Минеральные элементы в составе молока коров - мини-обзор
Автор: Воронина О.А., Боголюбова Н.В., Зайцев С.Ю.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 4 т.57, 2022 года.
Бесплатный доступ
Молоко коров - секрет железы, синтетическая способность которой чрезвычайно высока на пике лактации. Коровье молоко считается общепризнанным источником Ca, K, Mg, Na, P, Se, Zn в питании человека (Š. Zamberlin, 2012). Всего в нем обнаружено порядка 50 минеральных элементов (A.V. Skalny, 2019). С учетом того, что дефицит микро- и макроэлементов приобретает глобальный характер (R.L. Bailey, 2015; A.V. Skalny, 2019), интерес к оценке потенциала молока в решении этой проблемы повышается (M.L. Astolfi, 2020). Молоко - единственный источник нутриентов для новорожденных телят, при этом состав и пропорции компонентов молока оптимальны для их усвоения, что обеспечивает успешное выживание вида. Количество и структурная композиция макро- и микроэлементов молока комплементарны активному анаболизму и развитию скелетно-мышечной системы, в частности костяка молодняка. Цель нашего обзора - провести комплексный анализ данных по содержанию микро- и макроэлементов в молоке во взаимосвязи с их биологической ролью в организме коров. Сравнительный анализ накопленных данных демонстрирует достаточно широкий количественный диапазон для минеральных элементов в молоке. Так, содержание Zn может колебаться от 3,09 до 6,48 мг/кг, Cu - от 0,83 до 1,73 мг/кг (S.M. Zain, 2016; S. Kinal, 2007). Среди главных причин этого выделяют алиментарный фактор (A. Costa, 2021), тесно связанный с естественным распределением микро- и макроэлементов в земной коре (S.M. Zain, 2016), и синергические и антагонистические взаимодействия элементов при их усвоении (N. Bortey-Sam, 2015; A.V. Skalny, 2019). Например, избыток калия и кальция снижает усвоение магния и фосфора (A.V. Skalny, 2019), а нарушение всасывания Ca наблюдается при дефиците витамина D (W.P. Weiss, 2017). Отметим и изменчивое поступление минеральных элементов в молоко, связанное с периодом лактации, сезоном года (S.M. O’Kane, 2018; Е.С. Кандинская, 2019), типом содержания и кормления (В.С. Козырь, 2015; I. Orjales, 2018). Результаты количественного анализа методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой показали, что содержание йода и селена в молоке выше значений, приведенных в существующих базах данных о составе пищевых продуктов (S.M. O’Kane, 2018). Таким образом, при выборе молока в качестве источника минеральных элементов для компенсации их дефицита в рационе человека можно использовать созданные ранее базы лишь в части подтвержденных сведений. Вновь формируемые базы данных должны быть более доступными для потребителя. Кроме того, активное развитие и внедрение в практику молекулярных методов исследования позволяет проводить идентификацию целевых генов и белков в качестве маркеров для оценки содержания макро- и микроэлементов (W.P. Weiss, 2017; A. Costa, 2021). Однако пока успехи здесь слабые. Тем не менее точный элементный анализ молока необходим как для подтверждения его безопасности в отношении токсичных макро- и микроэлементов, так и для решения проблемы дефицита макро- и микроэлементов в питании человека.
Коровье молоко, минеральный состав, микроэлементы, макроэлементы, корма, кровь
Короткий адрес: https://sciup.org/142236347
IDR: 142236347 | DOI: 10.15389/agrobiology.2022.4.681rus
Список литературы Минеральные элементы в составе молока коров - мини-обзор
- Горбатова К.К., Гунькова П.И. Биохимия молока и молочных продуктов. СПб, 2010.
- Komine-Aizawa S., Ito S., Aizawa S., Namiki T., Hayakawa S. Cow milk exosomes activate NK cells and y5T cells in human PBMCs in vitro. Immunol. Med., 2020, 43(4): 161-170 (doi: 10.1080/25785826.2020.1791400).
- Khan I.T., Nadeem M., Imran M., Ullah R., Ajmal M., Jaspal M.H. Antioxidant properties of Milk and dairy products: a comprehensive review of the current knowledge. Lipids Health Dis., 2019, 18(1): 1-14 (doi: 10.1186/s12944-019-0969-8).
