Сопряженность показателей компонентного состава молока голштинизированных коров
Сопряженность показателей компонентного состава молока голштинизированных коров
Аннотация
В статье представлены материалы по изучению связи между биомаркерами состава молока как фенотипических маркеров, отражающих энергетический статус коровы, процессы метаболизма, состояние здоровья. Данные по составу молока коров голштинской породы получены в опытном стаде ПЗ «Ладожский» (филиал ВИЖ им. Л.К. Эрнста). Компонентный состав молока коров определяли в лаборатории селекционного контроля качества молока ВИЖ им. Л.К. Эрнста на автоматическом анализаторе CombiFoss 7 DC. Суточная продуктивность в среднем составила 22,8 кг молока, массовые доли: жира – 3,88, общего белка – 3,51, лактозы – 4,83, казеина – 2,82 %% (р<0,001). Содержание мочевины в молоке в среднем составило 31,36 мг×100 млˉ¹, ацетона – 0,06 ммоль/л, бета-гидроксимасляной кислоты – 0,02 ммоль/л, точка замерзания – 532,3×10ˉ³ °С (р <0,001). Количество соматических клеток в молоке составляет 767,2 тыс. ед., диференциация соматических клеток в среднем– 62,8% (р <0,001). Коэффициент корреляции между массовой долей жира и сухим веществом составил 0,93, массовой долей жира и жирными кислотами высоко достоверными и составили от 0,83 до 0,94. Средние положительные, но высоко достоверные значения коэффициента корреляции отмечаются между общим и истинным белком и МДЖ% (0,52;0,53), казеином и МДЖ% (0,57). Статистически значимой умеренной положительной корреляции между суточным удоем и массовой долей лактозы (0,32); МДЖ% и трансизомерами (0,31). А также массовыми долями истинного и общего белка, СОМО, сухим веществом, казеином и отдельными жирными кислотами от 0,3 до 0,49, мочевиной и точкой замерзания (0,37), между жирными кислотами от 0,34 до 0,49, КСК и ДКСК (0,39). Имеется отрицательная корреляция между суточным удоем и основными селекционными признаками – МДЖ и МДБ, соответственно, -0,27 и -0,44.
1. Введение
В настоящее время совокупное увеличение удоя, улучшение качества молока и функциональных признаков животных (долголетие, фертильность, здоровье) являются основной целью многих программ разведения .
Современный молочный скот отличается более высокой молочностью по сравнению с теми животными, что разводили 20-30 лет назад, поэтому требуется другой подход к управлению стадом, принятие новых селекционно-генетических решений .
Для молочного животноводства большое значение имеет состав молока, т.к. он определяет как экономическую ценность молока, так и информирует о физиологическом статусе коровы. Современные методы измерения компонентов молока в процессе доения позволяют получать актуальную информацию о текущем состоянии здоровья и продуктивности каждой коровы в отдельности при общем мониторинге стада в целом, что дает возможность повышения эффективности менеджмента или управления . Компонентный состав молока в достаточной мере подвержен влиянию факторов окружающей среды, в этой связи определение биомаркеров состава молока как фенотипических маркеров, отражающих энергетический статус коровы, процессы метаболизма, состояние здоровья и питательность рациона, могут служить простым инструментом в оценке менеджмента стада.
Массовая доля жира в молоке коров меняется в пределах от 3,0 до 6,0%, но чаще находится от 3,5 до 4,7%. Около 98% молочного жира составляют триглицериды, которые представляют собой сложную смесь и именно они оказывают существенное и прямое влияние на свойства молочного жира. Молочный жир среди пищевых жиров имеет самый сложный жирно кислотный состав. Некоторые из жирных кислот содержатся в очень малых количествах, но вносят свой вклад в уникальный и желательный вкус молочного жира и масла. Например, β – гидроксжирные кислоты – C14:0 и C16:0, самопроизвольно образуют лактоны при нагревании, которые усиливают вкус сливочного масла .
Изучение влияния добавок на структурный состав молочного жира и соотношение жирных кислот широко исследуется зарубежными и отечественными авторами как один из возможных инструментов повышения питательной ценности получаемого молока с улучшенными технологическими качествами для дальнейшей переработки , .
Как известно, белки молока синтезируются в молочной железе, но 60% аминокислот, используемых для построения белков, коровы получают из рациона. Содержание общего молочного белка и аминокислотный состав варьируются в зависимости от породы коровы и индивидуальных генетических особенностей животных. В коровьем молоке примерно 82% молочного белка составляет казеин, а остальные 18% – сывороточный белок .
