CN1315139A - 一种新的动物血浆蛋白粉的制备方法 - Google Patents

一种新的动物血浆蛋白粉的制备方法 Download PDF

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成国祥
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Abstract

本发明提供了一种新的制备动物血浆蛋白粉的方法,它包括步骤：(a)将动物全血通过离心分离为血浆和血细胞;(b)用喷雾干燥法,使分离的动物血浆干燥成血浆蛋白粉末,其中喷雾干燥动物血浆时热风进入温度为160℃—220℃,出风温度为40℃—80℃。此外,对于分离的血细胞部分,也可喷雾干燥或造粒,得到动物血细胞蛋白粉。通过给仔猪在断奶前后饲喂含有一定比例的喷雾干燥的血浆蛋白粉,能有效防止其肠道菌感染,仔猪个体平均增重比不添加的有显著提高,且料肉比显著降低。用本发明方法制得的饲料可饲喂猪、牛、羊等幼畜,也可用在水产养殖业中。

Description

一种新的动物血浆蛋白粉的制备方法
本发明涉及饲料的制备方法，更具体地，本发明涉及利用动物全血来制备动物血浆蛋白粉的新方法。
幼畜从出生到断奶，尤其是断奶后，离开母畜，从哺乳室到保育室的转移，从吸吮母乳到采食固体饲料，经历了来自营养、生理和环境三大方面的应激，导致断奶幼畜出现腹泻、生长缓慢、饲料利用率低，因此，如何降低断奶对幼畜营养应激的影响，一直是本领域亟待解决的问题。
据预测，中国2000年、2010年和2020年，蛋白质饲料需求量分别为0.45亿吨、0.60亿吨和0.72亿吨，而供给量分别为0.21亿吨、0.22亿吨和0.24亿吨，供求缺口大。畜禽鲜血年资源量达260万吨，可供制成纯血粉50万吨以上。但是这一庞大的资源，大多没有得到充分利用，而是被冲入了下水道。这不仅造成资源的严重浪费，而且增大了地下水、河流中氨氮的污染指数，严重污染了水资源。因此，充分利用动物全血，开发动物血浆蛋白粉及血细胞粉，既能解决环境污染问题，又能增加蛋白质饲料的来源及产量，降低养殖业成本。
国外已将鲜血开辟为喷雾干燥血粉、新型蒸煮脱水气流干燥血粉、喷雾干燥血浆蛋白粉等产品。国内对血粉的处理都属于全血干燥，尚未走上分离血浆，生产血浆蛋白的台阶，因此，如何利用血浆这一高生理活性，生产活性高效血浆蛋白，还处于空白。据研究，采用不同的加工工艺生产动物血浆蛋白粉及血细胞粉，终产品的饲喂效果也有差异，如肠道对喷雾干燥的氨基酸消化率最高。采用循环干燥法，赖氨酸的消化率会降低12个百分点；采用气缸干燥法，赖氨酸的消化率只有56％；而采用喷雾干燥法，赖氨酸的消化率可达95％。可见，喷雾干燥法生产的产品饲喂效果最好。
喷雾干燥的血浆蛋白粉和血细胞粉含有优良的蛋白质，适口性好，粗蛋白含量可高达80％，氨基酸齐全，尤以赖氨酸为突出，前者还有天然免疫球蛋白，能有效防止断奶幼畜的肠道感染，降低免疫刺激。对于防止幼畜断奶后的生长停滞和下痢，是最有效的蛋白源，这也意味着对断奶幼畜饲喂血浆蛋白粉除了可以提高个体增重外，还可以降低管理费用及成本。另外，动物血浆蛋白粉也可用于水产养殖业中。
国外已有喷雾干燥动物血浆蛋白粉(如AP920、AP950、Ducoa780等)和动物血细胞蛋白粉(如AP301等)，但他们的制造工艺仍有待改进。许多研究人员采用各自的实验方案，用血浆蛋白粉和血细胞蛋白粉饲喂不同日龄的仔猪[如Pierce,J.L.等．1996.Journal of Animal Science74(Supp1.1):171；Weaver,E.M.1995.Journal of Animal Science73(Supp1.1):81]进行对照试验，验证了以上两种蛋白质饲料用于饲喂断奶前后的幼畜所取得的明显增重效果[Kats,L.J.et al.1994.Journal of Animal Science72:2075-2081；Gatnau,R.1994.Journal of AnimalScience72(Supp1.1):166]。
国内许伟琦等人也于1999年进行了饲用活性血浆蛋白粉的研制(许伟琦等1999，上海畜牧兽医通讯，No.6.)，分别用不同的喷雾干燥机进行试验，摸索喷干血浆蛋白粉的热风进入温度为190±10℃，而出风温度为110±20℃。作者用他自己研制的血浆蛋白粉进行仔猪饲喂试验，血浆蛋白粉添加量为饲料的4％，饲喂l周后发现，饲喂血浆蛋白粉组每头仔猪平均增重1.605kg，料肉比为1.31。由于饲喂试验时间短，参试仔猪头数少，又缺少空白对照组，故从饲喂试验结果看不出有明显增重效果和降低料肉比的作用。然而，大规模试生产时，采用上述温度范围制得的血浆蛋白粉的质量并不十分令人满意。
