Как особенности рациона питания дойной коровы влияют на плотность и химический состав молока (белки, жиры, углеводы, витамины, минералы)

Научный редактор:
  • Людмила Феоктистова,

    эксперт по кормлению КРС

Основную прибыль предприятия молочного животноводства получают за счет реализации молока, которая возможна, только если продукция прошла ветеринарно-санитарную экспертизу. Специалисты Госветслужбы проверяют органолептические свойства (вкус, цвет, запах), содержание жиров и белков, бактериальную обсемененность и количество соматических клеток в молоке. Какими должны быть химический состав (включая белки, жиры, углеводы, витамины, минералы) и плотность коровьего молока, как эти показатели зависят от особенностей питания дойной коровы на ферме и как подходить к вопросам рациона кормления крупного рогатого скота молочного направления — читайте в нашей статье.

Химический состав коровьего молока (белки, жиры, углеводы, витамины и минералы)

В молоке содержится очень много необходимых питательных веществ: оно является важным источником диетической энергии, высококачественных белков и жиров, кальция, магния, селена, рибофлавина, витамина B12, пантотеновой кислоты и других полезных компонентов.

Основные составляющие молока — это белки, углеводы, молочный жир, витамины и минералы, а также ферменты.

На цвет, вкус и состав молока очень сильно влияет вид молочного животного, его порода, возраст и рацион, а также стадия лактации, номер лактации, система содержания, физическая среда и сезон.
Белок составляет около 3,5 процента, жир — от 3 до 4 процентов сухого вещества коровьего молока. В некоторых случаях жирность может достигать и 5,5 процентов, лактоза — 5 процентов. Общий химический состав коровьего молока варьируется в зависимости от породы, стадии лактации и рациона.

Содержание белков в молоке

Белки представляют собой цепочки молекул аминокислот, соединенных пептидными связями. Каждый белок имеет свою собственную аминокислотную последовательность. Белки молока содержат все незаменимые аминокислоты, необходимые человеку.

Белки образуются в молочной железе, но 60% аминокислот, используемых для построения белков, коровы получают из рациона. Содержание молочного белка и аминокислотный состав молока зависят от породы коровы и индивидуальной генетики животных.

Молочный белок делится на две категории, в зависимости от состава и химических свойств:
  • Казеиновые белки содержат фосфор и будут осаждаться при рН 4,6.
  • Белки сыворотки не содержат фосфора и остаются в молоке даже при рН 4,6.

В коровьем молоке примерно 82% молочного белка составляет казеин, а остальные 18% — сывороточный белок.

Казеины бывают нескольких типов, каждый из которых имеет собственный аминокислотный состав, генетические вариации и функциональные свойства. Комплекс казеинов в молоке называется мицеллой.

Мицеллы казеина имеют сферическую форму и диаметр от 0,04 до 0,3 мкм, что намного меньше, чем шарики жира, размер которых составляет примерно 1 мкм в гомогенизированном молоке.
Мицеллы казеина — это пористые структуры, которые позволяют воде свободно перемещаться внутрь и наружу мицеллы.

В составе казеинов присутствует большое количество фосфатов, что позволяет им связываться с кальцием и образовывать соли фосфата кальция. При большой концентрации фосфатов молоко может содержать гораздо больше кальция, поэтому казеиновые белки являются хорошим источником кальция.

Белки сыворотки включают ß-лактоглобулин, α-лактальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, лактоферрин, трансферрин и многие второстепенные белки и ферменты. Каждый такой белок имеет свой характерный состав. Фосфора в них нет, но есть большое количество серосодержащих аминокислот. Они образуют дисульфидные связи внутри белка, в результате чего цепь приобретает компактную сферическую форму.

Дисульфидные связи могут быть разорваны, что приведет к потере компактной структуры. Этот процесс называется денатурацией.
Денатурация белка полезна при производстве йогурта, так как дает возможность связывать большее количество воды, что улучшает текстуру продукта.

Белки могут разрушаться под действием ферментов или света. Основной причиной распада белков являются ферменты, называемые протеазами. Молочные протеазы поступают из нескольких источников: нативное молоко, воздушно-капельное бактериальное загрязнение, бактерии, специально добавленные для ферментации, или соматические клетки, присутствующие в молоке.

Нежелательная деградация (протеолиз) приводит к неприятному привкусу молока и ухудшению его качества.

Две аминокислоты в молоке, метионин и цистеин, чувствительны к свету и могут разлагаться под воздействием света. Это приводит к неприятному привкусу молока и потере питательной ценности этих двух аминокислот.

