Embed Size (px)
Citation preview
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
VETERINARIJOS AKADEMIJA
ANATOMIJOS IR FIZIOLOGIJOS KATEDRA
TVIRTINU: ………………………
LSMU VA kancleris prof. H. Žilinskas
2014 m. lapkričio mėn. …..d.
MOKSLINIŲ TYRIMŲ IR TAIKOMOSIOS VEIKLOS PROGRAMOS
„MAISTO KOKYBĖ IR SAUGA“
Taikomojo tyrimo Nr. MT-13-18
„Įvairių veiksnių (somatinių ląstelių skaičiaus, riebalų, laktozės kiekio,
laikymo sąlygų ir kt.) įtakos kazeino kiekio kitimui žaliame piene
tyrimai“
2014 METŲ GALUTINĖ ATASKAITA
Projekto vadovas
LSMU Veterinarijos akademija, prof. A.Sederevičius
Kaunas
2014
~ 2 ~
PROJEKTO VYKDYTOJAI
1. Antanas Sederevičius – LSMU VA Anatomijos ir fiziologijos kat. prof., Virškinimo
fiziologijos ir patologijos mokslinio centro vadovas;
2. Kristina Musayeva – LSMU VA Virškinimo fiziologijos ir patologijos mokslinio
centro jaunesnioji mokslo darbuotoja.
3. Saulius Savickis – VĮ „Pieno tyrimai“ direktorius.
4. Almantas Žakas - LSMU VA Virškinimo fiziologijos ir patologijos mokslinio centro
j. mokslo darbuotojas.
~ 3 ~
TURINYS
Įvadas...................................................................................................................................................4
1. Literatūros apžvalga.....................................................................................................................5
1.1. Pieno komponentai......................................................................................................................5
1.2. Pieno baltymingumą įtakojantys faktoriai..................................................................................7
1.3. Pieno baltymai.............................................................................................................................9
1.3.1. Baltymų nustatymo metodai............................................................................................10
1.3.2. Kazeinas...........................................................................................................................11
1.3.3. Kazeino svarba sūrių gamyboje.......................................................................................12
1.3.4. Kazeino kiekį įtakojantys veiksniai.................................................................................12
1.4. Tešmens uždegimo įtaka pieno kokybei...................................................................................15
1.4.1. Somatinės ląstelės piene..................................................................................................17
1.5. Pieno natūralumo pakeitimas (falsifikavimas)..........................................................................19
2. 2013 metų tyrimai.........................................................................................................................20
2.1. Tyrimų objektas ir metodai.......................................................................................................20
2.2. Mėginių ėmimas tyrimams........................................................................................................21
2.3. Tyrimų metodika.......................................................................................................................21
2.4. Duomenų statistinis apdorojimas..............................................................................................22
2.5. Tyrimų rezultatai ir apibendrinimas..........................................................................................22
2.6. Išvados......................................................................................................................................27
3. 2014 metų tyrimai.........................................................................................................................28
3.1. Tyrimų objektas ir metodai.......................................................................................................28
3.2. Tyrimų metodika.......................................................................................................................31
3.3. Tyrimų rezultatai ir apibendrinimas..........................................................................................32
3.4. Išvados......................................................................................................................................38
4. Rekomendacijos............................................................................................................................39
5. Projekto rezultatų sklaida............................................................................................................40
Literatūros šaltiniai...........................................................................................................................41
Priedai................................................................................................................................................46
~ 4 ~
Įvadas
Žalio pieno kokybė yra pagrindinis faktorius, nuo kurio priklauso pieno produktų
kokybė ir tuo pačiu jų konkurencingumas rinkoje. Į tai būtina atsižvelgti žinant, kad šalies
pienininkystės tolesnis sėkmingas vystymas priklauso nuo galimybės eksportuoti pieno produktus.
Pieno baltymingumas yra svarbi pieno sudėtinė dalis, pieno maistinės ir biologinės
vertės bei galvijų produktyvumo rodiklis. Nuo pieno baltymų sudėties priklauso daugelio pieno
produktų išeiga bei skonio savybės. Pieno baltymai nėra vienalyčiai ir susideda iš dviejų didelių
grupių: kazeino ir tirpiųjų baltymų t.y. serumo (išrūgų) baltymų (Erasmus, 2001). Šios frakcijos gali
būti išskaidytos į komponentus, besiskiriančius savo chemine sudėtimi (Staniškienė ir kt., 2007).
Sūrių gamybai didelę reikšmę turi riebiosios pieno frakcijos ir kazeino tipo baltymai
(Gudonis, 2007). Karvių piene vidutinė kazeino reikšmė siekia 79% bendrojo baltymų kiekio, tačiau
veikiant įvairiems fiziologiniams (amžius, laktacija, tešmens uždegimas), genetiniams
(paveldimumas) ir aplinkos (sezonas, regionas, šėrimas) faktoriams, individualių karvių piene šis
rodiklis kinta nuo 68 iki 84% (Ng-Kwai-Hang, 1993).
Kazeino/baltymų santykį labai įtakoja somatinių ląstelių kiekis piene. Somatinių ląstelių
skaičius atspindi tešmens sveikatos būklę, todėl tai yra vienas pagrindinių pieno kokybės rodiklių.
Somatinių ląstelių skaičiui padaugėjus iki 100-200 tūkst/ml kinta baltymų proporcijos t.y. mažėja
kazeino, daugėja bendrųjų ir išrūgų baltymų koncentracija piene (Barbano et al. 1991; Coulon et al.
1998; Tripaldi et al., 2003). Padaugėjus somatinių ląstelių didėja fermento plazmino aktyvumas. Dėl
proteolitinių fermentų karvių, sergančių slaptuoju mastitu, piene prasideda baltymų irimas. Didžioji
dalis kazeino suskaldoma dar prieš išmelžiant pieną pačiame tešmenyje, dėl pakilusios aukštos
temperatūros, kuri yra palanki plazmino fermentacijai (Politis et al., 1988).
Šiuo metu Lietuvoje superkamo pieno reikalavimuose kazeinas nėra įtrauktas į
privalomųjų pieno sudėties rodiklių tyrimus. Kadangi sumažėjęs kazeino kiekis turi neigiamos
įtakos technologinėms pieno savybėms, svarbioms gaminant raugintus pieno produktus, sūrius
atsirado būtinybė nustatyti kazeino kiekio kitimą priklausomai nuo somatinių ląstelių skaičiaus.
Darbo tikslas – nustatyti įvairių veiksnių įtaką kazeino kiekio kitimui piene ir įvertinti
galimybes pagal kazeino kiekio pokytį nustatyti, ar žalias pienas buvo centrifuguotas.
2013 metų uždaviniai:
1. Nustatyti sveikų karvių piene kazeino kiekio kitimą priklausomai nuo somatinių
ląstelių skaičiaus ir kitų pieno sudedamųjų dalių (riebalų, baltymų, laktozės, urėjos);
~ 5 ~
2. Nustatyti įvairių veiksnių (karvių amžiaus, veislės, laikymo sąlygų,) įtaką kazeino
kiekio kitimui piene.
3. Išanalizuoti ir įvertinti kliniškai sveikų karvių kazeino kiekio kitimus priklausomai
nuo pieno sudedamųjų dalių bei karvės amžiaus, veislės ir laikymo sąlygų.
2014 metų uždaviniai:
1. Nustatyti kazeino kiekio kitimą karvių piene, priklausomai nuo padidinto (sergančios
subklinikiniais ir klinikiniais mastitais karvės) somatinių ląstelių skaičiaus bei kitų pieno
sudedamųjų dalių (riebalų, baltymų, laktozės, urėjos);
2. Nustatyti, kaip kinta kazeino kiekis, esant skirtingam centrifugavimo apsukų kiekiui;
3. Palyginti kazeino kiekio kitimą sveikų ir sergančių karvių piene.
4. Pateikti rekomendacijas, kokie kazeino kiekio pakitimai galėtų parodyti, kad pieno
sudėties rodikliai netikslūs dėl įtariamo falsifikavimo.
1. Literatūros apžvalga
1.1. Pieno komponentai
Pienas – daugiakomponentė nepastovios sudėties sudėtinga biologinė sistema, kurios
dispersinėje terpėje, t. y. vandenyje, yra ištirpusi ir nevienodai pasiskirsčiusi dispersinė fazė, t. y.
sausosios pieno medžiagos (Gudonis, 2005; Raycheva et al., 2007). Be to, sudedamosios dalys nėra
stabilios, jos priklauso nuo daugelio veiksnių. Pieno cheminė sudėtis priklauso nuo karvių
produktyvumo krypties, veislės, laktacijos tarpsnio, pašarų cheminės sudėties.
Vyraujančios medžiagos piene yra vanduo, riebalai, baltymai, laktozė ir mineralinės
medžiagos (1 lentelė). Piene, kaip natūralios sudėtinės dalys, yra vitaminai, fermentai, hormonai ir
kitos biologiškai aktyvios medžiagos (Walstra et al., 1999).
1 lentelė. Karvių pieno cheminė sudėtis (Walstra et al., 1999; Zootechniko žinynas, 2006)
Karvių pieno cheminė sudėtis, procentais
Sudėtinės dalys Nuo - iki Vidutiniškai
Vanduo 82,7 – 90,7 87,5
Sausosios medžiagos 9,3 – 17,3 12,5
Riebalai 2,5-6,5
2,7 – 7
4,0
Baltymai 2,3 – 4,4 3,3
kazeinas 1,8 – 3,5 2,6
albuminas 0,2 – 0,7 0,5
globulinas 0,05 – 0,15 0,1
kiti baltymai 0,05 – 0,2 0,1
~ 6 ~
Nebaltyminiai junginiai 0,02 – 0,08 0,05
Pieno cukrus (laktozė) 3,8 – 5,3 4,7
Mineralinės medžiag. (K,Ca,P,Na,Mg,Fe,Cu ir kt.) 0,5 – 1 0,7
Dujos 3 - 15 7
Be to, piene gali būti ir nepageidautinos medžiagos, kaip įvairių vaistinių preparatų
likučiai. Su pašarais ar kitomis priemonėmis patekę sunkieji metalai, toksinai, alkaloidai ar
pašalinius kvapus sukeliančios medžiagos. Kai kurios medžiagos gali patekti iš patelių organizmo,
kitos patenka iš aplinkos. Pieno sudedamosios dalys įtakoja pieno produktų sandarą, spalvą ir kvapą.
Natūralios pieno sudėtinės dalys, patenkančios į pieną iš gyvulio kraujo, yra baltymai, riebalai,
angliavandeniai, mineralinės medžiagos, makro- mikroelementai, vitaminai ir kitos.
Baltymai – tai svarbiausia ir sudėtingiausia pieno sudėtinė dalis. Bendras baltymų kiekis
piene priklauso nuo pašarų kiekio, sudėties ir svyruoja tarp 3,0-3,6 %. Daugiausia pieno baltymų
sintetinama pačiame tešmenyje, ir tik nedidelė jų dalis patenka iš kraujo (Staniškienė ir kt., 2007).
Pagrindiniai pieno baltymų pradmenys yra kraujo plazmoje esančios aminorūgštys,
polipeptidai, kraujo plazmos albuminai, globulinai, pieno liaukos parenchimos baltymai ir kitos
nebaltyminės azoto medžiagos. Svarbiausi pieno baltymai yra kazeinas, laktoalbuminas ir
laktoglobulinas. Jie sintetinami iš kraujo atneštų aminorūgščių. Baltymų kiekis piene, kaip ir
kraujyje, yra pastovus ir jį padidinti nelengva. Tačiau jei karvės tinkamai veisiamos, šeriamos ir
laikomos, gali padidėti ne tik primilžiai, bet ir pieno baltymingumas. Nustatyta, kad baltymų piene
pagausėja, kai karvės šeriamos pašarais, turinčiais biologiškai vertingų baltymų (Bakutis, 2003).
Pieno lipidai – kaloringiausia ir labiausiai kintanti pieno sudėtinė dalis. Jos kiekis
svyruoja tarp 3,2 % ir 6,0 %. Svyravimo amplitudė priklauso nuo gyvulio veislės, pašarų, sveikatos
būklės, laikymo sąlygų ir kitų veiksnių (Staniškienė ir kt., 2007).
Pieno riebalai susidaro pieno liaukoje, pereinant iš kraujo plazmoje esančių neutralių
riebalų ir riebiųjų rūgščių. Daugiausia pieno riebiųjų rūgščių susidaro iš acetato. Pieno riebalų
sintezė tešmenyje priklauso nuo prieskrandžiuose rūgstančių angliavandenių. Kuo daugiau susidaro
acto rūgšties, tuo daugiau piene riebalų. Susidarę liaukinėje ląstelėje riebalų rutulėliai kartu su
kazeino dalelėmis atitrūksta nuo ląstelės viršaus ir patenka į alveolių spindį.