В настоящее время помимо увеличения надоев, повышения содержания белка и жира в молоке все больше внимания уделяется качественным параметрам состава молока. Так, исследователи связывают низкую вариабельность содержания лактозы в молоке с физиологическими процессами в молочной железе, а также отмечают отрицательные фенотипические корреляции с числом соматических клеток и маститом, в связи с этим изменения лактозы в молоке в течение жизни коровы рассматривают как «индикатор памяти молочной железы» .
Молочная железа коров до 90% подвержена влиянию средовых условий и число соматических клеток в молоке зависит от состояния здоровья животного, стадии лактации, условий содержания и технологии доения. Ключевым индикатором, который используется для выявления случаев возникновения мастита субклинической и клинической форм в молочных стадах является количество соматических клеток (КСК). Нарушение структурно-механических свойств молока снижает качество молочных продуктов, т.к. повышается вероятность увеличения содержания влаги, появление горького вкуса, снижение пригодности консистенции , .
Ряд исследований показал, что помимо определения общего количества соматических клеток (КСК), включение в анализ дифференциации их числа (ДКСК) дает более точное описание состояния здоровья вымени молочных коров и диагностики или прогнозирования в дальнейшем возникновения маститов .
Такие показатели, как содержание мочевины, ацетона, бета-гидроксимасляной кислоты и точка замерзания отражают реакцию животного не только на изменение рациона, но и на метаболические нарушения в организме животного. Отслеживание в молоке концентраций вышеуказанных метаболитов может помочь в вопросе мониторинга физиологического статуса коровы в течение всей лактации , , . Мочевина молока является признаком с низкой наследуемостью и повторяемостью, ее корреляции с другими показателями молочной продуктивности колеблятся от низкой до умеренной , .
При селекции по многому числу признаков очень важно знать связь между ними. По мнению Л.К. Эрнста (1995) «...важно, прежде всего, изучение фенотипических корреляций, например между удоем и содержанием жира, между удоем и содержанием белка в молоке, а также между жирномолочностью и белковомолочностью и т.д.» .
При наличии положительной корреляции между сравниваенмыми признаками отбор по каждому из них автоматически приводит к улучшению одного из них. При отрицательных корреляциях селекция может привести к снижению одного из признаков. Из-за отсутствия связи, можно утверждать, что отбор животных по основному признаку не влияет на развитие других признаков .
В работе автора отмечалось, что корреляция между продуктивностью (удоем) и жиром была высокой (r=1,94) . Исследование, проведенное Шендаковым А. И. и Шендаковой Т.A. показало, что наиболее высокая связь между количеством молока и его жирностью была зафиксирована у первотёлок (r =0,395) .
Согласно результатам исследований, проведенных Г. В. Мкртчян, уровень содержания белка в молочном жире и белке практически не изменяется, а взаимосвязь содержания жира и белка является положительной и высоко достоверной .
Таким образом, совокупность мер по организации менеджмента стада (кормления, содержания и доения), своевременное проведение ветеринарных мероприятий и контроля физиологического состояния могут способствовать достижению максимальных результатов реализации продуктивного и генетического потенциала животных.
2. Методы и принципы исследования
Экспериментальные результаты по составу молока коров голштинской породы получены в опытном стаде ПЗ «Ладожский» (филиал ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста, Краснодарский край). Компонентный состав молока коров определяли в лаборатории селекционного контроля качества молока ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста на автоматическом анализаторе CombiFoss 7 DC (Фирма «FOSS», Дания), который определяет 25 показателей и состоит из MilkoScan и Fossomatic 7 DC.
Общая база данных коров опытного хозяйства включает 12313 наблюдений. Пробы молока отбирали при проведении контрольных доек в пластиковые стаканчики (объемом 50 мл), при этом использовался консервант «Microtabs» (США).
Созданная база данных компонентного состава молока явилась основой для изучения популяционно-генетических параметров и определения изменчивости содержания в молоке массовой доли жира, белка, казеина, лактозы, сухого вещества, сухого обезжиренного молочного остатка, следов ацетона и бета-гидроксибутирата, концентрации мочевины, точки замерзания, кислотности, ряда жирных кислот, трансизомеров жирных кислот, количества соматических клеток.
Средние значения и их стандартные ошибки для изученных показателей рассчитывали с использованием пакета «Анализ данных» в среде MS Excel 2013. Для выявления степени зависимости одного показателя от другого использовали метод статистического исследования – корреляционный анализ.
По результатам исследований с помощью инфракрасной спектрометрии молока в условиях опытного стада ПЗ «Ладожский» нами создана база данных прямых фенотипов коров голштинской породы.
Исследования выполнены в рамках темы ГЗ Минобрнауки FGGN-2024 – 0013, регистрационный № 124020200029-4.
