Технологические свойства молока коров разных генотипов по каппа-казеину

Технологические свойства молока коров разных генотипов по каппа-казеину

А.А. Ефремов, соискатель, С.В. Карамаев, д.с.-х.н., профессор, Самарская ГСХА; Н.В. Соболева, к.с.-х.н., Оренбургский ГАУ

Молоко — цельный и ценный продукт питания человека, так как имеет уникальный состав. В составе молока есть все жизненно важные компоненты, необходимые для роста и развития организма человека и животного. Важная роль в молоке отведена белкам, которые являются полноценными и содержат все незаменимые аминокислоты. Степень усвоения белков молока достигает 98%, поэтому количество белка в молоке обеспечивает его питательную ценность [1].

Качество молока и его технологические свойства, как сырья для изготовления кисломолочных продуктов, особенно твёрдых сыров, зависят от многих факторов: от породы животных, зонально-климатических условий, сезона года, лактации и условий кормления.

Сравнительно недавно среди множества генов, контролирующих молочную продуктивность и качество молока, учёные выделили группу мажорных генов, вносящих наибольший вклад в формирование данного признака. К таковым относится ген каппа-казеина молока. На сегодняшний день описано семь аллелей каппа-казеина: А, В, С, Е, Д G, Н. Локус каппа-казеина относится к синтенной группе и15 и находится в хромосоме 6. Наиболее часто у крупного рогатого скота встречаются А- и В-аллельные варианты каппа-казеина [2].

Установлено, что наличие В-аллеля каппа-казеина у коров определяет сыропригодность молока. Практика показывает, что высококачественные твёрдые сорта сыра можно изготовить только из молока, полученного от коров, имеющих ВВ-генотип. В связи с этим во многих странах мира, например, Германии и Голландии, селекция на каппа-казеин включена в програм-

мы по разведению крупного рогатого скота. К сожалению, в Российской Федерации, где учёные одними из первых описали генетические варианты каппа-казеина и разработали методы определения вариантов гена каппа-казеина, такие программы отсутствуют [3].

Целью исследований было установить степень влияния генотипа каппа-казеина на молочную продуктивность коров самарского типа чёрнопёстрой породы и технологические свойства молока.

Задачи — изучить химический состав и технологические свойства молока коров разных генотипов по каппа-казеину

Материал и методика исследований. Исследования проводили в ООО «Радуга» Похвист-невского района Самарской области на коровах самарского типа, выведенных методом воспроизводительного скрещивания чёрно-пёстрой породы с голштинскими быками. Стадо было протестировано по генотипу каппа-казеина. Исследования проводили в лаборатории молекулярной генетики Башкирского ГАУ.

В изученной выборке выявлены все три генотипа. Частота их встречаемости составила: СШ3^ - 49%; СШ3АВ - 44%; СШ3ВВ - 7%. Частота встречаемости генов С№3А и CNS3B составила соответственно 71 и 29%.

Результаты исследований. Установили, что у коров с генотипом АА была самая продолжительная лактация (358 дн.), а с генотипом ВВ — самая короткая (318 дн.). При этом наиболее высокие удои за лактацию получены от коров с генотипом АВ (4986 кг), которые превосходили животных с генотипом АА на 117 кг молока (2,4%), с генотипом ВВ — на 474 кг (10,5%; Р<0,01). За 305 дней лактации тенденция по удою сохранилась,

разница составила соответственно 350 и 395 кг молока (7,9—9,0%; Р<0,05—0,01) (табл. 1).

Продолжительность лактации и уровень молочной продуктивности коров имели отрицательную корреляционную зависимость г = -0,18—0,27. От животных генотипа АА с самой продолжительной лактацией надоили в расчёте на 1 день лактации 13,6 кг молока, что меньше чем у животных с генотипом АВ, на 1,7 кг (11,2%; Р<0,05), с генотипом ВВ — на 0,6 кг (7,2%).

