Особенности химического состава и технологические свойства молока коров с учетом линейной принадлежности

Повышенное внимание к молочной продуктивности современных молочных коров связано в первую очередь со снижением их продолжительности продуктивной жизни (долголетия), снижением плодовитости и вероятностью возникновения заболеваний, влияющих на процессы лактации. Увеличение продолжительности жизни снижает инвестиционные затраты, связанные с выращиванием полностью продуктивных телок. При этом короткий срок жизни стада приводит к увеличению затрат на замену в результате ограниченного потенциала отбора телок-заменителей на ферме. Снижение плодовитости коров является основным фактором, способствующим снижению продолжительности дней лактации и продолжительности жизни.

Красно-пестрая порода молочного скота – это генетически молодая популяция, и на современном этапе совершенствования стоит задача наследственной консолидации племенных, продуктивных качеств животных по признакам, отвечающим требованиям и направлению продуктивности породы [4]. Изучение генетического потенциала быков-производителей краснопестрой породы, результатов их использования является актуальной проблемой, так как это необходимо для выработки стратегии развития отрасли. Увеличение поголовья крупного рогатого скота красно-пестрой породы происходит ежегодно, в последние годы удельный вес в Воронежской области составил более 75%.

Одним из важнейших продуктов питания для человека является молоко, ценность данного продукта питания обусловлена его химическим составом и свойствами отдельных компонентов. Важным моментом является включение молока и молочных продуктов в рацион человека для повышения его биологической ценности и усвояемости. На состав и свойства молока влияние оказывают различные факторы, такие как: порода, возраст, период лактации, сезон года, рацион кормления, величина молочной продуктивности, упитанность животных, условия содержания.

Также важным фактором, определяющим продуктивность животных и качество молока, является породная принадлежность. Известно, что у пород коров молочного направления таких как: голландская, черно-пестрая, голштинская, холмогорская, красная степная, содержание жира в молоке колеблется в пределах от 3,6 до 3,7%. У пород молочно-мясного направления таких как: симментальская, швицкая, костромская, содержание жира варьирует от 3,8 до 3,9%. У пород мясного направления продуктивности таких как: калмыкская, казахская белоголовая, герефорд содержится 4–4,5% жира. Известно то, что лишь джерсейская и гернзейская породы являются самыми жирномолочными, при этом в среднем содержание жира в молоке достигает 5,5–6,0%, но часто встречаются коровы с содержанием жира 6,5–8,0%. Цель исследований состояла в сравнительном изучении влияния быков-производителей разных линий на продуктивность и качество молока дочерей краснопестрой породы воронежского типа.

Материалы и методы

Научные исследования проведены в ПЗ ООО «Большевик» Хохольского района (с. Староникольское) Воронежской области на коровах красно-пёстрой породы, являющихся дочерьми быков-производителей красно-пёстрой породы: линий Вис Бэк Айдал 1013415, Рефлекшн Со-веринг 198998 и Монтвик Чифтейн 95679. Для изучения генетического потенциала молочной продуктивности быков-производителей, используемых в хозяйстве, а также для анализа продуктивности их дочерей (удой, массовая для жира и белка) использовались данные племенного учета (программа «СЕЛЭКС»).

Для исследований качества и технологических свойств молока были сформированы три группы коров по 15 голов в каждой, с использованием метода пар-аналогов, при этом учитывали возраст, месяц лактации и живую массу коров.

Кормление двукратное с использованием монокорма. Расчет рационов производился с использованием программы «Bestmix».

Все подопытные коровы содержались в хозяйстве на одном отделении привязным способом, доение осуществлялось в молоко-провод. Показатели молочной продуктивности и развития коров-дочерей устанавливались из данных первичного племенного учёта. Пробы молока для определения физико-химических свойств отбирали по одной от каждой подопытной коровы утром и вечером, средние пробы отправляли в лабораторию контроля качества молока.