Svarbiausias angliavandenis piene yra disacharidas yra laktozė (pieno cukrus). Laktozė
susidaro tik pieno liaukos sekrecinio epitelio ląstelėse iš kraujo paimtos gliukozės jai susijungus su
fosforinga galaktoze (Rezamand et al., 2007). Laktozės piene vidutiniškai yra 4,7 % ir ji sudaro 90
% visų kitų piene esančių angliavandenių. Laktozė dalyvauja visuose pieno produktų gamybos
procesuose, formuoja šių produktų savybes bei kokybę (Staniškienė ir kt., 2007).
~ 7 ~
Pieno sudėtis rodo karvių mitybą ir fiziologinę būklę. Laktozės kiekio piene rodiklis
kartu su kitais gali būti taikomas karvių energijos balansui įvertinti. Karvės, kurios intensyviau
mobilizuoja energijos atsargas, dažniau suserga tešmens uždegimu. Jų piene sumažėja laktozės,
baltymų ir urėjos koncentracija, ženkliai padidėja somatinių ląstelių kiekis (Rezamand et al., 2007).
Piene mineralines medžiagas sudaro apie 50 įvairių elementų. Bendras jų kiekis yra
apie 1,0 proc. Piene jos yra organinių ir neorganinių druskų pavidalu, kurios į jį patenka iš gyvulių
kraujo. Dalis šių medžiagų susidaro gyvulio organizme, dalis pereina iš pašarų. Todėl mineralinių
medžiagų kiekis piene priklauso nuo gyvulio veislės, jo fiziologinės būklės, nuo pašarų, vandens
kokybės bei metų laiko. Mineralinės medžiagos turi didelę įtaką pieno savybėms (termostabilumui,
buferiškumui, juslinėms savybėms).
Makroelementai - šių mineralinių medžiagų piene yra daugiau kaip 1 mg/l00g.
Makroelementų kiekis piene priklauso nuo individualių gyvulio savybių, laktacijos ir kt.
Makroelementų pokyčiai laktacijos pradžioje ir jos pabaigoje ypač ryškūs. Krekenose ypač daug
kalcio, fosforo, magnio, natrio, lyginant su normaliu pienu. Paskutinėmis laktacijos savaitėmis vėl
padidėja kalcio, fosforo, chloridų kiekiai. Sergančių karvių piene daug natrio, chloridų, mažiau
kalio.
Mikroelementai - bendras mikroelementų kiekis piene sudaro ne daugiau kaip 1
mg/l00g. Mikroelementų kiekiai piene priklauso nuo gyvulio fiziologinės būklės, laktacijos laiko,
pašarų. Mikroelementai piene yra biologiškai aktyviuose junginiuose - fermentuose (Fe, Mo, Mn,
Zn, Cu). Be natūralių mikroelementų, piene gali būti ir pašalinių, patekusių į pieną nuo įrengimų ir
pieno laikymo talpų.
Vitaminai - tai biologiškai aktyvūs pieno komponentai, kurių maži kiekiai turi svarbią
reikšmę žmogaus organizmui. Dalis vitaminų turi įtakos pieno oksidaciniams - redukciniams
procesams, todėl veikia kaip antioksidantai. Kai kurie vitaminai suteikia pienui ir pieno produktams
spalvą, kiti stimuliuoja patekusių į pieną bakterijų dauginimosi procesus. Vieni vitaminai patenka į
pieną su pašarais, kitus sintetina karvės prieskrandyje ir skrandyje esantys mikroorganizmai
(Staniškienė ir kt., 2007).
1.2. Pieno baltymingumą įtakojantys faktoriai
Pieno baltymingumas yra svarbi pieno sudėtinė dalis, pieno maistinės ir biologinės
vertės bei galvijų produktyvumo rodiklis. Ilgą laiką buvo mažai domimasi pieno baltymingumu, jis
neįėjo į pieno kainos sudėtį ir nebuvo tinkamos aparatūros jiems nustatyti (Strolys,1994). Tačiau
~ 8 ~
atsirado ekonominis stimulas tirti karvių pieno baltymingumą ir vykdyti selekciją pagal pieno
baltymingumą ir kitus požymius. Nuo pieno baltymų sudėties priklauso daugelio pieno produktų
išeiga bei skonio savybės. Kartu su pieno riebumu periodiškai yra tiriamas ir baltymų kiekis piene.
Pieno baltymų sudėtis ir koncentracija varijuoja priklausomai nuo daugelio veiksnių.
Baltymų kiekį piene lemia veislė (Auldist et al., 2004), laktacijos tarpsnis (Ostersen, Foldager &
Hermansen, 1997), laktacijos skaičius (Ng-Kwai-Hang et al., 1987), sezonas (O'Brien et al., 1999),
šėrimas (Mackle et al., 1999) bei karvės sveikatingumas (Verdi, et al., 1988).
Sezonas. Baltymų piene padaugėja rudenį, spalio – lapkričio mėnesį, o mažiausiai –
kovo mėnesį (Hamletas ir kt.,1998). Pieno baltymų kaita žaliaviniame piene panaši kaip ir riebalų,
tik jų kiekio mažėjimas 0,01–0,23% prasideda vasario ir baigiasi rugpjūčio mėnesį. Palyginti su
vidutiniu metiniu rodikliu rudens ir gruodžio bei sausio mėnesiais pieno baltymų yra 0,02–0,23%
daugiau (Pauliukas ir kt., 2005).
Veršiavimosi laikas. Vasarą ir rudenį apsiveršiavusių karvių pieno baltymingumas būna
nežymiai mažesnis, lyginant su apsiveršiavusiomis žiemą ir pavasarį. Daugiausia baltymų yra
krekenose, mažiausiai – 25 – 50 dienų po veršiavimosi. Pieno baltymingumas didėja nuo 4 iki 8
laktacijos mėnesio, o pagal kitus duomenis, baltymų kiekis piene po apsiveršiavimo mažėja iki 12
laktacijos savaitės, tačiau tai lemia ir apsiveršiavimo sezonas. Pavyzdžiui, kovo mėnesį
apsiveršiavusios karvės pieno baltymų mažiausiai bus 7 savaitę, o apsiveršiavusios spalį - 23 savaitę
(Hamletas ir kt.,1998). Riebiapienių karvių pieno baltymingumas laktacijos metu kinta labiau nei
liesapienių (Jukna, 1998).
Paveldimumas. Nepriklausomai nuo to, kaip kokybiškai mes šersime karvę, kokią
modernią technologiją įdiegsime bei laikysimės kokybiško pieno gamybos reikalavimų, ta pieno
kokybės dalis, kuri priklauso nuo paveldimų savybių, nepagerės. Kokybišką pieną galime gauti tik
turėdami aukštos genetinės vertės sveikas karves bei taikydami pažangias karvių šėrimo ir laikymo
technologijas. Literatūros duomenimis manoma, kad pieno baltymingumas ir riebumas yra
paveldimi dažniau nei pieno kiekis. Iš pieninių veislių galvijų riebiausią (net iki 9%) ir
baltymingiausią pieną duoda džersių veislės karvės. Pauliukas ir kt.(2005) tyrimuose nustatė, kad
visais laktacijos mėnesiais baltymų kiekis yra didžiausias Lietuvos juodmargių (3,21%), o
mažiausias – Danijos juodmargių karvių (3,02%). Lietuvos, Vokietijos ir Danijos juodmargių karvių
pieno baltymingumas yra mažiausias per pirmuosius tris laktacijos mėnesius.
Produktyvumas. Kai primilžiai didžiausi pieno baltymų būna mažiausiai. Tuo metu
didžiojo prieskrandžio mikroorganizmų proteinų sintezės neužtenka, kad karvės tešmenyje
sintetintųsi pakankamai pieno baltymų (Hamletas ir kt.,1998).
~ 9 ~
Įmitimas. Karvės, kurios būna per riebios veršiavimosi metu, turi blogesnį apetitą, jos
yra jautresnės medžiagų apykaitos sutrikimams ir tai blogina pieno sudėtį (Hamletas ir kt.,1998).
Šėrimas. Pieno baltymingumas didėja šeriant daug energijos ir mažiau ląstelienos
turinčiais pašarais. Tačiau jie dažniausiai sumažina pieno riebumą. Energijos trūkumas būna dėl
nepakankamo koncentratų kiekio arba stambiųjų pašarų stygiaus, arba jų blogos kokybės. Pastarasis
veiksnys sumažina ir pieno riebumą ir baltymingumą. Pieno baltymingumas mažėja, kai racione
trūksta proteinų. Didelis riebalų kiekis pašaruose sumažina pieno baltymų kiekį 0,1 – 0,3 %.
Susmulkinti stambieji pašarai didina baltymų kiekį, tačiau per smulkus mažina pieno riebumą. Be
to, gali pakenkti gyvulio sveikatai. Karvių, šeriamų tik iš varpinių augalų paruoštais pašarais
(miežiais, kviečių atliekomis, pašariniais rugiais), šakniavaisiais (runkeliais, ropėmis, kitais), pieno
baltymingumas mažėja. Šėrimas pilnaverčiais pašarų mišiniais 0,1 – 0,2 % padidina pieno
baltymingumą. Kuo geriau karvės šeriamos žiemą, tuo mažiau kinta baltymų procentas piene
ganiavos metu (Hamletas ir kt.,1998). Manoma, kad pridėjus į karvių racionus didžiajame
prieskrandyje neskaidomų kritinių amino rūgščių lizino ir metionino, baltymų kiekį piene galima
padidinti net 0,5 proc. Jų trūkumas racione yra svarbiausias pieno sintezę ribojantis veiksnys
(Rulquin et al.,1993). Toks pat efektas gaunamas labai padidinus karvių prieskrandžių mikrobinę
masę, nes joje šių aminorūgščių kiekis ir tarpusavio santykis idealiai tinka pieno sintezei.
Daugiausia baltymų piene būna gyvulius šeriant suderintais visaverčiais pašarais, kurie atitinka
karvių fiziologinius poreikius.
1.3. Pieno baltymai
Baltymai yra makromolekuliniai junginiai, sudaryti iš α-aminorūgščių. Cheminiu
požiūriu baltymai yra polipeptidai, kurių grandinėje yra nuo 50 iki keliolikos tūkstančių
aminorūgščių, sujungtų peptidiniu (-CO-NH) ryšiu. Viename peptido grandinės gale yra laisva
amino grupė (N-galas), kitame – karboksigrupė (C-galas). Tokias struktūras turi visi baltymai
(Staniškienė ir kt., 2007).
Pieno baltymai yra sudėtinė baltymų grupė, turinti daugiau kaip 200 skirtingų molekulių
(Ng-Kwai-Hang, 2002). Karvės piene paprastai yra apie 3,5 % baltymų skirstomų pagal jų tirpumą
esant pH 4,6, iš kurių vidutiniškai 80 % sudaro kazeinas, o 20 % - išrūgų baltymai.
Pieno baltymai nėra vienalyčiai ir susideda iš trijų frakcijų: kazeino (75-80 % visų pieno
baltymų), tirpiųjų baltymų t.y. serumo (išrūgų) baltymų (15-20%) ir neproteininių komponentų
~ 10 ~
frakcija, kurių sudėtyje yra nitrogenas (5%). Šios frakcijos gali būti išskaidytos į komponentus,
besiskiriančius savo chemine sudėtimi (Erasmus, 2001; Staniškienė ir kt., 2007).
Kazeinu vadinama grupė baltymų, kurie nusėda parūgštinus pieną. Nusodinus kazeiną
lieka išrūgų baltymai. Kazeinas sudarytas iš kazeino frakcijų, o išrūgas sudaro eilė kitų svarbių
imuninių proteinų (1 priedas). Pieno serumo baltymus sudaro medžiagų grupės vadinamos
albuminais(α-laktoalbuminas) ir globulinais (β-laktoglobulinas). Veikiant pieną rūgštimis ar
fermentais jie lieka serume, gaminant sūrius - išrūgose. Veikiant temperatūrai (iki 70 ˚C) jie
denatūruojami, susijungia su κ-kazeinu.
Tirpieji pieno baltymai yra aukštos maistinės vertės, tačiau sūrių gamyboje svarbiausias
proteinų komponentas yra kazeinas (Colin et al. 1992; Hurtaud et al. 1995).
Pagal karvių pieno baltymų nomenklatūrą šiuo metu egzistuoja tokie pieno baltymų
variantai (Ng-Kwai-Hang & Grosclaude, 2003; Farrell et al., 2004):
• αs1
-kazeinas: A, B, C, D, E, F, G, H;
• αs2
-kazeinas: A, B, C, D;
• β-kazeinas: A1, A2, A3, B, C, D, E, F, G, H;
• κ-kazeinas: A, B, (C, E, F, G, H, I, J);
• β-laktoglobulinas: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, W;
• α-laktoglobulinas: A, B,C.
Prie pieno baltymų priskiriami fermentai, kai kurie hormonai bei riebalų apvalkalėlių
baltymai. Piene taip pat aptinkami baltymų skilimo produktai ir nebaltyminis azotas (urėja). Urėja
(šlapalas arba karbamidas) yra galutinis azoto apykaitos organizme produktas. Jos kiekis piene
parodo azoto pusiausvyrą organizme, baltymingų ir energinių pašarų santykį karvių racione
(Staniškienė ir kt., 2007).
