動物血漿および血液細胞の加工技術

動物血漿および血液細胞の加工技術

動物血漿・血球処理技術は、「全成分の有効利用」をコアコンセプトとし、主に豚、牛、羊などの動物血液を、抗凝固処理、分離精製、乾燥成形などの工程を経て、血漿タンパク質粉末、血球粉末、ヘムなどの高付加価値製品に変換します。工程全体を通して、栄養成分の破壊を防ぐため、衛生管理と温度管理を徹底しています。具体的な工程は以下のとおりです。

I. 前処理段階：採血と抗凝固療法

この段階は、血液凝固を防ぎ、不純物を除去することを主な目的とした、その後の処理の基礎となります。

1. 採血

動物の屠殺後1時間以内に血液を採取するためには、自然凝固を防ぐため、専用の採血装置（自動採血システムなど）が使用されます。採血中は、抗凝固剤を同時に添加する必要があります。一般的に使用されるのはクエン酸ナトリウム（全血液量の0.8～1.2%を添加）またはEDTA（全血液量の0.3～0.5%を添加）です。この混合液はパイプラインを通して撹拌され、抗凝固剤が均一に分散されます。

採取した血液は、髪の毛や組織の破片などの機械的な不純物を取り除き、後続の分離装置の詰まりを防ぐために、80～100メッシュのフィルターで濾過する必要があります。

2. 低温一時保管

抗凝固処理された血液は、直ちに2～8℃の低温貯蔵タンクに移され、一時保管されます。保管時間は最長24時間です。これにより、微生物の増殖と酵素分解反応が抑制され、血漿タンパク質の活性が維持されます。

II. コア分離段階：血漿と血球の分離

血漿と血球の効率的な分離は、プロセスの重要な部分である遠心力を利用して達成されます。一般的な装置としては、管状遠心分離機やディスク遠心分離機などがあります。

1. 遠心分離

低温の血液が遠心分離機に送り込まれます。

管状遠心分離機の場合：回転速度は15,000～20,000rpm、遠心力は12,000～15,000Gです。

ディスク遠心分離機の場合：回転速度は6,000～8,000rpm、遠心力は3,000～5,000Gです。

高速遠心分離の場合：

密度の高い血球（赤血球、白血球、血小板）は遠心分離機の内壁に投げ出され、固体層を形成してスラグ排出口から排出されます。

密度の低い血漿（アルブミン、免疫グロブリン、フィブリノーゲンを含む）は中央に残り、オーバーフローポートから連続的に排出され、次の処理段階に入ります。

分離後には純度試験が必要です。血漿中の血球の残留率は 0.5% 以下 (肉眼で赤い沈殿物が見えないこと)、血漿の血球への混入率は 5% 以下で、両者の相互汚染が起こらないようにする必要があります。

2. 分岐ルート一時保管

分離された血漿は3～5℃の滅菌保存タンクに移されます。血球については、0.9%生理食塩水を血球と生理食塩水の割合1:1で添加して洗浄します。再度遠心分離（回転速度：12,000rpm）を行い、残留血漿を除去します。これにより「クリーンな血球」が得られ、タンパク質の損失が減少します。

III. プラズマ処理サブプロセス：液体プラズマから完成品まで

血漿は主に血漿タンパク質粉末に加工されますが、一部の高級用途では免疫グロブリンがさらに精製されます。この工程は、2段階（「濃縮→乾燥」）または3段階（「精製→乾燥」）から構成されます。

1. 従来のプロセス：血漿タンパク質粉末の製造

（１）真空濃縮

液状血漿を二重効用真空濃縮器（真空度：-0.092 MPa～-0.095 MPa、温度：50～55℃）に送り込みます。低温蒸発法を用いて水分を除去し、血漿中の固形分濃度を6～8％から25～30％に高めることで、高温によるタンパク質の変性を回避します（例えば、アルブミンの変性温度は約60℃です）。

濃縮中は固形分濃度をリアルタイムで監視する必要があり（屈折計を使用）、基準を満たすと次のステップに進みます。

（２）スプレー乾燥

濃縮されたプラズマは、遠心噴霧乾燥塔（入口空気温度：180～200℃、出口空気温度：80～85℃）に供給されます。高圧噴霧乾燥（噴霧器回転速度：20,000～25,000rpm）により、プラズマは微細な液滴を形成し、熱風と素早く接触することで瞬時に乾燥し、粉末となります。