3. Результаты и обсуждение
Результаты комплексного анализа молока позволили получить сведения о состоянии обмена веществ в организме коров. Баланс рубцового пищеварения имеет основополагающее значение как для получения качественной продукции в большем количестве, так и для гарантий состояния здоровья и благополучия животных .
Суточная молочная продуктивность коров голштинской породы и компонентный состав показателей молока в среднем и в диапазоне значений представлены в таблице 1.
Анализируя полученные образцы молока, мы пришли к выводу, что суточная продуктивность в среднем составила 22,8 кг молока, массовые доли: жира – 3,88, общего белка – 3,51, лактозы – 4,83, казеина – 2,82 %% (р <0,001).
В стаде увеличивается число коров, имеющих повышенную жирность и белокомолочность, а также сочетающих высокие удои с пониженной жирностью и белком. Одновременно, количество животных, сочетающих пониженные удой и содержание процента жира с повышенной белковостью молока, также увеличивается.
Содержание в молоке с высокой достоверностью мочевины в среднем 31,36мг×100 млˉ¹ , ацетона – 0,06 ммоль/л, бета-гидроксимасляной кислоты – 0,02 ммоль/л, точка замерзания – 532,3×-10ˉ³ °С. Количество соматических клеток в молоке высокое и достоверно составляет 767,2тыс. ед., диференциация соматических клеток в среднем – 62,8%.
Таблица 1 - Суточная молочная продуктивность и компонентный состав молока коров голштинской породы в опытном стаде ПЗ «Ладожский»
Показатели | Единицы измерения | Значение | ||
М±m | min | max | ||
Количество проб/гол. | штук | 8,9 | 5,0 | 12,0 |
Суточный удой | кг | 22,8±6,8*** | 1,5 | 49,0 |
МДЖ | % | 3,88±0,97*** | 0,73 | 6,94 |
МДБ(истинный) | % | 3,35±0,47*** | 2,07 | 4,84 |
МДБ(общий) | % | 3,51±0,43*** | 2,28 | 4,89 |
МДЛ | % | 4,83±0,21*** | 4,06 | 5,49 |
СОМО | % | 9,20±0,51*** | 7,53 | 10,76 |
СВ | % | 12,99±1,23*** | 9,11 | 17,00 |
МДК | % | 2,82±0,39*** | 1,71 | 4,05 |
Ацетон | ммоль/л | 0,06±0,07*** | -0,12 | 1,38 |
БГБ | ммоль/л | 0,02±0,04*** | -0,09 | 0,67 |
Мочевина | мг×100 млˉ¹ | 31,36±9,38*** | 4,3 | 58,9 |
Точка замерзания | (×-10ˉ³ °С) | 532,3±9,9*** | 493,0 | 566,0 |
Кислотность | pH | 6,6±0,06*** | 6,34 | 6,78 |
C14:0 | г/100 г | 0,39±0,10*** | 0,111 | 0,735 |
C16:0 | г/100 г | 0,94±0,24*** | 0,241 | 1,782 |
C18:0 | г/100 г | 0,32±0,1*** | 0,0 | 0,669 |
C18:1 | г/100 г | 1,14±0,27*** | 0,206 | 2,158 |
ДЦЖК | г/100 г | 1,44±0,42*** | 0,064 | 2,775 |
СЦЖК | г/100 г | 1,47±0,39*** | 0,398 | 2,759 |
МНЖК | г/100 г | 1,09±0,26*** | 0,225 | 2,069 |
ПНЖК | г/100 г | 0,13±0,03*** | 0,027 | 0,224 |
НЖК | г/100 г | 2,50±0,67*** | 0,403 | 4,618 |
КЦЖК | г/100 г | 0,50±0,15*** | 0,02 | 0,984 |
ТЖК | г/100 г | 0,09±0,04*** | 0,0 | 0,213 |
КСК | тыс. ед. | 767,2±1260,1*** | 3,0 | 9829 |
ДКСК | % | 62,8±26,70*** | 0,0 | 97,3 |
Примечание: *** - р <0,001; n=12313 образцов
Несмотря на то, что существует достаточно информации о коэффициентах корреляционной зависимости между признаками, остается множество вопросов в связи с этими данными, так как они затрагивают все важные вопросы селекции , . Одна из проблем заключается в том, насколько правомерно использовать простую модель для прогнозирования продуктивности.
На рисунке 1 представлены фенотипические корреляции компонентного состава биомаркеров молока коров исследуемой выборки стада ПЗ «Ладожский».
Расчет «значимости взаимосвязи» (достоверность корреляции) проведен по всем биомаркерам и в большинстве связи достаточно высоко достоверны. Рассчитанная нами величина коэффициентов корреляции показывает разнообразный характер этих связей.
