• Зоотехния и ветеринария
• Научные исследования

24.11.2023

Анализ взаимосвязи компонентного состава молока и биомаркеров крови голштинизированных коров

Молоко относится к основным продуктам питания человека. Молокоперерабатывающая промышленность учитывает комплекс показателей его состава и качества, что является одним из основных факторов, влияющих на эффективность молочного скотоводства.

В последние годы возрастает интерес к качеству молочных продуктов питания, что подразумевает под собой контроль качествасырого молока, так как именно компонентный состав молока напрямую влияет на технологические и вкусовые характеристики. Например, на качество таких молочных продуктов, как сливочное масло, сметана, сыров, непосредственное влияние оказывает уровень содержания жирных кислот в молоке.

В настоящее время основной задачей в селекции молочного скота остается повышение продуктивности коров, однако улучшение качества получаемой продукции становится всё более актуальным во всех странах с развитыми системами молочного скотоводства. В то же время немаловажным фактором остается физиологическое состояние коров, которое необходимо учитывать при работе над увеличением продуктивности в связи с возрастающей при этом напряженностью физиологического статуса организма коров, возрастанием метаболического стресса.

Принимая во внимание перспективы использования биохимических показателей крови в селекционно-племенной работе, следует отметить, что природа корреляций между компонентами крови и признаками продуктивности животных основана на твердо установленных фактах, определяющих роль генов в синтезе белков. Продуктивность животных всегда связана с усилением отдельных направлений обмена веществ, и в этом отношении значительный интерес представляют ферменты крови.

В решении этих вопросов существенную пользу может принести поиск потенциальных биомаркеров, сигнализирующих о формировании физиологического статуса и дальнейшей реализации продуктивности особей.

Использование показателей состава молока коров как предиктивных маркеров статуса здоровья поможет в улучшении качества молочной продукции, организации менеджмента стада, а также селекции молочного скота при разведении высокоинтенсивного типа коров для увеличения продолжительности производственного использования животных.

Многими зарубежными и российскими учеными показано, что у жвачных животных существует определенная сопряженность между биохимическими показателями крови и качественным составом молока. Высокая положительная корреляция выявлена между концентрацией мочевины в молоке и крови коров, а также умеренная — между мочевиной и удоем.

Некоторые авторы своими исследованиями, проведенными на коровах голштинской породы с двумя уровнями продуктивности (7000 кг и 10000 кг молока), подтверждают, что показатели гепатоспецифичных ферментов крови (АСТ и АЛТ) положительно коррелируют с суточным удоем, содержанием жира, белка и лактозы в молоке, холестерин крови — с суточным удоем.

При исследовании взаимосвязи между показателями химического состава молока и биохимического состава крови коров латвийской породы обнаружены высокие положительные коэффициенты корреляции (р < 0,05) в ряду показателей: АСТ крови — протеин молока (r = 0,82), белок крови — молочный белок (r = 0,90–0,92), альбумины крови — белок молока (r = 0,96), мочевина крови — молочный белок (r = 0,93–0,98) [3]. Была изучена сопряженность между отдельными продуктивными признаками и показателями молока у коров симментальской породы, при этом были обнаружены положительные корреляции между холестерином крови и жиром в молоке, белком в крови и молоке, активностью АСТ и АЛТ и удоем. Исследователи предполагают, что выявленные взаимосвязи могут служить селекционным признаком при отборе молочного скота.

Знание существующих уровней и взаимосвязей между различными показателями крови и молока важно для анализа и мониторинга гомеостаза организма высокопродуктивных молочных коров.

Цель работы — оценка физиологического состояния коров на основе анализа маркеров крови и показателей качества молока для выявления закономерностей взаимосвязи между выбранными интерьерными компонентами и прогнозированием состояния здоровья животного.

Материал и методы

Экспериментальное исследование проведено на базе племенного завода «Ладожский» (Краснодарский край, Россия) — филиала ФГБНУ «ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста) в 2021–2022 гг.

Коровы находились в одинаковых условиях содержания на рационах, принятых в хозяйстве. Были отобраны образцы крови и сырого молока от клинически здоровых дойных коров голштинизированной черно-пестрой породы (выборка — 91 голова).

Кровь для исследования отбирали однократно от каждой головы с использованием пластиковых вакуумных пробирок с активатором свертывания из-под хвостовой вены у коров, не имеющих признаков заболеваний.

Экспериментальные процедуры, использованные в исследовании, не противоречат Европейской конвенции по защите позвоночных животных (ETS N 123 — Страсбург, 18 марта 1986 г.) и N 498-ФЗ Российской Федерации (ст. 4).