- Pipino C., Mandatori D., Buccella F., Lanuti P., Preziuso A., Castellani F., Grotta L., Tomo P., Marchetti S., Pietro N., Cichelli A., Pandolfi A., Martino G. Identification and characterization of a stem cell-like population in bovine milk: a potential new source for regenerative medicine in veterinary. Stem Cells and Development, 2018, 27(7): 1587-1597 (doi: 10.1089/scd.2018.0114).
- Rahman M.M., Gofur M.R., Rahman M.S., Bari F.Y., Juyena N.S. Effect of genotype on reproductive and productive performances of dairy cows under rural context in Bangladesh. International Journal of Livestock Research, 2016, 6(6): 9-24 (doi: 10.5455/ijlr.20160412082206).
- Dufrasne I., Istasse L., Lambert R., Robaye V., Hornick J.L. Study on environmental factors influencing the urea content of cow milk in Wallonia (Belgium). Biotechnologie, Agronomie, So-ciutu et Environnement, 2010, 14: 59-66.
- Шувариков А.С. История кафедры молочного дела. Известия ТСХА, 2012, 6: 186-193.
- Astolfi M.L., Marconi E., Protano C., Canepari S. Comparative elemental analysis of dairy milk and plant-based milk alternatives. Food Control, 2020, 116: 107327 (doi: 10.1016/j.food-cont.2020.107327).
- Sethi S., Tyagi S.K., Anurag R.K. Plant-based milk alternatives an emerging segment of functional beverages: a review. J. Food Sci. Technol, 2016, 53: 3408-3423 (doi: 10.1007/s13197-016-2328-3).
- Zamberlin S., Neven A., Havranek J., Samarzija D. Mineral elements in milk and dairy products. Mljekarstvo, 2012, 62: 111-125.
- Забодалова Л.А., Евстигнеева Т.Н. Технология цельномолочных продуктов и мороженного. СПб, 2013.
- Харитонов Е.Л. Физиология и биохимия питания молочного скота. Боровск, 2011.
- Харитонов Е.Л., Панюшкин Д.Е., Макар З.Н. Биосинтез компонентов молока при варьировании уровня легкодоступных углеводов в рационах коров. Нива Поволжья, 2019, 1(50): 79-86 (doi: 10.26177/VRF.2019.1.1.010).
- Zaitsev S.Yu., Voronina O.A., Dovzhenko N.A., Milaeva I.V., Tsarkova M.S. Comprehensive analysis of the colloid biochemical properties of animal milk as complex multicomponent system. BioNanoScience, 2016, 4(6): 1-8 (doi: 10.1007/s12668-016-0389-4).
- Скальный А.В. Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие. М., 2019.
- Крюков В.С., Кузнецов С.Г., Некрасов Р.В., Зиновьев С.В. Особенности действия органических и неорганических источников микроэлементов в питании животных. Проблемы биологии продуктивных животных, 2020, 3: 27-54 (doi: 10.25687/1996-6733.prodanim-biol.2020.3.27-54).
- Безносова Е.А., Безносов Г.А., Устюгов А.Д., Флефель Х.Э. Повышение качества продукции животноводства в зонах рискованного аграрного производства при неблагополучных факторах окружающей среды. Аграрный вестник Урала, 2019, 5(184): 28-32 (doi: 10.32417/article_5d5157e47a3e85.50147466).
- Baumgard L.H., Collier R.J., Bauman D.E. A 100-year review: regulation of nutrient partitioning to support lactation. Journal of Dairy Science, 2017, 100(12): 10353-10366 (doi: 10.3168/jds.2017-13242).
- Bortey-Sam N., Nakayama S.M.M., Ikenaka Y., Akoto O., Baidoo E., Yohannes Y.B., Mizu-kawa H., Ishizuka M. Human health risks from metals and metalloid via consumption of food animals near gold mines in Tarkwa, Ghana: estimation of the daily intakes and target hazard quotients (THQs). Ecotoxicology and Environmental Safety, 2015, 111: 160-167 (doi: 10.1016/j.ecoenv.2014.09.008).
- Skalny A.V., Salnikova E.V., Burtseva T.I., Skalnaya M.G., Tinkov A.A. Zinc, copper, cadmium, and lead levels in cattle tissues in relation to different metal levels in ground water and soil. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26(1): 559-569 (doi: 10.1007/s11356-018-3654-y).