1.3.1. Baltymų nustatymo metodai
Bendras baltymų kiekis piene nustatomas pagal bendrą azoto kiekį (N). Jis susideda iš
baltyminio (PN) ir nebaltyminio azoto (NPN). Nebaltyminio azoto maistinė vertė maža, jis neturi
įtakos sūrių išeigai. Apie 50% nebaltyminio azoto sudaro urėja, kitą dalį - mažos molekulinės masės
azoto turintys junginiai. Pagal gautas azoto ir baltyminio azoto vertes nustatomas bendras
(CRUDE)=N×6,38 ir tikrasis (TRUE)=CRUDE – (NPN×6,38) baltymų kiekis. Tikrųjų baltymų yra
0,1–0,3 proc. mažiau negu bendrųjų baltymų. Jų kiekis priklauso nuo mitybos raciono ir karvių
veislės.
~ 11 ~
Kai kuriose šalyse pieno supirkimo kaina priklauso nuo baltymų kiekio jame, kuriam
nustatyti naudojamos dvi sistemos:
1. Vertinamas azoto kiekis piene (bendras baltymų kiekis, kazeinas+tirpūs
baltymai+nebaltyminės kilmės azoto turinčios medžiagos, t. y. TN*6,38); šis metodas taikomas
Vokietijoje, Olandijoje, Argentinoje, Kanadoje, Danijoje, Suomijoje, Estijoje, Graikijoje,
Vengrijoje, Airijoje, Izraelyje, Norvegijoje, Šveicarijoje, Lietuvoje.
2. Vertinamas tik baltyminis azotas (tikrieji baltymai, (TN-NPN)*6,38); sistema taikoma
Prancūzijoje, Belgijoje, JAV, Australijoje.
Šalyse, kur superkamas pienas vertinamas pagal tikrųjų baltymų kiekį, atitinkamai
perskaičiuojama pieno kaina. Tarptautinėje pieno produktų prekyboje naudojamas bendras baltymų
kiekis.
Baltymų kiekis nustatomas Kjeldalio (pamatiniu) metodu. Šiuo metodu nustatomas
bendrasis ir tikrųjų baltymų kiekis. Bendrąjį pieno baltymingumą galima nustatyti ir kitais metodais:
Kolfranio, kolorimetriniu, infraraudonųjų spindulių absorbcijos, refraktometriniu, fluorometriniu,
formalino titravimo ir kitais (Staniškienė ir kt., 2007).
1.3.2. Kazeinas
Kazeinas yra pagrindinis pieno baltymas. Jis piene yra koloidinėje ištirpusioje formoje.
Priklausomai nuo temperatūros, mechaninio ir joninio ryšio kazeinas yra 10–300 nm dydžio. Esant
kazeino dydžiui tarp 10–30 nm kalbama apie kazeino submiceles, o esant dydžiui tarp 30–200 nm –
apie kazeino miceles (Staniškienė ir kt., 2007). Šios micelės susidaro iš daugelio submicelių, kurios
užima apie pusę micelių tūrio, kita dalis užpildyta vandeniu su jame ištirpusiais jonais, laktoze ir
enzimais. Submicelės susijungia į kazeino miceles, veikiant kalcio jonais ir kalcio fosfatais, t. y.
susidaro kazeino kalcio- fosfato kompleksas.
Kazeinas yra termostabilus baltymas, kurio terminė denatūracija įvyksta 5-90 min.
kaitinant 130°C temperatūroje, tačiau taip kaitinant pakinta kalcio-kazeinato fosfatinio komplekso
(KKFK) sudėtis ir struktūra, stambėja kazeino micelės, didėja pieno klampumas. Pakitus micelių
struktūrai kinta ir technologinės pieno savybės: mažėja pieno sutraukinimo šliužo fermentu greitis,
blogiau atsiskiria išrūgos (Staniškienė ir kt., 2007).
Kazeinas yra sudarytas iš kazeino frakcijų alfa S1( α s1-), alfa S2(α s2-), beta (β-), gama
(-), kapa (κ-). γ-kazeinas yra β-kazeino proteolitinio skilimo produktas. Trys pagrindinės kazeino
~ 12 ~
frakcijos (α, β, κ) pasiskirsčiusios 60 proc., 25 proc., 15 proc. nuo bendro kazeino kiekio. Kazeino
frakcijas sudaro įvairios polipeptidinės grandinės, kurios sudarytos iš didelio kiekio amino rūgščių,
kurios susijungusios tarpusavyje peptidinėmis jungtimis (karvių piene iš žinomų 20 amino rūgščių
yra 19). Amino rūgštys labai svarbios augimo ir organizmo vystimosi procese. Kazeino frakcijos turi
didelę reikšmę nusodinant (išskiriant) kazeiną. Jas sudaro kalciui jautrus kazeinas – hidrofobinė
dalis ir kalciui nejautrus kazeinas – hidrofilinė dalis ( Кузнецов, 2003).
Literatūroje minimas α s1, α s2, β ir κ kazeinus koduojančių genų polimorfizmas
(Grosclaude et al., 1994). Trys pagrindinės pieno baltymų kazeinų frakcijos (α, β, κ) ir β-
laktoglobulinas atskleidžia galvijų pieno baltymų genetinės įvairovės rezultatą, kuris lemia pieno
fizikines ir chemines savybes. Yra žinoma, kad α s1 ir β- kazeinai gali prisijungti didelį Ca+2 jonų
kiekį. Tai sukelia jų agregaciją ir juos nusodina, o κ- kazeinas neprisijungia Ca+2 jonų ir yra tirpus
esant didelei Ca+2 jonų koncentracijai. Kazeino micelės paviršiuje išsidėstęs κ- kazeinas yra
stabilizatorius, apsaugantis jos sudėtyje esančias αS- ir β- kazeino frakcijas nuo agregacijos
(Narkevičius, 2003; Горбатовa, 2003).
1.3.3. Kazeino svarba sūrių gamyboje
Kokybišką sūrį galima pagaminti iš pieno, kuriame baltymų koncentracija yra ne
mažesnė kaip 3,2 %, o kazeino koncentracija ne mažesnė kaip 2,5 % (Гудков, 2003). Fermentinė
sutrauka apskritai nesusidaro, jei kazeino koncentracija yra mažesnė kaip 0,7 %. Didėjant kazeino
koncentracijai piene, pagerėja jo sutraukinimo savybės, sutrumpėja koaguliacijos procesas,
sutraukos tvirtėjimo laikas, padidėja sutraukos tvirtumas bei sineretinės savybės, taip pat sumažėja
pamilčių kiekis bei riebalų ir baltymų nuostoliai. Tuo tarpu žemesnėmis pieno sutraukinimo savybių
reikšmėmis pasižyminčiame piene kazeino koncentracija yra maždaug 10 % mažesnė kaip
normaliame piene (Гудков, 2003; Ramanauskas ir kt., 2008). Sūrių gamybai didelę reikšmę turi
riebiosios pieno frakcijos ir kazeino tipo baltymai, kurie sudaro 80 % bendros pieno baltymų
sudėties (Gudonis, 2007).
1.3.4. Kazeino kiekį įtakojantys veiksniai
Karvių piene vidutinė kazeino reikšmė siekia 79% bendrojo baltymų kiekio, tačiau
veikiant įvairiems fiziologiniams ir genetiniams faktoriams, individualių karvių piene šis rodiklis
kinta nuo 68 iki 84% (Ng-Kwai-Hang, 1993).
~ 13 ~
Paveldimumas. Nauja pieno baltymus apsprendžiančių genų identifikavimo
technologija leidžia ištirti gyvulio genotipą ir nustatyti genus, koduojančius įvairius pieno baltymų
variantus bei jų struktūrines atmainas ir panaudoti juos kaip genetinius žymeklius selekcijos procese,
gerinant pieno perdirbamąsias savybes, sūrių ir varškės išeigą. Pienas su κ-kazeino ir/arba β -
laktoglobulino tipu BB turi didesnį kazeino/baltymų koeficientą (Rahali & Me´nard, 1991; Coulon
et al. 1998; Mackle et al. 1999). κ-kazeinas sudaro 1/8 kazeino ir yra labai svarbus micelių
formavimuisi ir stabilizavimuisi bei veikia pieno perdirbamąsias savybes (Baltrėnaitė ir kt.,2007).
Sūrių gamyboje svarbūs κ-kazeino genetiniai variantai (A, B, C, D). Karvių κ-kazeino A ir B
variantų įtakos pieno produkcijai tyrimai parodė, kad κ-kazeino BB genotipo karvių piene yra
daugiau riebalų, baltymų ir kazeinų, negu κ-kazeino AA genotipo karvių piene (Ng-Kwai Hang,
1998; Di Stasio and Mariani, 2000; Vaitkus ir kt., 2001; Žitny ir kt., 2002). B alelis yra patikimai
susijęs su didesniu kazeino ir mažesniu išrūgų baltymo kiekiu, taigi – didesniu kazeinų ir bendrų jų
baltymų santykiu (Rahali & Me´nard, 1991; Coulon et al. 1998; Mackle et al. 1999).
Atrinkus gyvulius, turinčius pageidaujamus κ-kazeino ir β-laktoglobulino BB genotipus,
galima suformuoti karvių bandas, kurios gamintų ypač gerų perdirbimo savybių pieną. Mokslininkės
Miceikienė ir Pečiulaitienė (2005) ištyrusios Lietuvos pieninių galvijų populiaciją, pateikia
duomenis, kad κ-kazeino BB genotipas paplitęs 0,018, o B alelis 0,218 dažniu; β-laktoglobulino BB
genotipas 0,543, o B alelis 0,705 dažniu. Lietuvos pieninių galvijų selekcijos galimybės dar
neišnaudotos. Pieno baltymų (α-, β- ir κ-kazeino ir sutraukinimo baltymų laktoalbumino bei
laktoglobulino) kiekį lemiantys genų variantai yra paveldimi. Gaminant varškę ir sūrius iš tokių
karvių pieno, kurios turi kazeino ir laktoglobulino B tipus, produktų išeiga padidėja net iki 7 proc.,
taip pat labai pagerėja pieno skonio savybės. Įdiegus naują DNR tyrimais pagrįstą technologiją,
galima ištirti bet kokio amžiaus ir lyties gyvulių genotipą, t. y. identifikuoti genus, koduojančius
pieno baltymų tipus. Jie gali būti panaudoti kaip genetiniai markeriai, formuojant specialias karvių,
turinčių κ-kazeino ir β-laktoglobulino B tipą, bandas, iš kurių pieno būtų gaminamas tik sūris ir
varškė (Miceikienė, Pečiulaitienė, 2005).
Veislė. Nuo galvijų veislės priklauso pieno sudėtis ir tuo pačiu jo savybės. Pavyzdžiui,
baltymų kiekis atskirų veislių karvių piene gali skirtis net 23 % (Mariani et al., 1995). Nuo karvių
veislės priklauso kazeino bei atskirų jo frakcijų koncentracija piene. Kaip jau minėta anksčiau, tai
turi labai didelės įtakos pieno sutraukinimo savybėms ir sūrių išeigai (Ramanauskas ir kt., 2008).
Kazeino genotipų skirtumai tarp atskirų galvijų yra daug didesni, kaip tarp tos pačios veislės atskirų
linijų. Pavyzdžiui, džersi veislės karvių piene vyrauja κ-kazeino BB genotipas, kai tuo tarpu tarp
fuzu veislės galvijų jis aptinkamas daug rečiau. Skirtingų veislių karvių pienas skiriasi pagal
~ 14 ~
rūgštingumą, kalcio ir fosforo santykį, natūralių pienarūgščių mikroorganizmų augimo inhibitorių
kiekį ir kt.
Laktacija. Remiantis įvairių mokslininkų atliktais tyrimais laktacijos metu kazeino
kiekis įvairuoja. Ng-Kwai-Hang su kitais bendraautoriais (1984) nustatė, kad kazeino proporcijos
buvo aukščiausios labai ankstyvos laktacijos metu, o Lucey ir Fox (1992) tyrimuose nustatyta, jog
kazeino yra daug mažiau vėlyvuoju laktacijos metu nei vidutiniu laikotarpiu. Tačiau kitų
mokslininkų darbuose tyrimų rezultatai prieštaringi. Anot tyrėjų, bendrų pieno baltymų
koncentracija ir kazeino kiekis didesnis vėlyvos laktacijos laikotarpiu (Ostersen et al.,1997; Auldist
et al.,1998; Coulon et al., 1998). Pasak tyrėjo S. Ostersen (1997) viduryje laktacijos kazeino
koncentracija gali siekti maksimumą, o išrūginių baltymų atitinkamai sumažėja. Dėl didelio
imunoglobulinų koncentracijos padidėjimo staiga sumažėja kazeino kiekis periode po
apsiveršiavimo (Ostersen et al.1997; Coulon et al., 1998). Pirmą laktacijos savaitę kazeino
koncentracija didėja ir stabilizuojasi antrą savaitę po apsiveršiavimo (Remond et al., 1992).
