Результат интеллектуальной деятельности: Способ повышения сыропригодности молока коров

Изобретение относится к области животноводства, и может быть использовано для производства молока с заданными качественными и функциональными характеристиками, в частности повышенной сыропригодностью для фермерских хозяйств и малых сыроделен для производства качественных сыров.

Проблема качества молока-сырья одна из наиболее актуальных для молочной промышленности. В последние годы практически повсеместно наблюдается снижение качества молока за счет высокой бактериальной обсемененности, повышенного содержания соматических клеток и кислотности. Из-за учета молока только по базисной жирности наблюдается повсеместное снижение содержания очень важного компонента - белка и нарушение соотношения кальция и фосфора. Все это делает молоко непригодным к переработке в молочную продукцию, в частности, для использования в производстве сыров. Исходя из этого, и сыроделие испытывает особую потребность в доброкачественном молоке.

Повышение качественных и функциональных характеристик молока в значительной мере зависит от организации полноценного сбалансированного кормления, наличия прочной кормовой базы, основанной не только на количественном, но и на качественном обеспечении животных всеми видами кормов и кормовых добавок, содержащих полный набор необходимых организму элементов питания. При интенсивном производстве продуктов животноводства наиболее остро стоит проблема обеспечения рационов биологически активными веществами, среди которых важное место занимают некоторые минеральные элементы, витамины и аминокислоты. Только при наличии в корме необходимого их количества организм наиболее совершенно усваивает вещества корма и животное в состоянии сформировать продукцию с заданными качественными и функциональными характеристиками.

Успех прогнозирования и формирования желаемого качества молока коров тесно связан с умением поддерживать обмен веществ в организме животного на должном уровне. Минеральные вещества, витамины и некоторые аминокислоты являются одними из составляющих регуляторов обмена веществ и энергии в животном организме. В составе различных кормовых добавок в рационах животных они могут ускорять или замедлять обменные процессы. Следствием недостатка в кормах отдельных биологически активных субстанций является нарушение процессов пищеварения и всасывания питательных веществ, а также замедление биохимических процессов в организме. Скармливание их согласно потребностям организма способствует поддержанию на высоком уровне обмена веществ и формированию заданных качественных и функциональных характеристик молока.

Известны способы улучшения качественного состава и свойств молока коров, повышения его биологической и питательной ценности, которые предусматривают использование в кормлении животных различных биологически активных соединений: витаминов, минеральных веществ, экстрактов лекарственных растений и другие.

Известен способ улучшения качества молока, основанный на введении в рацион лактирующих коров смеси препаратов эпофена в количестве 3 г на голову и цитрата кальция в количестве 1,0 г/100 кг живой массы (см. Баева З.Т. Научное и практическое обоснование использования хелатных соединений в кормлении лактирующих коров: автореферат дис. … доктора сельскохозяйственных наук: 06.02.02. Горский государственный аграрный университет. Владикавказ, 2009. 47 с.).

Недостатками данного способа является то, что в качестве кормовой добавки используется цитрат кальция, который не обладает денитрификационными свойствами, а также имеет ярко выраженный кислый вкус.

Известен также способ повышения физико-химических и технологических свойств молока, а также его эколого-пищевых качеств за счет совместного применения препаратов Токси-нила и Никотината кальция в рационах лактирующих коров, которые обладают способностью сохранять ферментативный статус организма и выступают в качестве активатора внутриклеточных процессов. В исследованиях использовали токси-нил в количестве 2 г/ кг концентратов и никотинат кальция в количестве 1,0 г/100 кг живой массы. Положительный эффект способа заключался в активизации метаболических процессов, улучшении качественных показателей молока (см. Тезиев У.И. Повышение физико-химических и технологических свойств молока коров в условиях техногенной зоны // Автореф. … дисс. канд. с.-х. н.: 06.02.10. Владикавказ. 2007. 25 с.). Недостатком способа является отсутствие пролонгированного эффекта после окончания введения препаратов в рацион скота.

