Не так давно в России были введены новые стандарты на молоко и молочные продукты. Эти стандарты контролируют качественные показатели — содержание жира и белка в молоке, его жирнокислотный состав и другие параметры. На сегодняшний день стандарт качества молока в России не подразумевает контроль показателя уровня казеина в молоке, но на практике все больше переработчиков учитывает данный параметр при приемке молока, а генетические компании ведут свою работу в направлении увеличения уровня казеина в молоке. О важности казеина и способах его увеличения, а также от чего зависит вкус кисломолочных продуктов, как улучшить сыропригодность молока с помощью кормления коров и синергетическом эффекте двух аминокислот рассказывает Андрей Ветров, специалист технической поддержки по КРС в России и СНГ компании «Кемин Индастриз».
Данный материал подготовлен на основе выпуска «Способы увеличения казеина в молоке», вышедшего в видеолекотории «Диалоги о технологиях» — цикла образовательных программ для специалистов АПК.
Почему казеин настолько важен?
Прежде всего это экономический вопрос. В молоке присутствует сывороточный белок (альбумины, глобулины), казеиновые мицеллы, лецитино-белковые оболочки жировых шариков и другие сложные белки, количество которых незначительно. 99% истинного молочного белка представлены сывороточными белками количество альбуминов 0,2–0,6%, глобулины 0,05–0,2%, и казеина 2,0–4,0% в зависимости, как вы понимаете, от породы. При этом количество казеина может варьироваться от 78 до 82% от общего количества белка.
В пищевых целях, для переработки важен не просто уровень сырого протеина молока, а именно казеин. Это связано с тем, что его в молоке, содержится больше, но он еще и более стабилен. При поступлении сырого молока на переработку, перед тем, как произвести какой-либо молочный продукт, молоко термически обрабатывается. Нагревание производится по типу пастеризации, с температурой ниже 100 °С, той температуры которая позволяет убить болезнетворные бактерии или по типу стерилизации с температурой свыше 100 °С, при которой уничтожаются все бактерии в том числе и споробразующие.
Так вот Альбумин выпадает в осадок при тепловой обработке молока при длительной пастеризации (уже при температуре 6З—65°С, экспозиции 30 мин). При нагревании молока выше 80°С альбумин денатурирует и теряет свою способность растворяться в воде, выпадает в осадок. При тепловой обработке (так же пастеризации) глобулин осаждается вместе с альбумином. Что же касается казеина, то он не денатурирует при пастеризации и является термостабильным. То есть после пастеризации и стерилизации в качестве основного источника белка в молочной продукции остается казеин.
Свертывание казеина происходит под действием сычужного фермента, кисломолочных бактерий, грибков, которые вырабатывают различные кислоты, отсюда и название — кисломолочные продукты. Перерабатывающие заводы производят более 50% кисломолочных продуктов, на качество и количество которых влияет именно казеин. Чем выше концентрация казеина, тем больше и качественнее кисломолочного продукта можно получить, а, следовательно, и получить больше прибыли.
Видеоверсия интервью
В магазинах представлены различные виды творога, кисломолочной продукции разных производителей, но по вкусу они очень часто сильно различаются. От чего зависят вкусовые качества кисломолочной продукции и что может влиять на это?
Если говорить о качестве кисломолочной продукции, естественно, имеет место способ переработки молока, качество специализированных ингредиентов, но если говорить со стороны животноводства, то существуют факторы, воздействующие на колебания концентраций составных частей молока, которые приводят к нарушению синтеза молочного протеина. Прежде всего, важное значение имеет порода. Например, в советское время была выведена костромская порода молочного скота, которая давала молоко с высоким уровнем сыропригодности.
Следующая группа факторов физиологические — это стадия лактации. Первотелки, приблизительно до 100 дней, дают несформировавшееся молоко. А уровень молочного протеина и молочного жира у коров двух и более лактации выше. По здоровью — пониженный иммунитет, заболевания маститом и различные виды гепатозов негативно влияют на процесс синтеза молока и его компонентов.
