kết hợp với các phương pháp di truyền phân tử như tái tổ hợp định hướng các gen. Kĩ thuật tách dòng gen, kĩ thuật tạo và dung hợp tế bào trần đã đem lại nhiều kết quả không những nâng cao được hiệu suất sinh tổng hợp của chủng giống mà còn rút ngắn được thời gian tạo giống mới.