Чем больше положительных корреляций между признаками, тем легче и эффективнее их использовать для отбора .
Анализируя по показателям компонентного состава молока коэффициенты корреляции, необходимо отметить, что высоко достоверный и сильный положительный коэффициент корреляции между массовой долей жира и сухим веществом составил 0,93.
Совокупность коэффициентов корреляций между массовыми долями жира и жировыми кислотами оказалась очень тесной и высоко достоверной, достигнув уровня 0,84-0,94 соответственно.
Взаимосвязи массовых долей истинного и общего белка, а также казеина достигли очень высокого и достоверного значения и равны 1,0. Наивысшая корреляция между массовым содержанием истинного белка и сухого обезжиренного молочного остатка составила 0,8.
Статистически достоверен высокий показатель корреляции между массовой долей молочного белка и сухим обезжиренным молочным остатком, равный 0,9. Положительные коэффициенты корреляции сухого вещества с показателями жирных кислот молока взаимосвязаны в диапазоне от высоких значений (0,75) до очень высоких (0,91).
Показатели жирных кислот молока с высокой достоверностью коррелируют между собой и составляют от сильных 0,7 до очень высоких 0,98.
Исследователи уделяют большое внимание изучению взаимосвязи между жиром и белком в молоке , , . Для этого необходимо найти возможность увеличить один компонент при селекции, основанной на другом показателе.
При анализе полученных нами данных отслеживается зависимость между показателями МЖД и МДБ, то есть при возрастании значения жира происходит увеличение белка в молоке, и наоборот. Средние положительные, но высоко достоверные значения коэффициента корреляции отмечаются между общим и истинным белком и МДЖ% (0,52;0,53), казеином и МДЖ% (0,57).
Для жирных кислот связь с МДЖ ожидаемо была позитивно тесной и составляла 0,66-0,97, за исключением ТЖК (0,31).
Между СОМО, сухим веществом, казеином и отдельными жирными кислотами корреляция средняя и составила от 0,51 до 0,67, трансжирами и отдельными жирными кислотами 0,57-0,6.
Между отдельными жирными кислотами достоверно выявлена средняя корреляционная взаимосвязь в диапазоне от 0,53 до 0,67.
Интересным представляется выявленное в ходе нашего анализа наличие статистически значимой умеренной положительной корреляции между суточным удоем и массовой долей лактозы (0,32); МДЖ% и трансизомерами (0,31). А также массовыми долями истинного и общего белка, СОМО, сухим веществом, казеином и отдельными жирными кислотами от 0,3 до 0,49, мочевиной и точкой замерзания (0,37), между жирными кислотами от 0,34 до 0,49, КСК и ДКСК (0,39).
При отрицательной фенотипической корреляции увеличение одного показателя влечет за собой уменьшение другого .
Когда наблюдается отрицательная зависимость между хозяйственно-полезными свойствами, требуется проводить селекцию одновременно по обоим признакам для постепенного изменения отрицательной связи в положительную между ними.
Рисунок 1 - Фенотипические корреляции между показателями компонентного состава молока коров исследуемой выборки стада ПЗ «Ладожский»
Для каждого стада характерны различные генетические типы, которые сочетают высокие удои и низкий жир, а также такие животные, как те, у кого при высоком удое наблюдается повышенное количество жира в молочной продукции. Очевидно, что отбор в таком стаде даст ощутимые сдвиги по обоим показателям.
Аналогичным образом в этом исследовании наблюдалась достоверно отрицательная корреляционная связь между показателем суточный удой и массовыми долями истинного и общего белка, казеина -0,44-0,45, и между КСК и МДЛ -0,36.
Полученный материал показывает, что по метаболитам обмена веществ наблюдались отрицательные взаимосвязи с основными компонентами молока для ацетона и БГБ, тогда как для концентрации мочевины они практически отсутствовали.
4. Заключение
Таким образом, для оказания влияния на повышение значений положительных корреляций между желаемыми для нас признаками и, в итоге, на возможный рост показателей молочной продуктивности у животных, сочетающих желательные качества, необходимо проводить отбор таких быков-производителей и коньюгацию с животными, сочетающими повышенные показатели уровня молочной продуктивности с качественными характеристиками. В хозяйстве ведется целенаправленная работа по внедрению в стаде крупного рогатого скота индивидуального подбора родительских пар для получения более однородного в генетическом выражении потомства с целью дальнейшего изучения процесса наследования количественных признаков, в том числе и показателей компонентного состава молока. Мы считаем, что это позволит нам проводить оценку генотипа будущих коров на основе фенотипирования хозяйственно-полезных качеств каждого животного с более высокой точностью.