Третья группа факторов — внешние. К ним относятся уход и содержание. Сейчас большинство молочных ферм обращают внимание на комфорт и снижение стрессов. Процесс доения, правильно выбранное оборудование — это еще не все необходимое для получения качественного молока, очень важно наладить рутину доения и наладить систему очистки доильного оборудования.
Ну и еще один, наиболее важный для меня фактор, — это рацион кормления.
Как тогда по вашему мнению можно улучшить сыропригодность молока с помощью кормления?
Рацион коров состоит из привычных нам элементов — клетчатки, углеводов, жиров и сырого протеина. Однако уже длительное время балансирование рационов по такому показателю как, например, клетчатка дифференцировали на нейтрально детергентную, кислотно детергентную и отдельно лигнин, углеводы и протеин разбили на фракции, по степени расщепления в рубце и уровню транзитного крахмала и протеина. И вот здесь начинается самое интересное, протеин прежде всего состоит из аминокислот и вне зависимости от степени расщепления протеина он усваивается организмом в виде аминокислот.
Поступившие аминокислоты идут на синтез протеина молока. Синтез аминокислот молока представляет собой последовательное соединение аминокислот в одной молекуле. α – лактальбумин состоит из 123 α – аминокислот. Если в организм поступило недостаточное количество необходимых аминокислот, то синтез молочного белка будет лимитирован по принципу знаменитой бочки Либиха.
Как я уже говорил в предыдущем интервью, существуют заменимые и незаменимые аминокислоты. В незаменимых аминокислотах выделяют группу предельные аминокислоты и для коров с продуктивностью 35-50 л предельными являются лизин и метионин.
Что же касается казеина, то в составе казеина содержатся все аминокислоты пищевой цепочки, но, что интересно, давайте сравним уровень метионина в сывороточном белке и казеине. Вы видите, на синтез казеина метионин оказывает максимальное влияние и при его недостатке концентрация казеина в молоке будет на минимальном уровне. В отличие, например, от лизина, вы видите, что для синтеза казеина необходимо в два раза меньше лизина, чем на синтез сывороточных белков.
Поэтому принято считать, что метионин влияет на качество молока — увеличивает истинный белок и казеин молока, а лизин положительно влияет на количество молока. Не забываем про синергетический эффект при использовании обеих аминокислот.
Вы считаете, что простое внесение недостающего лизина и метионина позволит улучшить не только качество, но и количество молока?
Не совсем так. Существуют несколько правил при балансировании аминокислот. Прежде всего, соотношение аминокислот к обменной энергии, например, на 1 мкал обменной энергии должно приходиться 1,1–1,14 г метионина. Так же при балансировании аминокислот важно учитывать уровень обменного лизина и метионина к обменному протеину. При простом балансировании аминокислот мы выдерживаем средние значения параметров рационов по аминокислотному питанию при одновременном ступенчатом снижении уровня сырого протеина до уровня 15-16% (показатель зависит от качества основных кормов, к слову сказать при нынешних ценах на протеиновые корма это позволяет существенно удешевить рацион).
Далее, если необходимо увеличить продуктивность, мы увеличиваем концентрацию лизина, а если необходимо увеличить сырой протеин и казеин, то мы увеличиваем количество метионина. Как я уже говорил, именно метионин является основной предельной аминокислотой при синтезе казеина.
При этом надо понимать, что внесение метионина реализовывает генетический потенциал животных. Соотношение же лизина и метионина тоже регламентируемый показатель: если необходимо увеличить казеин молока, то соотношение лизин к метионину должно быть равно 2 к 4, если специалистов на ферме интересует увеличение продуктивности, то 2 к 8, средний же показатель равен 2 к 6. Все параметры по балансу аминокислот вы можете найти на сайте компании «Кемин Индастриз».
Так же аминокислоты, скармливаемые жвачным животным, должны быть защищены от разрушения микрофлорой рубца и при этом обладать высокой биодоступностью.
