生物酶制剂作为一类重要的生物制品，在食品、医药、饲料等众多领域有着广泛应用。其生产工艺复杂且精细，发酵、提取、后处理及特殊工艺等每个环节都对产品质量起着关键作用。然而，发酵染菌问题常常困扰着生物酶制剂的生产，严重影响产品质量与生产效率。因此，深入了解生产工艺与发酵染菌之间的关系并寻求有效应对策略至关重要。
一、生物酶制剂生产工艺
（一）发酵
菌种选择与改良
微生物是生物酶制剂生产的主要来源，不同的酶需特定微生物菌种。如食品工业常用的 α - 淀粉酶，可从细菌、真菌提取。为提升酶产量与性能，常借助 DNA 技术重组微生物，使其成为高效生产特定酶制剂的 “工厂”。像丹麦企业会大规模生产并冷藏保存生产用菌种，使用前先在实验室扩繁，再接入发酵工厂种子罐进一步扩大培养。
发酵条件优化
展开剩余85%发酵需为微生物提供适宜生长环境，温度、pH 值、溶氧等条件显著影响微生物生长与酶合成。以双酶发光检测体系核心酶制剂制备为例，通过摇瓶发酵优化培养基成分，如葡萄糖 1.76g/L、酵母膏 4.54g/L、蛋白胨 14.90g/L、MgSO4 0.24g/L，同时优化诱导条件，如 2g/L 乳糖为诱导剂，诱导温度 20℃、时间 14h，控制培养基初始 pH 在 6 - 6.5，接种量 1% - 3%，装液量 50mL/100mL，以提高酶产量。
发酵方式
常见发酵方式有液体深层发酵和固体发酵。液体深层发酵应用广泛，微生物在液体培养基中能充分接触营养与氧气，生长迅速、酶产量高且易自动化控制，适合大规模生产。固体发酵适用于某些特定酶生产，如丝状真菌产生的酶，以固体基质为载体，微生物在固体表面生长，设备简单、能耗低，但生产过程不易控制，产量相对较低。
（二）提取
固液分离
发酵结束后需进行固液分离，将微生物菌体与发酵液分开。常用过滤和离心方法，菌体较大的发酵液可采用板框过滤，菌体较小或粘性大的发酵液则离心分离更有效，初步得到含酶的澄清滤液。
浓缩与纯化
滤液中酶浓度通常较低，需浓缩。可采用超滤、反渗透等膜分离技术去除水分和小分子杂质，初步浓缩酶。之后依据酶特性，选择离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等进一步纯化，提高酶纯度。如制备重组 NAD (P) H:FMN 氧化还原酶时，通过亲和层析柱纯化，透析复性后获高纯度酶。
（三）后处理
干燥
为便于保存和运输，常将液态酶制剂干燥成固态。常见干燥方法有喷雾干燥和冷冻干燥。喷雾干燥速度快、效率高，适合大规模生产，但可能影响热敏性酶活性；冷冻干燥能较好保持酶活性，但成本高。
制剂成型
根据应用需求将干燥后的酶制剂制成不同剂型，如粉剂、颗粒剂等。过程中可能添加稳定剂、填充剂等辅料，提高酶稳定性和使用性能。如制备硅藻土固定化脂肪酶制剂时，选用吉林 pH7.0 的硅藻土为载体，耦合固定化与干燥过程，规模化制备不同酶与土比例的固定化酶制剂，测试保质期发现水活度保持在 0.376 时，4℃下保存 6 个月内酯化酶活无下降。
（四）其他特殊工艺
微胶囊制备
为保护生物酶活性并扩展使用范围，可采用微胶囊技术包裹酶。如采用 W1/O/W2 复乳溶剂挥发法将亲水性大分子 α - 淀粉酶包裹于高分子载体材料 PCL 中制备微胶囊，通过单因素实验优化工艺，得出最佳制备工艺，此时微胶囊粒径均匀、分散性好，平均载药量和加热释放百分数达较好水平。还有采用水浴干燥法制备酶制剂微胶囊，选用聚己内酯壁材，优化聚己内酯相对分子质量、聚乙烯醇质量分数、油水比等因素，制备出粒径均匀、分散性佳、载药量高和释放性能佳的产品。