Коровы генотипа ВВ положительно отличались по химическому составу молока от своих сверстниц генотипов АА и АВ. Сухого вещества в молоке у них было больше соответственно на 0,69 (Р<0,01) и 0,33%; жира — на 0,12 и 0,04% (Р<0,001—0,05); белка на 0,34 и 0,07% (Р<0,001 — 0,01); казеина — на 0,34 и 0,08% (Р<0,001); молочного сахара — на 0,15 и 0,21%; золы — на 0,12 и 0,05% (Р<0,001), в том числе кальция на 10,5—4,6 мг% (Р<0,001), фосфора — на 11,6—5,7 мг% (Р<0,001).

Технологические свойства молока при изготовлении сливочного масла зависят от количества и качества молочного жира (табл. 2).

Исследования показали, что наиболее жирное молоко было у коров генотипа ВВ по каппа-казеину, а самое низкое содержание жира — у животных генотипа АА. При этом в молоке коров генотипа ВВ отмечено самое маленькое число жировых шариков — 4,41 млрд/мл, что на 0,08 млрд/мл (1,6%) ниже, чем у коров генотипа АА, и на 0,12 млрд/мл (2,7%) меньше по сравнению с генотипом АВ. С другой стороны, у коров генотипа ВВ установлен самый большой средний диаметр жировых шариков — 3,32 мкм, что на 0,16 мкм (5,1%) выше по сравнению с генотипом АА и на 0,32 мкм (10,7%) — по сравнению

1. Молочная продуктивность и качество молока

Показатель Генотип по каппа-казеину

АА АВ ВВ

Продолжительность лактации, дней 358±4,2 326±3,5 318±4,9

Удой за лактацию, кг 4869±131 4986±127 4512±116

Удой за 305 дней лактации, кг 4436±124 4786±112 4391±98

Удой в расчёте на 1 день лактации, кг 11,78±0,19 12,14±0,21 12,47±0,16

Сухое вещество, % 3,60±0,04 3,68±0,02 3,72±0,01

МДЖ, % 2,94±0,02 3,21±0,01 3,28±0,02

МДБ, % 2,33±0,03 2,59±0,02 2,67±0,02

в т.ч. казеин, % 4,58±0,08 4,52±0,05 4,73±0,06

Молочный сахар, % 0,66±0,01 0,73±0,01 0,78±0,01

Зола, % 115,8±1,13 121,6±0,94 126,3±0,98

Кальций, мг % 98,6±0,69 104,5±0,76 110,2±0,81

Фосфор, мг % 13,6±0,48 15,3±0,52 14,2±0,33

2. Характеристика жировых шариков в молоке коров

Показатель Генотип по каппа-казеину

АА АВ ВВ

Содержание жира в молоке, % Число жировых шариков, млрд/мл Средний диаметр жировых шариков, мкм 3,56±0,04 4,48±0,09 3,16±0,11 3,65±0,03 4,53±0,08 3,00±0,12 3,70±0,02 4,41±0,12 3,32±0,09

3. Технологические свойства молока при производстве сладкосливочного масла

Показатель Генотип по каппа-казеину

AA AB BB

Расход молока на получение 1 кг сливок, кг Содержание жира в обрате, % Продолжительность сбивания сливок, млн Получено пахты, кг Содержание жира в пахте, % Получено масла, кг Расход молока на производство 1 кг масла, кг Использование молочного жира при сбивании, % 10,15±0,19 0,04±0,005 28,9±0,36 2,31±0,02 0,65±0,01 1,63±0,03 24,5±0,84 99,0±0,05 9,92±0,21 0,06±0,004 32,4±0,29 2,36±0,02 0,73±0,02 1,67±0,05 23,9±0,96 98,9±0,06 9,56±0,18 0,03±0,002 26,4±0,31 2,46±0,01 0,56±0,01 1,72±0,04 23,2±0,78 99,3±0,04

4. Характеристика коров по технологическим свойствам молока

Генотип по каппа-казеину Распределение коров по типу молока, % Распределение коров по типу казеинового сгустка, %

типы молока по продолжительности свёртывания, мин состояние казеинового сгустка

до 15 15-40 более 40 плотный рыхлый дряблый

AA 28,6 14,3 57,1 28,6 42,8 28,6

AB 28,6 57,1 14,3 57,1 28,6 14,3

BB 14,3 85,7 - 71,4 28,6 -

с генотипом AB. Это является очень важным технологическим показателем молока при производстве сливочного масла. Чем крупнее жировые шарики, тем быстрее при сбивании они объединяются, образуя масленое зерно, а жировые шарики диаметром до 1 мкм отходят с пахтой.