Известен способ повышения качества молока и молочных продуктов, характеризующийся тем, что в основной рацион лактирующих коров вводят смесь препаратов Эпофен в дозе 3 г/голову и Молд-Зап в количестве 1,5 кг на 1 тонну комбикорма, и, позволяющий повысить физико-химические свойства молока. К некоторым недостаткам такого способа относятся низкая эффективность действующих веществ препаратов, невысокий процент усвоения в организме и эффект денитрификации аминокислот, что приводит к снижению массовой доли белка в молоке (см. Патент РФ №2533428 «Способ повышения качества молока и молочных продуктов» от 19.11.2012 С2, бюл. №5).

Задачей изобретения является разработка эффективного способа повышения сыропригодности молока коров в условиях мелкотоварного производства или фермерского хозяйства.

Задача решается путем включения в рацион животных многофункциональных кормовых добавок и витаминов в виде комплекса биологически активных субстанций, которые вводят один раз в сутки в жидком виде в водном растворе с содержанием отдельных компонентов из расчета на голову: холекальциферола 14.000 ME, метионигидроксианалога кальциевой соли 25000 мг, лизинга дрохлори да 26300 мг, пиридоксина 140 мг, аскорбиновой кислоты 4000 мг, ниацина 180 мг, цитрата магния 5000 мг, очищенной воды 1 л, причем комплекс биологически активных субстанций используют в виде водной суспензии, выпаивают коровам в дозе 1 л на голову в сутки однократно циклами по 14 дней. Комплекс биологически активных субстанций готовят путем последовательного растворения компонентов перед введением животным и при хранении полученного раствора не более 15 дней, при этом комплекс вводят животным с температурой 20-25°С, а вода для приготовления комплекса используется в виде аналита с рН=8-12.

Количественный состав компонентов подобран опытным путем.

Витамин D - водорастворимая форма холекальциферола, используется для коррекции гиповитаминоза D, особенно при нарушении всасывания жиров (гипофункция печени, желчного пузыря) и для улучшения усвояемости кальция из кормов.

Метионигидроксианалог кальциевая соль сочетает в себе свойства DL-метионина, источника органического кальция и подкислителя, снижающего буферную емкость корма, стимулирует работу микрофлоры рубца, способствует возрастает увеличению содержания жира и белка в молоке.

Лизингидрохлорид способствует лучшему усвоению кальция из кормов.

Пиридоксин в составе ферментов осуществляет трансаминирование, рацемизацию и декарбоксилирование аминокислот, а также ферментативное превращение гидроксилированных и серосодержащих аминокислот. Участвует в обмене веществ, цистеина, метионина, триптофана, глутаминовой и других аминокислот. Способствует нормализации липидного обмена.

Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях, метаболизме тирозина, превращении фолиевой кислоты в фолиниевую, метаболизме углеводов, синтезе липидов и белков, метаболизме железа, процессах клеточного дыхания, активизирует синтез стероидных гормонов. Снижает потребность в витаминах В1, В2, А, Е, фолиевой кислоте, пантотеновой кислоте, способствует повышению устойчивости организма к инфекциям; улучшает абсорбцию железа, способствуя его депонированию в редуцированной форме. Обладает антиоксидантными свойствами.

Ниацин, никотиновая кислота, в организме превращается в никотинамид, который связывается с коферментами кодегидрогеназы I и II (НАД и НАДФ), переносящими водород, участвует в метаболизме жиров, белков, аминокислот, пуринов, тканевом дыхании, гликогенолизе, процессах биосинтеза.

Цитрат магния принимает участие в равновесии электролитов, проницаемости мембран и переносе ионов, контролирует миграцию ионов кальция внутрь клетки через полупроницаемую мембрану.

Подобранный комплекс препаратов способствует в итоге повышению сыропригодности молока.

Новизной способа является использование водной суспензии холекальциферола, метионингидроксианалога кальциевой соли, лизингидрохлорида, пиридоксина, аскорбиновой кислоты, ниацина и цитрата магния в качестве стимулятора для повышения сыропригодности молока.

