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Tecnología de procesamiento de plasma y células sanguíneas animales
Centrada en el concepto fundamental de "utilización eficiente de todos los componentes", la tecnología de procesamiento de plasma y células sanguíneas animales convierte la sangre animal (principalmente de cerdos, vacas y ovejas) en productos de alto valor añadido, como proteína plasmática en polvo, células sanguíneas en polvo y hemo, mediante procesos que incluyen anticoagulación, separación y purificación, y secado y conformado. Durante todo el proceso, se requiere un estricto control de la higiene y la temperatura para evitar la destrucción de los componentes nutricionales. El proceso detallado es el siguiente:
I. Etapa de pretratamiento: recolección de sangre y anticoagulación
Esta etapa es la base para el procesamiento posterior, cuyo objetivo principal es prevenir la coagulación sanguínea y eliminar impurezas.
1. Recolección de sangre
Se utilizan equipos especializados de extracción de sangre (p. ej., sistemas automáticos de extracción de sangre) para extraer la sangre en la hora siguiente al sacrificio del animal y así evitar la coagulación natural. Durante la extracción, se deben añadir simultáneamente anticoagulantes: citrato de sodio (de uso común, añadido al 0,8-1,2 % del volumen sanguíneo total) o EDTA (añadido al 0,3-0,5 % del volumen sanguíneo total). La mezcla se agita mediante tuberías para asegurar una distribución uniforme del anticoagulante.
La sangre recolectada debe filtrarse a través de un filtro de malla 80-100 para eliminar impurezas mecánicas como cabello y restos de tejido, evitando el bloqueo del equipo de separación posterior.
2. Almacenamiento temporal a baja temperatura
La sangre anticoagulada se transfiere inmediatamente a un tanque de almacenamiento a baja temperatura (2-8 °C) para su almacenamiento temporal, con un tiempo máximo de almacenamiento de 24 horas. Esto ralentiza la reproducción microbiana y las reacciones de hidrólisis enzimática, y preserva la actividad de las proteínas plasmáticas.
II. Etapa de separación del núcleo: separación de células plasmáticas y sanguíneas
La separación eficiente del plasma y las células sanguíneas se logra mediante la fuerza centrífuga, un elemento clave del proceso. Los equipos comunes incluyen centrífugas tubulares o de disco.
1. Separación centrífuga
La sangre a baja temperatura se bombea a la centrífuga:
Para centrífugas tubulares: la velocidad de rotación es de 15.000 a 20.000 rpm, la fuerza centrífuga es de 12.000 a 15.000 G;
Para centrífugas de disco: la velocidad de rotación es de 6.000 a 8.000 rpm, la fuerza centrífuga es de 3.000 a 5.000 G.
Bajo centrifugación de alta velocidad:
Las células sanguíneas (glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas) con mayor densidad son arrojadas a la pared interna de la centrífuga, formando una capa sólida y siendo descargadas a través del puerto de descarga de escoria;
El plasma (que contiene albúmina, inmunoglobulina y fibrinógeno) con menor densidad permanece en el centro y se descarga continuamente a través del puerto de desbordamiento, ingresando a la etapa de procesamiento posterior.
Se requiere una prueba de pureza después de la separación: la tasa residual de células sanguíneas en el plasma debe ser ≤ 0,5 % (sin sedimento rojo visible a simple vista) y la tasa de arrastre de plasma en células sanguíneas debe ser ≤ 5 % para garantizar que no haya contaminación cruzada entre ambos.
2. Almacenamiento temporal de ruta dividida
El plasma separado se transfiere a un tanque de almacenamiento estéril a 3-5 °C. Para el lavado de las células sanguíneas, se añade solución salina normal al 0,9 % en una proporción de células sanguíneas a solución salina normal de 1:1. Se vuelve a centrifugar (velocidad de rotación: 12 000 rpm) para eliminar el plasma residual, lo que da como resultado células sanguíneas limpias y reduce la pérdida de proteínas.
III. Subproceso de procesamiento de plasma: del plasma líquido al producto terminado
El plasma se procesa principalmente para obtener proteína plasmática en polvo; para ciertas necesidades de alta gama, la inmunoglobulina se purifica aún más. El proceso consta de dos pasos (concentración → secado) o tres pasos (purificación → secado).
1. Proceso convencional: producción de proteína plasmática en polvo
(1) Concentración al vacío
El plasma líquido se bombea a un concentrador de vacío de doble efecto (grado de vacío: -0,092 MPa a -0,095 MPa, temperatura: 50-55 °C). Se utiliza la evaporación a baja temperatura para eliminar el agua, lo que aumenta el contenido de sólidos del plasma del 6 %-8 % al 25 %-30 % y evita la desnaturalización de las proteínas causada por las altas temperaturas (p. ej., la temperatura de desnaturalización de la albúmina es de aproximadamente 60 °C).
El contenido sólido debe controlarse en tiempo real durante la concentración (utilizando un refractómetro) y el proceso pasa al siguiente paso una vez que se cumple el estándar.
(2) Secado por aspersión
El plasma concentrado se introduce en una torre de secado por aspersión centrífuga (temperatura del aire de entrada: 180-200 °C, temperatura del aire de salida: 80-85 °C). Mediante atomización a alta presión (velocidad de rotación del atomizador: 20 000-25 000 rpm), el plasma forma pequeñas gotas que, al entrar en contacto con el aire caliente, se secan instantáneamente hasta convertirse en polvo.