Mokslininkas D.M. Barbano (1991) su kitais bendraautoriais atlikę tyrimus pastebėjo, kad kazeino
daugiausia pirmaveršių karvių piene penktą (83,08%) ir dešimtą (82,83%) laktacijos mėnesiais. Kai
tuo tarpu antros ir trečios laktacijų karvių piene kazeino kiekis pakankamai stabilus iki 6,7 laktacijos
mėnesio, o vėlesniais mėnesiais pastebimas 1,5% sumažėjimas.
Be to, laktacijų skaičius, kuris siejamas su karvės amžiumi, taip pat gali įtakoti baltymų
sudėtį. Pasak Ng-Kwai-Hang ir kitų bendraautorių (1987) kazeino pagrindinės sudedamosios dalys
(α-, β- ir κ-kazeinas) mažėja karvei senstant. Iš kitos pusės, mokslininkas Schaar (1984) ištyręs
kazeino koncentraciją infraraudonosios spektroskopijos (IR) metodu, koreliacijos tarp kazeino
kiekio kitimo ir laktacijų skaičiaus nerado. Veikiausiai, Ng-Kwai-Hang ir kitų bendraautorių (1987)
mažesnė kazeino koncentracija nustatyta dėl padidėjusios pieno proteolizės, kurios mokslininkas
Schaar (1984) nepastebėjo tirdamas IR spektroskopijos metodu. Karvėms senstant proteolitinio
fermento – plazmino aktyvumas didėja, o tai įtakoja kazeino proteolizę (Schaar, 1985; Bastian et al.,
1991). Mackle ir kitų mokslininkų (1999) nuomone, vyresnių karvių piene padidėjusių išrūgų
baltymų koncentracija siejama su didesniu pieno liaukos epitelio pralaidumu dėl ankstesnių tešmens
uždegimų.
Šėrimas. Normalios sudėties pieną galima gauti tik šeriant karves pilnaverčiais pašarais.
Jei karvių racione trūksta baltymų arba žema pašarų energinė vertė, sumažėja pieno primilžiai,
riebalų, kazeino ir bendras baltymų kiekis piene, pailgėja fermentinės sutraukos susidarymo trukmė
(Fox F. P. et al., 2000). Kitų mokslininkų nuomone šėrimas mažai įtakoja kazeino /baltymų santykį
nebent parenkamas radikalus neįprastas raciono tipas (Coulon et al. 1995; Malossini et al. 1996).
~ 15 ~
DePeters ir Cant (1992) paskelbė, jog padidinus koncentratų kiekį racione, pastebima kazeino
proporcijų pasikeitimas piene. Šie mokslininkai teigia, kad kazeino kiekis priklauso nuo energijos
šaltinio t.y. raciono tipo.
Sezonas. Tyrėjas Ng-Kwai-Hang (1993) ištyrė kazeino kiekio svyravimus dviejų metų
eigoje. Daugiausiai baltymų ir kazeino nustatė žiemos mėnesiais, o mažiausiai – vasaros mėnesiais.
Lindmark-Månsson su bendraautoriais (2003) savo tyrimuose pateikė duomenis, kad
kazeino koncentracija ir bendrų baltymų kiekis švediškų karvių piene kito dėl sezoninės ganiavos
vasarą. Didžiausia baltymų koncentracija nustatyta ganiavos laikotarpio pabaigoje (spalio mėn.), o
mažiausia – tvartinio laikotarpio pabaigoje (kovo mėn.). Manoma, kad tokie baltymų kiekio
svyravimai galimi dėl skirtingų šėrimų ir laktacijos tarpsnių, t.y. dauguma karvių metų pradžioje
būna ankstyvos laktacijos. Tai leidžia daryti prielaidą, kad baltymų koncentracijos sezoninį
kintamumą piene įtakoja kelių veiksnių kombinacija.
1.4. Tešmens uždegimo įtaka pieno kokybei
Produkuojamo pieno kiekiui ir sudėčiai didelę įtaką turi karvių sveikata. Sergant
užkrečiamosiomis ir neužkrečiamosiomis ligomis sutrinka organizmo normalios fiziologinės
funkcijos, todėl sumažėja ar visai sutrinka pieno gamyba bei pakinta jo sudėtis.
Uždegiminė reakcija tešmenyje lemia pieno kiekybinius ir kokybinius pokyčius
(Kitchen,1981). Yra dvi tešmens uždegimo formos: slaptasis (subklinikinis) ir klinikinis. Kad karvė
serga klinikiniu mastitu, galima įtarti iš pakilusios tešmens temperatūros. Be to, pažeistas tešmens
ketvirtis parausta, patinsta, yra skausmingas, pakinta ir pieno išvaizda. Klinikinio mastito atveju
nustatomi patogeniniai sukėlėjai ir ženkliai padidėjęs somatinių ląstelių skaičius. Karvei sergant
slaptuoju tešmens uždegimu, piene ir tešmenyje iš pirmo žvilgsnio jokių pakitimų nematyti, tačiau
pieno gamyba sumažėja ir pakinta jo sudėtis bei padidėja somatinių ląstelių skaičius, bet patogeninių
mastito sukėlėjų nenustatoma (Barbano et al.,1991).
Uždegimo metu padidėja kraujagyslių pralaidumas, dėl to kraujo baltymai, kitos
sudėtinės dalys ir uždegiminės ląstelės iš kraujo patenka į pieną. Dėl ligos pieną gaminančios
tešmens epitelio ląstelės tampa mažiau produktyvios, dėl to sumažėja ir primilžis. Ląstelėms suirus,
į pieną patenka jų fermentai. Dėl proteolitinių fermentų karvių, sergančių slaptuoju mastitu, piene
prasideda baltymų irimas. Sveikų karvių piene esantis plazminas yra svarbus proteolitinis fermentas
(Saeman et al.,1988). Jo randama ir piene su padidėjusiu somatinių ląstelių skaičiumi. Dėl mastito
šio fermento aktyvumas gali padidėti daugiau nei du kartus. Plazminas ir kiti fermentai, išsiskyrę iš
~ 16 ~
somatinių ląstelių, gali skaldyti kazeiną tešmenyje (Verdi et al., 1987). Keletas mokslininkų
tyrimuose nustatė reikšmingą neigiamą koreliaciją tarp αS- ir β- kazeino frakcijų kiekio ir plasmino
aktyvumo. β- kazeinas yra jautriausias šio fermento proteolitiniam skaldymui. Anot mokslininko
Politis ir kitų (1989) tarp somatinių ląstelių skaičiaus ar plasmino ir κ-kazeino piene nereikšminga
koreliacija, iš ko galima spręsti kad plazminas neskaldo κ-kazeino (Fox F.P., 1981; Politis et
al.,1989).
Nors plazmino sukeltas kazeino irimas sulėtėja žemoje temperatūroje, jis yra ypač
atsparus kaitinimui. Normalios pieno pasterizacijos temperatūros nepakanka padidėjusiam plazmino
aktyvumui sumažinti. Taigi dėl mastito atsiradęs plazminas skatina pieno baltymų gedimą, kuris gali
tęstis pieno perdirbimo bei jo produktų laikymo metu (Vaitkus V., 2001; Aniulis ir kt., 2001).
Stiprėjant uždegimui, cheminė pieno sudėtis panašėja į kraujo, nes sudėtinės dalys iš
kraujo apytakos filtruojamos į pieno liauką. Pieno komponentų kiekis kinta įvairiai (2 priedas).
Pagrindinių sudedamųjų dalių kiekis pieno sausosiose medžiagose sumažėja 5–15 proc.
Labai pasikeičia riebalų sudėtis, padaugėja didelės molekulinės masės nesočiųjų riebalų rūgščių. Šie
pokyčiai skatina lipolizę (riebalų skaidymą). Dėl to suprastėja pieno produktų kokybė. Uždegimo
paveiktame piene net 11–25 proc. mažiau bendrojo kazeino, o išrūginių baltymų daugiau negu
įprasta. Sergančių slaptuoju mastitu karvių piene sumažėja riebalų, laktozės, kalcio, vitaminų (ypač
vitamino C), pagausėja natrio, chloro, albuminų ir globulinų. Padidėja tokio pieno pH (net iki 6,9 ir
daugiau) ir oksidacinis aktyvumas (Hurley, 2003; Rudejevienė, 2007).
Vartotojai reikalauja geros kokybės pieno produktų. Geras kvapas ir skonis yra
svarbiausias vartotojų reikalavimas. Taip pat labai svarbu, kad produktai ilgai išsilaikytų ir būtų
saugūs. Iš mastitinio pieno kokybiškų ir saugių produktų neįmanoma pagaminti visų pirma dėl to,
kad jame yra mažiau sausųjų medžiagų, blogai koaguliuoja kazeinas, mažesnis pieno stabilumas
aukštoje temperatūroje. Gamybos procese ne visuomet pastebimi mastitinio pieno perdirbimo
trūkumai, nes paprastai jis sumaišomas su dideliu normalaus pieno kiekiu. Iš gero ir mastitinio
pieno mišinio pagaminti produktai gali būti blogesnio kvapo, jie greičiau genda. Be to, vartojant
užterštus patogeninėmis tešmens bakterijomis ir jų toksinais pieno produktus, kyla pavojus
žmogaus sveikatai. Pieno, turinčio daug somatinių ląstelių nesuperka perdirbėjai, todėl pasitaiko
atvejai, kai somatinių ląstelių skaičius gamintojo ūkyje sumažinamas neįteisintais metodais ir
priemonėmis (pavyzdžiui, pieno veikimas išcentrine jėga) tačiau pieno kokybė nepagerėja, o tik
iškreipiama pieno sudėties informacija (tokiame piene lieka ligas sukeliančių mikroorganizmų ir
toksinų).
~ 17 ~
1.4.1. Somatinės ląstelės piene
Visose išvystytos pienininkystės šalyse, siekiant įvertinti, ar pienas gautas iš sveikų,
nesergančių tešmens ligomis karvių, tiriamas somatinių ląstelių skaičius (SLS). Somatinės ląstelės,
aptinkamos karvių piene, yra procesų, vykstančių pieno liaukoje, indikatorius.
Somatinės ląstelės – tai baltieji kraujo kūneliai (leukocitai), kūno bei sekrecijos
epitelinės ląstelės (Bradley and Green, 2005). Tešmens epitelinės ląstelės, vykstant normaliems
organizmo procesams, nuolat atskyla ir atsinaujina. Kai pieno liaukoje uždegimo nėra, somatinių
ląstelių skaičius būna nuo 10 iki 200 tūkst./ml (vidutiniškai 50–75 tūkst./ml), vyrauja epitelinės
ląstelės. Natūraliai jų visada padaugėja prieš karvėms užtrūkstant, pradėjus jas melžti vieną kartą per
dieną, taip pat pirmomis dienomis po veršiavimosi (Staniškienė ir kt., 2007). Karvei susirgus
tešmens uždegimu bei kitomis ligomis, somatinių ląstelių padaugėja net iki kelių dešimčių milijonų.
Remiantis žalio pieno pirminių kokybės rodiklių įvertinimo instrukcija, patvirtinta LR žemės ūkio
ministro 2006 m. liepos 25 d. įsakymu Nr. 3D-303 (žin., 2006, Nr. 85-3337), žaliame piene
somatinių ląstelių skaičius negali viršyti 400 tūkst./ml. Pagal Tarptautinės pieninkystės federacijos
(International Dairy Federation/IDF) apibrėžimus pienas kuriame somatinių ląstelių skaičius virš
501 tūkst./ml rodo subklinikinio ar klinikinio mastito požymius.
Kazeino/baltymų santykį labai įtakoja somatinių ląstelių kiekis piene. Somatinių ląstelių
skaičiui padaugėjus iki 100-200 tūkst/ml kinta baltymų proporcijos t.y. mažėja kazeino daugėja
bendrųjų ir išrūgų baltymų koncentracija piene (Barbano et al. 1991; Coulon et al. 1998; Tripaldi et
al., 2003)(1pav.). Padaugėjus somatinių ląstelių didėja fermento plazmino aktyvumas kuris skaldo
kazeiną. Didžioji dalis kazeino suskaldoma dar prieš išmelžiant pieną pačiame tešmenyje, dėl
pakilusios aukštos temperatūros, kuri yra palanki plazmino fermentacijai (Politis et al., 1988).