Высокотемпературная обработка может вызвать взаимодействие между казеином и белками молочной сыворотки, которое влияет на функциональные, но не на питательные свойства. При высоких температурах ß-лактоглобулин может образовывать слой поверх мицеллы казеина. Это свойство используется в производстве сыра для предотвращения сгустков.

Сывороточные белки более чувствительны к теплу, чем казеины. Если пастеризация не сильно влияет на их структуру и питательные свойства, то более высокие температуры могут вызвать денатурацию ß-лактоглобулина. Это свойство полезно в производстве йогурта.

Как особенности кормления коровы на ферме влияют на состав белков молока

В промышленном молочном животноводстве наиболее часто применяют общесмешанный рацион. Он отвечает физиологическим потребностям животного и способствует лучшему перевариванию питательных веществ. Его компоненты попадают в желудочно-кишечный тракт одновременно, дополняя друг друга.

Общесмешанный рацион создает постоянную среду в рубце, что нормализует пищеварение и стабилизирует микробную ферментацию кормов в преджелудках. Приготовление общесмешанного рациона позволяет комплексно организовать процесс раздачи кормов, а также сбалансировать их питательность.

Достаточность и сбалансированность корма очень важны. До сих пор встречается, что животным дают сначала концентрированную часть рациона «под морду», затем основную. Это приводит к закислению рубца и развитию ацидоза.

Поэтому стоит использовать специальные кормораздатчики и миксеры для смешивания основного корма и кормовых добавок. Балансировка рациона по основным аминокислотам — метионину и лизину — позволяет управлять молочной продуктивностью, улучшает качество и количество молочного белка без потери мышечной массы, а добавление в рацион защищенных белков и аминокислот в рацион позволяет защитить печень от поражения и поднимает иммунный статус животного.

Сочные и грубые корма с большим количеством клетчатки, стимулируют выработку слюны и составляют основу рациона. Таких кормов в рационе должно быть не менее 40−50% от сухого вещества. Основные корма создают необходимую структуру рациона, образующую необходимый мат для правильного развития и функционирования рубцовой микрофлоры.

Углеводы (сырая клетчатка, крахмал и сахар) — основной источник энергии для жвачных животных. Поэтому нужно включать в рацион дерть из злаковых культур, жом сухой, кормовую патоку.

Уровень сахара должен составлять 10−12% в сухом веществе, а крахмала 15−25%. Добавки витаминов А, D, E в рацион высокопродуктивных коров на 35−50% позволяют увеличить надои молока на 4,3−6,8%, а количество молочного белка — на 4,8−7,7%.

Содержание белка в молоке отражает обеспеченность коровы энергией. В частности, обеспеченность энергией микробов в рубце, синтезирующих молочный протеин. Нерасщепляемый в рубце протеин имеет значение только при высокой продуктивности.

Процент белка в молоке в первые два месяца лактации меняется вместе с кондицией тела животного.

В первой трети лактации показатель белка в молоке уменьшается при увеличивающихся надоях, так как энергия в дефиците.

Нормой считается белок выше 3,1%. Если он ниже 2,8%, у животного мало энергии в организме.

При надоях более 50 кг в день, белок в молоке должен быть не ниже 3,1%. При наборе массы, белок увеличивается, а надои снижаются. В поздней лактации норма белка в молоке до 3,8%, показатель белка выше 3,8% говорит о значительном снижении продуктивности.
Составляйте сбалансированный рацион для дойных коров
в один клик с помощью программы Hybrimin® Futter 5
Попробуйте бесплатно в течение 7 дней

Содержание жиров в коровьем молоке

Предшественник молочного жира - это уксусная кислота, образующаяся в рубце из растительной клетчатки сена, сенажа и силоса. Если этих кормов в рационе коровы достаточно, то и содержание жира в молоке норме.

Жиры состоят из отдельных молекул жирных кислот, присоединенных к глицерину, 3-углеродному скелету. Наиболее распространенный тип жира называется триглицерид или триацилглицерол. Он содержит 3 жирные кислоты, прикрепленные к основе.

Существует множество разновидностей триглицеридов или жиров. Жировые соединения также могут быть диглицеридами, которые имеют 2 жирные кислоты, или моноглицеридами, которые имеют 1 жирную кислоту на глицериновом остове. Моно- и диглицериды используются в качестве эмульгаторов, соединений, препятствующих разделению жира и воды в таких продуктах как мороженое.
Молоко содержит примерно 3,6% общего жира. Молочный жир имеет самый сложный жирнокислотный состав среди пищевых жиров. В молочном жире выделяют более 400 отдельных жирных кислот. Но 90% молочного жира составляют всего 15−20 кислот.