Таким образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения «новизна». Анализ прототипа и других аналогичных способов в данной области зоотехнии не выявил в них признаки сходные с заявленным решением, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию «изобретательский уровень». Апробация способа в условиях сельскохозяйственного производства показала, что изобретение является промышленно применимым.

Научно-производственный опыт был поставлен на базе сельскохозяйственного предприятия, имеющего типичный для региона породный, возрастной состав животных, средний уровень продуктивности, в объектах окружающей среды которого были установлены высокие уровни содержания никеля и кадмия. Объектом исследований служило молоко коров черно-пестрой породы, подобранных по принципу аналогов с живой массой 500-550 кг, по 2 лактации. Коров разделили на 2 группы по 20 голов в каждой. Кормление и уход за животными были аналогичными.

В ходе эксперимента коровам опытной группы задавали с кормом предложенный комплекс биологически активных субстанций в виде водной суспензии в количестве 1 литр на голову в сутки. Введение в рацион коров комплекса биологически активных субстанций осуществляли в течение 14 дней с контролем на 28-й день, начиная с первого дня второй фазы лактации (201 день от начала лактации).

Использование в кормлении коров комплекса биологически активных субстанций способствовало изменению ряда показателей у животных опытной группы относительно фонового значения (табл. 1).

Основными качественными показателями молока являются содержание в нем жира и белка. Жирномолочность коров - важнейший признак оценки животных по молочной продуктивности. С увеличением концентрации жира повышается питательная и энергетическая ценность молока и снижается его себестоимость.

Из результатов исследований видно, что массовая доля жира в молоке коров изменялась в период проведения исследований под действием введения в рацион животных комплекса биологически активных субстанций (табл. 1).

Разница в концентрации молочного жира после использования комплекса между фоновым значением и опытной группой составила 11,4 (Р<0,001) процентных пункта. Повышение жирности молока коров опытной группы вероятно связано с увеличением интенсивности уксуснокислого брожения в рубце и, как следствие, возрастанием концентрации уксусной кислоты в рубцовом содержимом.

Примечание здесь и далее: *Р<0,05; **P<0,01; ***P<0,001

Происходит это за счет внесения недостающих минеральных веществ в составе комплекса биологически активных субстанций, обладающих микропористой структурой и буферными свойствами. В процессе переваривания корма из минеральной составляющей комплекса медленно выделяются ионы аммония, поглощенные его кристаллической решеткой из содержимого рубца. Результатом этого является выравнивание концентрации аммиака в рубце, активизация процессов ферментации в рубце, и, как следствие, повышение количества бактерий и содержания летучих жирных кислот в рубцовом содержимом.

Наряду с молочным жиром ценнейшей составной частью молока является белок. Исследования показали, что уже на 14-й день использования комплекса произошло достоверное увеличение биологической ценности молока, что подтверждается ростом массовой доли общего белка до 3,1% при разнице с фоном в 4,4 процентных пункта при Р<0,01, повышением содержания в его составе казеина до 2,42% с преимуществом перед фоновым значением в 3,8 процентных пункта. Тенденция изменения содержания казеина в молоке коров обеих групп аналогична динамике изменения концентрации общего белка. При этом доля казеина в составе общего белка находилась в пределах нормативных значений и составила 78%. Количество казеина в молоке является важным технологическим фактором при производстве кисломолочных продуктов и сыра. Следовательно, введение комплекса биологически активных субстанций в рацион коров позволяет улучшить технологические свойства молока.

Повышение массовой доли белка в молоке коров опытной группы, по нашему мнению, связано с тем, что компоненты используемой добавки регулируют микробный метаболизм в рубце и являются необходимыми элементами питания скота. Они частично предохраняют белки корма от гидролиза в преджелудках и тем самым способствуют лучшему их использованию. Кроме того микробиальный протеин был и остается важнейшим источником белка для коров.

Сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) представляет собой наиболее ценную составную часть молока, а его количество характеризует биологическую ценность и натуральность молока. Содержание СОМО - величина более постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет в среднем 8-9%. Разница в концентрации сухого обезжиренного молочного остатка после использования комплекса между фоновым значением и опытной группой составила 1,9 (Р<0,05) процентных пункта.

Лактоза представляет собой основной углевод молока. Средняя массовая доля ее в молоке коров составляет 4,7% при колебаниях от 4,4 до 5,3%. Молочный сахар выполняет главным образом энергетическую функцию. Кроме того лактоза входит в состав ферментов, участвующих в синтезе жиров, белков, нужна для нормального обмена веществ, работы сердца, почек и печени. Продукты распада лактозы: глюкоза и галактоза, необходимы для питания головного мозга и нервной системы. Также она стимулирует рост специфических микроорганизмов, которые синтезируют органические кислоты и витамины группы В. Лактоза усиливает всасывание кальция, фосфора и магния из кишечника.

Молочный сахар имеет большое значение в технологии производства молочных продуктов, так как служит источником углерода для молочнокислых бактерий, подвергается сбраживанию под действием их ферментов, на чем основано производство кисломолочных продуктов, сыра и кисло сливочного масла. Исходя из этого, количественное содержание лактозы в молоке коров имеет существенное значение.

Содержание лактозы в молоке коров имело среднее значение и находилось в пределах 4,40-4,54%, отличие между фоновым и опытным значениями после использования комплекса биологически активных субстанций составило 3,2 процентных пункта при Р<0,01. Увеличение содержание лактозы в молоке коров мы объясняем введением в рацион коров комплекса биологически активных субстанций, который способствовал более полному расщеплению полисахаридов кормов путем создания оптимальной рН среды в рубце, более интенсивного набухания и более полного гидролиза крахмала и клетчатки, а также оптимизации процессов брожения с образованием предшественников молочного сахара. Различия внутри групп по этому показателю обусловлены индивидуальными особенностями животных.

При исследовании показателей качества молока на 28-й день введения в рацион коров комплекса биологически активных субстанций установлено, что животные опытной группы достоверно превосходили своих контрольных сверстниц по содержанию в молоке, жира, общего белка, казеина, СОМО и лактозы на 17,7 (Р<0,001), 6,0 (Р<0,01), 5,9 (Р<0,05), 1,6 (Р<0,01) и 3,7 (Р<0,01) процентных пункта соответственно, что показывает последействие способа.

Физико-химические свойства молока отражают соответствие его качества требованиям государственного стандарта. Величина плотности характеризует натуральность или фальсификацию молока, кислотность указывает на свежесть молока.

Изменение плотности молока коров обеих групп происходило закономерно с изменением количественного состава компонентов молока (табл. 2).

Значение показателя плотности молока коров опытной группы на 7-й день исследований соответствовало требованиям к молоку первого сорта, тогда как фоновое значение не превышало норм для второго сорта. Введение в рацион животных комплекса биологически активных субстанций уже на 14-й исследований привело к достоверному повышению плотности молока по отношению к фоновому значению на 3,7% (Р<0,01). На 28-й день исследований тенденция увеличения плотности молока на фоне использования добавки сохранилась и преимущество животных опытной группы перед контрольными аналогами по данному показателю составило 4,3% при Р<0,01 (табл. 2). Кроме того произошло повышение качества молока до высшего сорта относительно фонового значения второго сорта, что показывает эффект предложенного способа.

Титруемая кислотность важнейший биохимический показатель молока, обусловленный свойствами его компонентов. Кислотность свежевыдоенного молока составляет 16-18 градусов Тернера (°Т). Она зависит от наличия в молоке кислых солей, белков, углекислого газа, кислот и других компонентов молока. Показатель титруемой кислотности позволяет установить повышение кислотности в результате развития микроорганизмов для установления сорта молока при его продаже молокоперерабатывающим предприятиям и для выявления возможности пастеризации и переработки его на молочные продукты.