R* - 4.3 % B *- 3.3 % L* - 4.8 %
R - 4.0 % B - 3.0 % L - 4.3 %
~ 18 ~
1 pav. Somatinių ląstelių skaičiaus įtaka pieno sudėties rodikliams (S.Savickis, 2011)
*Paaiškinimas: R-riebalai; B-baltymai, L-laktozė
Mokslininkų tyrimų duomenimis, somatinių ląstelių skaičius padidėja ne tiktai dėl
infekcijos, įtakos turi daugelis veiksnių (Green et al., 2006; 2008):
dėl karvės organizmo atsparumo, sugebėjimo kovoti su įvairiais dirgikliais (SLS piene didina
bet kuri liga, ypač pasireiškianti sisteminiais simptomais) (Žakas, 2002; Paape et al., 2002);
dėl streso ir traumų (skausmas ir išgąstis didina adrenalino kiekį kraujyje, kuris slopina
hormono oksitocino veikimą, sąlygojantį normalų pieno atleidimą melžiant, o per žaizdas
gali patekti mikrobinė infekcija; stresas dėl pasikeitusios aplinkos ar šėrimo sąlygų)(Japertas,
1999; Rushen et al.; 1999; Skrypek et al., 2004);
dėl laktacijos laikotarpio ir karvės amžiaus (SLS būna didelis pirmomis dienomis po
veršiavimosi, mažiausias, esant didžiausiam produktyvumui iki laktacijos vidurio, o
didžiausias - karvei užtrūkus; SLS laipsniškai auga po kiekvienos laktacijos) (Sheldrake et
al.,1983; Skrypek et al., 2004);
dėl metų laiko (SLS piene vasarą paprastai būna didesnis, nes šiluma ir drėgmė sukelia
karvei papildomą stresą) (Žakas, 2002);
dėl karvių bandos dydžio (pasauliniu masteliu lyginant, SLS piene mažesnis būna didelėse
karvių bandose, kuriose galima užtikrinti gerą bandų valdymo kokybę. Lietuvoje SLS
mažesnis mažose (iki 100 karvių) privačiose bandose (D.Urbšienė, Internetinė prieiga:
http://www.gpk.lt/dokumentai/Somat.pdf Žiūrėta 2013 m. rugsėjo 11 d.);
dėl medžiagų apykaitos sutrikimų, blogo šėrimo (SLS piene padidėja, šeriant karves
nekokybiškais pašarais, nesubalansuotais racionais. Šiais atvejais somatinių ląstelių piene
gali padidėti iki 1 mln/ml) (Skrypek et al., 2004);
dėl melžimo (SLS piene didina melžimo higienos bei technologinių reikalavimų
nesilaikymas) (Pečiulionienė ir kt., 2004);
dėl laikymo sąlygų (SLS piene didina antisanitarinės karvių laikymo sąlygos, blogas
karvidžių mikroklimatas, per žema tvartų temperatūra, šlapi pakratai, skersvėjai) (Haile-
Mariam et al., 2003);
~ 19 ~
Todėl atsižvelgiant į įvairių veiksnių (sveikatos būklės, laktacijos periodo, šėrimo,
amžiaus, veislės, metų laiko) įtaką karvės organizmui, ir nuo 2004 metų gegužės 1 d. superkamo
pieno kokybei taikomus Valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos nustatytus reikalavimus,
sveikų karvių piene somatinių ląstelių skaičius turi neviršyti 400 tūkst/ml („Reikalavimai žalio
pieno, termiškai apdoroto geriamojo pieno ir pieno produktų gamybai“; Lukauskas ir kt., 2005;
Pauliukas ir kt., 2005).
1.5. Pieno natūralumo pakeitimas (falsifikavimas)
Žalias pienas, į kurį sąmoningai pridėta pašalinių medžiagų ar kitaip pakeista jo
pirminė sudėtis ir savybės, laikomas nenatūraliu (falsifikuotu). Dažniausiai jis falsifikuojamas norint
padidinti kiekį arba pagerinti kokybę. Pieno sudėties ir savybių keitimas pieno perdirbimo įmonėse
pagal galiojančius pieno produktų gamybos technologinius standartus nelaikomas pieno
falsifikavimu.
Pieno falsifikavimas gali būti fizinis ir cheminis. Yra daugybė potencialių pieno
falsifikavimo medžiagų: pašalinis vanduo, valgomoji druska arba cukrus tokiam vandeniui
maskuoti, plovimo ir dezinfekavimo medžiagos, neutralizuojančios ir konservuojančios medžiagos.
Pieno natūralumas ir saugumas tiriami pieno supirkimo metu įvertinant pirminius
kokybės rodiklius ir įgaliotoje laboratorijoje įvertinant pieno užšalimo temperatūrą, inhibitorinių ir
kitokių kenksmingų medžiagų likučius (Staniškienė ir kt., 2007).
Pagal superkamo pieno reikalavimus draudžiama prieš pardavimą pieną apdoroti
išcentrinės jėgos įrengimais („Reikalavimai žalio pieno, termiškai apdoroto geriamojo pieno ir pieno
produktų gamybai“, 2004).
~ 20 ~
2. 2013 metų tyrimai
2.1.Tyrimų objektas ir metodai
Situacijos analizei atlikti buvo panaudota 2013 m. birželio mėnesio gyvulių
produktyvumo kontrolės duomenų masyvas. Bendrą duomenų imtį sudarė 26.169 įrašai. Duomenys
apdoroti SQL duomenų bazių valdymo sistemoje LINUX operacinėje aplinkoje. Su SQL užklausų
pagalba duomenų bazėje kontroliuojamų karvių duomenys buvo sugrupuoti pagal somatinių ląstelių
skaičiaus (SLS) ribas. Viso suformuota 13 grupių. SLS grupėse svyravo nuo 40 tūkst./ml iki 5010
tūkst./ml (1 lentelė).
1 lentelė. Duomenų masyvo situacijos analizei atlikti struktūra
Grupės
nr.
SLS
tūkst./ml
Karvių
sk.
1 40 - 60 8737
2 90 – 110 6970
3 190 – 210 3790
4 290 – 310 2230
5 390 – 410 1421
6 490 – 510 1099
7 590 – 610 793
8 790 – 810 471
9 990 – 1010 338
10 1490 – 1510 187
11 1990 – 2010 90
12 3490 – 3510 32
13 4990 – 5010 11
Viso įrašų: 26169
Praktiniams tyrimams atlikti, pasirinktame ūkyje, kuris dalyvauja gyvulių produktyvumo
kontrolėje iš 110 karvių vakarinio melžimo metu buvo paimta po du pieno mėginius. Pieno sudėčiai
(riebalai, baltymai, laktozė, urėja) ir kokybei (somatinių ląstelių skaičius) įvertinti ištirta 110
mėginių. Pagal įvertintų mėginių duomenis iš kitų 110 mėginių analogų buvo atrinkta 37 pieno
mėginiai kazeino tyrimams pamatiniu metodu. Sudarytos 6 grupės pagal SLS ir kiekvienai grupei
atrinkta po 6 mėginius, išskyrus pirmą grupę, kurioje ištirta 7 mėginiai (2 lentelė).
~ 21 ~
2 lentelė. SLS ribos
Grupės
nr.
SLS
tūkst/ml
1 < 200
2 201 - 400
3 401 - 1000
4 1001 - 2000
5 2001 - 3000
6 3001 >
2.2. Mėginių ėmimas tyrimams
Pasirinktoje pieno fermoje melžimas vyko du kartus per dieną 5:00 ir 17:00 val. Žalio
pieno mėginiai tyrimams buvo imti vakarinio melžimo metu po 50 ml pagal pieno mėginių ėmimo
taisykles (LST EN ISO 707:1999+P:2003 Pienas ir pieno produktai. Mėginių ėmimo taisyklės).
Pieno sudėties ir kokybės tyrimai VĮ „Pieno tyrimai“ laboratorijoje buvo atliekami 110 pieno
mėginių, o jų analogai laikomi 2-4°C temperatūroje 2-3 dienas kazeino tyrimams pamatiniu metodu.
Pieno sudėties ir kokybės įvertinimui mėginiai buvo surenkami iš specialios taros,
kurioje surenkamas maišytas viso melžimo nustatytas pieno kiekis iš individualios karvės. Žalio
pieno mėginiai konservuojami „Sedupolo“ tabletėmis (kiekvienoje tabletėje yra 8 mg bronopolo ir
0,3 mg natamicino). Įdėjus konservanto, pienas gerai išmaišytas. Konservuoti pieno mėginiai
specialiuose konteineriuose esant ne aukštesnei kaip 6-8 °C temperatūrai dviejų valandų bėgyje
pristatyti tyrimams į laboratoriją.
2.3.Tyrimų metodika
Pieno sudėties tyrimai atlikti Valstybės įmonėje „Pieno tyrimai“, kur „LactoScope
FTIR” (FT 1.0. 2001; Delta Instruments, Olandija) įranga, infraraudonosios spinduliuotės vidurinės
srities spindulių absorbsijos metodu, buvo tiriami karvių kontrolinio melžimo pieno mėginiai ir
duomenų bazėje fiksuojami pieno sudėties duomenys.
~ 22 ~
Šis metodas buvo taikytas nustatyti riebalų, baltymų ir laktozės kiekį žaliame piene
matuokliu Lactoscope, remiantis kiekvieno tiriamojo komponento specifinio vidutinių
infraraudonųjų spindulių bangų ilgio absorbcijos matavimu (LST ISO 9622:2000).
Riebalų, baltymų, laktozės ir kazeino kiekis piene išreiškiamas g /100 g pieno, o urėjos
kiekis mg/ 100 ml (mg%).
Somatinių ląstelių skaičius nustatytas tėkmės citometrijos metodu matuokliu Somascope
pagal LST EN ISO 13366-2:2006+AC:2007 „Pienas. Somatinių ląstelių skaičiavimas. 2-oji dalis.
Fluorooptoelektroninių skaitiklių naudojimo vadovas“. Somatinių ląstelių skaičius piene
išreiškiamas tūkst.ląst./ml.
Pamatiniu metodu kazeino kiekis nustatytas naudojantis patvirtintu tarptautiniu standartu
LST EN ISO 8968-2:2002 skirtu nustatyti azoto kiekį piene.
Jei reikia, mėginiai tyrimams atlikti gali būti konservuojami, 0,02–0,06 bronopolu
(konservantais Broad Spectrum Microtabs arba Sedupol).
2.4. Duomenų statistinis apdorojimas
Biometrinei duomenų analizei buvo naudoti R statistinis paketas bei SQL duomenų
bazių valdymo sistema. Variacinei statistikai išreikšti, buvo skaičiuojami karvių pieno sudėties
rodiklių ir somatinių ląstelių skaičiaus aritmetiniai vidurkiai ( x ), vidutiniai kvadratiniai nuokrypiai
(sd), įvairavimo koeficientai (Cv) bei nustatytos minimalios ir maksimalios reikšmės. Fenotipinių
koreliacijų patikimumai paskaičiuoti naudojant Snedekoro lentelę.
2.5. Tyrimų rezultatai ir apibendrinimas
Norint nustatyti kazeino piene kitimą pagal SLS ribas buvo atlikta analizė iš VĮ “Pieno
tyrimai” kontroliuojamų karvių 2013 m. birželio mėn. imties, sudarančios apie 22,6 % visų
Lietuvoje kontroliuojamų karvių duomenų.
Kaip matome iš 3 lentelės ir 1 pav. duomenų, vidutinis kazeino procentas baltymuose
pagal SLS ribas svyravo nuo 79,5 % iki 81,1 %. Šio rodiklio variacija Cv kito nuo 10,61 iki 19,08
%. Pateikta analizė rodo, kad pastebimas tik nežymus kazeino kitimas kontroliuojamų karvių piene
pagal SLS ribas, o aukštas SLS skaičius kazeino pokyčiams įtakos neturi.
~ 23 ~
3 lentelė. Kazeino pasiskirstymo pagal SLS ribas variaciniai rodikliai
Grupė
SLS
tūkst/ml
Karvių
sk. x Cas
proc. σ Cv mx
1 40 - 60 8737 2.47 79.5 0.31 12.52 0.13
2 90 – 110 6970 2.53 79.8 0.35 13.79 0.17
3 190 – 210 3790 2.59 80.0 0.38 14.48 0.24
4 290 – 310 2230 2.65 80.2 0.40 15.14 0.32
5 390 – 410 1421 2.64 80.1 0.40 15.13 0.40
6 490 – 510 1099 2.66 80.3 0.42 15.69 0.47
7 590 – 610 793 2.68 80.6 0.44 16.35 0.58
8 790 – 810 471 2.71 80.7 0.43 15.79 0.73
9 990 – 1010 338 2.70 80.5 0.44 16.25 0.88
10 1490 – 1510 187 2.60 80.1 0.35 13.48 0.99
11 1990 – 2010 90 2.74 80.7 0.52 19.08 2.01
12 3490 – 3510 32 2.66 80.3 0.30 11.22 1.98
13 4990 – 5010 11 2.80 81.1 0.30 10.61 3.36
2.47
2.53
2.59
2.65 2.642.66
2.682.71 2.70
2.60
2.74
2.66
2.80
81.1
80.380.780.180.580.780.680.380.180.280.079.879.5
2.30
2.40
2.50
2.60
2.70
2.80
2.90
40 - 60 90 – 110 190 – 210 290 – 310 390 – 410 490 – 510 590 – 610 790 – 810 990 –
1010
1490 –
1510
1990 –
2010
3490 –
3510
4990 –
5010
SLS, tūkst./ml
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Cas vid. Cas proc.