Некоторые из жирных кислот содержатся в очень малых количествах, но вносят свой вклад в уникальный и желательный вкус молочного жира и масла. Например, β-гидроксижирные кислоты C14:0 и C16:0 самопроизвольно образуют лактоны при нагревании, которые улучшают вкус сливочного масла.

Жирнокислотный состав молочного жира, как и его количественное содержание, меняется на протяжении лактационного цикла коровы.

В начале лактации энергия животного заимствуется из запасов тела, и количество жирных кислот, доступных для синтеза жира, ограничено, поэтому жирные кислоты, используемые для производства молочного жира, поступают из рациона.

Позднее во время лактации в молочной железе образуется больше жирных кислот молока. На общую питательность эти изменения не оказывают большого влияния, но могут оказывать его на характеристики переработки продуктов.

Молочный жир содержит примерно 65% насыщенных, 30% мононенасыщенных и 5% полиненасыщенных жирных кислот.

Насыщенные жирные кислоты не очень полезны, так как, считается, что они приводят к повышению уровня холестерина в крови, что, в свою очередь, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Однако жирные кислоты с короткой цепью (от 4 до 8 атомов углерода) метаболизируются иначе, чем жирные кислоты с длинной цепью (от 16 до 18 атомов углерода), и не считаются фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний. Конъюгированная линолевая кислота представляет собой трансжирную кислоту в молочном жире, которая полезна для человека во многих отношениях.

Другие жирные соединения включают фосфолипиды и стеролы. Фосфолипиды являются важными компонентами клеточных мембран. Они составляют примерно 1% жира в молоке.

Двумя наиболее распространенными фосфолипидами являются фосфатидилхолин и сфингомиелин. Сфингомиелин оказывает защитное действие при некоторых видах рака. Стерины, такие как холестерин, представляют собой сложные химические соединения, которые играют важную роль в организме как компоненты гормонов.

Некоторые процессы — прежде всего, расщепление, — могут ухудшать качество молочного жира. Ферменты, расщепляющие жир, называются липазами, а сам процесс называется липолизом.
Молочные липазы поступают из нескольких источников, таких как: нативное молоко, воздушно-капельное бактериальное загрязнение, бактерии, специально добавленные для ферментации, или соматические клетки, присутствующие в молоке. Липазы осуществляют расщепление жира, то есть удаляют жирные кислоты из глицеринового остова триглицеридов.

Обычно действие липазы вызывает нежелательный прогорклый вкус молока. Пастеризация нейтрализует липазы и увеличивает срок хранения молока. В некоторых сырах, таких как сыр с плесенью и проволоне, для достижения характерного вкуса требуется небольшой липолиз, для этого используют специальные культуры микроорганизмов.

Воздействие света может быстро приводить к другим изменениям, например, деградации белка в молоке, что дает характерный неприятный привкус. Для предотвращения этого рекомендуется хранить молоко в непрозрачных емкостях.

Молочный жир также может быть расщеплен классическим химическим механизмом окисления. Окисление ненасыщенных фосфолипидов в молоке приводит к появлению посторонних привкусов, которые описываются как маслянистые, рыбные или металлические.

Молочный жир легко плавится, даже при относительно небольшой температуре (40°C). Пастеризация не влияет на функциональные и питательные свойства молочного жира. При более высокой температуре происходит порча жира и появляется неприятный привкус.

Как особенности кормления коровы на ферме влияют на состав молочного жира

Недостаточное образование уксусной кислоты в рубце и несоответствие соотношения ненасыщенных и насыщенных жирных кислот снижает жирность молока. Когда в рационе много клетчатки, это способствует образованию ацетата в рубце и содержанию жира в молоке.

Уменьшение доли грубых кормов в рационах и увеличение комбикорма свыше 45−50% от сухого вещества уменьшает число жвачных периодов и их продолжительность, изменяет количество выделяемой слюны, снижает эффективность эндогенной буферной системы. В результате снижается активность полезной целлюлозолитической микрофлоры, смещается соотношение ЛЖК, нарушается уровень уксусной кислоты, что в последствии приводит к снижению процента жира на 0,3−0,4%.

