Полиморфизм по β-казеину коров разной селекции

Для того, чтобы полностью накормить весь мир, к 2050 году нужно увеличить глобальное производство сельхозпродукции на 50-70 процентов. Такую оценку в интервью информагентству РИА Новости привёл директор отделения Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) по связям с Россией Олег Кобяков[1].

Производство молока и молочная отрасль остаются ключевыми элементами продовольственной безопасности страны. От них зависит обеспечение населения основными белковыми продуктами. Они формируют значительную долю агропромышленного комплекса.

Научному сообществу и отраслевым объединениям следует сконцентрироваться на профессиональном сопровождении и стандартизации отрасли. Это включает исследование влияния органических практик на качество товаров и экоситемы, подготовку рекомендаций для сертификации, внедрение точных и востребованных методов анализа молока и готовой продукции, включая проверку на фальсификат и наличие растительных примесей[2].

Одним из распространённых способов фальсификации молока и молочных продуктов сегодня является замена в их составе молочного белка на белки растительного происхождения[3].

Генеральный директор Союза мороженщиков России В.Н. Елхов на семинаре ГК «ЭФКО» затронул вопрос использования заменителей молочного жира: «В настоящее время в нашей стране существует дефицит молока-сырья, который достигает 30 %, примерно столько же составляет дефицит животных масел, недостаток которых могут восполнить растительные масла»[4

Требования к качеству молока значительно изменились за последние десятилетия. Если ранее основное внимание уделялось максимальному количеству надоев, то теперь покупатели сырого молока акцентируют внимание на содержании компонентов молока. Качество молока определяется его составом и свойствами.

Молоко и молочные продукты оказывают существенное влияние на здоровье человека, поэтому ученые постоянно изучают их состав, влияние на организм и способы увеличения производства. Белки молока содержат незаменимые аминокислоты, лучше усваиваются организмом и как следствие, играют важную роль в питании человека.

Белки молока делятся на две группы–сывороточные белки и казеины, которые встречаются в различных генетических вариациях.

Исследования вариантов молочных белков у молочного скота ведутся с середины прошлого века, за это время было обнаружено и изучено их влияние на свойства молока. Ученые определили шесть фракций молочных белков, встречающихся в различных генетических вариациях.

Исследования молока отдельных коров голштинской породы показали, что общее содержание белка в молоке может варьироваться от 2,8 до 4,6 %, а казеин составляет 68–84% от общей доли белка.

Белки молока делятся на две группы–казеины и сывороточные белки.

Казеины являются наиболее важным и ценным компонентом молока. Они обеспечивают текстурные, сенсорные и питательные свойства основных молочных продуктов, таких как молоко, сыр и йогурт

Казеин состоит из нескольких фракций: αs1-, αs2-, β- и κ-казеины, среднее содержание которых 40%, 10%, 38% и 12% соответственно. Основной компонент казеинов – α-казеин (альфа-казеин), который отвечает за формирование казеиновых мицелл, сохранение структуры и питательных свойств молока. β-казеин (бета-казеин) влияет на структуру, текстуру и вкусовые качества молока, κ-казеины (каппа-казеин) играет ключевую роль в производстве сыра и творога.

Согласно исследованиям, β-казеин является одним из основных компонентов казеиновых мицелл, его менее отрицательно заряженный аллельный вариант В может способствовать агрегации мицелл благодаря снижению отталкивания между ними во время фазы свертывания. Кроме того, употребление молока, содержащего исключительно β-казеин А2А2, показало заметное снижение проблем, связанных с непереносимостью со стороны желудочно-кишечного тракта, а также улучшение когнитивных функций.

Наиболее известные когнитивные функции:память, речь, фокусировка и распределение внимания, восприятие, интеллект, ориентация во времени и пространстве.

Профессор КитВудфорд в результате многолетних исследований утверждает,что молоко А1 переваривается нашим организмом иначе, чем А2. При его расщеплении выделяется маленький фрагмент белка — пептид, состоящий из семи аминокислот, он называется БКМ-7 (бе-та-казоморфин-7), а в А2 он отсутствует.

Само слово «казоморфин» образуется от слов «казеин»–молочный белок и «морфин»–опиоидное вещество. Это говорит о том, что пептид оказывает похожее наркотическое воздействие на наш организм.