Молочную продуктивность учитывали ежедекадно по результатам контрольных доек, в течение 305 дней лактации. Пробы молока для лабораторных анализов отбирались ежедекадно во время контрольных доек. Лабораторные исследования проводились на кафедре «Частной зоотехнии» Воронежского ГАУ с использованием стандартных и общепринятых методик.

Результаты

Одной из главных задач в области молочного скотоводства является получение качественного молока с высокими технологическими свойствами. Молочная продуктивность коров и качество получаемого молока во многом зависят от генетического потенциала стада.

Многочисленные исследования показывают, что дочери быков разных линий отличаются друг от друга по продуктивности и другим хозяйственно-полезным признакам [6–8, 11]. В этой связи возникает необходимость всестороннего исследования качества молока, получаемого от коров красно – пестрой породы, принадлежащих к различным линиям, и его технологических свойств. Глубокое сравнительное изучение данной проблемы в конкретных хозяйственных условиях повысит обоснованность подбора для воспроизводства стада быков с наилучшими наследственными характеристиками по молочной продуктивности.

Рядом автором доказана, подтверждающая зависимость продуктивности от внешних показателей животного [9, 10]. В основном желательна крепкая конституция, именно такие животные способны заложить генетическую основу для выполнения промышленных задач отрасли молочного скотоводства. Используемые в наших исследованиях коровы-первотёлки имели выраженный молочный тип, развитое вымя, крепкий тип конституции.

В условиях хозяйства сверхважно обеспечение критериев, отвечающих требованиям получения высокой молочной продуктивности. Животные должны в процессе роста получать необходимое питание, набирать массу тела соответственно возрасту. Установлено, что животные с высокой живой массой соответственно обладают также более высоким показателем удоя, а в молоке упитанных животных содержится больше белков и жиров.

Для исследований была взята выборка коров-первотёлок в количестве 15 голов, дочерей каждого из 3 линий производителей. Данные по живой массе, удою за 305 дней лактации представлены в таблице 1.

Сравнительные данные по молочной продуктивности у коров-дочерей быков разных 3 линий представлены в таблице 2.

В таблице 3 представлен химический состав молока коров – первотелок на 3-м месяце лактации.

Была проведена оценка аминокислотного состава средних проб молока коров первотелок (таблица 4). Определение содержания сырого протеина выполняли методом Кьельдаля.

Обсуждение

Молочная продуктивность, а также состав молока в отношении белка и жира являются основными определяющими факторами пригодности молочной продукции для потребления населением и удовлетворения продовольственных нужд людей. Также именно молочная продуктивность – фактор, по которому есть возможность сравнить быков-производителем, а вернее молоко, полученное от их дочерей. Молочная продуктивность напрямую зависит от условий выращивания и содержания животных, является основным показателем в скотоводстве, характеризующим его целесообразность.

Таблица 1.

Таблица 2.

Данные живой массы и удоя по дочерям быков различной линейной принадлежности

Table 1.

Live weight and milk yield data on the daughters of bulls of various linear affiliation

Линия | Line	Живая масса, кг Live weight, kg	Удой за 305 дней лактации Milk yield for 305 days of lactation
Рефлекшен Соверинг | Reflection Sovering	555,00 ± 2,18	7339,33 ± 289,56
Вис бэк Айдиал | Vis back Idial	521,87 ± 3,32	7504,87 ± 257,50
Монтвик Чифтейн | Montwick Chieftain	537,13 ± 3,54	6989,07 ± 186,08

Молочная продуктивность подопытных животных

Table 2.