乾燥血漿タンパク質粉末は室温まで冷却し、100メッシュのフィルターで篩い分けして凝集物を除去します。最終製品は水分含有量が5%以下、タンパク質含有量が75%以上（国家標準GB/T 25166-2010に準拠）であり、飼料添加物や食品タンパク質強化剤として使用できます。

2. ハイエンドプロセス：免疫グロブリンの精製

（１）塩析沈殿

液状血漿に硫酸アンモニウム（濃度：40～45%）を加え、pHを4.8～5.2に調整（等電点沈殿法）して免疫グロブリンを沈殿させる。2～3時間静置後、遠心分離（回転数：8,000rpm）を行い、沈殿物を回収する。

（２）透析と淡水化

沈殿物を0.02 mol/Lリン酸緩衝液に溶解し、透析バッグ（分子量カットオフ：10,000 Da）に移し、緩衝液中で24時間透析して残留硫酸アンモニウムを除去し、粗免疫グロブリンを得る。

（ 3）凍結乾燥

粗製品は凍結乾燥機（真空度：≤ 10 Pa、-40℃で4時間予備凍結、その後25℃に加熱して12時間昇華乾燥）に移されます。これにより、高温による免疫活性の破壊を回避できます。最終製品は免疫グロブリン純度が90%以上であり、バイオメディカル分野で使用されます。

IV. 血液細胞処理サブプロセス：清浄な血液細胞から最終製品まで

血球は主に血球粉末に加工されるか、ヘム抽出に使用されますが、前者は工程が簡単で、後者は付加価値が高くなります。

1. 従来のプロセス：血球粉末の製造

（１）酵素加水分解（オプション）

血球粉末の溶解性を向上させるため、清浄した血球にプロテアーゼ（例えば、中性プロテアーゼを0.3%～0.5%添加）を添加します。50～55℃、pH7.0で2～3時間酵素加水分解を行い、高分子ヘモグロビンを低分子ペプチドに分解します。酵素加水分解後、90℃の熱湯で10分間酵素を不活化します。

（２）スプレー乾燥

酵素分解された血球（または加水分解されていない清浄血球）を直接噴霧乾燥します（パラメータは血漿乾燥と同じ：入口空気温度170～190℃、出口空気温度75～80℃）。乾燥血球粉末は、水分含有量が≤6%、タンパク質含有量が≥80%で、鉄分が豊富です（鉄含有量≥20mg/100g）。飼料用鉄剤や食品色素の原料として使用できます。

2. ハイエンドプロセス：ヘム抽出

（１）溶血と酸性化

脱イオン水（血球量の3倍）を加えて血球を洗浄し、30分間撹拌して溶血（赤血球膜を破壊してヘモグロビンを遊離させる）を起こします。その後、希塩酸を加えてpHを2.0～2.5に調整し、ヘモグロビンを変性させて沈殿させます。

（２）遠心分離収集・精製

変性ヘモグロビンを遠心分離（回転速度：10,000 rpm）し、沈殿物を回収します。沈殿物をアセトンで2～3回洗浄し（沈殿物とアセトンの比率：1：5）、脂肪分や不純物を除去して粗ヘムを得ます。さらに、カラムクロマトグラフィー（シリカゲルクロマトグラフィーカラムを使用）で分離することで、純度95%以上のヘム結晶が得られ、医薬品（抗貧血薬）や食品添加物（天然色素）などに利用されます。

V. 主要管理ポイント

1. 衛生管理

すべての機器（血液採取パイプライン、遠心分離機、乾燥塔）は、微生物汚染を避けるために、121°Cの高圧蒸気で30分間滅菌するか、75%アルコールで拭いて消毒する必要があります（完成品の総細菌数≤1,000 cfu/g、大腸菌は検出されません）。

2. 温度制御

低温処理は工程全体を通して維持されます。血液の一時保管は2～8℃、濃縮は50～55℃、乾燥出口の空気温度は85℃以下です。これにより、タンパク質の変性や栄養素の損失を防ぎます（例：免疫グロブリン活性保持率は80%以上）。

3. 湿気対策

完成品は乾燥後、速やかに真空アルミホイル袋を用いて包装し、血漿タンパク質粉末の水分含有量を5%以下、血球粉末の水分含有量を6%以下に抑える必要があります。これにより、吸湿と凝集を防ぎ、保存期間（室温で6～12ヶ月）を延長できます。

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