Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.39 Животноводство
The purpose of the research is improving the quality and technological properties of milk from black-and-white cows. The research was conducted on first-calf cows of a black-and-white breed in LLC «Dusym» of the Atninsky district of the Republic of Tatarstan. Three groups of experimental cows were formed depending on the genotype of CSN3 and DGAT1, which have equal lactation month. Cheese making milk obtained from cows with different allelic variants of the kappa-casein and diacylglycerol O-acyltransferase genes was studied. DNA testing was performed on the CSN3 and DGAT1 genes of experimental cows and allelic variants of these genes were determined by pol-ymerase chain reaction followed by analysis of restriction-site polymorphism. It was found that milk of cows with the genotype CSN3 AB and CSN3 BB, when exposed to rennet, showed a better yield of a dense casein clot (80 and 100%) and separation of serum (P <0.05), with a shorter coagulation time (20.3 and 16.5 min; P <0.05-0.01). Ac-cording to the DGAT1 gene, first-calf milk with the allelic variant DGAT1 AK and DGAT1 KK had the advantage, respectively, 86.7% and 85.7%, 24.0 and 25.7 minutes. The worst milk coagulation time is typical for CSN3 AA group – 29.5 minutes and DGAT1 AA one – 30.4 min. In terms of milk coagulation time, type II (15-40 min.) groups have the genotype CSN3 AB and CSN3 BB with the largest share of cows in the herd – 80.0 and 71.4% and with the genotype DGAT1 AK and DGAT1 KK – 86.6 and 85.7%, respectively. Thus, milk obtained from cows with the kappa-casein gene allele B and the diacylglycerol O-acyltransferase gene allele K gene in the genotype has the best cheese-making properties.
milk, cheese making, genotype, DNA marker, DNA testing
При выработке сыров наиболее важна в молоке не только массовая доля белка, но и его составляющей части – казеина. От массовой доли казеина и его свойств зависит свертываемость молока сычужным ферментом, выход сыра и его качество.
Исследованиями многих зарубежных и отечественных ученых установлено достоверное и положительное влияние аллеля В гена каппа-казеина на физико-химические показатели и технологические свойства молока коров разных пород [2, 4, 8].
У молока коров, имеющих в своем генотипе аллель В каппа-казеина (по сравнению с аллелем А), меньшее время коагуляции, отличная свертываемость, меньший расход молока; оно содержит мицеллы меньшего диаметра, что достаточно важно для выработки сыра [5, 6, 7].
В настоящее время ведется селекция, направленная на повышение качества и технологических свойств молока, при этом наличие желательных аллелей маркерных генов является у племенных животных важным моментом, который должен использоваться при разведении молочного крупного рогатого скота. Все это показывает на актуальность использования ДНК-маркеров при совершенствовании молочного скота, в том числе и при улучшении технологических свойств молока [1, 3, 9, 10].
Цель исследований – повышение качества и технологических свойств молока коров черно-пестрой породы.
Задачи исследований – установить влияние генотипов каппа-казеина (CSN3) и диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT1) на сыродельческие свойства молока коров черно-пестрой породы.
Материалы и методы исследований. Исследования были проведены на коровах-первотелках черно-пестрой породы в ООО «Дусым» Атниниского района Республики Татарстан. Сформированы три группы опытных коров в зависимости от генотипа CSN3 и DGAT1, являющихся аналогами по месяцу лактации.
У опытных коров проведено ДНК-тестирование по генам каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы в ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности». Аллельные варианты генов CSN3 и DGAT1 определены методом полимеразной цепной реакции с последующим анализом по полиморфизму длин рестрикционных фрагментов (ПЦР-ПДРФ) продуктов амплификации генов.
Сыродельческие свойства молока первотелок каждой группы определены в индивидуальных пробах молока на втором и третьем месяцах лактации. Сыропригодность молока определяли по методике Н. В. Барабанщикова (1990) при использовании сычужной и сычужно-бродильной пробы (ГОСТ 9225-84). При этом оценивали продолжительность свертывания сычужным ферментом – с момента введения фермента до образования плотного казеинового сгустка.
По сыропригодности молоко разделяли на три типа: I – молоко свертывается менее чем за 15 минут, II – молоко свертывается в течение 15-40 минут, III – молоко свертывается более чем за 40 минут или же не свертывается совсем.
Синерезис (мл) – количество сыворотки, выделившейся за 5, 15, 25 мин свободного фильтрования через бумажный фильтр 100 см3 молока.
Полученные материалы статистически обрабатывали с расчетом средней арифметической (М) и ошибки средней арифметической (m) с использованием программного приложения Microsoft Excel 2007. Уровень достоверности полученных результатов определяли по критерию Стьюдента при трех уровнях вероятности (Р<0,05; Р<0,01; Р<0,001).
