CN101124938A - 利用高压均质技术处理动物血液分离出的新鲜血浆及新鲜血球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备血浆蛋白和/或血球蛋白的方法，它采用高压均质机在压力60至120MPa对新鲜动物血浆和/或血球进行处理，机械杀灭病原微生物，并使新鲜血球细胞膜破碎。生产的血浆蛋白粉和/或血球蛋白粉生物安全性极高，并且大幅提高了血球蛋白粉的消化吸收率。
Description
技术领域
本发明涉及动物血液的处理方法，尤其涉及动物源性蛋白饲料原料的制备方法。
背景技术
优质世界粮农组织估计，目前世界每年缺乏蛋白质饲料2500万吨，我国每年缺乏200万吨。鱼粉、骨粉是高品质动物性蛋白的主要来源，我国每年从国外进口鱼粉平均在100万吨、肉骨粉40万吨，血浆蛋白粉、肠膜蛋白粉等高端饲料原料更是长期依靠进口。因海洋捕捞量的下降和周期性的禁补捕捞，以鱼粉为主要动物源性蛋白原料的产量逐年下降，动物源性蛋白质饲料资源普遍匮乏，成为饲料工业的瓶颈，甚至威胁到畜牧业的安全。大力发展动物源性蛋白饲料原料意义重大。
近年来，随着加工技术的发展，国内开始利用动物血液、动物下脚料等原料生产动物蛋白，在一定程度上缓解动物源性蛋白饲料的需求压力。
中国专利CN00115309.9公开了制造血浆蛋白粉的方法，该方法能够大规模地、高效地生产血浆蛋白粉，同时能够保留血浆中天然蛋白的活性。
然而，近年来，动物源性蛋白饲料原料携带的病原微生物在全球带来了疾病的蔓延，并影响到人的健康。动物源性蛋白的生物安全性问题，在一定程度上又限制了动物源性蛋白产品的推广应用。
因此，本领域迫切需要提供一种生物安全性好、蛋白活性高、易于吸收的动物源性蛋白。
发明内容
本发明旨在提供一种制备生物安全性好、易于吸收的动物源性血浆和/或血球蛋白粉的方法。
本发明的另一个目的是提供由上述方法制得的血浆和/或血球蛋白粉。
本发明的再一个目的是提供上述血浆和/或血球蛋白粉的用途。
在本发明的第一方面，提供了一种动物血浆的处理方法，它包括步骤：
(1)将抗凝的动物血液进行离心分离，从而得到血浆和血球；
(2)对步骤(1)中获得的血浆在均质压力为50-140MPa下进行均质处理，从而获得均质化的血浆；
(3)对均质化血浆进行喷雾干燥，获得干燥的血浆蛋白粉。
在另一优选例中，所述的方法还包括步骤：
(2’)对步骤(1)中获得的血球在均质压力为50-140MPa下进行均质处理，从而获得均质化的血球溶液；
(3’)对均质化血球溶液进行喷雾干燥，获得干燥的血球蛋白粉。
在另一优选例中，步骤(2)和/或(2’)中所述的均质压力为60-120MPa。
更佳地，步骤(2)和/或(2’)中所述的均质压力为70-120MPa。
在另一优选例中，所述的方法不包括额外的灭菌(病原微生物)的处理，且获得的所述血球蛋白粉或血浆蛋白粉中大肠杆菌的指数小于或等于40。较佳地小于或等于20，更佳地小于或等于10。
在另一优选例中，在步骤(2)和(3)之间还包括步骤：将压力降至常压或常压至20MPa。
在另一优选例中，所述的动物血液是选自下组健康动物的新鲜血液：猪、牛或羊。
在另一优选例中，所述的病原微生物包括：大肠杆菌、猪圆环病毒、口蹄疫病毒、猪蓝耳病病毒、猪瘟病毒、猪伪狂犬病病毒及附红细胞体。
在本发明的第二方面，提供了一种用上述方法所制得的血浆蛋白粉或血球蛋白粉。
在本发明的第三方面，提供了一种上述的血浆蛋白粉或血球蛋白粉的用途，可用于制备动物饲料。
在另一优选例中，所述饲料中还含有选自下组的组份：谷物、玉米、大豆或乳清。
据此，本发明提供了一种制备生物安全性好、易于吸收的动物源性血浆和/或血球蛋白粉的方法，及由此所得到的生物安全性好、蛋白活性高、易于吸收的动物源性蛋白。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，意外地发现，利用高压均质机在均质压力60MPa至120MPa下处理动物血液分离出的新鲜血浆及新鲜血球，不仅可实现优良的均质效果而不破坏血浆蛋白和血球蛋白，而且可以非常有效地杀灭绝大部分病原微生物，从而在没有后续杀灭微生物的步骤的情况下，也可显著降低病原微生物的传播的可能性，提高生物制品的安全性。在此基础上完成了本发明。
另外，通过本发明特定的均质化处理，可使新鲜血球的细胞膜破碎，极大地提高了血球蛋白粉的消化吸收率。
如本文所用，术语“抗凝的血液”指加入了抗凝剂的健康动物全血，自然静置后分为上下两层，上层是淡黄色半透明的液体，为血浆。所述的抗凝剂为本领域所熟知的，例如(但不限于)：枸橼酸钠、肝素、EDTA等。