Исследованиямиустановлено,чтообычноемолоко,содержащее бета-казеин А1, и молоко А2 по-разному воспринимаются организмом. Более того, А1 входит в ряд риск-факторов развития ряда аутоимунных заболеваний. Опасность пептида БКМ-7 состоит и в том, что он взаимодействует с рецепторами внутри пищеварительной системы, которые отвечают за чувствительность к опиоидам. Поэтому при явных проблемах с кишечником это вещество быстро проникает в кровь и распространяется по всему организму, замедляя процессы пищеварения, вызывая дискомфорт и воспаления.

Боба Эллиота профессором кафедры детского здоровья из Оклендского университетаизучал вопрос заболеваемости диабетом 1-го типа среди детей.

Исследования подтвердили гипотезу профессора– употребление обычного молока, содержащего бета-казеин А1, было связано с заболеваемостью диабетом.

Аминокислотное строение молока А1 устроено так, что содержащийся в нем БКМ-7 легче отщепляется и подвергается ферментному воздействию. Опиоидное происхождение бета-казоморфина действительно вызывает «наркотическую» зависимость.

Во всем мире пока сохраняется тенденция, что молоко А2 стоит в два раза дороже обычного. Проблема заключается в том, что сейчас А2 требует большого количества затрат от производителя. Компания производит целый новый цикл в отношении работы со скотом А2: его отдельно содержат, доят, перевозят–чтобы молоко не смешалось. Если в Новой Зеландии уже есть отдельные компании и стада, то в России процесс только зарождается.

Наиболее популярно оно в Китае, Австралии и Новой Зеландии. Эти страны производят достаточно много молока А2, и спрос на него там выше. Для США это еще новый продукт, его изучают, но уже продают примерно в восьми тысячах супермаркетах по всей стране. В Великобритании ситуация такая же, а молоко продают пока в двух тысячах магазинов. В Европе многие коровы изначально дают молоко А2 — на юге их процент выше, чем на севере. Генетики, кстати, об этом знают, а потребители не всегда. Но прежде, чем запускать продукт в продажу, компании вынуждены проводить серьезные маркетинговые исследования, чтобы понять, как его лучше позиционировать, поэтому времени уходит достаточно много [5].

Различие в двух основных аллелях β-казеина обусловлено однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) на кодоне 67-м в 7-м экзоне гена бета-казеина. Считается, что SNP67 возникает в результате естественной мутации, при которой цитозин (аллель A2: CCT, пролин) замещается на аденин (аллель A1: CAT, гистидин).

Аллельные варианты β-казеина A1и B являются прекурсорами биоактивного пептида β-казоморфина-7, который был определен исследователями как фактор риска увеличения заболеваемости ишемической болезнью сердца и диабетом 1-го типа.

В России проведенные исследования аллельных вариантов β-казеина показывают преобладание генотипов A1A2 с большей частотой встречаемости аллеля А1. У животных из Тверской области носители генотипа А1А2 составили 52%, генотипа A1A1 – 30%, наименьшим оказалось количество животных с генотипом A2A2 – 18%; частота встречаемости аллелей составила: для А1 – 0,56, для А2 – 0,44.

В работе отмечается частота мутантного А1 аллеля– 0,52, а нормального – 0,48 в Республике Ингушетия. В Республике Башкортостан животные с генотипом А1А1 составили 85% проанализированного поголовья, с генотипом А1А2 – 12%, гомозиготы А2А2 оказались в меньшинстве–3%[ 6, 7, 8].

Качество молока – это не просто экономическая категория, а вопрос социальной ответственности отрасли, ведь от состава молока напрямую зависит здоровье потребителей.

В настоящее время болезни сердечно-сосудистой системы (ССC) занимают первое место среди количества летальных исходов во всем мире. Среди всех причин смертей на их долю приходится 57 %. Каждый год на 100 тысяч граждан России умирают от инфаркта миокарда 154 женщины и вдвое больше мужчин [9].

Рассматривая проблему распространенности ССЗ в мире, можно отметить, что наблюдается ежегодный рост числа заболеваний, кроме того, возраст пациентов становится меньше. От сердечно-сосудистых заболеваний высокая доля летального исхода или инвалидности [10].