1 pav. Kazeino procento kitimas pagal SLS ribas
Atlikus kitų rodiklių analizę, kaip matome iš 4 lentelės ir 2 pav. duomenų, pieno rodiklių
kitimui SLS didžiausią įtaką turėjo laktozei, o riebalų, baltymų ir urėjos kiekio neįtakojo. Vidutinis
laktozės kiekis pirmoje grupėje, kur SLS svyravo tarp 40 – 60 tūkst.ląst/ml buvo nustatytas
didžiausias 4,55 %, o mažiausias – 4,12 % 13 grupėje, kur SLS buvo ribose tarp 4990 – 5010
tūkst.ląst/ml. Skirtumas tarp šių grupių gana ženklus ir sudaro 10 %.
~ 24 ~
4 lentelė. Kitų pieno rodiklių pasiskirstymo pagal SLS ribas variaciniai rodikliai
Grupė
SLS
ribos
Riebalų % Baltymų % Laktozės % Urėja mg%
x σ Cv x σ Cv x σ Cv x σ Cv
1 40 - 60 3.96 0.93 23.54 3.11 0.34 10.94 4.55 0.14 3.10 22.42 8.65 38.56
2 90 – 110 4.07 0.94 23.03 3.17 0.38 12.09 4.51 0.15 3.33 22.52 8.98 39.86
3 190 – 210 4.17 0.94 22.52 3.24 0.41 12.73 4.47 0.17 3.70 22.24 8.95 40.27
4 290 – 310 4.25 0.97 22.77 3.30 0.44 13.39 4.45 0.17 3.86 22.55 9.33 41.36
5 390 – 410 4.19 0.98 23.37 3.29 0.43 13.20 4.43 0.19 4.29 21.79 9.36 42.94
6 490 – 510 4.22 0.98 23.30 3.32 0.46 13.76 4.41 0.19 4.39 22.24 9.77 43.93
7 590 – 610 4.19 0.98 23.35 3.33 0.48 14.39 4.38 0.25 5.82 22.12 9.98 45.14
8 790 – 810 4.25 1.01 23.80 3.35 0.46 13.82 4.37 0.22 4.97 22.21 9.39 42.29
9 990 – 1010 4.16 1.04 25.11 3.35 0.47 14.13 4.35 0.32 7.46 22.01 9.10 41.35
10 1490 – 1510 4.10 0.95 23.17 3.25 0.38 11.67 4.36 0.22 4.94 20.69 9.51 45.95
11 1990 – 2010 4.26 1.41 33.08 3.39 0.56 16.63 4.26 0.53 12.39 21.74 8.59 39.50
12 3490 – 3510 4.10 0.68 16.51 3.31 0.32 9.77 4.24 0.20 4.75 18.25 8.45 46.29
13 4990 – 5010 4.27 0.45 10.48 3.45 0.34 9.94 4.12 0.23 5.58 24.73 8.92 36.09
4.27
4.12
4.104.104.16
4.254.19
4.224.194.25
4.17
4.07
3.96
4.26
3.45
3.313.39
3.253.353.353.333.323.293.303.24
3.173.11
4.244.26
4.364.354.374.384.414.434.454.474.514.55
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
4.00
4.20
4.40
4.60
4.80
40 - 60 90 – 110 190 –
210
290 –
310
390 –
410
490 –
510
590 –
610
790 –
810
990 –
1010
1490 –
1510
1990 –
2010
3490 –
3510
4990 –
5010
SLS ribos
R vid. B vid. L vid.
2 pav. Kitų pieno rodiklių pasiskirstymas pagal SLS ribas
Paskaičiuoti fenotipinės koreliacijos koeficientai tarp SLS ir riebalų, baltymų, kazeino
rodo nedidelę teigiamą koreliaciją, su urėja nedidelę neigiamą koreliaciją, o su laktozės kiekiu
vidutinę neigiamą koreliaciją t.y. didėjant SLS laktozės kiekis mažėja (5 lentelė). Taip pat
paskaičiavome fenotipinę koreliaciją tarp kazeino kiekio ir laktozės kiekio ir nustatėme tarp šių
rodiklių nedidelę neigiamą koreliaciją -0,15 (P<0,01).
~ 25 ~
5 lentelė. Fenotipinės koreliacijos koeficientai (rp) tarp SLS ir pieno sudėties rodiklių
Riebalų kiekis
%
Baltymų kiekis
%
Laktozės kiekis
%
Urėja mg% Kazeinas %
0,06 0,14 -0,28 -0,02 0,14
P < 0,01 P < 0,01 P < 0,01 P < 0,01 P < 0,01
Antrajame etape norėdami išsiaiškinti skirtingų metodų įtaką baltymų ir kazeino kiekio
nustatymui 18 mėginių su skirtingu SLS ištyrėme pamatiniu metodu. Kaip kito kazeino procentas
išskaičiuotas iš pamatiniu būdu ištirto baltymo priklausomai nuo SLS skaičiaus matome iš 3 pav.
duomenų.
Kazeino % nuo pamatinio baltymo
79 76 75 7478
80 79
78 77
79 78
75
79 81 79 80 80 8079 78 80 81 80
76 78
79 80
78
74
77
7874 75 75 77
75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
33 78 171 262 293 301 564 791 890 1030 1232 1785 2203 2596 2680 3046 5037 5395
Prietaisas Pamatinis
3 pav. Pamatiniu metodu ištirto kazeino procento ir rutininiu metodu
ištirto kazeino procento kitimas pagal skirtingą SLS
Kaip matome iš duomenų kazeino procentas nustatytas pamatiniu metodu buvo 2-5 %
didesnis už rutininiu metodu ištirto kazeino procentą kai SLS buvo mažas ir svyravo nuo 33 iki 293
tūkst.ląst/ml., o pradėjo mažėti kai SLS buvo didelis (nuo 2203 tūkst.ląst/ml) ir buvo mažesnis 4 – 5
%.
~ 26 ~
y = -0.2747x + 80.112
R2 = 0.4638
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Mėginiai
SL
S
70
72
74
76
78
80
82
Ka
ze
ino
%
SLS Kazeino % Linear (Kazeino %)
4 pav. Kazeino procento ištirto pamatiniu metodu kitimas priklausomai nuo
SLS (18 mėginių)
4 pav. gauti rezultatai įvertinti mažiausių kvadratų metodu, rodiklių kitimą aproksimavus į
tiesę. Kaip rodo mūsų atlikti tyrimai, kas atitinka ir literatūros duomenis, pastebimas kazeino
procento mažėjimas -0,27 % didėjant SLS po 80 tūkst.ląst/ml, bet tik tada kai tyrimai atlikti
pamatiniu LST EN ISO 8968-2:2002 metodu. Gauti duomenys yra statistiškai reikšmingi, nes
nustatytas R2 yra ne mažiau nei 0,25.
Ištyrus 19 papildomų pieno mėginių pamatiniu metodu ir įvertinus kazeino kiekio kitimą
priklausomą nuo somatinių ląstelių skaičiaus reikšmingo skirtumo nuo pirmo tyrimo nerasta (5 pav).
33 78 129
171
179
262
263
293
301
338
488
564
631
752
768
791
890
1030
1158
1232
1561
1704
1785
2072
2179
2203
2225
2596
2680
3046
3149 3699
3738
5037
5091
5395
6802
787275
69
77
71
75
80
75
75
74
7678
73
757777
78
74
7878807978
77
88
78
79
76
80
78
81
77
8080
78
79
y = -0.179x + 80.502
R2 = 0.3668
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
tūk
st.
/ml
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pro
ce
nta
i
SLS Kazeino % Linear (Kazeino %)
5 pav. Kazeino procento ištirto pamatiniu metodu kitimas priklausomai nuo SLS
(37 mėginiai)
~ 27 ~
2.6. Išvados
1. 2013 metų ataskaitoje išanalizuoti moksliniai literatūriniai duomenys, įvertinant kazeino
kiekio kitimo priklausomybę nuo somatinių ląstelių skaičiaus, pieno sudedamųjų dalių (riebalų,
baltymų, laktozės, urėjos) ir kitų veiksnių (karvių amžiaus, veislės, laktacijos laikotarpio, šėrimo,
pieno liaukos sveikatos būklės, laikymo sąlygų ir kt.);
2. Ištyrus pieno mėginius Lactoscope matuokliu pagal standartą LST ISO 9622:2000, aukštas
somatinių ląstelių skaičius kazeino pokyčiams įtakos neturėjo;
3. Rezultatus įvertinus mažiausių kvadratų metodu ir rodiklių kitimą aproksimavus į tiesę,
pastebimas kazeino procento mažėjimas -0,27 % didėjant SLS virš 80 tūkst.ląst/ml, bet tik tada kai
tyrimai atlikti pamatiniu LST EN ISO 8968-2:2002 metodu.
4. Didžiausia SLS įtaka nustatyta laktozei, o riebalų, baltymų ir urėjos kiekio neįtakojo.
Vidutinis laktozės kiekis, kai SLS svyravo tarp 40 – 60 tūkst.ląst/ml, buvo nustatytas didžiausias
4,55 %, o mažiausias – 4,12 %, kai SLS buvo ribose tarp 4990 – 5010 tūkst.ląst/ml
5. Paskaičiavus fenotipinės koreliacijos koeficientą tarp SLS ir laktozės nustatyta vidutinė
neigiama koreliacija (-0,28; P < 0,01) t.y. didėjant SLS laktozės kiekis mažėja.
6. Įvertinus skirtingų metodų įtaką baltymų ir kazeino kiekio nustatymui, kazeino procentas
nustatytas pamatiniu metodu 2-5 % buvo didesnis už rutininiu metodu ištirto kazeino procentą, kai
SLS buvo mažas ir svyravo nuo 33 iki 293 tūkst.ląst/ml, o pradėjo mažėti kai SLS buvo didelis (nuo
2203 tūkst.ląst/ml) ir buvo mažesnis 4 – 5 %.
~ 28 ~
3. 2014 metų tyrimai
Fizikinių veiksnių įtaka (centrifugavimo ir homogenizavimo) pieno sudėties ir
kokybės rodikliams
3.1. Tyrimų objektas ir metodai
Antrų metų projekto bandymams atlikti, pasirinktame ūkyje, iš 100 pieninių karvių,
vakarinio melžimo metu, paimta po vieną pieno mėginį. Pieno sudėčiai (riebalai, baltymai, laktozė,
urėja, kazeinas) ir kokybei (somatinių ląstelių skaičius) įvertinti ištirta 100 mėginių. Kadangi
somatinės ląstelės aptinkamos karvių piene yra procesų, vykstančių pieno liaukoje, indikatorius
pieno mėginius savo tyrimuose atrinkome pagal šį rodiklį. Įvertinę mėginių duomenis atrinkome 10
karvių, kurių piene nustatytas aukštas somatinių ląstelių skaičius pagal kurį sprendėme ar karvės
serga mastitu. Vakarinio melžimo metu iš atrinktų karvių paimta po 500 ml pieno ekperimentiniam
bandymui atlikti. Pieno mėginiuose ištirti pieno sudėties ir kokybės rodikliai. Įvertinus gautus
duomenis atrinkti 6 pieno mėginiai, kurių somatinių ląstelių skaičius didesnis nei 400 tūkst./ml.
Pirmame bandyme tyrėme, santykinės išcentrinės jėgos įtaka pieno sudėties
komponentams. Pieno mėginai (po 50 ml) nucentrifuguoti veikiant išcentrinės jėgos 3000 apsukų
skaičiui, 10 minučių laiko intervalu, prie 10 °C temperatūros. Po centrifugavimo pieno mėginiai
susisluoksniuodavo į tris fazes: riebalų paviršiaus, lieso pieno ir nuosėdų. Nucentrifuguoti mėginiai
sukratyti purtyklės pagalba ir pristatyti į laboratoriją pieno baltymų, riebalų, laktozės, kazeino ir
somatinių ląstelių skaičiaus tyrimams infraraudonųjų spindulių analizės metodu. Tyrimo duomenų
patikslinimui somatinių ląstelių skaičius ištirtas dar ir pamatiniu mikroskopiniu metodu. Kontrolei
naudoti natūralaus pieno necentrifuguoti ir nehomogenizuoti mėginiai (žr.1 pav.).