固定化技术
将酶固定在特定载体上可提高稳定性，便于重复使用。如以硅藻土为载体，耦合固定化与干燥过程，规模化制备硅藻土固定化脂肪酶制剂，通过筛选载体、选择添加剂、优化搅拌方式和操作参数等，制备出性能优良的固定化酶制剂，并在酶法合成酯应用中验证，不同比例的固定化酶在生物酶法合成生物基增塑剂、VA 酯、甾醇酯等反应中能连续使用多批次，保持较高转化率。
二、发酵染菌对生物酶制剂生产质量的影响
（一）发酵阶段
菌种竞争：染菌后，杂菌与生产菌种竞争营养物质，改变发酵体系营养成分比例，影响生产菌种生长与酶合成。例如，杂菌快速消耗碳源，使生产菌种缺乏足够碳源用于生长和产酶，导致酶产量降低。
代谢产物干扰：杂菌代谢产生的物质可能干扰生产菌种的代谢途径。如某些杂菌产生的酸性物质改变发酵液 pH 值，影响生产菌种产酶所需的适宜 pH 环境，进而影响酶的活性和产量。
噬菌体污染：若感染噬菌体，会特异性裂解生产菌种，使发酵过程崩溃，严重影响酶产量与质量。
（二）提取阶段
固液分离困难：染菌可能导致发酵液性质改变，如菌体形态变化、粘性增加，使固液分离难度增大。例如，染菌后的丝状菌体可能缠绕，堵塞过滤介质，降低过滤效率，影响后续提取操作。
杂质增多：杂菌及其代谢产物成为提取过程中的额外杂质，增加浓缩与纯化难度，降低酶的纯度，影响产品质量。
（三）后处理阶段
干燥过程影响：染菌可能导致酶制剂在干燥过程中稳定性下降。如染菌产生的某些蛋白酶可能在干燥过程中分解目标酶，降低酶活性。
制剂成型问题：杂菌的存在可能影响制剂成型过程中辅料与酶的相互作用，导致剂型质量不稳定，如粉剂流动性变差、颗粒剂硬度不均匀等。
三、发酵染菌的预防与解决措施
（一）发酵阶段
严格菌种管理：确保菌种来源可靠，定期对菌种进行鉴定与复壮，防止菌种退化与污染。在菌种保存、扩繁过程中严格遵循无菌操作规范。
优化发酵设备与环境：定期对发酵设备进行清洗、消毒和维护，确保设备密封良好，防止外界杂菌进入。控制发酵车间环境清洁，定期进行空气消毒。
加强过程监控：实时监测发酵过程中的温度、pH 值、溶氧等参数，及时发现染菌迹象。一旦发现染菌，根据染菌类型和程度采取相应措施，如调整发酵条件、添加杀菌剂等。
（二）提取阶段
改进固液分离方法：针对染菌导致的固液分离困难，可优化过滤介质或离心条件，如采用更合适孔径的过滤膜、调整离心速度和时间等。
强化纯化工艺：增加纯化步骤或优化纯化方法，提高对杂菌及其代谢产物的去除能力，确保酶的纯度。
（三）后处理阶段
调整干燥参数：对于热敏性酶，在喷雾干燥时适当降低进风温度或缩短干燥时间；冷冻干燥时优化预冻和升华条件，减少染菌对酶活性的影响。
优化制剂配方：根据染菌情况，调整制剂成型过程中辅料的种类和用量，提高剂型稳定性。
生物酶制剂生产工艺复杂，发酵染菌问题贯穿各环节，严重影响产品质量。通过深入了解生产工艺各阶段特点及染菌影响，采取针对性预防与解决措施，能有效降低发酵染菌风险，提高生物酶制剂生产质量，推动生物酶制剂产业健康发展。
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