Technologie de traitement du plasma et des cellules sanguines animales

Technologie de traitement du plasma et des cellules sanguines animales

Axée sur le principe fondamental de « l’utilisation optimale de tous les composants », la technologie de transformation du plasma et des cellules sanguines animales convertit le sang animal (principalement de porcs, de bovins et d’ovins) en produits à haute valeur ajoutée tels que la poudre de protéines plasmatiques, la poudre de cellules sanguines et l’hème, grâce à des procédés incluant l’anticoagulation, la séparation et la purification, ainsi que le séchage et le conditionnement. Tout au long du processus, un contrôle rigoureux de l’hygiène et de la température est indispensable pour préserver les nutriments. Le procédé détaillé est décrit ci-dessous :

I. Phase de prétraitement : Prélèvement sanguin et anticoagulation

Cette étape constitue la base des traitements ultérieurs, avec pour objectif principal d'empêcher la coagulation du sang et d'éliminer les impuretés.

1. Prélèvement sanguin

Des équipements spécialisés de prélèvement sanguin (par exemple, des systèmes automatisés) sont utilisés pour prélever le sang dans l'heure suivant l'abattage de l'animal afin d'empêcher la coagulation naturelle. Lors du prélèvement, des anticoagulants doivent être ajoutés simultanément : du citrate de sodium (couramment utilisé, ajouté à une concentration de 0,8 % à 1,2 % du volume sanguin total) ou de l'EDTA (ajouté à une concentration de 0,3 % à 0,5 % du volume sanguin total). Le mélange est agité dans des canalisations afin d'assurer une distribution homogène de l'anticoagulant.

Le sang collecté doit être filtré à travers un filtre de 80 à 100 mesh pour éliminer les impuretés mécaniques telles que les cheveux et les débris de tissus, évitant ainsi le blocage des équipements de séparation ultérieurs.

2. Stockage temporaire à basse température

Le sang anticoagulé est immédiatement transféré dans une cuve de stockage à basse température (2-8 °C) pour une conservation temporaire d'une durée maximale de 24 heures. Ce procédé ralentit la prolifération microbienne et les réactions d'hydrolyse enzymatique, et préserve l'activité des protéines plasmatiques.

II. Étape de séparation du noyau : Séparation du plasma et des cellules sanguines

La séparation efficace du plasma et des cellules sanguines est obtenue grâce à la force centrifuge, étape clé du processus. Les centrifugeuses tubulaires et les centrifugeuses à disque sont couramment utilisées.

1. Séparation par centrifugation

Du sang à basse température est pompé dans la centrifugeuse :

Pour les centrifugeuses tubulaires : la vitesse de rotation est de 15 000 à 20 000 tr/min, la force centrifuge est de 12 000 à 15 000 G ;

Pour les centrifugeuses à disque : la vitesse de rotation est de 6 000 à 8 000 tr/min, la force centrifuge est de 3 000 à 5 000 G.

Sous centrifugation à grande vitesse :

Les cellules sanguines (globules rouges, globules blancs, plaquettes) à densité plus élevée sont projetées contre la paroi intérieure de la centrifugeuse, formant une couche solide et étant évacuées par l'orifice d'évacuation des scories ;

Le plasma (contenant de l'albumine, des immunoglobulines et du fibrinogène) de plus faible densité reste au centre et est évacué en continu par l'orifice de trop-plein, entrant dans l'étape de traitement suivante.

Un test de pureté est requis après la séparation : le taux résiduel de cellules sanguines dans le plasma doit être ≤ 0,5 % (pas de sédiment rouge visible à l'œil nu) et le taux d'entraînement du plasma dans les cellules sanguines doit être ≤ 5 % pour garantir l'absence de contamination croisée entre les deux.

2. Stockage temporaire à itinéraire fractionné

Le plasma séparé est transféré dans un réservoir de stockage stérile à 3-5 °C. Pour le lavage des cellules sanguines, une solution saline normale à 0,9 % est ajoutée dans un rapport de 1:1 (cellules sanguines/solution saline normale). Une nouvelle centrifugation est effectuée (vitesse de rotation : 12 000 tr/min) afin d’éliminer le plasma résiduel, ce qui permet d’obtenir des cellules sanguines « propres » et de réduire les pertes de protéines.

III. Sous-procédé de traitement plasma : du plasma liquide aux produits finis

Le plasma est principalement transformé en poudre de protéines plasmatiques ; pour certaines applications de pointe, les immunoglobulines sont purifiées davantage. Le procédé comprend soit deux étapes (« concentration → séchage »), soit trois étapes (« purification → séchage »).

1. Procédé conventionnel : Production de poudre de protéines plasmatiques

(1) Concentration sous vide

Le plasma liquide est pompé dans un concentrateur sous vide à double effet (dépression : -0,092 MPa à -0,095 MPa, température : 50-55 °C). L’évaporation à basse température permet d’éliminer l’eau, augmentant ainsi la teneur en solides du plasma de 6-8 % à 25-30 % et évitant la dénaturation des protéines due aux hautes températures (par exemple, la température de dénaturation de l’albumine est d’environ 60 °C).

La teneur en solides doit être surveillée en temps réel pendant la concentration (à l'aide d'un réfractomètre), et le processus passe à l'étape suivante une fois la norme respectée.

(2) Séchage par pulvérisation

Le plasma concentré est introduit dans une tour de séchage par pulvérisation centrifuge (température de l'air à l'entrée : 180-200 °C, température de l'air à la sortie : 80-85 °C). Sous atomisation à haute pression (vitesse de rotation de l'atomiseur : 20 000-25 000 tr/min), le plasma forme de minuscules gouttelettes qui entrent rapidement en contact avec de l'air chaud et sont instantanément séchées en poudre.

