О зависимости термоустойчивости молока от концентрации белка и генотипа коровы

В последние годы в молочной промышленности наблюдается тенденция увеличения производства стерилизованных продуктов. Так, в развитых странах Европы и Северной Америки свыше 40 % молока потребляется в стерилизованном виде (1). Аналогичная переориентация технологии переработки молочного сырья происходит и в нашей стране. Доля производства стерилизованного молока от общего объема возросла с 1990 по 1995 год в 8 раз, а к 2002 году — более чем в 20 раз, так как молочная промышленность страны заинтересована в выпуске продуктов длительного срока хранения и расширения их ассортимента. Срок хранения стерилизованных молочных продуктов даже без охлаждения составляет 212 мес и более; эти продукты пользуются у населения большей популярностью, чем пастеризованные. Однако в различных регионах России доля молока, пригодного к высокотемпературной обработке (110-160 оС), составляет лишь 60-75 %, а в отдельные сезоны года (весной) этот показатель еще ниже (2, 3). При использовании нетермоустойчивого молока (продолжительность обработки менее 30 мин) снижается качество продукта и происходят нежелательные изменения в работе и производительности оборудования (4, 5). Для повышения термоустойчивости молока существуют различные технологические приемы, которые, однако, не решают проблему улучшения качества самого сырья.

Термоустойчивость молока прежде всего определяется способностью казеина противостоять тепловой коагуляции, но сущность этого процесса до сих пор полностью не раскрыта. В исследованиях ряда авторов показано, что термоустойчивость молока зависит от периода лактации, сезона года, состава молока, генотипа коров, причем продолжительность нагревания молока до коагуляции белков варьирует от 2 до 60 мин и более (3, 6-8). Это свидетельствует о возможности улучшения этого свойства молока селекционными методами. В связи с этим целью нашей работы было исследование влияния генотипа коров и белкового состава молока на термоустойчивость последнего.

Методика . Термоустойчивость и фракционный состав молока определяли в зимне-стойловый период содержания у коров бестужевской ( n = 55), холмогорской ( n = 40), голштинской ( n = 20), айрширской ( n = 42) пород, а также помесей холмогорская х голштинская ( n = = 70), бестужевская х айрширская ( n = 33) и бестужевская х айрширская х голштинская ( n = 16). Исследования проводили на племенных заводах «Учхоз КГАВМ», «Бирюлинский», «КИМ» и в хозяйствах «Восток», «Виктория» и «Авангард» (Республика Татарстан).

Пробы молока от суточного удоя брали на 3-4-м мес лактации при 2-кратном доении коров (утром и вечером). Рационы дойных коров по содержанию энергии, питательных, минеральных и биологически активных веществ соответствовали детализированным нормам кормления. По данным бонитировки за последние 2 года, средняя продуктивность коров бестужевской, холмогорской, голштинской, айрширской пород, помесей бестужевская х айрширская и холмогорская х голштинская составляла соответственно 3497, 4525, 5589, 3754, 3595 и 5023 кг молока.

Оценку термоустойчивости молока проводили по тепловой пробе при температуре 135 оС; образцы молока выдерживали до появления признаков коагуляции белков. Термостабильность выражали в минутах, то есть определяли продолжительность сохранения первоначальной консистенции молока в этих условиях.

Белковый состав молока оценивали посредством электрофореза образцов в ПААГ с последующим денситометрированием полученных фореграмм на микрофотометре ИФО-451 (9). Экспериментальные данные обрабатывали на персональном компьютере с использованием статистического пакета программ Microsoft Excel 97 (10).

Результаты . Термостабильность молока у исследованных пород скота в среднем составляла 51,7 мин, что удовлетворяет предъявляемым требованиям ( > 40 мин) (табл. 1). При этом наибольшей термоустойчивостью характеризовалось молоко коров голштинской породы (72,9 мин), а наименьшей — холмогорской и бестужевской пород (соответственно 38,1 и 39,9 мин) (Р < 0,01). У айрширского скота устойчивость молока к высокотемпературному нагреванию составляла 63,5 мин.

При межпородном скрещивании термоустойчивость молока наследовалась по промежуточному типу. Так, у помесей холмогорская х х голштинская показатель равнялся 49,9 мин. Аналогичные данные получены у помесей бестужевская х айрширская — 59,7 мин.