Milk productivity of experimental animals

Показатель | Indicator	Группа | Group
	I	II	III
Количество коров, голов | Number of cows, heads	15	15	15
Удой за 305 дней лактации, кг | Milk yield for 305 days of lactation, kg	7339,33 ± 289,59	7504,87 ± 257,50	6989,07 ± 3,54
Массовая доля жира в молоке, % | Mass fraction of fat in milk, %	3,99 ± 0,04	4,00 ± 0,05	4,10 ± 0,04
Количество молочного жира, кг за 305 дней лактации | Amount of milk fat, kg for 305 days of lactation	293,13 ± 12,20	300,6 ± 11,36	286,65 ± 7,42
Массовая доля белка в молоке, % | Mass fraction of protein in milk, %	3,34 ± 0,02	3,38 ± 0,02	3,35 ± 0,02
Количество белка, кг за 305 дней лактации Amount of protein, kg for 305 days of lactation	244,85 ± 8,93	249,87 ± 8,37	235,47 ± 5,85
Коэффициент молочности, % | The coefficient of milk content, %	1322 ± 3,13	1438 ± 10,01	1301 ± 10,44

I – Рефлекшн Соверинг 198998; II – Вис Бэк Айдиал 1013415; III – Монтвик Чифтейн 95679; I – Reflection Sovering 198998;

II – Vis Back Idial 1013415; III – Montwick Chieftain 95679

Таблица 3.

Химический состав молока коров-первотелок на 3-м месяце лактации

Table 3.

Chemical composition of milk of first–calf cows at the 3rd month of lactation

Показатель | Indicator	Группа | Group
	I	II	III
Массовая доля сухого вещества, % | Mass fraction of dry matter, %	12,06 ± 0,28	12,15 ± 0,20	11,91 ± 0,15
Массовая доля жира, % | Mass fraction of fat, %	3,99 ± 0,04	4,00 ± 0,05	3,86 ± 0,04
СОМО, % | SOMO, %	8,07 ± 0,24	8,15 ± 0,15	8,05 ± 0,11
Массовая доля белка, % | Mass fraction of protein, %	3,37 ± 0,02	3,38 ± 0,02	3,27 ± 0,02
Казеин, % | Casein, %	2,14 ± 0,01	2,39 ± 0,05	2,35 ± 0,05
Сывороточные белки, % | whey proteins, %	0,96 ± 0,07	0,92 ± 0,08	0,92 ± 0,08
Лактоза, % | Lactose, %	4,45 ± 0,03	4,66 ± 0,06	4,10 ± 0,06
Зола, % | Ash, %	0,62 ± 0,14	0,68 ± 0,20	0,68 ± 0,20

Таблица 4.

Содержание аминокислот в белке молока коров разных групп

Table 4.

The content of amino acids in the milk protein of cows of different groups

Аминокислоты, масс% Amino acids, mass%	Группа | Group
	I	II	III
Лизин | Lysine	0,279	0,282	0,280
Метионин | Methionine	0,230	0,230	0,226
Треонин | Threonine	0,088	0,089	0,083
Валин | Valin	0,172	0,173	0,160
Изолейцин | Isoleucine	0,233	0,238	0,231
Лейцин | Leucine	0,218	0,232	0,215
Фенилаланин | Phenylalanine	0,226	0,230	0,201
Триптофан | Tryptophan	0,070	0,081	0,076
Гистидин | Histidine	0,066	0,068	0,054
Аргинин | Arginine	0,077	0,080	0,06
Аспарагиновая кислота | Aspartic acid	0,184	0,163	0,158
Серин | Serin	0,181	0,181	0,175
Глутаминовая кислота | Glutamic acid	1,055	1,062	1,086
Глицин | Glycine	0,056	0,060	0,055
Аланин | Alanin	0,077	0,055	0,056
Тирозин | Tyrosine	0,157	0,160	0,155
Всего | Total	3,369	3,384	3,271

Таблица 5.

Технологические свойства молока

Table 5.

Technological properties of milk

Показатель | Indicator	Группа | Group
	I	II	III
Сычужная свертываемость, мин. сек Rennet coagulability, min. sec	13, 28	9, 21	12, 29
Термоустойчивость, группа Thermal stability, group	1	1	1
Сычужно бродильная проба, класс Rennet fermentation sample, class	2	2	2
Соматические клетки в 1 см3, тыс. Somatic cells in 1 сm3, thousand.	93,3	91,9	101,5

Уровень молочной продуктивности и состав молока определяются многими факторами, в том числе оптимальной интенсивностью роста и развития. Доказано, что коровы с высокой живой массой отличаются большей молочностью [1–3].