可用于本发明的血液没有特别限制，可以是来自家畜或家禽的血液。代表性的例子包括(但并不限于)：猪、牛、羊、鸡、鸭等。
在本发明方法中，关键步骤是均质化，利用高压均质机对血液进行均质处理，若压力低，不能将其中的病原微生物杀灭，也不能使细胞破碎；若压力高，则会破坏蛋白活性，还会增加生产成本。发明人将动物血液进行离心分离，得到血浆和血球后，对血浆和血球分别进行均质处理，提供的均质处理方法中均质压力在50-140MPa，优选60-120MPa，更优选70-120MPa。在这个压力范围内，既能将血浆和血球中的病原微生物杀灭，同时又保留了蛋白活性。所杀灭的病原微生物包括大肠杆菌、猪圆环病毒、口蹄疫病毒、猪蓝耳病病毒、猪瘟病毒、猪伪狂犬病病毒及附红细胞体等。在这个均质压力下，还能使可使90％以上的血球细胞膜破碎，有效地提高了血球蛋白的消化吸收率。
在本发明的中，一种简便的方法是使用各种市售的高压均质机，例如(但不限于)：GYB3022(上海东华均质机厂)、NCJJ0.02/150(北京国药龙立科技有限公司)等。
可用于本发明方法的全血可以是典型的牲畜等动物的全血，例如选自下组健康动物的新鲜抗凝全血：猪、牛、羊等。全血抗凝后迅速降温冷却，保证原料的新鲜。
本发明的方法中可用本领域熟知的方法对新鲜动物全血进行分离，将其分离成新鲜血浆和新鲜血球两部分，并迅速冷藏。可使用的分离方法包括(但不限于)：离心、连续离心、滤膜过滤、超滤。针对血浆和血球的不同特性，分别对其进行调质使最终产品性能温度。
本发明的方法中，在高压均质处理步骤后还可以将压力降至常压或常压至20MPa。
本发明提供的方法中，可以用本领域熟知的方法对经高压均质处理的血浆和血球进行干燥，使血浆干燥成浅褐色或灰白色血浆蛋白粉，血球干燥成深褐色血球蛋白粉。一种优选的方法是进行喷雾干燥(例如使用高速离心喷雾干燥机)。在喷雾干燥时，热风进入温度为140-240℃，较佳为160-220℃；出风温度为30-100℃，较佳为40-80℃。在进行喷雾干燥前可使用高压雾化工艺将物料完全雾化，雾化后的颗粒细，热风气流与物料可充分混合，便于瞬间干燥。
本发明提供的方法，除了高压均质化，不需要额外是灭菌方式。
为了进一步优化工艺和提高生产效率，还可以采用如下一种或多种措施：
(1)在进行离心分离前，将所述的动物抗凝血于4℃左右(0-6℃)静置0.1-32小时。较佳地，于4±2℃左右静置2-3小时。通过静置，可以使全血分层，血球部分沉降于容器底部，而上层为血浆部分。
(2)使动物全血经过0-10个不锈钢滤网(一般为2-3个不锈钢滤网)，其中滤网孔的密度由进全血侧至出全血侧逐渐增大，然后用管式连续分离剂对全血进行连续离心分离。例如用于进全血侧的滤网可以为50-100目，而出全血侧的滤网为150-200目。通过该措施，可以有效去除血液中可能存在的血凝块，确保离心机可以连续分离全血。
(3)在对血浆和/或血球进行喷雾干燥之前，用蒸发浓缩的方法去除掉血浆和/或血球中一部分水分，至蛋白质浓度为10-80％，较佳地可去除水份至蛋白质浓度为30-50％左右。通过该措施，可以使血浆中蛋白质浓度由原来的8％上升为较高的浓度，减少喷雾干燥前的物料量，从而提高喷雾干燥的生产效率，减少能耗。一种动物血浆蒸发浓缩的条件是：蒸发水份温度为25-85℃，较佳地为50-60℃，蒸发时间为0.05-1小时，较佳地为15-20分钟。在蒸发浓缩后，血浆可置于4℃等待喷雾干燥或喷雾造粒。
对于用本发明提供的方法制得的血浆和/或血球蛋白粉，还可以用造粒设备直接制成所需规格大小的颗粒。例如：在喷雾干燥后运用流化床造粒冷却工艺使粉体迅速冷却至室温造粒。
采用本发明方法制得的血浆蛋白粉，蛋白含量大于70％，利用本领域常用的检测方法，检测不到猪圆环病毒、口蹄疫病毒、猪蓝耳病病毒、猪瘟病毒、猪伪狂犬病病毒及附红细胞体。大肠杆菌指数符合国家饲料卫生标准。本发明方法制得的血浆蛋白粉，含有高质量的蛋白质和天然的免疫球蛋白，可用于猪、牛或羊的饲料中，在其断奶前后的一段时间内，按比例加入一定量。
采用本发明方法制得的血球蛋白粉，蛋白含量大于90％，消化吸收率98％，利用本领域常用的检测方法，检测不到猪圆环病毒、口蹄疫病毒、猪蓝耳病病毒、猪瘟病毒、猪伪狂犬病病毒及附红细胞体。大肠杆菌指数符合国家饲料卫生标准。本发明方法制得的血球蛋白粉，具有高质量的蛋白质，而且消化吸收率高，可制成颗粒状，易于处理，可用于仔猪断奶前后的一段时期里，可提高其生长率及饲料转化率。还可用于水产养殖。