Сырой клетчатки в рационах высокопродуктивных коров должно быть не меньше 16−18% в сухом веществе и не менее 14% в крупноволокнистом виде. Тонкоизмельченные и гранулированные корма снижают синтез жира в молочной железе из-за быстрого прохождения преджелудков. Рубцовый синтез наиболее хорошо идет при уровне рН 6,2−6,4. Если в рационе много сахаров, то в рубце образуется больше масляной кислоты и меньше — уксусной.

Крахмала в рационах молочных коров должно быть не более 28% в сухом веществе. Если сахара с крахмалом в рационе менее 20% или, наоборот, выше 40% жирность может снизиться на 1%.

Корма, богатые жирами (рапсовый и конопляный жмыхи), не всегда увеличивают жирность молока и даже могут её снижать, так как растительный жир имеет свойство обволакивать волокна клетчатки, тем самым нарушая возможность для ее расщепления, микроорганизмы не имеют возможности ферментировать клетчатку, из-за этого уксусная кислота не синтезируется и жир в молоке падает.

Использование свекловичного жома в кормлении повышает удой и жирность молока за счет большого количества клетчатки и наличия сахаров. Некоторые специалисты относят свекловичный жом относится к концентратам, но по свойствам он находится на границе «концентраты-основные корма», что делает его очень хорошим питательным компонентом.

Недостаточное количество объёмистых кормов (менее 45% от сухого вещества) значительно снижает жирность. Обычно с 1 по 4 неделю лактации, на фоне дефицита энергии и усугубления её отрицательного баланса, содержание жира очень резко снижается и еще немного снижается к 10 неделе. Далее показатель жира начинает плавно повышаться до самого запуска: это значит, что животное начинает восполнять жировые резервы.

Рацион дойной коровы должен был сбалансирован по питательным веществам, в частности по протеину и энергии, так как, в случае несбалансированности рациона, организм коровы будет не в состоянии справиться с производством молока, и будут возникать различные метаболические нарушения. Соотношение жира и белка в таком случае выступают как диагностический критерий оценки сбалансированности рациона.

Показатели жира и белка в молоке должны соответствовать определенному соотношению. Соответственно отношение жир: белок должны быть в диапазоне 1,1:1 до 1,5:1 — это свидетельствует о сбалансированном кормлении.

Если отношение жира к белку превышает 1,5, в первую очередь в начале лактации (за исключением периода секреции молозива) — это опасный сигнал. Высокое содержание жира в начале лактации будет свидетельствовать об очень сильной мобилизации жира из организма. При этом, низкое содержание белка говорит о недостатке энергии в рационе, поэтому организм вынужденно использует собственные резервы. Данное состояние характерно при наличии метаболического нарушения — кетоза.

В случае того, когда соотношение жира к белку превышает 1,5 на всем протяжении лактации, это свидетельствует о богатом структурными кормами рационе при одновременном дефиците концентратов. В таком случае наблюдается снижение молочной продуктивности при росте жира и падении белка.

Очень низкое соотношение жира к белку (менее 1,1) характерно при рационах бедных на структурную клетчатку, либо при переизбытке концентрированных кормов (свыше 55% в сухом веществе рациона). Такое состояние также опасно, так как вызывает метаболическое нарушение — ацидоз, который в свою очередь провоцирует снижение резистентности организма в целом.

Анализировать соотношение жир/белок лучше помесячно с наблюдением динамики изменений. Однако, стоит учитывать, что данный критерий особо аккуратно следует использовать в первый месяц лактации, когда еще молочная продуктивность не устоялась, в этом случае «нормальный» показатель может не быть показательным.

Плотность коровьего молока

Важным показателем является плотность молока. Под плотностью молока понимается параметр соотношения одной единицы массы молока при температуре 20°С к одной единице массы воды при температуре 4°С.

Плотность неразбавленного молока — 1,028, но допускаются отклонения на 2−3 единицы. Лактоза, белок и минеральные вещества повышают плотность. При большой жирности плотность наоборот уменьшается. Плотность ниже 1,027 означает, что молоко разбавлено, а показатель выше нормы, что в молоко добавлен обрат.

Сразу после отёла выделяется молозиво, в нем присутствуют иммуноглобулины, обосновывающие колостральный иммунитет, которых больше нигде нет. Его плотность может составлять 1,050 и больше. Постепенно при убывании секреции молозива этот показатель снижается до 1,040, такое молоко называют «переходным», его нельзя использовать в общий молочный танк, поэтому такое молоко доят отдельно и используют на выпойку телят.