По данным Росстата в 2022 году от заболеваний сердечнососудистой системы умерло 831 557 человек (43,8% от общей доли смертности). В эту категорию входят ишемическая болезнь сердца, цереброваскулярные заболевания и острые нарушения мозгового кровообращения[11

По данным главного врача в ходе анализа работы Государственного бюджетного учреждения здравоохранения Ставропольского края «Краевой клинический кардиологический диспансер» за 2020 год отмечается:«Статистика сердечно-сосудистых заболеваний в мире неутешительна –более 17 миллионов смертей, что составляет треть от общего количества умерших. По статистике от сердечнососудистых заболеваний в России умирает один миллион человек в год. В пересчете на 100 тысяч населения российская статистика печальна – это в 2 раза выше, чем в европейских странах и в полтора раза больше, чем в среднем по планете.

По статистике заболеваний сердца мы пока еще остаемся в антирейтинге» [12].

По итогам многих проведённых исследований, среди студентов выявлены следующие особенности: несоблюдение режима питания– нерегулярные и хаотичные приемы пищи с длительными перерывами и последующей массивной пищевой нагрузкой в вечернее время, систематическое переедание, быстрый приём пищи с недостаточным пережевыванием пищи, еда всухомятку; дефицит животного белка, незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон, различных витаминов и минеральных веществ, избыточная калорийность пищи с преобладанием жиров и легкоусвояемых углеводов [13].

Исследователи Кабардино-Балкарии Карина Альбертовна Темир-дашева и Владимир МицаховичГукежев считают, что качественная продукция животного происхождения, произведённая в экологически благоприятных условиях, является основой биобезопасности населения не только региона, но и страны. Изучив факторы, повышающие продовольственную безопасность, в том числе и научно обоснованный выборпородразведениясучётомразнообразияприродно-климатических условий, они пришли к такому заключению, что хозяйствам необходимо стремиться выходить на новый, современный рынок с брендированным продуктом[14].

Целью исследования является исследование аллельного разнообразия и распространенность различных генотипов по β-казеину(бета-казеин)молочных коров разной селекции.

Материалы и методы исследования

Исследования проводили в ООО «Хузангаевское» Алькеевского района РТ. Всего для исследования были отобраны 234 образцов от коров маточного поголовья,генотипированных в 2025 году. Протокол испытаний № Э223-25 от 04 марта 2025 года.

Для изучения полиморфизма гена β-казеина у коров отбиралиобразцы крови из подхвостовой вены в вакуумные пробирки для гематологических исследований с К3 ЭДТА («Эйлитон», Россия).

Генотипированиеживотныхпроводили в Татарской испытательной лаборатории ФГБУ «ВНИИЗЖ» «Федеральный центр охраны здоровья животных».

По результатам анализа крови коров делили на три подгруппы в соответствии с генотипом по β-казеину:A1А1, A1А2, А2A2.

Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле:

P=n/Nx 100, где Р – частота определенного генотипа, n - количество особей, имеющих определенный генотип,

N – общее число особей.

Полученные данные научно-хозяйственного опыта обработаны методом вариационной статистики на персональном компьютере по Г. Ф. Лакину (1990) с использованием программного обеспеченияMicrosoftExsel, с определениемдостоверности разности при трех уровнях вероятности поСтьюденту.

Результаты исследования

Современная биологическая наука используя методыДНК-технологий в молочном скотоводстве позволяет изучатьполиморфизм структурных генов, которые принимают непосредственное участие в формировании молочной продуктивности коров и состава молока.

Таким образом, зная генотип коровы и быка, можно, в определенной степени, прогнозировать уровень молочной продуктивности и состав молока потомков родительских пар.

С другой стороны, на комбинационную наследуемость отдельных аллелей при подборе родительских пар, оказывает значительное влияние разнообразие генетических факторов,частота мутаций генови факторов окружающей среды, в которой находятся животные. Поэтому, любая селекционно-племенная работа по совершенствованию разводимых пород, типов и линий, требует дополнительных научных исследований с учетом особенностей региона где она проводится (табл. 1).

Изучение полиморфизма гена β-казеина коров разного происхождения, показало, что они имеют существенные различия между собой по частоте встречаемости соответствующих генотипов.