对于制得的血浆和/或血球蛋白粉，还可将其与选自下组的组份混合，制成颗粒状饲料：谷物、玉米、大豆、乳清等。通常，血浆蛋白粉的添加量为饲料总重量的1-8％，血球蛋白粉的添加量为饲料总重量的0.5-3％。饲料可以是固态或液态的。
本发明的主要优点在于：
1、本发明的方法制得的血浆和/或血球蛋白粉生物安全性好、蛋白活性高；
2、本发明的方法制得的血球蛋白粉消化吸收率高；
3、本发明的方法成本低，适于大规模生产。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分比和份数按重量计。
实施例1-7
制备血浆蛋白粉
收集健康猪全血，经过4％枸橼酸三钠抗凝，采用管式连续分离机分离抗凝全血为重液和轻液两部分，重液为血细胞液，轻液为血浆，分离因数为4∶6。
用高压均质机(型号GYB3022购自上海东华均质机厂)对血浆进行均质处理，所施压力见表1。
用高速离心喷雾干燥机(黑龙江乳品机械厂生产)喷干血浆，进风温度为160℃，出风温度为68℃，得到灰白色血浆蛋白粉。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 均质压力(MPa) | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
实施例8-14
制备血球蛋白粉
收集健康猪全血(购自上海五丰上食集团下属屠宰场)，经过4％枸橼酸三钠抗凝，采用管式连续分离机分离抗凝全血为重液和轻液两部分，重液为血细胞液，轻液为血浆，分离因数为4∶6。
用高压均质机(型号GYB3022购自上海东华均质机厂)对血浆进行均质处理，所施压力见表2。
用高速离心喷雾干燥机(黑龙江乳品机械厂生产)喷干血浆，进风温度为160℃，出风温度为68℃，得到深褐色血球蛋白粉。
表2
| 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | |
| 均质压力(MPa) | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
实施例15
杀菌效力测试：
在新鲜血浆中混入一定量的大肠杆菌菌液，分成八部分，其中七组，分别通过小型高压均质机(压力50MPa、60MPa、70MPa、90MPa、110MPa、120MPa、130MPa)处理料液，后再通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(试验组)。另一组直接通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(对照组)。
检测方法：根据国家食品微生物检测标准(GB4789)检测大肠杆菌群。
结果见表3。
表3
| 组别 | 大肠杆菌指数 |
| 试验组50MPa | 38 |
| 试验组60MPa | 26 |
| 试验组70MPa | 22 |
| 试验组90MPa | 16 |
| 试验组110MPa | 11 |
| 试验组120MPa | 8 |
| 试验组130MPa | 7 |
| 对照组 | 164 |
结果表明：试验组中的大肠杆菌指数，与对照组有显著差异。均质压力低于60MPa，出现大肠杆菌超标；均质压力高于120MPa，效果无显著变化。
均质压力60MPa至120MPa，能杀灭病原微生物。
实施例16
细菌总数测定
新鲜血浆分成两组，其中一组通过小型高压均质机(60MPa)处理料液，后再通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(试验组)。另一组直接通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(对照组)。
检测细菌总数：GB/T 13093-91饲料中细菌总数测定方法
结果见表4
表4
| 组别 | 细菌总数(个/克) |
| 试验组1 | 7.3×103 |
| 对照 | 3.2×107 |
实施例17
血球蛋白粉消化吸收率测试
我们通过胃蛋白酶消化率试验来测定血球蛋白粉的消化吸收率。试验分三组，试验组1通过60MPa均质压力处理后喷雾干燥成成品。试验组2通过120MPa均质压力处理后喷雾干燥成成品。对照组直接喷雾干燥成成品。测试胃蛋白酶消化率。结果见表5。
表5
| 组别 | 胃蛋白酶消化率 |
| 试验组1 | 91 |
| 试验组2 | 98 |
