在生物制造領(lǐng)域，酶制劑作為一種高效的生物催化劑，正憑借其獨(dú)特優(yōu)勢深刻改變著多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)模式。簡單來說，酶制劑是通過物理或化學(xué)方法從生物體細(xì)胞或組織中提取酶，并經(jīng)提純、加工后制成的仍具有催化活性的生物制品，其核心特點(diǎn)在于催化效率高、專一性強(qiáng)，能在溫和的pH值和溫度條件下推動(dòng)特定化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還具備降低能耗、減少化學(xué)污染的優(yōu)勢，因此被廣泛認(rèn)為是安全、環(huán)保的工業(yè)原料，可按生產(chǎn)需要適量使用。

從應(yīng)用場景來看，酶制劑的身影遍布多個(gè)關(guān)鍵行業(yè)。在食品工業(yè)中，它是提升食品品質(zhì)的“隱形幫手”，比如淀粉酶可用于面包生產(chǎn)中的面團(tuán)改良和啤酒制造的糖化過程，果膠酶能提高果汁出汁率并改善澄清度，乳糖酶則可解決乳糖不耐受人群的飲用難題；飼料工業(yè)中，植酸酶、纖維素酶等酶制劑能提高飼料養(yǎng)分消化率，減少動(dòng)物糞便中氮、磷等污染物排放，是綠色飼料添加劑的核心成分；紡織工業(yè)里，淀粉酶、纖維素酶可用于織物退漿、牛仔布整理等工藝，替代傳統(tǒng)化學(xué)試劑，降低對環(huán)境的污染并提升織物品質(zhì)。此外，酶制劑還在醫(yī)藥、造紙、洗滌劑、皮革等行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用，市場規(guī)模正以年均11%的速度增長，發(fā)展前景廣闊。

在酶制劑的工業(yè)化生產(chǎn)中，干燥是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，直接影響產(chǎn)品的活性、穩(wěn)定性和儲存性能。噴霧干燥技術(shù)因具有干燥速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)勢，成為酶制劑制備的主流技術(shù)之一。該技術(shù)通過將酶液霧化成微小液滴，使其與熱空氣充分接觸，在瞬間完成水分蒸發(fā)，能有效縮短酶制劑的受熱時(shí)間，降低活性損失，同時(shí)制成的顆粒具有粒度均勻、流動(dòng)性好的特點(diǎn)，便于后續(xù)儲存和應(yīng)用。下面結(jié)合三個(gè)典型案例，詳細(xì)說明那艾儀器噴霧干燥機(jī)在酶制劑制備中的具體應(yīng)用。

第一個(gè)案例是噴霧干燥法制備乳糖酶粉劑，核心創(chuàng)新在于將細(xì)胞破碎與干燥過程一體化，實(shí)現(xiàn)了乳糖酶的綠色高效生產(chǎn)。乳糖酶是解決乳糖不耐受問題的關(guān)鍵酶制劑，傳統(tǒng)生產(chǎn)方法需多步分離純化，操作復(fù)雜且易引入化學(xué)污染。該案例采用產(chǎn)乳糖酶的乳酸菌發(fā)酵液為原料，直接向發(fā)酵液中添加保護(hù)劑——要么是10%~20%（g/100mL）的糊精，要么是15%~20%（g/100mL）的脫脂奶粉與糊精混合物（兩者比例3~7:1），保護(hù)劑的作用是在干燥過程中維持酶的活性。隨后將混合液送入噴霧干燥機(jī)，通過精準(zhǔn)調(diào)控工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞壁破碎與干燥同步完成，其中進(jìn)風(fēng)溫度控制在125℃~135℃，物料流速為400-800mL/h。該工藝無需使用氯仿等化學(xué)試劑，避免了產(chǎn)品污染，同時(shí)簡化了生產(chǎn)流程，最終制得的乳糖酶粉劑酶活回收率超過80%，為低乳糖乳制品的工業(yè)化生產(chǎn)提供了高活力、廉價(jià)的酶制劑原料。

第二個(gè)案例是飼用植酸酶的噴霧干燥制備，植酸酶作為飼料行業(yè)用量較大的酶制劑，其核心需求是在干燥后保持高活性，以確保能有效分解飼料中的植酸，釋放磷等營養(yǎng)元素。該案例以重組畢赤酵母工程菌高密度發(fā)酵得到的粗酶液為原料，首先通過添加復(fù)合保護(hù)劑提升酶的熱耐受能力，確定的最佳保護(hù)劑配方為5g/L MgSO?·7H?O、2g/L ZnSO?·7H?O和10g/L海藻糖，其中金屬離子和海藻糖能形成保護(hù)膜，減少干燥過程中酶活性中心的破壞。在噴霧干燥工藝參數(shù)優(yōu)化方面，通過考察進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度對酶活回收率的影響，最終確定進(jìn)風(fēng)溫度160℃、出風(fēng)溫度70~75℃為最佳條件。在此參數(shù)下，植酸酶的酶活回收率達(dá)到80%，制成的植酸酶粉劑穩(wěn)定性強(qiáng)，能適應(yīng)飼料加工過程中的復(fù)雜環(huán)境，有效提高飼料利用率并降低養(yǎng)殖污染物排放。

第三個(gè)案例是基于設(shè)備改進(jìn)的高酶活收率噴霧干燥制備技術(shù)，適用于蛋白酶、纖維素酶等多種熱敏性酶制劑，解決了傳統(tǒng)噴霧干燥酶活損失大、生產(chǎn)效率低的痛點(diǎn)。傳統(tǒng)噴霧干燥工藝中，干物料與濕熱風(fēng)長時(shí)間接觸會導(dǎo)致酶活大幅下降，該案例通過在旋風(fēng)分離器和物料收集器的中軸線上設(shè)置擋風(fēng)圓盤，使分離后的濕熱風(fēng)被直接導(dǎo)出，避免與干物料接觸，同時(shí)在物料收集器罐體設(shè)置冷卻裝置，將內(nèi)部溫度控制在35~55℃，大幅縮短了干酶粉的受熱時(shí)間。在工藝參數(shù)上，采用高進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)計(jì)，通過蒸汽換熱器將進(jìn)風(fēng)加熱至130~140℃后，再經(jīng)自控電加熱組升至170~180℃，并將霧化器離心轉(zhuǎn)速調(diào)至8000~20000r/min，使霧珠直徑小于100μm，提升干燥效率；通過調(diào)節(jié)物料流速將排風(fēng)溫度控制在75~95℃。該技術(shù)應(yīng)用于蛋白酶發(fā)酵液干燥時(shí)，酶活收率達(dá)到72.1%~79.6%，固形物收率超過91%；應(yīng)用于纖維素酶、糖化酶干燥時(shí)，酶活收率也均超過66%，同時(shí)生產(chǎn)效率提高20%以上，尤其適用于低成本飼用酶制劑的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

噴霧干燥技術(shù)憑借其高效、靈活的特點(diǎn)，已成為酶制劑工業(yè)化制備的核心技術(shù)之一，通過合理選擇保護(hù)劑、優(yōu)化工藝參數(shù)及改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，可有效解決酶制劑熱敏性導(dǎo)致的活性損失問題。隨著酶制劑應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，噴霧干燥技術(shù)也將朝著智能化、高效化、綠色化方向發(fā)展，進(jìn)一步提升酶制劑產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，為生物制造產(chǎn)業(yè)的升級提供有力支撐。對于從事酶制劑生產(chǎn)或相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的從業(yè)者而言，掌握不同酶制劑的噴霧干燥工藝要點(diǎn)，將有助于提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品競爭力。