- Лисеев И.К. В.И. Вернадский: от единства знания к царству разума (цивилизационные мотивы). Проблемы цивилизационного развития, 2020, 2(1): 20-34 (doi: 10.21146/2713-14832020-2-1-20-34).
- Zain S.M., Behkami S., Bakirdere S., Koki I.B. Milk authentication and discrimination via metal content clustering — a case of comparing milk from Malaysia and selected countries of the world. Food Control, 2016, 66: 306-314 (doi: 10.1016/j.foodcont.2016.02.015).
- Sun H., Wang D., Wang B., Wang J., Liu H., Guan L.L., Liu J. Metabolomics of four biofluids from dairy cows: potential biomarkers for milk production and quality. Journal of Proteome Research, 2015, 14(2): 1287-1298 (doi: 10.1021/pr501305g).
- Kaneko J.J., Harvey J.W., Bruss M.L. Clinical Biochemistry of Domestic Animals. Amsterdam, 2008.
- Зайцев С.Ю. Биологическая химия: от биологически активных веществ до органов и тканей животных. М., 2017.
- Bailey R.L., West K.P., Black R.E. The epidemiology of global micronutrient deficiencies. Annals of Nutrition and Metabolism, 2015, 66(9): 22-33 (doi: 10.1159/000371618).
- Смирнов А.В. Сравнительный анализ требований, предъявляемых к сырому молоку ФЗ РФ №88 техническим регламентом на молоко и молочную продукцию от 13.06.2008 с поправками от 22.03.2014 и техническим регламентом таможенного союза 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» от 09.05.2014. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии, 2014, 2: 19-22.
- Strusiska D., Mierzejewska J., Skok A. Concentration of mineral components, p-carotene, vitamins A and E in cow colostrum and milk when using mineral-vitamin supplements. Medycyna Weterynaryjna, 2004, 60(2): 202-206.
- Ran L., Wu X., Shen X., Zhang K., Ren F., Huang K. Effects of selenium form on blood and milk selenium concentrations, milk component and milk fatty acid composition in dairy cows. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 90(13): 2214-2219 (doi: 10.1002/jsfa.4073).
- Rius A.G, Appuhamy J., Cyriac J., Kirovski D., Becvar O., Escobar J., McGilliard M.L., Be-quette B.J., Akers R.M., Hanigan M.D., Regulation of protein synthesis in mammary glands of lactating dairy cows by starch and amino acids. Journal of Dairy Science, 2010, 93: 3114-3127 (doi: 10.3168/jds.2009-2743).
- Харитонов Е.Л., Панюшкин Д.Е. Кормовые и метаболические факторы формирования жирнокислотного состава молока у коров. Проблемы биологии продуктивных животных, 2016, 2: 76-106.
- Colditz I.G., Hine B.C. Resilience in farm animals: biology, management, breeding and implications for animal welfare. Animal Production Science, 2016, 56(12): 1961-1983 (doi: 10.1071/AN15297).
- Rodenburg J. Robotic milking: technology, farm design, and effects on work flow. Journal of Dairy Science, 2017, 9(100): 7729-7738 (doi: 10.3168/jds.2016-11715).
- Nogalska A., Momot M., Sobczuk-Szul M., Pogorzelska-Przybylek P., Nogalski Z. Calcium and magnesium contents in the milk of high-yielding cows. Journal of Elementology, 2017, 22(3): 809815 (doi: 10.5601/jelem.2016.21.4.1365).
- Canario L., Mignon-Grasteau S., Dupont-Nivet M., Phocas F. Genetics of behavioural adaptation of livestock to farming conditions. Animal, 2013, 7(3): 357-377 (doi: 10.1017/S1751731112001978).
- Капсамун А.Д., Иванова Н.Н., Павлючик Е.Н., Пушкина Л.В. Использование минеральных веществ молочными коровами в летне-пастбищный период. Международный научно-исследовательский журнал, 2019, 6-1(84): 107-110 (doi: 10.23670/IRJ.2019.84.6.023).
- Sawa A., Siatka K., Kr^zel-Czopek S. Effect of age at first calving on first lactation milk yield, lifetime milk production and longevity of cows. Annals of Animal Science, 2019, 19(1): 189-200 (doi: 10.2478/aoas-2018-0044).