Результаты исследований. В результате проведенных исследований установлено, что молоко коров-первотелок с аллелем А гена каппа-казеина имеет худшее состояние казеинового сгустка при сычужном свертывании. У 33% животных с генотипом CSN3 АА из молока формировался рыхлый и дряблый сычужный сгусток (табл. 1). Плотный казеиновый сгусток формировался из молока 80% опытных животных с генотипом CSN3 АВ и из молока 100% опытных животных с генотипом CSN3 ВВ.
Таблица 1
Состояние казеинового сгустка из молока первотелок с разным генотипом CSN3 и DGAT1
|
Генотип |
n |
Распределение коров по состоянию |
Распределение по типам |
||||||
|
плотный |
рыхлый |
дряблый |
I (до 15 мин) |
II (15-40 мин) |
III (более 40 мин) |
||||
|
CSN3 |
|||||||||
|
АА |
15 |
67 |
20 |
13 |
13 |
67 |
20 |
||
|
АВ |
15 |
80 |
20 |
- |
20 |
80 |
- |
||
|
ВВ |
7 |
100 |
- |
- |
29 |
71 |
- |
||
|
DGAT1 |
|||||||||
|
АА |
15 |
54 |
33 |
13 |
7 |
73 |
20 |
||
|
АК |
15 |
87 |
13 |
- |
7 |
87 |
7 |
||
|
КК |
7 |
86 |
14 |
- |
- |
86 |
14 |
||
По Н. В. Барабанщикову для изготовления сыра лучшим является молоко, которое сворачивается под действием молокосвертывающего ферментного препарата в пределах 15-40 минут, оно относится ко II типу. В представленных данных, от первотелок, несущих в генотипе аллель В гена каппа-казеина, получено предпочтительное молоко для изготовления сыра, доля таких животных – более 71%. Животные с генотипом CSN3 АА продуцируют молоко, которое относится к I и III типу по времени свертываемости, количество их составило 33%.
Коровы с генотипом DGAT1 АК продуцируют молоко с лучшими сыродельческими свойствами. Так, при действии на молоко сычужного фермента у 87% первотелок образуется плотный казеиновый сгусток, а рыхлый – лишь у 13%. В опытной группе с генотипом DGAT1 АА плотный сгусток получился из молока 54 % коров, а рыхлый и дряблый из молока, соответственно, 33% и 13% коров, что намного меньше. Оптимальным временем свертываемости молокосвертывающим ферментным препаратом (II тип) обладает молоко коров группы с гетерозиготным генотипом DGAT1 АК, доля животных – 86,6%. В гомозиготной группе DGAT1 АА, которые имеют II тип свертываемости молока, отмечено 73% животных.
Наименьшее время свертывания молока сычужным ферментом отмечено у первотелок с генотипом CSN3 ВВ – 16 минут (табл. 2). Больший период и соответственно худшее время свертывания молока характерно для коров с генотипом CSN3 АА – 29 минут, группа с гетерозиготным генотипом CSN3 АВ занимала промежуточное положение – 20 мин. Разница между гомозиготными группами составила 13 минут (Р<0,01).
Таблица 2
Время свёртывания молока и синерезис казеиновых сгустков из молока первотелок
с разным генотипом CSN3 и DGAT1
|
Генотип |
n |
Время свёртывания молока, мин |
Количество сыворотки, выделившейся после разрезки сгустка, см3 |
||
|
через 5 минут |
через 15 минут |
через 25 минут |
|||
|
CSN3 |
|||||
|
АА |
15 |
29 ± 3,07 |
43,87 ± 2,23 |
56,33 ± 1,52 |
61,53 ± 1,44 |
|
АВ |
15 |
20 ± 1,22 |
42,53 ± 1,66 |
58,80 ± 0,99 |
64,53 ± 1,28 |
|
ВВ |
7 |
16 ± 1,51 |
50,86 ± 5,24 |
65,57 ± 2,55 |
68,86 ± 2,28 |
|
DGAT1 |
|||||
|
АА |
15 |
30 ± 2,46 |
41,93 ± 1,69 |
52,33 ± 1,07 |
57,93 ± 1,09 |
|
АК |
15 |
24 ± 1,84 |
43,93 ± 1,85 |
55,87 ± 1,25 |
63,27 ± 1,26 |
|
КК |
7 |
26 ± 3,41 |
42,60 ± 3,04 |
56,00 ± 2,41 |
61,80 ± 2,74 |
По гену диацилглицерол О-ацилтрансферазы лучшей свертываемостью сычужным ферментом обладает молоко животных с генотипом DGAT1 АК (24 мин) и DGAT1 КК (26 мин). У гомозиготных генотипов DGAT1 АА данный показатель плохой – 30 мин, выше, чем у первотелок DGAT1 АК, на 6 мин (Р<0,05).
Синерезис – уплотнение и стягивание сгустка с выделением сыворотки. Скорость синерезиса определяется влагоудерживающей способностью казеина и зависит от режима тепловой обработки, состава ферментного препарата и концентрации сухих веществ в молоке.