| 对照 | 36 |
结果表明：试验组1与试验组2都获得较高的胃蛋白酶消化率，与对照组有显著差异，提高了约60％。
均质压力60MPa至120MPa，能使血球细胞膜破碎，有效地提高了血球蛋白粉的消化吸收率。
实施例18
免疫球蛋白活性影响测定
新鲜血浆分成五部分，其中四组，分别通过小型高压均质机(压力50MPa、60MPa、120MPa、130MPa)处理料液，后再通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(试验组)。另一组直接通过小型喷雾干燥设备(进风温度160℃，出风温度68℃)喷雾干燥成血浆蛋白粉(对照组)。
检测方法：保健食品中免疫球蛋白IgG的测定(GB/T5009.194-2003)。
结果见表6。
表6
| 组别 | 免疫球蛋白IgG(克/100克) |
| 试验组50MPa | 16.6 |
| 试验组60MPa | 16.7 |
| 试验组120MPa | 15.7 |
| 试验组130MPa | 12.3 |
| 对照组 | 16.4 |
结果表明：均质压力低于60MPa，无影响；均质压力高于120MPa，会导致免疫球蛋白活性的快速下降。
均质压力不超过120MPa，能够使免疫球蛋白的活性达到产品要求。
实施例19
制备动物饲料
| 原料名称 | 公斤/吨 | 蛋白 | 能量 | 单价(吨) | 金额 |
| 玉米 | 427.5 | 8 | 3350 | 1145 | 489 |
| 膨化大豆 | 220 | 36 | 4000 | 3240 | 713 |
| 豆粕 | 20 | 43 | 3150 | 2240 | 45 |
| 鱼粉 | 39 | 55 | 3000 | 4500 | 176 |
| 血浆蛋白 | 30 | 70 | 3600 | 28300 | 849 |
| 血球蛋白 | 10 | 93 | 4200 | 7050 | 71 |
| 乳清粉 | 80 | 3.5 | 3400 | 4000 | 320 |
| 奶粉 | 50 | 22 | 4700 | 3500 | 175 |
| 康畜宝 | 80 | 32 | 3400 | 4800 | 384 |
| 添加剂 | 40 | 7500 | 300 | ||
| 乳酸 | 3 | ||||
| 预防药 | 0.5 | ||||
| 合计 | 1000 | 21.4 | 3432.5 | 3521.09 |
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种动物血浆的处理方法，其特征在于，它包括步骤：
(1)将抗凝的动物血液进行离心分离，从而得到血浆和血球；
(2)对步骤(1)中获得的血浆在均质压力为50-140MPa下进行均质处理，从而获得均质化的血浆；
(3)对均质化血浆进行喷雾干燥，获得干燥的血浆蛋白粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括步骤：
(2’)对步骤(1)中获得的血球在均质压力为50-140MPa下进行均质处理，从而获得均质化的血球溶液；
(3’)对均质化血球溶液进行喷雾干燥，获得干燥的血球蛋白粉。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)和/或(2’)中所述的均质压力为60-120MPa。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的方法不包括额外的灭菌处理，且获得的所述血球蛋白粉或血浆蛋白粉中大肠杆菌的指数小于或等于40。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)和(3)之间还包括步骤：将压力降至常压或常压至20MPa。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的动物血液是选自下组健康动物的新鲜血液：猪、牛或羊。
7.一种如权利要求1所述的方法所制得的血浆蛋白粉或如权利要求2所述的方法所制得的血球蛋白粉。
8.一种如权利要求8所述的血浆蛋白粉或血球蛋白粉的用途，其特征在于，用于制备动物饲料。
9.如权利要求9所述的用途，其特征在于，所述饲料中还含有选自下组的组份：谷物、玉米、大豆或乳清。
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