- Li S., Wang Q., Lin X., Jin X., Liu L., Wang C., Chen Q., Liu J., Liu H. The use of "omics" in lactation research in dairy cows. International Journal of Molecular Sciences, 2017, 18(5): 983 (doi: 10.3390/ijms18050983).
- Vailati-Riboni M., Elolimy A., Loor J.J. Nutritional systems biology to elucidate adaptations in lactation physiology of dairy cows. Systems Biology in Animal Production and Health, 2016, 2: 97125 (doi: 10.1007/978-3-319-43332-5_5).
- Connor E.E. Invited review: Improving feed efficiency in dairy production: challenges and possibilities. Animal, 2015, 9(3): 395-408 (doi: 10.1017/S1751731114002997).
- Кандинская Е.С., Редькин С.В., Чебакова, Г.В. Мониторинг содержания кальция в сыром молоке коров. Ветеринария сегодня, 2019, 1: 29-33 (doi: 10.29326/2304-196X-2019-1-28-29-33).
- Durand M., Komisarczuk S. Influence of major minerals on rumen microbiota. The Journal of nutrition, 1988, 118(2): 249-260 (doi: 10.1093/jn/118.2.249).
- Malacarne M., Franceschi P., Formaggioni P., Sandri S., Mariani P., Summer A. Influence of micellar calcium and phosphorus onrennet coagulation properties of cows milk. Journal of Dairy Research, 2014, 81: 129-136 (doi: 10.1017/S0022029913000630).
- Ивашкевич Л.С., Велентей Ю.Н., Гонта П.П. Определение содержания натрия и калия в молоке и сухих молочных смесях атомно-эмиссионным методом. Здоровье и окружающая среда, 2009, 14: 104-107.
- Kandeel S.A., Megahed A.A., Constable P.D. Evaluation of hand-held sodium, potassium, calcium, and electrical conductivity meters for diagnosing subclinical mastitis and intramammary infection in dairy cattle. Journal of Veterinary Internal Medicine, 2019, 33(5): 2343-2353 (doi: 10.1111/jvim.15550).
- Abramowicz B., Kurek L., Chalabis-Mazurek A., Lutnicki K. Copper and iron deficiency in dairy cattle. Journal of Elementology, 2021, 26(1): 241-248 (doi: 10.5601/jelem.2020.25.4.2093).
- Joerling J., Doll K. Monitoring of iron deficiency in calves by determination of serum ferritin in comparison with serum iron: a preliminary study. Open Veterinary Journal, 2019, 9(2): 177-184 (doi: 10.4314/ovj.v9i2.14).
- Flachowsky G., Franke K., Meyer U., Leiterer M., Schöne F. Influencing factors on iodine content of cow milk. European Journal of Nutrition, 2014, 53(2): 351-365 (doi: 10.1007/s00394-013-0597-4).
- Costa A., Niero G., Franzoi M., Cassandro M., De Marchi M., Penasa M. Iodine content in bovine milk is lowly heritable and shows limited genetic variation. Journal of Dairy Science, 2021, 104(3): 3292-3297 (doi: 10.3168/jds.2020-19486).
- Dobrzanski Z., Kolacz R., Gorecka H., Chojnacka K., Bartkowiak A. The content of microelements and trace elements in raw milk from cows in the Silesian Region. Polish Journal of Environmental Studies, 2005, 14(5): 685-689.
- Khan I.T., Nadeem M., Imran M., Ayaz M., Ajmal M., Ellahi M.Y., Khalique A. Antioxidant capacity and fatty acids characterization of heat treated cow and buffalo milk. Lipids in Health and Disease, 2017, 16(1): 163 (doi: 10.1186/s12944-017-0553-z).
- Kinal S., Korniewicz A., Jamroz D., Zieminski R., Slupczynska M. Dietary effects of zinc, copper and manganese chelates and sulphates on dairy cows. Journal of Food, Agriculture & Environment, 2005, 3(1): 168-172.
- Kinal S., Korniewicz A., Slupczynska M., Bodarski R., Korniewicz D., Cermak B. Effect of the application of bioplexes of zinc, copper and manganese on milk quality and composition of milk and colostrum and some indices of the blood metabolic profile of cows. Czech Journal of Animal Science, 2007, 52(12): 423-429 (doi: 10.17221/2338-CJAS).