Сыворотку крови получали методом отстаивания цельной крови и ретракции кровяного сгустка с последующим центрифугированием. Полученную сыворотку исследовали фотометрическим методом на автоматическом биохимическом и иммуноферментном анализаторе крови Chem Well (Awareness technology, США) в лаборатории отдела биохимии и физиологии сельскохозяйственных животных ФГБНУ «ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста». В сыворотке крови определяли показатели азотистого обмена, активности аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ); углеводного обмена — по уровню глюкозы; липидного обмена — по уровню холестерина, общего билирубина; минерального обмена — по содержанию хлоридов, железа, неорганического фосфора, магния.

Исследование состава молока коров проведено по результатам индивидуального отбора проб во время контрольных доений в соответствии с требованиями ГОСТ13928-84 и ГОСТ 26809.1-2014. Суточный отбор проб проводился в утреннюю и вечернюю дойку в один стаканчик. Состав молока был определен в лаборатории селекционного контроля качества молока на анализаторе Combi Foss 7 (Foss Electric, Дания), работающего на основе метода инфракрасной Фурье-спектроскопии (ИФС).

В исследование были включены 20 параметров состава молока:

• массовая доля жира (МДЖ),
• массовая доля белка (МДБ),
• массовая доля лактозы (МДЛ),
• сухое вещество (СВ),
• сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО),
• точка замерзания (ТЗ),
• мочевина,
• ацетон,
• бета-гидроксибутират (БГБ),
• казеин,
• жирные кислоты.

Полученные данные о продуктивности, взаимосвязи компонентного состава молока и крови коров, достоверности показателей рассчитаны в программе MS Excel 2013 (США).

Результаты и обсуждение

Длительное время селекционная работа была направлена на повышение содержания жира в молоке, и должного внимания другим показателям, как содержание белка, сухого вещества в молоке, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), не уделялось. Но именно эти показатели оказывают влияние как на выход, качество, так и на питательную ценность молока и продуктов его переработки.

По результатам исследований рассчитаны взаимосвязи компонентного состава молока и крови коров (табл. 1). Многие корреляции совпадали во все периоды лактации.

Так, средняя положительная взаимосвязь отмечалась для АСТ с таким биомаркером состояния обмена веществ, как ацетон r = 0,596. Умеренная корреляция проявилась для взаимосвязи АСТ с бета-гидроксибутиратом r = 0,390, а АСТ с жирными кислотами — от r = 0,333 до r = 0,430 по разным кислотам.

Для суточного удоя умеренные положительные корреляции отмечались с фосфолипидами r = 0,364, холестерином r = 0,324, альбумином r = 0,316 и магнием r = 0,309. Умеренная взаимосвязь между холестерином и лактозой составила r = 0,408 и между холестерином и СОМО — r = 0,307. Прямая умеренная взаимосвязь r = 0,376 — между лактозой и АЛТ, r = 0,361 наблюдалась между лактозой и альбумином, r = 0,455 — между лактозой и фосфолипидами. Умеренная прямая корреляция между трансизомерами и щелочной фосфатазой составила r = 0,309, трансизомерами и хлором — r = 0,259.

Умеренные обратные корреляции проявились в отношении «суточный удой — эритроциты» r = 0,312. Отрицательные умеренные взаимосвязи отмечались для стеариновой кислоты с общим белком крови r = -0,301, жирных кислот (полиненасыщенных, стеариновой, длинноцепочечных, олеиновой, мононенасыщенных) c холестерином от r = -0,347 до r = -0,423, жирных кислот (мононенасыщенных, короткоцепочечных, полиненасыщенных, стеариновой) c мочевиной от r = -0,301 до r = -0,378, жирных кислот (длинноцепочечных, олеиновой, стеариновой, мононенасыщенных) c фосфолипидами от r = -0,360 до r = -0,386. Слабые отрицательные корреляции сложились для жирных кислот (длинноцепочечных, стеариновой, олеиновой) с альбумином от r = -0,249 до r = -0,269, жирных кислот (короткоцепочечных, стеариновой, олеиновой, мононенасыщенных, длинноцепочечных) и глюкозой от r = -0,206 до r = -0,284. Умеренные обратные корреляции между трансизомерами и холестерином r = -0,385, трансизомерами и мочевиной r = -0,428. Слабые обратные корреляции: суточный удой с АСТ r = -0,292, суточный удой с гематокритом r = 0,291. Также слабые обратные корреляции между трансизомерами и фосфолипидами r = -0,280, трансизомерами и АЛТ r = -0,251, трансизомерами и глобулином r = -0,248. Для количества соматических клеток была отмечена слабая обратная корреляция с кальцием r = -0,230.

Взаимосвязи остальных компонентов молока и крови (как прямые, так и обратные) оказались слабыми и очень слабыми. Рассчитанные коэффициенты корреляции между компонентами молока и крови подтверждаются исследованиями других авторов, утверждающими, что молоко обладает большим потенциалом для прогнозирования метаболитов крови и метаболического статуса коров.