El polvo de proteína plasmática seca se enfría a temperatura ambiente y se tamiza a través de un filtro de malla 100 para eliminar los aglomerados. El producto final tiene un contenido de humedad ≤ 5 % y un contenido de proteína ≥ 75 % (de acuerdo con la norma nacional GB/T 25166-2010), y puede utilizarse como aditivo para piensos o fortificante proteico.
2. Proceso de alta gama: Purificación de inmunoglobulinas
(1) Precipitación por salazón
Se añade sulfato de amonio (concentración: 40%-45%) al plasma líquido y se ajusta el pH a 4,8-5,2 (método de precipitación por punto isoeléctrico) para precipitar la inmunoglobulina. Tras reposar de 2 a 3 horas, se realiza una centrifugación (velocidad de rotación: 8000 rpm) para recoger el precipitado.
(2) Diálisis y desalinización
El precipitado se disuelve en tampón de fosfato 0,02 mol/L, se transfiere a una bolsa de diálisis (peso molecular de corte: 10 000 Da) y se dializa en el tampón durante 24 horas para eliminar el sulfato de amonio residual, obteniendo inmunoglobulina cruda.
( 3) Liofilización
El producto crudo se transfiere a un liofilizador (grado de vacío: ≤ 10 Pa, precongelación a -40 °C durante 4 horas y posterior calentamiento a 25 °C para secado por sublimación durante 12 horas). Esto evita la pérdida de actividad inmunitaria por las altas temperaturas. El producto final tiene una pureza de inmunoglobulina ≥ 90 % y se utiliza en el campo biomédico.
IV. Subproceso de procesamiento de células sanguíneas: de células sanguíneas limpias a productos terminados
Las células sanguíneas se procesan principalmente en polvo de células sanguíneas o se utilizan para la extracción de hemo; el primero tiene un proceso simple, mientras que el segundo tiene un mayor valor agregado.
1. Proceso convencional: producción de polvo de células sanguíneas
(1) Hidrólisis enzimática (opcional)
Para mejorar la solubilidad del polvo de glóbulos rojos, se añade proteasa (p. ej., proteasa neutra, añadida al 0,3-0,5 %) para purificar los glóbulos rojos. La hidrólisis enzimática se lleva a cabo a 50-55 °C y pH 7,0 durante 2-3 horas para descomponer la hemoglobina macromolecular en péptidos de pequeño tamaño. Tras la hidrólisis enzimática, la enzima se inactiva con agua caliente a 90 °C durante 10 minutos.
(2) Secado por aspersión
Las células sanguíneas hidrolizadas enzimáticamente (o células sanguíneas limpias sin hidrolizar) se secan directamente por aspersión (los mismos parámetros que el secado con plasma: temperatura del aire de entrada: 170-190 °C, temperatura del aire de salida: 75-80 °C). El polvo de células sanguíneas secas tiene un contenido de humedad ≤ 6 %, un contenido de proteína ≥ 80 % y es rico en hierro (contenido de hierro ≥ 20 mg/100 g). Puede utilizarse como suplemento de hierro en piensos o como materia prima para pigmentos alimentarios.
2. Proceso de alta gama: Extracción de hemo
(1) Hemólisis y acidificación
Se añade agua desionizada (tres veces el volumen de las células sanguíneas) para purificarlas y la mezcla se agita durante 30 minutos para lograr la hemólisis (rotura de las membranas de los glóbulos rojos para liberar la hemoglobina). A continuación, se añade ácido clorhídrico diluido para ajustar el pH a 2,0-2,5, lo que provoca la desnaturalización y precipitación de la hemoglobina.
(2) Recolección y purificación centrífuga
La hemoglobina desnaturalizada se centrifuga (velocidad de rotación: 10.000 rpm) para recoger el precipitado. Este se lava 2-3 veces con acetona (proporción de precipitado:acetona: 1:5) para eliminar grasas e impurezas, obteniendo hemo crudo. La separación posterior se realiza mediante cromatografía en columna (con una columna de cromatografía de gel de sílice) para obtener cristales de hemo con una pureza ≥ 95 %, que se utilizan en medicamentos (antianémicos) o aditivos alimentarios (pigmentos naturales).
V. Puntos clave de control
1. Control de higiene
Todo el equipo (tuberías de recolección de sangre, centrífugas, torres de secado) debe esterilizarse con vapor a alta presión a 121 °C durante 30 minutos o desinfectarse con alcohol al 75 % para evitar la contaminación microbiana (recuento bacteriano total de productos terminados ≤ 1000 UFC/g, Escherichia coli no detectada).
2. Control de temperatura
El procesamiento a baja temperatura se mantiene durante todo el proceso: almacenamiento temporal de la sangre a 2-8 °C, concentración a 50-55 °C y temperatura del aire de salida del secado ≤ 85 °C. Esto evita la desnaturalización de las proteínas y la pérdida de nutrientes (p. ej., tasa de retención de la actividad de inmunoglobulinas ≥ 80 %).
3. Control de humedad
Los productos terminados deben envasarse rápidamente (en bolsas de aluminio al vacío) tras el secado para garantizar que el contenido de humedad de la proteína plasmática en polvo sea ≤ 5 % y el del polvo de glóbulos rojos ≤ 6 %. Esto evita la absorción y aglomeración de humedad, y prolonga su vida útil (de 6 a 12 meses a temperatura ambiente).