因此，本领域迫切需要一种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(尤其是免疫球蛋白)的绝大部分活性。
本发明的目的就是提供一种新的制造血浆蛋白粉的方法，它通过控制生产工艺中的温度等条件，从而能大规模地、高效地生产血浆蛋白粉，同时又能保留血浆中天然蛋白(尤其是免疫球蛋白)的绝大部分活性。
本发明的另一目的是在生产血浆蛋白粉的同时还生产副产品-血细胞蛋白粉。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种制备动物血浆蛋白粉的方法，它包括步骤：
(a)将动物全血通过连续离心分离为血浆和血细胞；
(b)用喷雾干燥法，使分离的动物血浆干燥成血浆蛋白粉末，
其中，喷雾干燥动物血浆时热风进入温度(进风温度)为160℃-220℃，出风温度为40℃-80℃。较佳地，热风进入温度为200℃-220℃，出风温度为60℃-70℃。
在一优选例中，还将分离的动物血细胞液用喷雾干燥法干燥成血细胞粉末，且干燥血细胞液时喷雾干燥设备的热风进入温度为160℃-220℃，出风温度为40℃-120℃。
在另一优选例中，将喷雾干燥的血浆蛋白粉和或血细胞粉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。较佳地，所述动物血浆蛋白粉的添加量为饲料总重量的1％-8％，所述动物血细胞粉的添加量为饲料总重量的0.5％-3％。
本发明的发明人通过多年研究发现，在喷雾干燥时，进风温度和出风温度对高效地生产高质量的血浆蛋白粉是至关重要的。通过控制进风温度和出风温度的范围，不仅可以快速高效地生产血浆蛋白粉，而且能够保留天然蛋白(尤其是免疫球蛋白)的绝大部分活性。
通常，在喷雾干燥过程中，出风温度降低时，虽然可以保留蛋白的大部分活性，但是却无法快速干燥而导致生产效率下降，最终导致生产成本的上升。
进风温度越高，则喷干速度越快，生产效率也就越高，但是，进风温度越高，则出风温度也随之增高。然而，对于血浆蛋白粉质量至关重要的是出风温度。进风温度越高，虽然可以更快速地干燥，但是出风温度也随之增高，即与血浆接触的热风温度增高，血浆中各种蛋白质的活性会因高温而大幅度下降甚至丧失。因此，既能提高生产效率又能保留蛋白质的大部分活性，显得尤为重要。
本发明人通过研究发现，在喷雾喷干动物血浆(例如用高速离心喷雾干燥机)时，当热风进入温度为160℃-220℃，较佳地200℃-220℃，而出风温度为40℃-80℃，较佳地50-75℃，更佳地60℃-70℃时，既可有效地保护血浆中天然免疫球蛋白的活性，又能大规模、高效地生产血浆蛋白粉。
可用于本发明方法的全血，典型的牲畜等动物的全血，例如选自下组健康动物的抗凝全血：猪、牛、羊。
在本发明方法中，首先可用常规方法对全血进行分离，将其分离成血浆和血细胞两部分。可使用的分离方法包括(但并不限于)：离心、连续离心、滤膜过滤、超滤。
分离出的血浆被用于生产血浆蛋白粉。通常，可通过喷雾干燥法生产血浆蛋白粉。在喷雾干燥法中，我们认为一种优选的方法是采用高速离心喷雾干燥的方法使血浆干燥成粉末。其中，喷干装置的热风进入温度一般为160℃-220℃，较佳地200℃-220℃，出风温度为40℃-70℃，较佳地50-75℃，更佳地60℃-70℃。制得的血浆蛋白粉为浅褐色或灰白色粉末。
如果需要，血细胞部分也可用于制造血细胞蛋白粉。通常，血细胞蛋白粉的制造也可采用本领域常规的方法，例如喷雾干燥法。一种具体方法是用高速离心喷雾干燥的方法使血细胞液干燥成粉末。在喷雾干燥过程中，喷雾干燥装置的热风进入温度一般为200℃-220℃，而出风温度为40-120℃，较佳地100-120℃。制得的血细胞蛋白粉为深褐色粉末。
对于制得的血浆蛋白粉和或血细胞蛋白粉，还可用造粒设备直接制成所需求规格大小的颗粒。
对于制备的血浆蛋白粉和或血细胞蛋白粉，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％，而血细胞粉的添加量为饲料总重量的0.5％-3％。
采用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，除了增加蛋白质摄入外，更重要的是提供了天然的免疫球蛋白。另外，喷雾干燥血浆蛋白粉还可用于水产养殖业中。
采用本发明方法制得的血细胞蛋白粉的蛋白质质量好，含量高，可制成颗粒状，易于处理，一般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。