Совокупный анализ компонентного состава молока и биохимических параметров крови выявил наиболее вариабельные параметры крови, связанные с показателями состава молока. Наибольшую значимость для исследованной выборки коров сыграли такие биомаркеры крови, как альбумин, холестерин, фермент переаминирования аспартатаминотрансфераза, фосфолипиды и эритроциты (табл. 2). Они были связаны с изменчивостью жирных кислот молока, остаточных метаболитов обмена веществ, показателями удоя и выхода молочной продукции.

Для оценки белкового обмена определили общий белок и один из его составляющих — альбумин. Этот показатель поможет понять, достаточно ли протеина в рационе. Так, при некотором превышении нормы содержания альбуминов в крови уровень суточного удоя достоверно менялся в сторону роста (р < 0,01). Превышение нормы содержания альбуминов в крови несколько увеличило уровень лактозы (р < 0,01), но при этом снизилась массовая доля жира (р < 0,05) в молоке.

Оценивая содержание общего холестерина в крови, можно сказать, что при повышенном уровне холестерина достоверно увеличились уровни содержания лактозы (р < 0,01), сухого обезжиренного молочного остатка (р < 0,001), казеина (р < 0,05) в молоке. Существует возможная вероятность некоторого перекорма животных концентрированными кормами. Стоит отметить, по полученным данным, что при увеличении холестерина крови недостоверно, но несколько снизился уровень большинства жирных кислот в молоке, за исключением миристиновой. Инфильтрация жира в печень может также повлиять на концентрации некоторых компонентов крови в начале лактации.

Стоит отметить, что активность такого печеночного фермента переаминирования, как аспартатаминотрансферазы (АСТ), выше нормы привела к снижению суточного удоя молока, но при этом к достоверному повышению массовой доли жира (р < 0,01), сухого вещества (р < 0,01), точки замерзания (р < 0,05), изменению соотношения уровня содержании насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (р < 0,05, р < 0,01). Как известно, уровень содержания АСТ в крови повышается при периодическом скармливании животным, возможно, недоброкачественных кормов, следствием этого является развитие различных патологий в печени. Между тем для глубоко стельных коров допускается незначительное повышение уровня ферментов крови.

Некоторое увеличение выше нормы уровня фосфолипидов в крови достоверно привело к увеличению содержания уровня лактозы в молоке (р < 0,05), при этом у части жирных кислот (насыщенные, пальмитиновая, олеиновая, мононенасыщенные, среднецепочечные и длинноцепочечные) уровень недостоверно снизился.

Повышенное число содержания эритроцитов в крови по сравнению с нормой привело к некоторому падению суточной молочной продуктивности (на 3,7 кг) и достоверному увеличению содержания трансизомеров (р < 0,05) в молоке.

Влияние точки замерзания молока как маркера технологических свойств переработки молочной продукции не установлено.

Полученные результаты важны для выявления различных биохимических путей при оценке направлений дальнейшей селекции молочного скота при разведении высокоинтенсивного типа коров.

Выводы

Анализ показателей молока, биохимического состава крови и корреляционных связей между показателями молока и крови у коров голштинизированной черно-пестрой породы подтвердил некоторые закономерности, выявленные другими авторами. Получены высокие положительные коэффициенты корреляции между активностью АСТ крови и качественного состава молока (содержание жира, белка и лактозы), положительная связь между холестерином крови и содержанием жира в молоке и отрицательная взаимосвязь между глюкозой крови и температурой замерзания молока.

Таким образом, на основании проведённых исследований можно считать целесообразными дальнейшие исследования по выявлению структуры взаимосвязей между показателями молока и химического состава крови на больших выборках с учетом возможных генотипических различий и вариабельности причинно-следственных связей.

Об авторах

Галина Геннадьевна Карликова, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела популяционной генетики и генетических основ разведения животных, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, пос. Дубровицы, д. 60, Подольск, Московская обл., 142132, Россия

https://orcid.org/0000-0002-9021-1404; karlikovagalina@yandex.ru

Ирина Алексеевна Лашнева, ведущий специалист отдела популяционной генетики и генетических основ разведения животных, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, пос. Дубровицы, д. 60, Подольск, Московская обл., 142132, Россия

https://orcid.org/0000-0009-4276-8782

Александр Александрович Сермягин, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом популяционной генетики и генетических основ разведения животных, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, пос. Дубровицы, д. 60, Подольск, Московская обл., 142132, Россия

https://orcid.org/0000-0002-1799-6014

УДК 636. 237. 23: 637. 04: 637.661 DOI: 10.32634/0869-8155-2023-373-8-41-47