汉宁化学CTO唐振宇博士谈微生物预警预报助力企业提升质量管理 | 中国化工信息周刊

本质上，ISO 9001和GMP都是通过专注于以下五要素来帮助企业在整个生产过程中遵守严格的标准，确保产品的质量和安全，以及公司的健康管理。

人——经手生产过程的员工。所有员工都应严格遵守生产流程和法规，都必须进行质量管理相关培训，以充分了解他们的角色和责任。同时，还需要对操作人员有严格的清洁卫生要求。这是由于人体表面存在着大量的微生物，人体的皮肤、手部、脸部和头发等处有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和真菌等微生物。因此，在产品制造的整个过程中，每道工序都有人体微生物污染产品的风险。此外，如果操作人员没有遵循标准操作流程进行工作，也可能增加生产过程中的污染风险。例如，存放产品的容器没有及时密封，就会造成外来微生物污染产品。

物——产品制造过程中的原料、辅料和包装材料等。针对这些，需要建立完善的原材料入库检测，尤其是微生物的检测。选用优质、符合标准的原辅料，将有助于保证产品的质量。不同来源的原辅料的风险等级也不同，含水量高一般更容易受到微生物污染，另外一些蛋白、淀粉、纤维素等物料容易成为微生物的营养源，也是污染的源头之一。此外，也需要注意原辅料的储存环境，避免储存过程中出现污染。包装材料，特别是直接接触产品的材料，主要是起到保护产品的功能。因此，包装材料需要根据不同的需要进行清洁或者消毒，然后再进行包装，减少微生物污染的风险。

机——生产过程中的设备、设施等机器，需包含设施、设备的技术要求、安全操作、维护保养、状态标识和设备记录。生产过程中设备的选用应该符合产品生产及工艺的要求，具备安全性、稳定性、易于清洗和消毒等特性，防止污染。同时，对于设备的材质也需要严格选择，采用无毒、无腐蚀、与产品兼容性佳的材质为宜。此外，应重视生产设备与设施的维护与管理，建立、运行并保持生产设备、设施的维护检修保养的管理制度。对设备、设施运行状态定期进行检查，检查中如发现问题应给予记录并及时处理。

法——从广义上来说，法是国家的各项法律、法规、条例等，例如《药品生产质量管理规范》、《化妆品生产质量管理规范》、《化妆品生产质量管理规范检查要点及判定原则》等，是行业共同遵循的准则。从狭义上说，法也是企业自身制定的各项规章制度，涵盖了企业生产管理的方方面面。严格遵循相关的法规和条例是产品质量保证的基本前提。

环——产品生产企业的生产环境，必须保持整洁，生产车间和库房的地面、空气都必须清洁干净。生产过程中，应当进行中间控制和必要的环境监测，并予以记录。厂房内建筑墙面，设备表面、地面等，都是微生物容易寄生的场所，尤其是在潮湿天气条件下。另外，空气中也存在不少微生物，它们来自灰尘微粒，或来自人体表面与衣物，亦或是咳嗽或打喷嚏时候造成的飞沫。因此，空气也是造成产品污染的主要途径。定期清洗和消毒、加强人员的微生物风险意识、保持空气的洁净就变得至关重要。

涂料、乳液和化妆品等产品中有大量的水和其他营养物质，微生物无处不在（如原料、生产工艺、环境等），当微生物进入这些产品中，会迅速滋生，导致产品腐坏。仅仅依靠防腐剂，依然会有大量工厂发生微生物污染问题。由于微生物生长过于迅速，一旦发生污染，就会造成较大的经济损失。只有提前预知微生物的风险，防微杜渐，及时消除风险，才能保障生产稳定。由于防腐剂、消毒剂和抗生素等不正确使用，工厂生产中往往会出现一些耐药性菌株，例如化妆品生产中的假单胞菌、食品中常见的沙门氏菌等等。一旦出现了耐药性菌种，就会导致常规杀菌手段失效，企业需要花费大量人力、物力和财力去查找耐药性的源头和解决问题。