Голштинская и айрширская породы являются улучшающими по молочной продуктивности как холмогорской, так и бестужевской пород. Кроме того, присущий им признак высокой термоустойчивости молока передается помесям: чем выше кровность помесей по улучшающей породе, тем выше термоустойчивость молока. Так, у помесей холмогорская х голштинская F 1 , F 2 и F 3 (соответственно 1/2-, 3/4- и 7/8-кровности по голштинской породе) термостабильность молока составляла соответственно 36,8; 50,2 и 63,4 мин (Р < 0,01). Аналогичные данные получены у помесей бестужевская х айрширская — соответственно 59,5; 57,2; 62,8 (Р < 0,001).

По термоустойчивости и концентрации белка в молоке выявлена четкая отрицательная корреляционная зависимость — в среднем r = = –0,314 (Р < 0,01) (см. табл. 1). У коров голштинской породы при низкой концентрации белка (3,228 г/100 мл) термоустойчивость молока составляла 72,9 мин, а холмогорской (3,443 г/100 мл) и бестужевской (3,392 г/100 мл) пород — соответственно 38,1 и 39,9 мин. Исключение представляли коровы айрширской породы, у которых отмечено сочетание высоких показателей по обоим признакам (3,439 г/100 мл и 63,5 мин), поэтому взаимосвязь между термоустойчивостью и концентрацией белка в молоке была слабо выражена ( r = –0,190). По-видимому, высокая термоустойчивость молока у коров айрширской породы обусловлена какими-то другими факторами, которые требуют дополнительного изучения. У коров остальных пород и помесей взаимосвязь между термоустойчивостью и концентрацией белка в молоке была четко выражена ( r = –0,292…–0,485).

• 1.    Термоустойчивость и концентрация белка в молоке коров разных пород и помесей

  Порода, комбинация скрещивания	Концентрация общего белка, г/100 мл	Термостабильность, мин	Коэффициент корреляции, r
  Холмогорская ( n = 40)	3,443 ± 0,070	38,1 ± 3,6	-0,423 ± 0,125***
  Голштинская ( n = 20)	3,228 ± 0,057	72,9 ± 10,7**	-0,436 ± 0,173*
  Холмогорская х голштинская:
  F 1 (1/2 по голштинской породе) ( n = 23)	3,363 ± 0,052	36,8 ± 5,1	-0,328 ± 0,186
  F 2 (3/4 по голштинской породе) ( n = 25)	3,349 ± 0,041	50,2 ± 7,2	-0,333 ± 0,178
  F 3 (7/8 по голштинской породе) ( n = 22)	3,309 ± 0,043	63,4 ± 8,9**	-0,419 ± 0,179*
  Бестужевская ( n = 55)	3,392 ± 0,051	39,9 ± 1,7	-0,485 ± 0,103***
  Айрширская ( n = 42)	3,439 ± 0,046	63,5 ± 3,6***	-0,190 ± 0,143
  Бестужевская х айрширская:
  F 1 (1/2 по айрширской породе) ( n = 15)	3,288 ± 0,055	59,5 ± 4,7***	-0,434 ± 0,209*
  F 2 (3/4 по айрширской породе) ( n = 18)	3,382 ± 0,060	57,2 ± 2,8***	-0,292 ± 0,215
  F 3 (1/8 бестужевская х 3/8 айрширская х 1/2 голштинская) ( n = 16)	3,294 ± 0,080	62,8 ± 4,2***	-0,296 ± 0,218
  Среднее ( n = 276)	3,370 ± 0,016	51,7 ± 1,2	-0,314 ± 0,080**
  * Р < 0,05; ** Р < 0,01; *** Р < 0,001.

• 2.    Зависимость термоустойчивости молока от концентрации белка в молоке коров различных пород ( n = 276)