- Ferreira G.M., Petzer I.M. Injectable organic and inorganic selenium in dairy cows — effects on milk, blood and somatic cell count levels. Onderstepoort Journal of Veterinary Research, 2019, 86(1): a1664 (doi: 10.4102/ojvr.v86i1.1664).
- Mehdi Y., Dufrasne I. Selenium in cattle: a review. Molecules, 2016, 21(4): 545 (doi: 10.3390/mol-ecules21040545).
- Pilarczyk R., Wojcik J., Czerniak P., Sablik P., Pilarczyk B., Tomza-Marciniak A. Concentrations of toxic heavy metals and trace elements in raw milk of Simmental and Holstein-Friesian cows from organic farm. Environmental Monitoring and Assessment, 2013, 185(10): 8383-8392 (doi: 10.1007/s10661-013-3180-9).
- Barlowska J., Litwinczuk Z., Krol J., Kedzierska-Matysek M. Fatty acid profile and minerals content milk from cows of various breeds over spring-summer feeding period. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 2006, 15(1s): 13-16.
- O'Kane S.M., Pourshahidi L.K., Mulhern M.S., Weir R.R., Hill S., O'Reilly J., Kmiotek D., Deitrich C., Mackle E.M., Fitzgerald E., Lowis C., Johnston M., Strain J.J., Yeates A.J. The effect of processing and seasonality on the iodine and selenium concentration of cow's milk produced in Northern Ireland (NI): implications for population dietary intake. Nutrients, 2018, 10(3): 287 (doi: 10.3390/nu10030287).
- Weiss W.P. A 100-Year review: from ascorbic acid to zinc — mineral and vitamin nutrition of dairy cows. Journal of Dairy Science, 2017, 100(12): 10045-10060 (doi: 10.3168/jds.2017-12935).
- Sinclair L.A., Hart K.J., Johnson A.M. Effect of inorganic or organic copper fed without or with added sulfur and molybdenum on the performance, indicators of copper status, and hepatic mRNA in dairy cows. Journal of Dairy Science, 2013, 96(7): 4355-4367 (doi: 10.3168/jds.2012-6322).
- Kim S.B., Jung S.H., Do Y.J., Jung Y.H., Choe C., Ha S., Jeong H.Y., Cho A., Oh S.I., Kim E., Yoo J.G., Kim S. Haemato-chemical and immune variations in Holstein cows at different stages of lactation, parity, and age. Veterinarni Medicina, 2020, 65(03): 95-103 (doi: 10.17221/110/2019-VETMED).
- Fadlalla I.M.T., Omer S.A., Atta M. Determination of some serum macroelement minerals levels at different lactation of dairy cows and their correlations. Scientific African, 2020, 8: e00351 (doi: 10.1016/j.sciaf.2020.e00351).
- Aleri J.W., Hine B.C., Pyman M.F., Mansell P.D., Wales W.J., Mallard B., Fisher A.D. An assessment of immune and stress responsiveness in Holstein-Friesian cows selected for high and low feed conversion efficiency. Animal Production Science, 2017, 57(2): 244-251 (doi: 10.1071/AN15406).
- Sundrum A. Metabolic disorders in the transition period indicate that the dairy cows' ability to adapt is overstressed. Animals, 2015, 5: 978-1020 (doi: 10.3390/ani5040395).
- Opsomer G. Interaction between metabolic challenges and productivity in high yielding dairy cows. Japanese Journal of Veterinary Research, 2015, 63(1): S1-S14 (doi: 10.14943/jvr.63.suppl.s1).
- Orjales I., Herrero-Latorre C., Miranda M., Rey-Crespo F., Rodriguez-Bermudez R., Lopez-Alonso M. Evaluation of trace element status of organic dairy cattle. Animal, 2018, 12(6): 12961305 (doi: 10.1017/S1751731117002890).
- Козырь В.С. Уровень микроэлементов в крови коров при использовании различных премиксов. Вестник АПК Ставрополья, 2015, 2(18): 135-139.
- Lane T.W., Morel F.M. A biological function for cadmium in marine diatoms. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2000, 97(9): 4627-4631 (doi: 10.1073/pnas.090091397).