При мастите плотность снижается до 1,025 и ниже, в таких случаях необходимо лечение. У молочных коров молоко имеет меньшую жирность, поэтому более плотное.

Для повышения плотности нужно лечить и изолировать больных особей, составлять полноценный рацион, особенно в зимнее время и в период лактации, обеспечить хороший уход и содержание, исключить попадание воды в молоко во время дойки и транспортировки молока.

Измерение плотности молока необходимо проводить при температуре сырья 20°С. Плотность определяют лактоденсиметром и мерным цилиндром. Можно определить плотность и в домашних условиях.

Содержание и состав углеводов в молоке

Углеводы состоят из молекул — сахаридов. Простые сахариды содержат 1 или 2 молекулы и называются моносахаридами или дисахаридами соответственно. Еще для них существует термин — «сахара».

Моносахариды, важные для питания и здоровья, — это глюкоза (декстроза), фруктоза и галактоза.

Дисахариды представлены сахарозой (глюкоза + фруктоза), лактозой (глюкоза + галактоза) и мальтозой (глюкоза + глюкоза). Две молекулы сахара в дисахаридах связаны друг с другом.

Молоко содержит примерно 4,9% углеводов, преимущественно лактозу со следами моносахаридов и олигосахаридов.

Кристаллы лактозы, образующиеся при температуре ниже 20°C, в основном, представляют собой α-лактозу. Кристаллы α-моногидрата лактозы очень твердые и образуются, например, при многократном нагревании и замораживании мороженого.

Кристаллическая форма ß-лактозы слаще и лучше растворима, чем α-моногидрат лактозы. Она может быть предпочтительнее для некоторых хлебобулочных изделий. Когда раствор лактозы быстро высушивается, он не успевает кристаллизоваться и образует нечто вроде стекла. Лактозное стекло содержится в сухом молоке.

Какие витамины содержатся в коровьем молоке?

Витамины выполняют множество функций в организме, в том числе являются кофакторами метаболизма, выполняют транспортную роль и являются антиоксидантами. Они помогают организму эффективно использовать углеводы, белки и жиры. Молоко — богатый источник водорастворимых и жирорастворимых витаминов.

Водорастворимые витамины — это тиамин (витамин В1), рибофлавин (витамин В2), ниацин (витамин В3), пантотеновая кислота (витамин В5), витамин В6 (пиридоксин), витамин В12 (кобаламин), витамин С и фолиевая кислота. Количество тиамина, рибофлавина и витамина B12 в молоке таково, что оно считается их основным источником. Ниацина, пантотеновой кислоты, витамина В6, витамина С и фолиевой кислоты в молоке гораздо меньше.

Какие минералы содержатся в молоке?

Молоко является мощным источников минералов. Они способствуют формированию костей, поддержанию водного баланса, транспортировке кислорода, участвуют в поддержании анион-катионного баланса и выполняют другие важные функции для организма.

Молоко является хорошим источником кальция, магния, фосфора, калия, селена и цинка.

Многие минералы в молоке связаны друг с другом в виде солей, таких, как фосфат кальция. В молоке примерно 67% кальция, 35% магния и 44% фосфора представляют собой соли, связанные внутри мицеллы казеина, а остальная часть растворена в сыворотке. Кальций и фосфор связаны в виде солей, связанных с белком, но на пищевую доступность ни кальция, ни фосфата это не влияет.

В молоке также содержится небольшое количество меди, железа, марганца и натрия.
Важно отметить, что не только кормление коровы влияет на состав молока. Необходимо также придерживаться правил хранения молока. Воздействие света снижает содержание рибофлавина и витамина А в молоке. Для максимального сохранения витаминов молоко следует хранить в контейнерах из непрозрачного пластика или картона.
Полезная литература по теме:

  1. Приказ Минсельхоза от 28 июня 2021 года N 421 «Об утверждении Ветеринарных правил назначения и проведения ветеринарно-санитарной экспертизы молока и молочных продуктов, предназначенных для переработки или для реализации на розничных рынках» (с изменениями на 24 мая 2022 года)
  2. Межгосударственный стандарт «Молоко коровье сырое. Технические условия», дата введения 2014-07-01.
  3. Composition, Structure, and Digestive Dynamics of Milk From Different Species—A Review. Roy Debashree, Ye Aiqian, Moughan Paul J., Singh Harjinder. Front. Nutr., 06 October 2020 https://doi.org/10.3389/fnut.2020.577759

Другие статьи

Вам понравилась статья или остались вопросы? 

Напишите об этом в комментариях:
Made on
Tilda