Титруемая кислотность молока коров обеих групп с течением исследований снижалась и находилась в пределах нормативных величин (табл. 2). Это связано со стадией лактации и составом молока в данный период. Между группами установлены достоверные различия в величине этого показателя. В опытной группе кислотность молока была ниже, чем в контрольной группе на 7-й день исследований на 13,5% (Р<0,001), на 14-й день исследований - на 13,6% и на 28-й день исследований - на 13,4%. В среднем за весь период исследований введение в рацион коров изучаемой кормовой добавки позволило снизить кислотность молока на 2,3°Т и отнести молоко коров опытной группы к высшему сорту. Это говорит о способности комплекса биологически активных субстанций к формированию в составе молока оптимального количества солей, содержащих ионы водорода, белковых и карбоксильных соединений, оказывающих влияние на окислительно-восстановительный потенциал среды молока.

Приведенные технологические свойства молока определяют качество и пищевую ценность молочных продуктов, которые из него получают, их выход и способность сохранять свои полезные свойства при хранении, в частности, для производства сыра. К основным технологическим показателям молока относят его термоустойчивость и сычужную свертываемость.

Термоустойчивость имеет достаточно сложную природу и определяется главным образом солевым равновесием в молоке, а также размером и химическим составом частиц казеина. Согласно требованиям к качеству молока по европейским стандартам, термоустойчивость молока должно быть не ниже II группы. Такой же она должна быть и для молока высшего сорта, для первого сорта допускается III-IV группа термоустойчивости, для второго - V группа. Использование в кормлении коров комплекса биологически активных субстанций способствовало повышению термоустойчивости молока (табл. 3).

Так, от коров, получавших в дополнение к основному рациону изучаемую добавку, уже с 7-го дня и в течение всего периода исследований получено молоко, термоустойчивость которого была отнесена ко II группе при том. В это же время молоко коров контрольной группы имело III группу термоустойчивости, что делает его мало пригодным для сыроделия. Улучшение значения данного показателя путем использования в кормлении коров комплекса биологически активных субстанций говорит о повышении устойчивости казеина к воздействию высоких температур и улучшении технологических свойств молока.

Сычужная свертываемость молока определяет способность его белков коагулировать под действием внесенной закваски сычужного фермента с образованием плотного, хорошо отделяющего сыворотку и удерживающего жир сгустка. Наибольший интерес представляет продолжительность сычужной свертываемости заготовляемого молока, которая колеблется в широких пределах - от 10 до 40 мин и выше. Некоторые исследователи разделяют молоко в зависимости от продолжительности сычужной свертываемости на «быстрое», (активное), нормальное и сычужно-вялое. При стандартных условиях проведения сычужной пробы продолжительность свертывания сырого молока 1 и 2 типов обычно составляет 10-35 мин. Однако может поступать молоко, которое свертывается очень медленно (за 40 мин и более), или совсем не свертывается. Такое молоко называют сычужно-вялым. Наиболее всего для производства молочно кислых продуктов подходит молоко 2 типа.

Введение в рацион коров комплекса биологически активных субстанций способствовало улучшению сычужной свертываемости молока. Продолжительность свертывания молока коров опытной группы во все периоды исследований составила 20-30 минут, что дает основание отнести его по ко 2 типу и считать наиболее подходящим для сыроделия. Образование сгустка в молоке контрольных сверстниц на 7-й и 28-й дни исследований происходило в течение 15 минут, на 14-й день исследований - более 40 минут. Это молоко относится к 1-му и 3-му типам соответственно и требует корректировки технологии приготовления сыра.

Таким образом, использование в кормлении коров комплекса биологически активных субстанций способствовало улучшению качественных и функциональных характеристик молока, что доказывает необходимость включения данной кормовой добавки в рацион животных при производстве молока.

Преимущество заявленного способа, по сравнению с прототипом и другими предложениями в этой области, позволяет рекомендовать предложенный способ повышения сыропригодности молока коров.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №16-16-00071).