  Белок молока и его фрак-	Концентрация белка	Термостабиль-	Коэффициент кор-
  ции		ность, мин	реляции, r
  Общий белок	(< M – 1 σ )	60,2 ± 3,1**	–0,314 ± 0,080***
  	(M ± 1 σ )	51,9 ± 2,0
  	(> M + 1 σ )	46,1 ± 3,6
  Казеин	(< M – 1 σ )	59,3 ± 3,7*	–0,255 ± 0,082**
  	(M ± 1 σ )	53,3 ± 2,0
  	(> M + 1 σ )	48,2 ± 4,2
  В том числе:
  α s0	(< M – 1 σ )	53,4 ± 5,2	–0,179 ± 0,086*
  	(M ± 1 σ )	55,2 ± 2,0**
  	(> M + 1 σ )	44,9 ± 3,0
  α s1	(< M – 1 σ )	61,2 ± 3,6*	–0,205 ± 0,084**
  	(M ± 1 σ )	52,7 ± 2,0
  	(> M + 1 σ )	48,3 ± 4,5
  α s2	(< M – 1 σ )	56,4 ± 3,4	–0,177 ± 0,086*
  	(M ± 1 σ )	52,9 ± 2,1
  	(> M + 1 σ )	52,1 ± 4,1
  β β	(< M – 1 σ )	55,0 ± 3,8	–0,145 ± 0,087
  	(M ± 1 σ )	54,0 ± 1,9
  	(> M + 1 σ )	47,1 ± 5,6
  κ κ	(< M – 1 σ )	57,4 ± 5,1	–0,195 ± 0,085*
  	(M ± 1 σ )	53,2 ± 2,0
  	(> M + 1 σ )	50,1 ± 3,4
  γ γ	(< M – 1 σ )	56,5 ± 4,7	–0,162 ± 0,081*
  	(M ± 1 σ )	52,9 ± 2,0
  	(> M + 1 σ )	51,6 ± 4,2
  s	(< M – 1 σ )	69,0 ± 1,8***	–0,178 ± 0,086*
  	(M ± 1 σ )	52,2 ± 2,4
  	(> M + 1 σ )	55,1 ± 3,0
  Белок молочной сыворотки	(< M – 1 σ )	54,0 ± 5,5	–0,190 ± 0,081*
  	(M ± 1 σ )	53,7 ± 1,9*
  	(> M + 1 σ )	45,3 ± 3,3
  В том числе:
  F	(< M – 1 σ )	58,1 ± 4,4*	–0,161 ± 0,089
  	(M ± 1 σ )	54,3 ± 2,1*
  	(> M + 1 σ )	45,5 ± 3,3
  β -Lg	(< M – 1 σ )	55,3 ± 2,3	–0,139 ± 0,082
  	(M ± 1 σ )	52,5 ± 2,4
  	(> M + 1 σ )	49,6 ± 4,1
  α -La	(< M – 1 σ )	49,6 ± 2,6	–0,094 ± 0,079
  	(M ± 1 σ )	55,6 ± 2,2
  	(> M + 1 σ )	48,1 ± 4,4
  Al	(< M – 1 σ )	54,7 ± 3,1***	–0,252 ± 0,087***
  	(M ± 1 σ )	54,5 ± 1,9***
  	(> M + 1 σ )	38,5 ± 3,5
  Pp	(< M – 1 σ )	57,6 ± 2,6*	–0,159 ± 0,083*
  	(M ± 1 σ )	53,6 ± 2,5
  	(> M + 1 σ )	47,5 ± 5,6
  Ig	(< M – 1 σ )	56,3 ± 4,5	–0,214 ± 0,084*
  	(M ± 1 σ )	53,8 ± 2,0**
  	(> M + 1 σ )	45,9 ± 3,7
  Прочие	(< M – 1 σ )	52,5 ± 3,3	–0,108 ± 0,084
  	(M ± 1 σ )	55,4 ± 1,8
  	(> M + 1 σ )	47,3 ± 6,0

• 3.    Зависимость термоустойчивости молока от комплексного генотипа коров различных пород