为了进一步优化工艺和提高生产效率，还可采用如下一种或多种措施：
(1)在进行离心分离前，将所述的动物抗凝全血于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，血细胞部分沉降于容器的底部，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机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目-100目，而出全血侧的滤网为150目-200目。通过该措施，可以有效去除血液中可能存在的血凝块，确保离心机能够连续分离全血。
(3)在对动物血浆进行喷雾干燥之前，用蒸发浓缩法蒸发掉一部分水分，至血浆中蛋白质浓度为10％-80％，较佳地可蒸发水份至蛋白质浓度为30％-50％。通过该措施，可以使血浆中蛋白质浓度由原来的8％上升为较高浓度，减少喷雾干燥前的物料量，从而提高喷干的生产效率，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50℃-60℃，蒸发时间为0.05-1小时，较佳地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。
一种对动物全血进行预处理的实例是：收集原料血(来自屠宰场的健康动物，如新鲜猪全血、牛全血或羊全血)。于收集全血过程中加入4％枸橼酸三钠抗凝，抗凝剂与全血之比为1∶10，并及时搅拌均匀，抗凝的新鲜全血于4℃静置于一个圆形不锈钢大罐中2-3小时，待血细胞沉降于容器底部后，用蠕动泵及硅胶管先将容器上层的血浆部分送入管式连续分离机中进行分离，随后将容器下层的血细胞部分送入管式连续分离机中进行分离，从而将全血分离为两部分：血浆部分和血细胞部分，分离温度为4℃，并于4℃存放分离好的两种组分。在全血进入管式连续分离机之前，应先经过2-3层不锈钢滤网，且滤网孔密度由进全血侧至出全血侧逐渐增大，分别为50目、100目、200目，这样可除去98％以上的血凝块。分离所得的血浆和血细胞分别存放于4℃，备用。
采用本发明生产工艺生产的血浆蛋白粉及血细胞蛋白粉，根据对蛋白质饲料的理化分析、氨基酸组成成份分析及饲喂仔猪生长对照试验等结果表明，此类饲料中粗蛋白含量高达80％，氨基酸齐全，尤以赖氨酸为突出，有很高的营养价值，并含有天然的免疫球蛋白，能增加被动免疫，有效防止断奶前后幼畜的肠道菌感染，降低免疫刺激，从而也降低了圈舍的管理费用及成本。
对比增重情况发现，饲喂添加有猪血浆蛋白粉的仔猪平均个体增重明显好于不添加者，平均提高24.5％。计算料肉比发现，饲喂添加有猪血浆蛋白粉的仔猪的料肉比，比不添加者下降17.7％。
下面结合实施例进一步详细地阐述本发明。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。
实施例1
收集屠宰厂健康的猪全血，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9000-11000。
猪血浆采用蒸发浓缩的方法蒸发掉一部分水分，使血浆蛋白浓度由原来的8％提高到30％，蒸发水分温度为50℃，蒸发水分时间为15分钟。
用高速离心喷雾干燥机(江苏靖江星轮高速电机设备厂)喷干血浆，进风温度为220℃，出风温度为68℃，得到灰白色血浆蛋白粉。
实施例2
用实施例1所述的方法制备血浆蛋白粉，不同点仅在于，进风温度为200℃，出风温度为60℃。结果得到灰白色血浆蛋白粉。
实施例3
用实施例1所述的方法制备血浆蛋白粉，不同点仅在于，进风温度为180℃，出风温度为60℃。结果得到灰白色血浆蛋白粉。
实施例4
对实施例1-3制得的喷雾干燥的猪血浆蛋白粉成份进行分析，结果如下：
成分 含量百分比
粗蛋白 70.9％
粗脂肪 0.25％
粗纤维 0.08％
水份 8％
灰分 10％
磷 0.14％
铁 224mg/kg
钙 944mg/kg
钾 0.46％
钠 1.26％
用6N HCl于110℃水解猪血浆蛋白粉18小时，其氨基酸分析结果为：
                         天冬氨酸     6.96％
                          苏氨酸      3.52％
                          丝氨酸      2.98％
                          谷氨酸      10.58％
                          脯氨酸      3.13％