Таблица 1 – Полиморфизм гена β-казеина у коров разного происхождения

Показатель	Германия		Происхождение
			Россия		Венгрия
	Голов 72	%	Голов 85	%	Голов 77	%
Частота встречаемости генотипа А1А1	29	40,3	33	38,8	25	32,4
А1А2	27	37,5	29	34,1	30	39,0
А2А2	16	22,8	23	27,1	22	28,6
Частота встречаемости аллеля А1	42	59,0	48	55,9	40	51,9
А2	30	41	37	44.1	37	48,1

В группах подопытных коров немецкого и российского происхождения наибольшая частота встречаемости отмечена у генотипа с гомозиготным набором аллелей А1А1. У коров венгерского происхождения наибольшая частота встречаемости отмечена у гетерозиготного генотипа А1А2.

Самое меньшее поголовье коров было в группах с генотипом А2А2, который является наиболее желательным при селекции для производства «питьевого» молока.

В группе коров венгерского происхождения особи с генотипом по β-казеину А2А2 составили 28,6%, что на 1,5 и на 5,8 процентных пункта больше соответствующего показателя животных российского и немецкого происхождения соответственно.

Частота встречаемости аллеля А1 у коров немецкой селекции составила 59%, что на 3,1 и на 7,1 процентных пункта, больше соответствующего показателя животных российской и венгерской селекции. Частота встречаемости аллеля А2 у коров венгерской селекции составила 48,1%, что больше соответствующего показателя животных российской и немецкой селекции на 4 и 7,1 процентных пункта соответственно.

Уровеньмолочнойпродуктивностикоровопределяетэффективность разведения животных отдельных пород и породных групп. При этом на величину удоя в ходе лактации оказывает значительное влияние ряд генотипических и паратипических факторов.

Поэтому, чтобы определить какие коровы по β-казеину наиболее перспективны при дальнейшем разведении животных голштинской по- роды, был проведен анализ показателей характеризующих молочную продуктивность у подопытных коров за период первой лактации (табл. 2).

Таблица 2 – Молочная продуктивность, индекс молочности коров разной селекции за первую лактацию

Показатель	А1А1	Генотип А1А2	А2А2
Немецкая селекция
Продолжительность лактации, дней	369,4±6,70	345,1±5,80	354,5±6,10
Удой за лактацию, кг	9287±142,30	8395±108,70	8514±123,40
Удой за 305 дней лактации, кг	8479±130,80	8005±99,40	7981±106,70
МДЖ, %	3,76±0,04	3,87±0,03	3,93±0,03
Выход молочного жира, кг	349,19±7,36	324,89±6,58	334,60±5,72
МДБ, %	2,99±0,03	3,09±0,02	3,17±0,02
Выход молочного белка, кг	277,68±6,24	259,41±4,98	269,89±5,13
Живая масса коров, кг	612,5±8,70	598,6±6,90	579,0±7,10
Индекс молочности	1384,3±20,40	1337,3±17,60	1378,4±18,30
Венгерская селекция
Продолжительность лактации, дней	354,6±5,40	331,8±4,60	327,3±5,30
Удой за лактацию, кг	8739±134,50	7947±118,30	8165±113,90
Удой за 305 дней лактации, кг	8102±125,10	7609±101,90	7879±98,60
МДЖ, %	3,81±0,03	3,94±0,03	4,02±0,02
Выход молочного жира, кг	332,96±6,79	313,11±6,22	328,23±5,34
МДБ, %	3,06±0,02	3,16±0,01	3,24±0,02
Выход молочного белка, кг	267,41±5,73	251,13±4,59	264,55±5,21
Живая масса коров, кг	589,7±7,90	580,4±6,40	574,2±5,70
Индекс молочности	1373,9±18,6	1311,0±16,90	1372,2±16,40
Российская селекция
Продолжительность лактации, дней	365,7±6,20	334,2±5,70	321,6±4,90
Удой за лактацию, кг	8821±129,80	8116±104,90	7983±98,70
Удой за 305 дней лактации, кг	8041±109,70	7739±83,50	7597±89,80
МДЖ, %	3,83±0,04	3,97±0,03	4,03±0,02
Выход молочного жира, кг	337,84±6,37	322,21±5,89	321,71±5,34
МДБ, %	3,05±0,02	3,16±0,02	3,25±0,02
Выход молочного белка, кг	269,04±5,31	256,47±4,83	259,45±4,48
Живая масса коров, кг	593,6±8,50	581,3±7,60	574,4±7,30
Индекс молочности	1354,6±21,30	1331,3±18,20	1322,6±18,90

Исследования показали, что по продолжительности лактации существенной разницы между коровами разного происхождения и генотипов по β-казеину не было. Можно при этом отметить определенную тенденцию, что по мере увеличения удоев за 305 дней лактации продолжительность лактации увеличивается.