  Порода, помесь	Термостабильность молока по комплексным генотипам, мин										Сила влияния генотипа, η 2
  	n 1	ВВАААААА	1 n	ВВАААААВ	1 n 1	ВВААААВВ	1 n	ВВАААВАВ	n	ВВАААВВВ
  Холмогорская	2	43,1 ± 6,7	7	40,0 ± 5,6	13	39,5 ± 2,3	4	35,7 ± 5,7	3	32,9 ± 5,4	0,166 ± 0,074
  Голштинская	–	–	8	79,0 ± 5,7	6	76,0 ± 4,2	2	71,2 ± 14,0	2	66,5 ± 9,1	0,194 ± 0,119
  Холмогорская ½ голштинская	5	57,0 ± 9,0	20	53,6 ± 3,7	15	50,1 ± 2,5	15	49,5 ± 2,3	9	46,4 ± 7,4	0,190 ± 0,065
  Бестужевская	5	43,0 ± 5,9	15	39,9 ± 3,5	6	38,4 ± 4,7	13	38,9 ± 1,1	7	37,6 ± 3,9	0,164 ± 0,071
  Айрширская	3	71,2 ± 7,4*	15	70,5 ± 5,9	16	65,6 ± 4,4	2	56,5 ± 3,1	3	41,0 ± 10,0	0,215 ± 0,092*
  Бестужевская ½ айрширская	6	65,6 ± 5,3	14	62,5 ± 4,4	8	60,3 ± 4,6	5	60,8 ± 4,3	8	58,1 ± 4,2	0,149 ± 0,088
  Среднее	21	56,8 ± 2,6***	79	57,4 ± 1,4***	64	54,4 ± 1,7*	41	47,6 ± 2,5	32	46,9 ± 2,9	0,178 ± 0,012***
  * Р < 0,05; ** Р < 0,01; *** Р < 0,001.

Следовательно, концентрация белка является одним из основных факторов, определяющих термоустойчивость молока. Однако следует отметить, что в состав молочного белка входит 20 различных фракций, роль каждой из которых в выявленной зависимости может оказаться неоднозначной. В этой связи мы проанализировали термоустойчивость молока в зависимости от концентрации отдельных фракций белка (табл. 2).

* Р < 0,05; ** Р < 0,01; *** Р < 0,001.

П р и м е ч а н и е. (< М – 1 σ ); (М ± 1 σ ) и (> М + 1 σ ) — соответственно низкая, средняя и высокая концентрация белка, где М — средняя величина, σ — среднеквадратическое отклонение.

Наиболее важной фракцией белков, определяющей термоустойчивость молока, является казеин — r = -0,255. Так, при снижении концентрации этого белка термоустойчивость молока повышалась в среднем до 60 мин (Р < 0,05). Для всех фракций казеина выявлена отрицательная корреляция с термоустойчивостью молока — r = -0,162^-0,205. Однако основной фракцией, предопределяющей термоустойчивость молока, оказался а ₈₁-казеин — r = -0,205 (Р < 0,01).

Концентрация белка в сыворотке молока также оказывала отрицательное влияние на термоустойчивость последнего (см. табл. 2). Следует отметить, что термоустойчивость молока в меньшей степени зависела от концентрации белков в сыворотке, нежели казеина — r = = -0,190 (Р < 0,05). На термоустойчивость молока наибольшее влияние оказывала концентрация иммуноглобулина ( r = -0,214) и альбумина крови ( r = -0,252), которые, как известно, относятся к высокочувствительным к нагреванию белкам. a -Лактоальбумин оказался единственным белком, от которого слабо зависела термоустойчивость молока ( r = -0,094). Такая взаимосвязь вполне понятна, так как этот белок является наиболее термостабильной составляющей сывороточных белков (2).

Аналогичные данные получены в исследованиях других авторов (11, 12). Однако в этих работах существенно различается коэффициент корреляции между оцениваемыми признаками — r = -0,055 и r = -0,80, что, возможно, обусловлено использованием разных м етодов и приборов для анализов.

Как известно, главные белки молока ( a _s1-, в -, к -казеины и в -лактоглобулин) обладают генетическим полиморфизмом; встречается несколько молекулярных форм этих белков (они различаются по одной-двум аминокислотам), которые наследуются строго по законам Менделя. Мы проанализировали зависимость термостабильности молока по пяти наиболее распространенным комплексным генотипам, которые различаются по двум локусам — к - Cn и в - Lg , а локусы a _s1- Cn и в - Cn представлены лишь гомозиготными генотипами ВВ и АА (табл. 3). Наибольшей термостабильностью характеризовалось молоко коров, гомозиготных по А-аллелям. Например, у коров айрширской породы с генотипом ВВАААААА термостабильность молока составляла 71,2 мин, а у животных с остальными генотипами — 41,0-70,5 мин (Р < 0,05). Сила влияния ( п ²) генотипа на это свойство молока составляла 0,215 (Р < 0,05). Аналогичные данные получены и по генотипам других пород и помесей ( п 2 = 0,149-0,194). Увеличение в генотипе животных частоты В -аллеля сопровождалось снижением термоустойчивости молока: наименьшие показатели по этому признаку наблюдались у животных с генотипом ВВАААВВВ — в среднем 46,9 мин. Эта зависимость была характерна для коров всех пород и помесей.