Изучение технологических свойств молока и изготовление из молока коров с разными генотипами по каппа-казеину сладкосливочного масла проводили в молочной лаборатории Самарской ГСХА (табл. 3).

Мелкодисперсный характер жировой фракции молока коров генотипа каппа-казеина AB определил самые высокие потери молочного жира с обратом при производстве сливок (0,06%). Несмотря на это для производства 1 кг сливок потребовалось больше молока коров генотипа AA, так как жирность их молока составила 3,56%, что ниже, чем у коров генотипа AB, на 0,09%, генотипа BB — на 0,14% (P<0,01).

По данным В.С. Антоновой [4], размер жировых шариков оказывает влияние на продолжительность сбивания сливок при производстве сливочного масла. Чем выше концентрация жировых шариков и больше их диаметр, тем быстрее формируется масленое зерно. Наши исследования полностью подтверждают эту закономерность. На сбивание сливок из молока коров генотипа BB с самыми крупными жировыми шариками было затрачено меньше времени, чем из молока коров генотипа AA — на 2,5 мин (8,7%; P<0,001); генотипа AB — на 6,0 мин (18,5%; P<0,001). При этом потери молочного жира с пахтой опять же определил средний диаметр жировых шариков.

Решающим фактором при производстве сливочного масла, как показали исследования,

всё-таки является содержание жира в молоке. Молоко коров с генотипом ВВ по каппа-казеину, отличающееся наиболее высокой жирностью, имеющее наибольший средний диаметр жировых шариков, несмотря на пониженную их концентрацию, оказалось наиболее экономически выгодным для производства сладкосливочного масла. Расход молока животных третьей группы на производство 1 кг масла был меньше по сравнению с первой на 1,3 кг (5,3%), со второй — на 0,7 кг (2,9%), при этом использование молочного жира при сбивании было выше соответственно на 0,3 и 0,4%. В результате из молока коров генотипа ВВ получили масла больше, чем из молока коров генотипа АА, на 0,09 кг (5,5%), генотипа АВ — на 0,05 кг (30%).

Технологические свойства молока при изготовлении твёрдых сортов сыра определяются скоростью свертывания казеина под действием сычужного фермента и плотностью казеинового сгустка (табл. 4).

Результаты исследований показали, что лучшими сыродельными свойствами обладает молоко коров генотипа ВВ по каппа-казеину. В этой группе у 85,7% коров молоко сворачивалось за 15—40 мин, что является наиболее оптимальным в сыроделии, так как обеспечивает получение плотного эластичного сгустка. В группе коров генотипа АВ таких коров было 57,1%, генотипа АА — 14,3%. При этом в группе коров генотипа АВ появилось 14,3% коров, молоко которых сворачивается дольше 40 мин, а в группе генотипа АА — 57,1%. Из такого молока, как правило, получается рыхлый и дряблый сгусток, непригодный для изготовления твёрдых сыров высшего сорта.

Время свёртывания молока менее 15 мин также является нежелательным, так как сгу-

5. Технологические свойства молока при производстве твёрдых сортов сыра

Показатель Генотип по каппа-казеину

АА АВ ВВ

Продолжительность свёртывания сычужным ферментом, мин в т.ч. фаза коагуляции, мин фаза гелеобразования, мин Продолжительность обработки сгустка, мин Плотность сычужного сгустка, г/см2 Отход сухого вещества в сыворотку, % Влагоудерживающая способность сгустка, % Соотношение фракций, сгусток: сыворотка, % Расход цельного молока на получение 1 кг зрелого сыра, кг 36,9±1,2 28,5±1,0 8,4±0,5 54±3,1 1,98±0,03 53,6±0,9 54±0,24 28±72 12,6±0,31 32,3±0,9 26,0±0,8 6,3±0,3 56±2,6 2,64±0,04 50,8±0,6 63±0,21 33±67 10,8±0,26 28,7±1,0 23,9±0,6 4,8±0,4 59±2,8 3,12±0,02 48,9±0,7 68±0,18 36±64 10,0±0,23

сток получается излишне плотным, твёрдым и крошливым, что отрицательно сказывается на качестве сыра.