                          甘氨酸      2.45％
                          丙氨酸      3.72％
                          胱氨酸      2.02％
                          缬氨酸      4.46％
                         甲硫氨酸     0.92％
                         异亮氨酸     2.61％
                          亮氨酸      7.01％
                          酪氨酸      3.38％
                         苯丙氨酸     4.07％
                          鸟氨酸      0.08％
                          赖氨酸      5.76％
                          组氨酸      2.13％
                          精氨酸      4.32％
实施例5
免疫球蛋白活性保留测试
在该实施例中，测试检查喷雾干燥工艺对血浆中免疫球蛋白的影响。
采用小型喷雾干燥设备(其中进风温度是160℃，出风温度是68℃)喷干一定量的猪血浆，于喷干前在猪血浆中加入一定量乙型肝炎特异性免疫球蛋白，用放射免疫的方法测定喷干前血浆溶液中及喷干后血浆蛋白粉溶解于一定体积水中，乙型肝炎表面抗体效价变化，结果如下：
                              抗-HBs
血浆500ml                     1IU/ml
血浆蛋白粉溶解于500ml H2O    0.6IU/ml
从上表可见，本发明所采用的喷雾干燥工艺生产过程对乙型肝炎表面抗体活性保存良好，从而也反应了猪血浆中免疫球蛋白活性在喷雾干燥过程中保存良好。
讨论：
在实施例4中，喷雾干燥过程中的进风温度为160℃，而实施例1-3中的进风温度为180℃-220℃，皆高于此温度。然而，进风温度的高低仅影响喷雾干燥的速度，即进风温度越高，喷干物料的速度越快，对终产品的活性没有直接影响。至于出风温度选择为68℃，此为热风与物料接触的温度，对终产品的活性有直接影响。由表中可见，猪血浆中免疫球蛋白至少能够耐受到喷干过程中的约68℃的温度而仍然保留大部分活性。
实施例6
血细胞蛋白粉的制备
对于实施例1中分离出的血细胞液，用高速离心喷雾干燥机喷干，进风温度为220℃，出风温度为120℃，得到深褐色血细胞粉。
喷雾干燥的猪血细胞粉粗蛋白含量为90％，其氨基酸分析结果如下：
                          赖氨酸      8.60％
                          苏氨酸      3.50％
                         甲硫氨酸     0.75％
                          脱氨酸      0.60％
                          组氨酸      7.3％
                         异亮氨酸     0.61％
                          亮氨酸      12.1％
                          缬氨酸      9.0％
                          精氨酸      4.1％
                         苯丙氨酸     7.0％
                          酪氨酸      2.0％
                          丙氨酸      7.0％
                         天冬氨酸     11.4％
                          谷氨酸      7.7％
                          甘氨酸      4.7％
                          丝氨酸      4.8％
实施例7
饲养测试
采用仔猪饲料中添加一定比例的猪血浆蛋白粉的方法，比较采用和不用猪血浆蛋白粉饲喂断奶前后的仔猪生长情况及抗病力。