Следовательно, у молочного скота существует четкая зависимость термоустойчивости молока от генотипа животных. При этом на термостабильные свойства молока оказывает благоприятное влияние накопление А-аллелей в генотипе животных; увеличение же числа В-аллелей, напротив, приводит к снижению устойчивости молока к высокой температуре.

В проведенных ранее исследованиях нами установлено, что генотип животных по белкам молока оказывает влияние и на другие свойства молока, например сыродельческие (13). В сыроделии наиболее желательным является молоко, которое хорошо свертывается и дает плотный казеиновый сгусток. Оказалось, что эти свойства обеспечивают В-аллели молочных белков. Кроме того, для сыроделия необходима высокая концентрация белков в молоке. Эти данные свидетельствуют о том, что термоустойчивость молока и высокие сы-родельческие свойства являются несовместимыми селекционируемыми признаками у молочного скота. Поэтому селекция должна осуществляться раздельно или же следует искать наиболее оптимальную комбинацию этих при- знаков, которая удовлетворяла бы обоим направлениям переработки молочного сырья.

Итак, термоустойчивость молока является наследственно обусловленным признаком: выявлены четко выраженные межпородные различия по термостабильности молока; при скрещивании разных пород признак наследуется преимущественно по промежуточному типу. Между концентрацией белков в молоке и термоустойчивостью последнего наблюдается устойчивая отрицательная корреляция. Показано, что молоко коров, гомозиготных по А-аллелям молочных белков, является наиболее термостабильным. На основе ранее проведенных исследований и вышеприведенных данных сделан вывод о том, что у молочного скота термоустойчивость и высокие сыродельческие свойства молока являются несовместимыми селекционируемыми признаками.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    Б и р ю к о в а З.А., К о в а л е н к о Л.М., П а н т е л е е в а О.Г. Новые направления в технологии стерилизованных молочных продуктов. Сб. науч. тр., посвященный 80-летию со дня рождения Н.Н. Липатова. М., 2003: 144-145.

• 2.   Г о р б а т о в а К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. СПб, 2001.

• 3.  К о к о р и н а Н.В. Термоустойчивость молока в зависимости от периода лактации, времени

  доения коров и сезона года. Автореф. канд. дис. М., 1999.

• 4.    З о б к о в а З.С. Пороки молока и молочных продуктов и меры их предупреждения. Молочная промышленность, 1998, 5: 14-16.

• 5.    М и х а й л о в с к и й Е.А., Б е л я к о в В.И., П р о т о п о в И.И. Изменение инерционности датчиков температуры при обработке молока в потоке. Мат. IV Всес. семинара «Вопросы внедрения АСУ ТП и функционирование экономико-организационных АСУ в мясной и молочной промышленности». М., 1978: 203-204.

• 6.    С е р г е е в а В.А. Качество молока черно-пестрых коров с различной кровностью по голштинской породе. Автореф. канд. дис. Ижевск, 1997.

• 7.    З а к и р о в а Г.М. Белковый состав и технологические свойства молока у помесных коров холмогорская х голштинская разного генотипа. Автореф. канд. дис. Казань, 2002.

• 8.    Х а р и с о в М.М. Белковый состав, технологические свойства и качество молочной продукции у чистопородного скота и помесей бестужевская х айрширская разного генотипа. Автореф. канд. дис. Казань, 2003.

• 9.    Х а е р т д и н о в Р.А. Методические рекомендации по проведению качественного и количественного анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном геле. М., 1989.

• 10.    Х а е р т д и н о в Р.А., С а ф и у л л и н Н.А., Ж у к о в Е.Г. и др. Методические указания по выполнению выпускных квалификационных работ студентами зооинженерного факультета. Казань, 2004.

• 11.    Г о р б а т о в а К.К., Г у н ь к о в а П.И. Контроль термоустойчивости молока по содержанию ионов кальция. Молочная промышленность, 1998, 3: 22-23.

• 12.    С и в к и н Н.В., З е р к а е в а Л.А. Что влияет на термоустойчивость молока. Зоотехния, 2004, 1: 30-31.

• 13.    Х а е р т д и н о в Р.А., Г а т а у л л и н А.М. Селекция на повышение белковости и улучшение технологических свойств молока. Казань, 2000.

Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана, 420074, Казань, ул. Сибирский тракт, 35