Удой коров – первотелок 2 группы (Вис Бэк Айдиал) составил 7505 кг, что на 166 кг или 2,26% больше по сравнению с 1 группой подопытных животных и на 516 кг или 7,38% (таблица 1) 3 группы молочных коров. Коэффициент молочности коров 2 группы составил 1438, что на 8,77% выше относительно коров 1 группы и на 10,53% выше 3 группы. Количество молочного жира и белка за лактацию также было получено больше от коров 2 группы.

Из полученных результатов исследования (таблица 2) видно, что наилучшей молочной продуктивностью обладает молоко от дочерей быка линии Вис бэк Айдиал.

Содержание сухого вещества в молоке коров – первотелок опытной группы II составило 12,15%, что несколько превышает данный показатель в молоке животных I группы (таблица 3). Аналогичная тенденция прослеживалась по жиру и содержанию казеина.

Результаты сравнительного изучения особенностей содержания аминокислот в молоке и соотношения незаменимых и заменимых аминокислот красно-пестрых коров Воронежского типа исследуемых групп различных линий приведены в таблице 4.

При изучении аминокислотного состава молока коров красно-пестрой породы Воронежского типа установлен более высокий массовый процент аминокислот в молоке коров II группы (Вис Бэк Айдиал), в частности по лизину, изолейцину, триптофану и тирозину.

Как известно [14], молоко состоит из двух основных групп белков: казеинов и сывороточных белков. Казеин присутствует в виде коллоидных агрегатов и выпадает в осадок при рН и температурных условиях 4,6 и 20 °C. Сывороточные белки, остаются растворимыми в этом состоянии, что является первым и ярким признаком их различия.

Казеины представляют собой группу из четырех генных продуктов (аs 1 -, аs 2 -, β- и k-казеин) и демонстрируют выраженную микрогетерогенность вследствие генетической изменчивости, а также фосфорилирования и посттрансляционного гликозилирования.

Соотношение казеина к сывороточному протеину составляет около 80:20, при этом β-казеин составляет ∼ 33–45% от общего количества казеинов. В свою очередь β-казеин присутствует в виде двенадцати генетических вариантов: А1, А2, А3, B, C, D, E, F, G, III, Н2 и I. Однако А1 и А2 являются наиболее охарактеризованными и изученными. Благодаря возможной пользе для здоровья, А2 β-казеин приобретает все большее значение.

Нами исследован процесс сычужного свертывания средних проб полученного молока. Внесение в молоко коагулянта вызывает изменение мицелл белка: макропептиды отделяются от казеина и переходят в водную фазу (сыворотку), а мицеллы казеина связываются между собой благодаря присутствию ионов кальция (Са²+). Таким образом, и формируется сгусток.

Сычужное свертывание молока (сычужная коагуляция) – наиболее важный процесс при производстве сыра.

Более 95% казеина в молоке находится в форме сферических мицелл (частиц, каждая из которых содержит тысячи молекул a-, b-, c-казеинов). Мицеллы казеина состоят из субмицелл. Они удерживаются в составе мицелл коллоидным фосфатом кальция (КФК), который вместе с органическим казеинатом кальция, образует казеинаткальцийфосфатный комплекс (ККФК). Гидрофобные участки a-, b-, c-казеинов погружены внутрь субмицелл, образуя неполярное ядро. Полярные фосфосерильные группы a-, b – казеинов и гидрофильный гликомакропептид (МП) c-казеина окружают ядро, образуя защитный слой и обеспечивая стабильность мицелл в растворе.