Следует отметить, что из молока 71,4% коров генотипа ВВ был получен плотный эластичный казеиновый сгусток, это больше по сравнению с животными генотипа АВ на 14,3%, генотипа АА - на 42,8%.

Из молока опытных коров были изготовлены образцы твёрдого сыра типа «Российский» (табл. 5).

При изготовлении сыра установили, что под действием сычужного фермента молоко коров генотипа ВВ сворачивалось за 28,7 мин, это быстрее по сравнению с генотипом АВ на

3.6 мин (11,2%; Р<0,05), генотипом АА — на 8,2 мин (22,2%; Р<0,001). Самое главное, что увеличение времени свёртывания молока происходило в большей степени за счёт увеличения продолжительности фазы гелеобразования, т.е. фазы формирования казеинового сгустка. Если фаза коагуляции молока коров генотипов АВ и АА увеличивалась по сравнению с генотипом ВВ, соответственно на 2,1 и 4,6 мин (8,8—19,2%; Р<0,05—0,01), то фаза гелеобразования на 1,5 и

3.6 мин (31,3—75,0%; Р<0,01—0,001).

Увеличение времени свёртывания молока,

обусловленное количеством казеина в белках молока, его фракционным составом, количеством кальция и фосфора, отразилось на качестве казеинового сгустка. Для производства твёрдых сортов сыра высшего качества плотность сычужного сгустка должна составлять 2,7—3,5 г/см2. Сгусток, полученный из молока коров генотипа ВВ, был эластичным, с плотностью 3,12 г/см2, что выше, чем у коров генотипа АВ, на 0,48 г/см2 (18,2%; Р<0,001), генотипа АА — на 1,14 г/см2 (57,6%; Р<0,001). Из рыхлого сгустка при обра-

ботке больше выделяется влаги с сывороткой, в которую попадает значительно больше сухих веществ молока. Это обусловило то, что влагоудерживающая способность сгустка из молока коров генотипов АВ и АА была ниже соответственно на 5 и 14% (Р<0,001), в результате потери сухого вещества с сывороткой увеличивалась на 1,9 и 4,7% (Р<0,05—0,01). Изменилось соотношение выхода сгустка и сыворотки в сторону уменьшения доли казеинового сгустка на 3 и 8%. Все эти изменения привели к тому, что расход молока коров генотипов АВ и АА на получение 1 кг зрелого сыра вырос по сравнению с коровами генотипа ВВ по каппа-казеину соответственно на 0,8 и 2,6 кг (8,0—26,0%; Р<0,05—0,001).

Заключение. Определение генотипа коров по каппа-казеину может служить своего рода тестом технологических свойств производимого ими молока, особенно по сыропригодности. Для производства сладкосливочного масла и сыра рекомендуется использовать молоко коров ВВ и АВ генотипов по каппа-казеину, для производства твёрдых сортов сыра высшего качества предпочтительнее молоко коров генотипа ВВ. Молоко коров генотипа АА следует использовать как питьевое молоко или как сырье для производства других видов молочной продукции.

Литература

1. Хаертдинов Р.А., Афанасьев М.П., Губайдуллин Э.С. Содержание белковых фракций и влияние их уровня на технологические свойства молока // Молочное и мясное скотоводство. 1997. № 5. С. 17—18.

2. Галлямова А.Р., Исламова С.Г. Каппа-казеин — важнейший селекционный критерий в молочном скотоводстве // Молочное и мясное скотоводство. 2008. № 2. С. 17—18.

3. Тинаев А.Ш., Калашникова Л.А., Аджибеков К.К. Хозяйственно-полезные признаки чёрно-пёстрого скота с разными генотипами каппа-казеина // Молочное и мясное скотоводство. 2005. № 5. С. 30—32.

4. Антонова В.С., Соловьёв С.А., Сечина М.А. Технология молока и молочных продуктов. Оренбург: ИЦ ОГАУ, 2003. 440 с.