在化工产品和化妆品等行业，头部企业会采取工厂卫生检查、原料的微生物检测、产品的质量监督等手段来检验微生物污染问题，但是这些操作考察因素比较有限，缺少对工厂生产环境、人员操作、产品使用等风险因素的考量，缺乏系统的体系，无法对产品生产全周期进行准确地微生物风险预测。此外，在化工产品行业也缺少相应的GMP法规，目前仅有部分头部企业工厂会通过有经验的人员来对工厂的卫生状况进行评估，或对产品的微生物状况进行检查，缺乏系统性。此外，我们也发现：对于前面所述的质量管理中的五要素原则的理解，因人而异，没有足够经验的企业与员工是无法真正地理解并实施管理的。

预测微生物学（Predictive Microbiology）是一门结合微生物学、化学、数学、统计学和应用计算机技术的交叉性学科，它采用数学的方法描述不同环境条件下，微生物数量变化和外部环境因素之间的响应关系，并对微生物的生长动力学做出预测，从而指导客户正确处理产品。基于此原理，国外食品行业已经开发了一些预测模型，但是食品行业与化工产品、化妆品等工厂存在较大差异，此类模型无法满足这些行业的使用需求。另外，食品行业的模型仅考虑了产品和环境条件对微生物生长的影响。针对制药行业，国内学术界一些重点实验室也尝试过开发一些类似的微生物预警和监控平台，但是至今没有推出完善的模型。

基于对制药、化妆品、食品等行业质量管理标准的深入学习和理解，汉宁化学开发了一种全新的微生物预警预报系统及方法。把人、物、机、法、环的五要素原则转化成了实际可操作的标准，可执行性更高。它可从产品的原材料到生产工厂、生产工艺再到产品的销售使用进行全面、系统地评估与分析，并可结合历史数据和现有数据进行综合分析，更准确地预测生产中存在的微生物风险。本系统以质量管理体系为指导，以微生物学和化学为基础，结合统计学、数学以及计算机科学理论，并融合汉宁技术专家团队在微生物控制领域20多年的应用数据，再用显示经验调试，成为能够自我学习和进化的系统。

该微生物预警预报软件系统，包括数据整合模块、运算建模模块、模型检验模块以及总评模块。其中数据整合模块将自建微生物信息、已公开微生物信息与系统获取的客户信息进行关联，并将所述关联数据传输至所述运算建模模块。所述运算建模模块根据预设算法对对所述关联数据进行运算，构建出个性化定制模型并得出运算和分析结果，并将模型运算结果传输至所述模型验证模块。然后模型检验模块将模型运算结果与实际情形进行比较，验证个性化定制模型的准确性及合理性，并将处理后的信息传输至所述总评模块。最后，总评模块根据所述模型检验模块的信息输出微生物污染风险指数、风险说明及建议改善方案。该系统输入端参数包括客户的原材料、生产工艺、环境卫生、管理水平、产品使用五个大项，每个大项包括5-10个小项；经过内置的科学核心运算，预测结果可以反映当前生产工厂发生微生物污染的风险级别（低/中/高），了解风险环节，以及提出解决方案。

产业升级换代已经在工业领域持续推进，传统的非系统性的检查和评估体系在升级换代后大多无法满足要求。而此预警预报系统适合技术升级、规模升级、跨区域设厂后使用。此系统具有“学习能力”，同时添加了模型验证装置以及专家解读装置及专家解读环节，达到了预测及建议结果更加精准、应用领域更加广泛、解读方式更加详细、便捷等目的。而目前产业仅仅依靠在产品中添加防腐剂不能完全控制和了解工厂微生物污染情况。

目前，在化工产品、化妆品、日用品和制药等领域还缺少此类预测微生物学相关软件。因此该系统可以很好地填补这一技术领域的需求和空缺。相比原来工厂仅仅依靠工厂卫生检查、原料微生物检测等手段，该系统更全面、更科学、更便捷。