Самые большие удои за первую лактацию были отмечены у коров немецкой селекции. Коровы с генотипом А1А1 превосходили своих сверстниц венгерского происхождения на 548 кг молока (6,3%; Р<0,01), российских – на 466 кг (5,3%; Р<0,05), с генотипом А1А2, соответственно по происхождению на 448 кг (5,6%; Р<0,01) и 279 кг (3,4%), с генотипом А2А2 – на 349 кг (4,3%; Р<0,05) и 531 кг (6,7%; Р<0,001).

Для объективности оценки уровня молочной продуктивности подопытных коров, изучали величину удоя за 305 дней лактации. Установлено, что тенденция, отмеченная за полную лактацию, между животными разного происхождения сохранилась. Коровы немецкой селекции с генотипом А1А1, превосходили сверстниц венгерского происхождения на 377 кг молока (4,6%; Р<0,05), российского – на 438 кг (5,4%; Р<0,05), с генотипом А1А2, соответственно по линиям на 396 кг (5,2%; Р<0,01) и 266 кг (3,4%; Р<0,05), с генотипом А2А2 – на 102 кг (1,3%) и 384 кг (5,1%; Р<0,05).

Наиболее существенная разница по удою за 305 дней лактации установлена внутри изучаемых групп между коровами с разным генотипом по β-казеину. Самые большие удои получены от коров с генотипом А1А1, независимо от их происхождения. Коровы немецкой селекции с генотипом А1А1 превосходили своих аналогов с генотипом А1А2 – на 474 кг молока (5,9%; Р<0,01), с генотипом А2А2 – на 498 кг (6,2%; Р<0,01); коровы венгерской селекции с генотипом А1А1, соответственно по генотипам на 493 кг (6,5%; Р<0,01) и 223 кг (2,8%); коровы российской селекции с генотипом А1А1 – на 302 кг (3,9%; Р<0,05) и 444 кг (5,8%; Р<0,01).

Особенно значительные различия у коров изучаемых линий выявлены по показателям, характеризующим качество молока в зависимости от генотипа поβ-казеину. При этом самые высокие показатели по массовой доле жира (МДЖ) и массовой доле белка (МДБ) в молоке установлены у коров с генотипом А2А2, а самые низкие у коров с генотипом А1А1, то есть в генотипах с гомозиготным набором аллелей.

У коров немецкой селекции с генотипом А2А2 разность по МДЖ составила, по сравнению с аналогами с генотипом А1А1 – 0,17 процентных пункта (Р<0,001), А1А2 – 0,06 процентных пункта у коров венгерской селекции, соответственно 0,21 процентных пункта (Р<0,001) и 0,08 процентных пункта, российской селекции – 0,20 процентных пункта (Р<0,001) и 0,06 процентных пункта.

По МДБ разность у коров немецкой селекции с генотипом А2А2 по сравнению с генотипом А1А1 составила 0,18 процентных пункта (Р<0,01), А1А2 –0,08%, венгерской селекции, соответственно – 0,18 процентных пункта(Р<0,001) и 0,08%, российской – 0,20 процентных пункта (Р<0,001) и 0,09 процентных пункта.

В своих трудах многие ученые отмечают, что высокие удои можно получать только от крупных коров с крепкой конституцией [15,16].

При более интенсивном увеличении удоев, как чаще всего бывает, увеличивается физиологическая нагрузка на организм коровы, в результате снижается иммунитет и сокращается период продуктивного использования.

Исследования показали, что у всех подопытных коров индекс молочности, который характеризуется количеством молока, надоенным на каждые 100 кг массы тела, был значительно выше физиологической нормы.

У коров изучаемых групп индекс молочности был примерно одинаковый, а разность между генотипами по β-казеину незначительной и статистически не достоверной.

Выводы

Проведение генотипированияпо β-казеинув хозяйствах позволитформироватьпопуляции коровс генотипом А2А2, производящих «питьевое» молоко в целях снижения проблем, связанных с сердечно сосудистыми заболеваниями, непереносимостью со стороны желудочно-кишечного тракта, а также улучшения когнитивных функций потребителей молока.