Значит вы рекомендуете использование только защищенных аминокислот, но как обычному специалисту проверить защищу и биодоступность аминокислот?
Это очень сложный вопрос. Эту информацию необходимо получать от производителя. Процесс защиты — инкапсуляции — это сложный технологический процесс и на сегодняшний день в России капсуляты не производятся, а зарубежные производители, прежде чем зарегистрировать продукт, обязаны изучить его свойства всесторонне, в том числе и заявленные свойства — защита от разрушения в рубце и биодоступность аминокислоты. Данные исследования производятся в нескольких институтах мира по специально разработанным методикам. Наша компания в этом направлении плотно сотрудничает с Барселонским институтом.
Оценку уровня биодоступности производят методами in vivo, in vitro, in situ. Научно-исследовательские институты регулярно публикуют подобные исследования в том числе и сравнительной характеристики различных защищенных продуктов. Например, уровень свободных аминокислот в крови увеличивается линейно с увеличением всасывания аминокислот в кишечнике, это является одним из способов оценки эффективности продукта и степени его защиты и биодоступности. Важный параметр этой оценки — показатель уровня аминокислот в крови при различных дозировках продукта и дальнейшее сравнение результата со стандартными параметрами.
Мы постоянно проводим исследования и сравниваем результаты изменения концентрации метионина в плазме крови. При сравнении новых технологий производства инкапсулированного метионина, с продуктами производства старых технологий мы постоянно получаем одинаково хороший результат, более высокая концентрация метионина в плазме в абсолютных величинах и от общего количества аминокислот.
Если же хозяйство хочет самостоятельно проверить уровень биодоступности, то возможно проведение анализа крови после трех недель с момента начала скармливания аминокислот. В норме уровень метионина в плазме крови высокопродуктивных животных после скармливания защищенных аминокислот должен быть 4 мг/мл, стандартная концентрация метионина в плазме 3,5 мг/мл.
То есть исследование аминокислот в крови — это дорогостоящий и трудоемкий анализ, который не могут позволить средние молочно-товарные фермы. Что вы посоветуете для них, как оценить эффективность применения аминокислот и их влияние на уровень и концентрацию казеина в молоке?
Если в хозяйстве есть возможность проведения контрольных доек, то оценить можно по изменению количества сырого протеина, казеина, а так же мочевины в молоке.
Поступление в организм достаточного количества предельных аминокислот способствует увеличению использования других, находящихся в избытке аминокислот и снижению их вынужденного выведения из организма. Применение защищенного метионина нового поколения позволяет снизить количество сырого протеина рациона в данном опыте с 17,5% до 17,0% без потери продуктивности, уровень молочного протеина так же увеличился с 3,19 до 3,3%, что самое интересное, вот это увеличение молочного протеина произошло посредством увеличения концентрации казеина с 2,77 до 2,89 %. Эти факты позволяют сделать вывод, что высокая биодоступность метионина в продукте нового поколения способствует увеличению концентрации метионина в крови и удовлетворению потребности организма животного.
И в заключении скажите, что влияет на снижение эффективности преобразования азота протеина в молочный протеин и увеличивает стоимость рациона?
Прежде всего на это влияет нарушение соотношения фракций углеводов и протеина в рационе кормления, так же качество и переваримость основных и протеиновых кормов. Очень важно понимать, что чем выше температура обработки протеиновых кормов, тем больше протеина пройдет транзитом не только рубец, но и кишечник.
Второе — это высокая концентрация сырого протеина в рационе (более 16,5%) так же снижает эффективность усвоения азота и преобразование в молочный белок и казеин.
Высокое содержание транзитного протеина (более 36%), надо учитывать, что аммиак образуется не только в рубце, но и в клетках организма, так называемые катаболитические реакции, поэтому высокий уровень транзитного протеина не гарантирует синтез молочного протеина.
Ну и дисбаланс аминокислот – недостаток одних аминокислот приводит к избытку других, которые не трансформируются в молоко, а утилизируются через мочевину, синтезируемую в печени, тем самым вызывая зашлакованность печени.