Antrame etape norėdami išsiaiškinti mechaninio apdorojimo įtaką pieno sudėčiai
atlikome sekančius bandymus. Duomenų bazėje pasirinkome melžiamų karvių ūkį ir pagal gyvulių
produktyvumo kontrolės duomenis atrinkome 10 karvių, kurių piene nustatytas somatinių ląstelių
skaičius didesnis nei 400 tūkst./ml. Vakarinio melžimo metu iš atrinktų karvių paimta po 500 ml
pieno ekperimentiniams bandymams atlikti. Pieno mėginiuose ištirti pieno sudėties ir kokybės
rodikliai. Pagal gautus duomenis atrinktos 6 karvės, kurių pieno mėginiuose nustatytas somatinių
ląstelių skaičius didesnis nei 900 tūkst./ml. Įprastinių tyrimų metodų tikslumo užtikrinimui atliktas
pamatinis kazeino tyrimas ir šie mėginiai fiksuoti kaip kontroliniai. Norėdami ištirti santykinės
išcentrinės jėgos įtaką pieno sudėties ir kokybės komponentams, pasirinktus mėginius
nucentrifugavome. Mėginių centrifugavimui pasirinktas skirtingas apsukų skaičius (RPM-
~ 29 ~
Revolutions per minute) - 3000 ir 4500 (aps./min), 10 minučių laiko intervalu, prie 10 °C
temperatūros. Po centrifugavimo pieno mėginiai susisluoksniuodavo į tris fazes: riebalų paviršiaus,
lieso pieno ir nuosėdų. Nucentrifuguoti mėginiai sukratyti purtyklės pagalba ir pristatyti į
laboratoriją pieno baltymų, riebalų, laktozės, urėjos, kazeino ir somatinių ląstelių skaičiaus tyrimams
atlikti. Kontrolei naudotas necentrifuguotas pieno mėginys.
Pieno mechaninis apdorojimas atliktas homogenizuojant atrinktus karvių mėginius.
Mėginių homogenizavimui pasirinktas 3500 ir 24000 apsukų skaičius per minutę, kambario
temperatūroje. Homogenizuoti mėginiai pristatyti į laboratoriją pieno sudėties ir kokybės tyrimams
atlikti.
~ 30 ~
Tyrimai atlikti pagal 1 paveiksle pateiktą schemą.
Bandomųjų karvių atrinkimas
1 pav. Fizikinių veiksnių įtakos pieno sudėties ir kokybės rodikliams darbų vykdymo schema
1 bandymas
Pieno sudėties ir kokybės tyrimas, n=100
2 bandymas
Karvių atranka pagal ūkio kontrolės duomenis
Kontroliniai natūralaus pieno mėginiai
kuriuose SLS > 400 tūkst./ml; n=10
PM Centrifugavimas 3000 rpm 10 min 10 °C;
n=6
PM sudėties
(R,B,L,U,K)tyrimas
infraraudonosios
spinduliuotės
matuokliu,PM
kokybės(SLS)tyrim
assrauto
citometrijos metodu
n=6
PM SLS
tyrimas
pamatiniu
mikroskopiniu
metodu
n=6
Kontroliniai natūralaus pieno
mėginiai kuriuose SLS > 900
tūkst./ml; n=10
EKSPERIMENTINIAI
TYRIMAI
PM Centrifugavimas
3000 rpm 10 min
10 °C; n=6
PM Centrifugavimas
4500 rpm 10 min
10 °C; n=6
PM Homogenizavimas
3500 rpm/min; n=6
PM Homogenizavimas
24000 rpm/min; n=6
Kazeino kiekio
nustatymas
pamatiniu metodu
Kazeino kiekio
nustatymas PM
pamatiniu
metodu n=12
PM sudėties (R,B,L,U,K)
tyrimas infraraudonosios
spinduliuotės matuokliu,
PM kokybės (SLS) tyrimas
srauto citometrijos metodu
n=36
~ 31 ~
3.2. Tyrimų metodika
Žalio pieno mėginiai tyrimams paimti vakarinio melžimo metu pagal pieno mėginių
ėmimo taisykles (LST EN ISO 707:1999+P:2003 Pienas ir pieno produktai. Mėginių ėmimo
taisyklės).
Pieno sudėties ir kokybės tyrimai atlikti acredituotoje Valstybės įmonėje „Pieno
tyrimai“, turinčioje šiuolaikišką rutininę įrangą, įteisintą nustatyta tvarka tirti superkamo pieno
sudėties ir kokybės rodiklius. Rutininių pieno sudėties ir kokybės nustatymo metodų tikslumas
laboratorijoje turi būti užtikrintas pamatiniais fizikiniais, cheminiais ir mikrobiologiniais metodais,
paskelbtais tarptautiniuose standartuose.
Riebalų, baltymų, laktozės kiekis ir somatinių ląstelių skaičius tiriami iš to paties pieno
mėginio. Prieš tyrimą pieno mėginiai pašildomi vandens vonelėje iki 40oC ir pavartomi, kad
vienodai pasiskirstytų riebalai. Riebalų, baltymų ir laktozės kiekiai nustatomi rutininiu metodu
infraraudonųjų spindulių prietaisu Lactoscopu „LactoScope FTIR” (FT 1.0. 2001; Delta
Instruments, Olandija). Tiriant matuojama kiekvieno komponento (riebalų, baltymų, laktozės)
vidutinių infraraudonųjų spindulių specifinio bangų ilgio absorbcija. Pagal sugertos energijos kiekį
ir yra skaičiuojamas šių pieno sudedamųjų dalių kiekis (LST ISO 9622:2000).
Somatinės ląstelės tiriamos rutininiu metodu pramoniniu skaitikliu-matuokliu
Somaskopu “Somascope“, kuris dirba fluorooptoelektroniniu metodu pagal LST EN ISO 13366-
2:2006+AC:2007 „Pienas. Somatinių ląstelių skaičiavimas. 2-oji dalis. Fluorooptoelektroninių
skaitiklių naudojimo vadovas“. Tiriamas pienas pirmiausiai sumaišomas su dažančiu tirpalu. Šis
mišinys patenka į prietaiso dalį - kiuvetę, kuri apšviečiama specialia ultravioletine lempa. Kiekviena
nudažyta ląstelė švyti, o speciali kompiuterio programa suregistruoja gautus signalus ir taip
suskaičiuoja somatines ląsteles.
Įprastinių tyrimų metodų tikslumo užtikrinimui atliktas pamatinis kazeino tyrimas.
Baltymų (kazeino) kiekis nustatytas Kjeldalio metodu. Metodo esmė - Kazeininio azoto kiekis
nustatomas netiesioginiu pamatiniu metodu. Kazeininis ir nekazeininis azoto kiekis tiriamojo pieno
mėginyje nustatomas pagal LST EN ISO 8968-1:2014, išskyrus 9.1 punktą. Kazeinas nusodinamas į
to paties pieno atskirą tiriamąjį mėginį pridedant acto rūgšties ir natrio acetato tirpalus. Nusodintas
kazeinas nufiltruojamas, todėl filtrate lieka nekazeininis azotas. Azoto kiekis filtrate yra nustatomas
pagal procedūrą, aprašytą standarte LST EN ISO 8968-1:2014, išskyrus 9.1 punktą. Kazeininis
azotas apskaičiuojamas iš bendro azoto kiekio atėmus gautą nekazeininį azoto kiekį piene. Norminės
~ 32 ~
nuorodos: ISO 17997-1 Milk – Determination of casein-nitrogen content – Part 1: Indirect method
(Reference method). LST EN ISO 8968-1:2014 „Pienas ir pieno gaminiai. Azoto kiekio nustatymas.
1 dalis. Kjeldalio principas ir žalio baltymo skaičiavimas“.
Įprastinių tyrimų metodų tikslumo užtikrinimui atliktas somatinių ląstelių skaičiaus
tyrimas pamatiniu mikroskopiniu metodu pagal procedūrą, aprašytą standarte LST EN ISO 13366-
1:2008/AC:2009.
Mechaninis pieno apdorojimas atliktas centrifuga Falcon 6/300 (MSE (UK) Limited,
United Kingdom) ir homogenizatoriumi IKA T18 basic (IKA ultra-TURRAX®, Germany).
Centrifugavimas ardo somatinių ląstelių struktūrą išcentrinės jėgos principu, o homogenizacija –
smulkina ir sutrina ląsteles ir audinius rotoriaus ir statoriaus pagalba.
Tyrimų rezultatai ir statistiniai duomenys apskaičiuoti naudojant komiuterinę programą
“Microsoft Excel 2007”. Skirtumams įvertinti naudotas Stjudento t-testas. Duomenys buvo laikomi
statistiškai patikimi, kai p < 0,05.
3.3. Tyrimų rezultatai ir apibendrinimas
Manoma, kad pienas gali būti falsifikuojamas jį apdorojant išcentrinės jėgos įrengimais, norint
pagerinti kokybę ir kad atitiktų superkamo pieno reikalavimus. Iškelta hipotezė, kad nucentrifugavus
žalią pieną galima sumažinti somatinių ląstelių skaičių. Norėdami išsiaiškinti santykinės išcentrinės
jėgos įtaką pieno sudėties ir kokybės komponentams pirmame ekperimente pieno mėginius
nucentrifugavome 3000 aps./min, 10 minučių laiko intervalu, prie 10 °C temperatūros.
Pagal gautus rezultatus (1 pav.) matome, kad somatinių ląstelių skaičius po cenrifugavimo
vidutiniškai sumažėjo 23 proc. (ribose nuo 5,6 iki 45,0 proc.). Tai rodo, kad centrifugavimas turi
didelės įtakos somatinių ląstelių skaičiaus sumažėjimui, nes 2 ir 6 mėginiuose SLS sumažėjo iki 45
proc.
~ 33 ~
55.2
89.694.4
82.2
55.0
87.9
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6
Mėginiai
Pro
c.
Prieš centrifugavimą Po centrifugavimo
1 pav. Somatinių ląstelių skaičiaus kitimas procentais atlikus cenrifugavimą
Įprastinių tyrimų metodų tikslumo užtikrinimui atliktas somatinių ląstelių skaičiaus
tyrimas pamatiniu mikroskopiniu metodu.
1 Lentelė. Somatinių ląstelių skaičiaus duomenys taikant rutininį ir pamatinį metodus
Būsena Mėg. SLS tūkst./ml SLS tūkst./ml Skirtumas
Prieš centrifugavimą
1 603 603 0
2 618 606 -12
3 1171 1169 -2
4 612 616 4
5 1217 1263 46
6 469 472 3
Po centrifugavimo
1 530 437 -93
2 340 576 236
3 962 1033 71
4 578 424 -154
5 1090 1187 97
6 259 288 29
~ 34 ~
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
Rutininis Pamatinis Skirtumas tarp tyrimo metodų
Prieš centrifugavimą Po centrifugavimo
2 pav. Somatinių ląstelių skaičiaus skirtumas atlikus tyrimus rutininiu -
fluorooptoelektroniniu ir pamatiniu - mikroskopiniu metodais
Ištyrus pieno mėginius prieš cenrifugavimą rutininiu ir pamatiniu metodais ir įvertinus
rezultatus (1 lentelė, 2 pav.), ženklaus somatinių ląstelių skaičiaus skirtumų tarp metodų nenustatyta
(ribose nuo -12 iki 46 tūkst.ląst./ml). Pieno tyrimų duomenys po centrifugavimo parodė didesnius
somatinių ląstelių skaičiaus skirtumus (ribose nuo -154 iki 236 tūkst./ml). Tai lėmė mechaninio
apdorojimo (centrifugavimo) metu dalinai suardyta somatinių ląstelių branduolio struktūra.
Atlikus pieno mėginių centrifugavimą ir pagal gautus rezultatus nustačius, kad somatinių
ląstelių skaičius nesumažėja iki žalio pieno supirkimo kokybės reikalavimų (SLS < 400 tūkst./ml),
kitame ekperimentų etape pasirinkome keturis mechaninio apdorojimo variantus: mėginių
apdorojimas centrifūguojant 3000 ir 4500 (aps./min), 10 minučių laiko intervalu, prie 10 °C
temperatūros ir homogenizuojant 3500 ir 24 000 apsukų skaičiui per minutę, kambario
temperatūroje.
~ 35 ~
57.5
100100100100100100
61.961.363.658.9
79.1
60.5
81.3
63.8
52.4
63.660.3
94.5
90.0
97.699.290.097.1
40.6
19.914.7
21.1
12.812.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6
Mėginiai
Pro
c.
Prieš C ir H C 3000 C 4500 H 3500 H 24000
3 pav. Somatinių ląstelių skaičiaus kitimas procentais po mechaninio apdorojimo
C - centrifugavimas; H - homogenizavimas; duomenų patikimumas tarp skirtingų mechaninio
apdorojimo būdų yra p < 0,05.
Pagal tyrimo rezultatus (3 pav.) galime teigti, kad pieną homogenizuojant 3500
aps./min somatinių ląstelių skaičius nekito (vidutiniškai 5 proc.). Tačiau homogenizavimo apsukas
padidinus iki 24000 aps./min, somatinių ląstelių skaičius žymiai pakito, t.y. sumažėjo vidutiniškai
79,8 procentais (ribose nuo 59,4 iki 88 proc.). Pieno mėginius nucentrifugavus prie skirtingų
apsukų, somatinių ląstelių skaičiaus sumažėjimas buvo panašus (vidutiniškai 35,73 procentais).
Vertinant šio tyrimo rezultatus galima teigti, kad somatinių ląstelių skaičiaus kintamumas priklauso
nuo pieno mechaninio apdorojimo būdo ir centrifugos, homogenizatoriaus apsukų skaičiaus.