Сравнение казеиновых сгустков по синерезису показало, что группа первотелок с генотипом CSN3 ВВ по количеству выделившейся сыворотки после разрезки сычужного сгустка достоверно превосходит коров с генотипом CSN3 АА через 15 минут на 9,24 см3 (Р<0,01) и через 25 минут на 7,33 см3 (Р<0,05), животных с генотипом CSN3 АВ – через 15 минут на 6,77 см3 (Р<0,05).
По гену диацилглицерол О-ацилтрансферазы установлено, что при оценке синерезиса отдельно по времени в группе с генотипом DGAT1 АК через 5 и 25 мин после разрезания казеинового сгустка выделилось больше сыворотки – 43,93 и 63,27 см3. При этом разница статистически достоверна по объему сыворотки между опытными группами DGAT1 АА и DGAT1 АК после разрезания сычужного сгустка через 15 мин на 3,54 см3 (Р<0,05) и через 25 мин на 5,34 см3 (Р<0,01).
Заключение. Лучшими сыродельческими свойствами обладает молоко, полученное от первотелок с генотипом CSN3 ВВ – у них больше выход плотного сычужного сгустка и меньше время свертывания молока. У коров с генотипом DGAT1 АК хорошие показатели сыропригодности молока, а худшие – у животных с генотипом DGAT1 АА. В целом, хорошими сыродельческими свойствами обладает молоко, которое продуцируют животные, имеющие аллель В гена каппа-казеина и аллель К гена диацилглицерол О-ацилтрансферазы.
Данные о наличии взаимосвязи генотипов CSN3 и DGAT1 с сыродельческими свойства молока животных дают возможность совершенствования молочных пород скота с использованием ДНК-маркеров в направлении повышения качества и свойств молока. Следовательно, с целью повышения сыропригодности молока коров черно-пестрой породы целесообразно проводить отбор с использованием ДНК-тестирования для выявления животных, несущих В-аллель каппа-казеина и К-аллель диацилглицерол О-ацилтрансферазы.
1. Bigaeva, A.V. Syroprigodnost ' milk of cows with different genotypes of Kappa-casein / A.V. Bigaeva, Kh. h. Gilmanov, S. V. Tyulkin [et al.] / / Syrodelie I maslodelie. - 2019. - № 6. - Pp. 26-27.
2. Valitov, F. R. Qualitative composition of milk of cows with different genotypes by the Kappa-casein gene / F. R. Valitov, I. Yu. Dolmatova, I. N. Ganieva, I. R. Kunafin // Scientific notes of the Kazan state Academy of veterinary medicine. - 2014. - T. 219. - P. 70-73.
3. Goncharenko, G. M. Comparative evaluation of syroprigodnogo milk of Simmental and red steppe breed given the genotypes of K-casein / G. M. Goncharenko, T. S. Goryacheva, N. Radicina M. [and other] // Bulletin of Altai state agrarian University. - 2013. - Vol. 110, No. 12. - P. 113-117.
4. Capelnica, E. Milk yield and technological properties of milk of cows with various genotypes of Kappa-casein / Kapelnica E., Shilov // Chief livestock. - 2015. - No. 4. - P. 34-39.
5. Lorets, O. G. Influence of the Kappa-casein genotype on the technological properties of milk / O. G. Lorets, E. V. Matushkina / / Agrarian Bulletin of the Urals. - 2014. - № 3 (121). - Pp. 23-26.
6. Telnov, N. O. Influence of the Kappa-casein genotype on milk productivity and technological properties of red-and-white cow milk in the Republic of Mordovia / N. O. Telnov // Bulletin of the Ulyanovsk state agricultural Academy. - 2016. - № 2(34). - Pp. 160-163.
7. Tyulkin, S. Technological properties of cow milk with different genotypes of Kappa-casein / S. Tyulkin, T. Akhmetov, M. Nurgaliev // Dairy and meat cattle breeding. - 2011. - № 8. - P. 4-5.
8. Bonfatti, V. Influence of Beta-Kappa-casein (CSN2-CSN3) haplotypes, beta-lactoglobulin (BLG) genotypes and detailed protein composition on the coagulation properties of individual milk of Simmental cows / V. Bonfatti, G. Di Mar-Tino, A. Cecchinato [et al.] / / Zh. Molochnoe Nauk. - 2010. - Vol.93, 8. - P. 3809-3817.
9. Ganiev, A. S. reproductive quality of cows of different genotypes by CSN3 and DGAT1 genes depending on the milk level / A. S. Ganiev, R. R. Shaidullin, F. S. sibagatullin [et al.] / / Scientific research journal of pharmaceutical, biological and chemical Sciences. - 2018. - №9(6). - Pp. 1504-1509.
10. Safina, N.Y. combination of tfam gene polymorphism with growth dynamics, milk productivity and reproductive characteristics of heifers / N.Y. Safina, T. M. Akhmetova, sh. n. Safina, K. Shakirov [et al.] / / Scientific research journal of pharmaceutical, biological and chemical Sciences. - 2018. - № 9(6). - Pp. 1528-1537.