采用猪血浆蛋白粉组的仔猪初生5日龄-23日龄，以吃母乳为主，辅以仔猪料引食，猪血浆蛋白粉的加量5日龄-15日龄为仔猪料的8％，16日龄-23日龄为仔猪饲料的4％，24日龄-56日龄为仔猪料的2％。不用猪血浆蛋白粉组的试验与此平行，做为对照组。试验所用仔猪料为自配粉料。本试验于二组仔猪出生第4周龄、第6周龄、第8周龄采集新鲜粪样，进行细菌总数计数。
两组仔猪生长情况见下表：
组别 试验组 对照组
窝数(窝) 5 5
试验头数(头) 44 46
初生重(Kg) 1.549±0.302 1.342±0.247
3周龄重(Kg) 6.223±1.0553 5.980±1.133
56日龄结束重(Kg) 16.810±2.925 13.596±3.164
平均增重(Kg) 15.261±2.754 12.254±3.080
料肉比 1.066 1.295
从上表可见，试验组仔猪个体增重在仔猪断奶后明显好于对照组(p＜0.01)，饲喂血浆蛋白粉的试验组的仔猪个体平均增重比对照组提高24.5％。试验全期料肉比亦有显著性差异(P＜0.05)，试验组料肉比比对照组下降17.7％，说明仔猪饲料中添加一定比例的猪血浆蛋白粉，仔猪生长情况明显好于不添加猪血浆蛋白粉组。
以上试验的仔猪粪便细菌总数计数结果如下：
4周龄(个/g) 6周龄(个/g) 8周龄(个/g)
饲喂血浆蛋白粉组(44只) 2.49×105 3.05×106 7.86×106
对照组(46只) 4.61×106 6.12×106 8.09×106
对比上表结果，发现饲喂一定量血浆蛋白粉，在仔猪4周龄时，仔猪粪便细菌总数明显低于对照组(P＜0.05)，6周龄时，两组细菌总数在生物统计上无显著性差异，但饲喂血浆蛋白粉组低于对照组，8周龄时，两组细菌总数很接近。这表明，血浆蛋白粉中的免疫球蛋白对仔猪的抗病力的提高有一定作用。4周龄仔猪在本试验中已断奶一周，不能从母体得到免疫球蛋白，自身的免疫系统要在6-8周龄时才会达到成熟，故饲喂血浆蛋白粉能提供外源的免疫球蛋白，形成被动免疫，从而降低免疫刺激，这意味着对断奶仔猪饲喂血浆蛋白粉也可降低猪舍管理费用成本。
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 (10)

1、一种制备动物血浆蛋白粉的方法，它包括步骤：
(a)将动物全血通过离心分离为血浆和血细胞；
(b)用喷雾干燥法，使分离的动物血浆干燥成血浆蛋白粉末，
其特征在于，喷雾干燥动物血浆时热风进入温度为160℃-220℃，出风温度为40℃-80℃。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤，将分离的动物血细胞液用喷雾干燥法干燥成血细胞粉末，且干燥血细胞液时喷雾干燥设备的热风进入温度为160℃-220℃，出风温度为40℃-120℃。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将喷雾干燥的血浆蛋白粉和或血细胞粉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。
4、如权利要求3所述的方法，所述动物血浆蛋白粉的添加量为饲料总重量的1％-8％，所述动物血细胞粉的添加量为饲料总重量的0.5％-3％。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，喷雾干燥动物血浆时热风进入温度为200℃-220℃，出风温度为60℃-70℃。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该动物全血是选自下组健康动物的新鲜抗凝全血：猪、牛、羊。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：在进行离心分离前，将所述的动物抗凝全血于4±2℃静置0.1-32小时。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：使动物全血经过1-10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机对全血进行连续离心分离。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：在对动物血浆进行喷雾干燥之前，用蒸发浓缩法蒸发掉血浆中一部分水分，至蛋白质浓度为10％-80％。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，动物血浆蒸发浓缩的条件是：蒸发水份温度为25℃-85℃，蒸发水份时间为0.05-1小时。
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