La poudre de protéines plasmatiques séchées est refroidie à température ambiante puis tamisée à travers un filtre de 100 mesh afin d'éliminer les agglomérats. Le produit final présente une teneur en humidité ≤ 5 % et une teneur en protéines ≥ 75 % (conformément à la norme nationale GB/T 25166-2010) et peut être utilisé comme additif alimentaire ou enrichisseur protéique pour l'alimentation humaine.

2. Procédé haut de gamme : Purification des immunoglobulines

(1) Précipitation par relargage salin

On ajoute du sulfate d'ammonium (concentration : 40 à 45 %) au plasma liquide et on ajuste le pH entre 4,8 et 5,2 (méthode de précipitation au point isoélectrique) afin de précipiter les immunoglobulines. Après 2 à 3 heures d'incubation, on procède à une centrifugation (vitesse de rotation : 8 000 tr/min) pour recueillir le précipité.

(2) Dialyse et dessalement

Le précipité est dissous dans un tampon phosphate 0,02 mol/L, transféré dans un sac de dialyse (seuil de coupure du poids moléculaire : 10 000 Da) et dialysé dans le tampon pendant 24 heures pour éliminer le sulfate d'ammonium résiduel, obtenant ainsi une immunoglobuline brute.

( 3) Lyophilisation

Le produit brut est transféré dans un lyophilisateur (vide : ≤ 10 Pa, pré-congélation à -40 °C pendant 4 heures, puis chauffage à 25 °C pour la lyophilisation par sublimation pendant 12 heures). Ce procédé permet d’éviter la destruction de l’activité immunitaire par les hautes températures. Le produit final présente une pureté en immunoglobulines ≥ 90 % et est utilisé dans le domaine biomédical.

IV. Sous-processus de traitement des cellules sanguines : des cellules sanguines purifiées aux produits finis

Les cellules sanguines sont principalement transformées en poudre ou utilisées pour l'extraction de l'hème ; le premier procédé est simple, tandis que le second présente une valeur ajoutée plus élevée.

1. Procédé conventionnel : Production de poudre de cellules sanguines

(1) Hydrolyse enzymatique (facultatif)

Pour améliorer la solubilité de la poudre de globules rouges, on ajoute une protéase (par exemple, une protéase neutre, à une concentration de 0,3 à 0,5 %) aux globules rouges purifiés. L'hydrolyse enzymatique est réalisée à 50-55 °C et à pH 7,0 pendant 2 à 3 heures afin de décomposer l'hémoglobine macromoléculaire en peptides de petite taille. Après hydrolyse enzymatique, l'enzyme est inactivée par chauffage à 90 °C pendant 10 minutes.

(2) Séchage par pulvérisation

Les globules rouges hydrolysés par voie enzymatique (ou les globules rouges propres non hydrolysés) sont directement séchés par atomisation (paramètres identiques à ceux du séchage au plasma : température de l’air entrant : 170-190 °C, température de l’air sortant : 75-80 °C). La poudre de globules rouges séchés présente une teneur en humidité ≤ 6 %, une teneur en protéines ≥ 80 % et est riche en fer (teneur en fer ≥ 20 mg/100 g). Elle peut être utilisée comme complément alimentaire en fer ou comme matière première pour les pigments alimentaires.

2. Procédé haut de gamme : Extraction de l'hème

(1) Hémolyse et acidification

On ajoute de l'eau déminéralisée (trois fois le volume des globules rouges) pour purifier ces derniers, puis on agite le mélange pendant 30 minutes afin de provoquer l'hémolyse (rupture des membranes des globules rouges et libération de l'hémoglobine). On ajoute ensuite de l'acide chlorhydrique dilué pour ajuster le pH entre 2,0 et 2,5, ce qui entraîne la dénaturation et la précipitation de l'hémoglobine.

(2) Collecte et purification par centrifugation

L'hémoglobine dénaturée est centrifugée (vitesse de rotation : 10 000 tr/min) afin de recueillir le précipité. Ce dernier est lavé 2 à 3 fois à l'acétone (rapport précipité/acétone : 1/5) pour éliminer les graisses et les impuretés, ce qui permet d'obtenir de l'hème brut. Une purification supplémentaire est réalisée par chromatographie sur colonne (sur gel de silice) afin d'obtenir des cristaux d'hème d'une pureté ≥ 95 %, utilisés en médecine (médicaments anti-anémiques) ou comme additifs alimentaires (pigments naturels).

V. Points de contrôle clés

1. Contrôle de l'hygiène

Tout l'équipement (canalisations de prélèvement sanguin, centrifugeuses, tours de séchage) doit être stérilisé à la vapeur haute pression à 121 °C pendant 30 minutes ou désinfecté par essuyage avec de l'alcool à 75 % pour éviter la contamination microbienne (nombre total de bactéries des produits finis ≤ 1 000 UFC/g, Escherichia coli non détectée).

2. Contrôle de la température

Le traitement à basse température est maintenu tout au long du processus : stockage temporaire du sang à 2-8 °C, concentration à 50-55 °C et température de l’air de sortie du séchage ≤ 85 °C. Ceci empêche la dénaturation des protéines et la perte de nutriments (par exemple, taux de rétention de l’activité des immunoglobulines ≥ 80 %).

3. Contrôle de l'humidité

Après séchage, les produits finis doivent être rapidement conditionnés sous vide dans des sachets en aluminium afin de garantir que la teneur en humidité de la poudre de protéines plasmatiques soit inférieure ou égale à 5 % et celle de la poudre de cellules sanguines inférieure ou égale à 6 %. Ceci évite l'absorption d'humidité et l'agglomération, et prolonge la durée de conservation (6 à 12 mois à température ambiante).

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