В соответствии с гидролитической теорией под действием молокосвертывающего фермента происходит гидролиз пептидной связи фенилаланин (105) – метионин (106) в полипептидных цепях χ-казеина ККФК, в результате чего молекулы χ-казеина распадаются на гидрофобный пара-χ-казеин и гидрофильный гликомакропептид (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема ферментативной стадии сычужного свертывания молока: а – коагуляция мицелл под действием сил гидрофобного взаимодействия; б – коагуляция мицелл за счет кальциевых мостиков; 1 – нативные казеиновые мицеллы; 2 – параказеиновые мицеллы

Figure 1. Diagram of the enzymatic stage of the rapid coagulation of milk: a – coagulation of micelles under the action of hydrophobic interaction forces; b – coagulation of micelles due to calcium bridges; 1 – native casein micelles; 2 – paracasein micelles

Отщепление от мицелл гликомакропептида, обладающего высоким отрицательным зарядом и гидрофильными свойствами, приводит к потере устойчивости казеиновых мицелл (снижает заряд мицеллы в два раза, вызывает разрушение большей части гидратной оболочки, ликвидирует ворсистый внешний слой мицелл. В результате, силы электростатического отталкивания между частицами уменьшаются, пространственные факторы стабилизации мицелл ослабевают, что приводит к потере устойчивости казеиновых мицелл). Сущность неэнзиматической фазы состоит в агрегации дестабилизированных мицелл пара-c-казеина за счет сил гидрофобного взаимодействия или посредством «кальциевых мостиков», образующихся в результате присоединения ионов кальция к серинфосфатным группам as– и b-казеина двух или более сблизившихся параказеиновых мицелл [4]. При этом мицеллы параказеина собираются в агрегаты, цепочки, которые соединяются продольными и поперечными связями, образуя единую трехмерную сетку – сгусток (происходит гелеобразование). В ячейках сетки заключена дисперсионная среда, содержащая жировые шарики и сыворотку [6].

Следует отметить, что молоко коров II группы имело время свертывания 9 мин 21 сек (таблица 5), сырье с такими свойствами является пригодным для производства творога и сыров.

Важным показателем, отражающим качество получаемого молока является число содержащихся в молоке соматических клеток. Данный показатель отражает безопасность получаемого молока и состояние здоровья животных [5, 12, 13].

Заболевания коров, как известно, изменяют состав молока, и такое молоко согласно существующему ветеринарному законодательству не должно использоваться при производстве пищевых продуктов. Наибольшую опасность для качества молока представляют маститы молочных коров.

Мастит в молочном стаде, как известно снижает надои молока и оказывает пагубное влияние на состав молока и его технологические свойств, в том числе сычужную свертываемость. Если клинический мастит проявляется видимыми изменениями молочной железы и молока, то субклинические маститы не имеют видимых признаков. Они диагностируются по увеличению в молоке количества соматических клеток.

При заболеваниях животных маститами в молоке снижается содержание сухих веществ, жира, белка и лактозы, т. е. всех его основных

Рядом исследователей установлена взаимосвязь молочной продуктивности от количества соматических клеток [14–20]. При этом минимальное количество соматических клеток отмечается у животных с низкой продуктивностью, и с повышением продуктивности данный показатель имеет тенденцию к увеличению. Нами установлено, что при удое 7500 кг (II группа, линия Вис Бэк Айдиал) за полную лактацию число соматических клеток составляло 91,9 тыс/мл, при удое 6990 (Монтвик Чифтейн) кг находилось на уровне 101,1 тыс/мл. Таким образом, количество соматических клеток в молоке можно использовать в качестве критерия при оценке безопасности и сыропригодности молока с целью получения высококачественных молочных продуктов.

Заключение

Полученные результаты исследований молоко коров различной линейной принадлежности показали, что технологические свойства молока коров, имеют некоторые различия. Наиболее высокой молочной продуктивностью, а также жиро – и белковомолочностью, а также лучшими технологическими свойствами, в том числе сычужной свертываемостью обладает молоко коров линии Вис Бэк Айдиал, что открывает перспективы использования в сыроделии.