Po centrifugavimo ir homogenizavimo nustatėme, kad mechaninis pieno apdorojimas pieno
sudėties rodiklių kiekiui įtakos neturėjo, p > 0,05 (4 pav.).
~ 36 ~
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Prieš C
ir
H
C 3
000
C 4
500
H 3
500
H 2
4000
Mėginiai prie skirtingo mechaninio apdorojimo
Pro
c.
Riebalai Baltymai Laktozė
1 2 3 4 5 6
4 pav. Pieno sudėties rodiklių (riebalų, baltymų, laktozės) kitimas apdorojant
skirtingais mechanininiais būdais
Rutininiu metodu ištirtų mėginių rezultatai (2 lentelė, 5 pav.) parodė, kad mechaninis
pieno apdorojimas kazeino kiekio kitimui įtakos neturėjo. Tačiau homogenizuotame (24000 apsukų
per minutę) piene nustatyta pieno supirkimo taisyklėse (PST) reikalaujama somatinių ląstelių
skaičiaus riba (< 400 tūkst./ml)(3 lentelė).
2 lentelė. Mechninio apdorojimo įtaka kazeinui (proc.) taikant rutininį metodą
Prieš C ir H C 3000 C 4500 H 3500 H 24000
1 2.74 2.90 2.89 2.78 2.89
2 2.75 2.92 2.92 2.89 2.88
3 2.69 2.86 2.86 2.83 2.84
4 3.09 3.26 3.28 3.23 3.19
5 3.15 3.33 3.35 3.31 3.29
6 2.70 2.87 2.88 2.85 2.85
~ 37 ~
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Prieš
C ir H
C
3000
C
4500
H
3500
H
24000
Pro
c.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
tūkst./m
l
Kazeinas proc. SLS tūkst./ml
5 pav. Mechaninio apdorojimo įtaka kazeino kiekiui ir SLS piene
C - centrifugavimas; H – homogenizavimas
3 lentelė. Mechninio apdorojimo įtaka SLS (tūkst./ml) taikant rutininį metodą
Prieš C ir H
C 3000
C 4500
H 3500
H 24000
1 1794 1419 1481 1614 216
2 2751 1663 2622 2672 352
3 2022 1190 1645 2005 427
4 1146 729 945 1119 168
5 1516 929 691 1364 301
6 905 560 628 855 367
Pagal 6 paveikslo duomenis matome, kad kazeino kiekis po mechaninio pieno
apdorojimo, ištirtas pamatiniu metodu, vidutiniškai 20 proc. mažesnis, nei kazeino kiekis ištirtas
rutininiu metodu. Tai parodo tikrąjį kazeino kiekį esant aukštam somatinių ląstelių skaičiui. Kazeino
kiekis piene nustatytas rutininiu metodu yra išskaičiuojamas iš baltymų procento: 20 proc. sudaro
išrūgų baltymai, o 80 proc. – kazeininiai baltymai. Todėl pokyčio negalima pastebėti. Jeigu pienas
apdorojamas mechaniniu būdu, apie tikrąjį kazeino kiekį galima spręsti jį ištyrus pamatiniu metodu.
~ 38 ~
2751
1663 1622
2672
352
905
560 528
855
367
2.252.262.322.302.312.22 2.22 2.27 2.34 2.29
2.852.852.882.872.70
2.882.892.922.92
2.75
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Prieš C ir
H
Cenrifuga
3000
Cenrifuga
4500
Homog
3500
Homog
24000
Prieš C ir
H
Cenrifuga
3000
Cenrifuga
4500
Homog
3500
Homog
24000
Ka
ze
ina
s p
roc
.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000S
LS
tūk
st./m
lSLS Kazeinas Pamatinis Kazeinas Rutininis
6 pav. Mechninio apdorojimo įtaka kazeino kiekiui ir SLS piene taikant
rutininį ir pamatinį metodus
3.4. Išvados
1) Įvertinus pieno mėginių rezultatus po skirtingų centrifugavimo apsukų, somatinių
ląstelių skaičius sumažėjo vidutiniškai 36 %, o po homogenizavimo – vidutiniškai 80 %. Pieno
apdorojimas homogenizuojant 24 000 aps./min ženkliai mažina somatinių ląstelių skaičių.
2) Kazeino kiekis po mechaninio pieno apdorojimo, ištirtas pamatiniu metodu,
vidutiniškai 20 % mažesnis, nei kazeino kiekis ištirtas rutininiu metodu. Tai parodo, kad rutininiu
metodu kazeino kiekis procentais yra išskaičiuojamas neįvertinant SLS.
3) Įvertinus pieno mėginių rezultatus po skirtingų mechaninių apdorojimo būdų pieno
sudėties rodiklių (riebalų, baltymų, laktozės) kiekio pakitimų nerasta.
~ 39 ~
4. Rekomendacijos
Literatūros duomenimis kazeino/baltymų santykį labai įtakoja somatinių ląstelių kiekis
piene. Somatinių ląstelių skaičiui padaugėjus iki 100 - 200 tūkst/ml kinta baltymų proporcijos t.y.
mažėja kazeino daugėja bendrųjų ir išrūgų baltymų koncentracija piene (Barbano et al. 1991;
Coulon et al. 1998; Tripaldi et al., 2003). Padaugėjus somatinių ląstelių skaičiui didėja fermento
plazmino aktyvumas kuris skaldo kazeiną. Todėl naudojantis gyvulių produktyvumo kontrolės
duomenimis ir nustačius, kad bandos somatinių ląstelių skaičiaus vidurkis > 800 tūkst./ml., tačiau
atsiskaitymo tikslais pieno mėginių tyrimų duomenys rodo, kad SLS < 400 tūkst./ml galima įtarti,
kad norint pagerinti kokybę ir sumažinti somatinių ląstelių skaičių, ūkyje naudojamos mechaninės
apdorojimo priemonės pieno falsifikavimui. Kaip rodo tyrimų duomenys rezultatų patikimumą
galima patikrinti pieno mėginį, skirtą atsiskaitymo tikslams, papildomai ištiriant pamatiniu kazeino
metodu ir rezultatus lyginant su rutininiu metodu ištirtu kazeino kiekiu.
~ 40 ~
5. Projekto rezultatų sklaida
Dalyvauta mokslinėse konferencijose:
1. Mokslinis pranešimas (posteris) “Investigations of the casein level and somatic cells
count dependence in cows milk“, Musayeva Kristina; Sederevičius Antanas; Beliavska-Aleksiejūnė
Danuta. 9th Baltic Conference on Food Science and Technology „Food for Consumer Well-Being
“FOODBALT 2014; Latvijos Žemės ūkio universitetas; 2014-gegužės mėn. 8-9.
Tezių knyga: Musayeva Kristina; Sederevičius Antanas; Beliavska-Aleksiejūnė Danuta.
Investigations of the Casein Level and Somatic Cells Count Dependence in Cow’s Milk.
FOODBALT 2014: 9th Baltic Conference on Food Science and Technology "Food for consumer
well-being”: abstract book: May 8-9, 2014, Jelgava, Latvia / Latvia university of agriculture. Faculty
of food technology; Editorial Board: Tatjana Rakcejeva, [et al.]. Editor-in-chief: Evita Straumite.
Riga: LLU, Faculty of Food Technology. (Food Chemistry, Analysis and Quality Assessment).
ISSN 2255-9809. 2014, p. 124, no. P64. Žiūrėti 3 priedą.
2. Mokslinis pranešimas (posteris) „Correlations between somatic cell count and cow‘s
milk casein“; Musayeva Kristina; Sederevičius Antanas; Beliavska-Aleksiejūnė Danuta. Tarptautinė
mokslinė konferencija "Gyvūnų mityba, sveikata, produkcijos kokybė – problemos ir sprendimai";
2014 rugsėjo 25 d, LSMU veterinarijos akademija, Kaunas.
Tezių knyga: Musayeva Kristina; Sederevičius Antanas; Beliavska-Aleksiejūnė Danuta.
Correlations between somatic cell count and cow‘s milk casein. International Scientific Conference
“Nutrition, Health and Quality of Food of Animal Origin - Challenges and Opportunities”, the
conference is devoted to the 20th anniversary of Laboratory of Poultry Nutrition and Products
Quality: Book of Proceedings: Kaunas, 25 September, 2014. Tarptautinė mokslinė konferencija
"Gyvūnų mityba, sveikata, produkcijos kokybė – problemos ir sprendimai": tezių knyga: 2014
rugsėjo 25 d, Kaunas, skirta Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijos
Paukščių lesalų ir paukštininkystės produktų laboratorijos prie Gyvulininkystės katedros įkūrimo
20-čiui paminėti/Lithuanian University of Health Sciences. Veterinary Academy. Hohenheim
University, Germany. University of Veterinary Medicine, Vienna, Austria; [Scientific Committee:
Rolandas Stankevičius, Antanas Sederevičius, Rainer Mosenthin, Michael A. Grashorn, Qendrim
Zebeli, Romas Gružauskas]. Kaunas: Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, 2014. (Poster
Sessions.). ISBN 9789955153634. p. 116-120. Žiūrėti 4 priedą.
~ 41 ~
Literatūros šaltiniai
1. Aniulis E., Japertas S., Leiputė K. Karvių pieno kokybės analizė, atsižvelgiant į somatinių
ląstelių skaičių. Veterinarija ir zootechnika. 2000. T. 8 (30). P. 5–8.
2. Auldist, M.J., Johnston, K.A., White, N.J., Fitzsimons, W.P. & Boland, M.J. 2004. A
comparison of the composition, coagulation characteristics and cheese making capacity of
milk from Friesian and Jersey dairy cows. Journal of Dairy Research71, 51-57.
3. Auldist, M.J., Walsh, B.J.& Thomson, N.A. 1998. Seasonal and lactational influences on
bovine milk composition in New Zealand. Journal of Dairy Research 65, 401-411.
4. Bakutis B. Ekologinio ūkio gyvulininkystė. Kaunas, 2003, P.51.
5. Baltrėnaitė L., Kriauzienė J., Miceikienė I. Ožkų kapa kazeino geno polimorfizmas.
Veterinarija ir zootechnika. 2007. T. 38 (60). P. 9-12.
6. Barbano D.M., Rasmussen R.R., Lynch J.M. Influence of milk somatic cell count and milk
age on cheese yield. Journal of Dairy Science. 1991.Vol.74.P.369–388.
7. Bastian, E.D., Brown, R.J. & Ernström, C.A. 1991. Plasmin activity and milk coagulation.
Journal of Dairy Science74, 3677-3685.
8. Bradley A. and Green M. Use and interpretation of somatic cell count data in dairy cows.
Practice, 2005.Vol. 27.P.310-315.
9. Colin O., Laurent F. & Vignon B. 1992. Relations between soft cheese yield variations and
milk composition or coagulation parameter variations. Lait Vol.72 P. 307-319.
10. Coulon J.B, Hurtaud C., Remond B & Verite R. Factors contributing to variation in the
proportion of casein to cows’ milk true protein: a review of recent INRA experiments.
Journal of Dairy Research. 1998.Vol. 65.P. 375–387.
11. Coulon JB, Pradel P & Verdier I. Effect of forage type on milk yield, chemical composition
and clotting properties of milk. Lait . 1995 .Vol.75.P. 513–521.
12. DePeters E.J. and Cant J.P.Nutritional factors influencing the nitrogen composition of bovine
milk: a review, J.Dairy Sci., 1992.Vol.75. P. 2043-2070.
13. Di Stasio L. and Mariani P. The role of protein polymorphism in the genetic improvement of
milk production. Zootecnica Nutrizione Animali. 2000. V. 26. P. 69–90.
14. Erasmus L.J, Hermansen JE & Rulquin H. Nutritional and management factors affecting
milk protein content and composition. Bulletin of the International Dairy Federation no.
2001.V. 366.P. 49–61.
15. Farrell H. M. et al. Nomenclature of the proteins of cows milk: six revision // Journal of
Dairy Science. 2004. Vol. 87. P. 1641–1674.
16. Fox F. P. et al. Fundamentals of cheese science. Aspen Publishers, Gaithersburg, MD, 2000.
P.587
17. Fox F. P. Proteinases in dairy technology. Neth. Milk Dairy J. 1981. Vol. 35.P.233.
18. Frank O'Mahony. Rural dairy technology. Experiences in Ethiopia. Dairy Technology
Unit.,198
19. Green M. J., Bradley A. J., Medley G.F. and Browne W.J. Cow, farm and herd management
factors in the dry period associated with raised somatic cell counts in early lactation. J.Dairy
Sci., 2008. Vol.91.P.1403-1415.
20. Green M. J., Bradley A. J., Newton H. and Browne W. J. Seasonal variation of bulk milk
somatic cell counts in UK dairy herds: Investigations of the summer rise. Prev. Vet. Med.
2006. Vol. 74.P.293–308.
21. Grosclaude F., Ricordeau G., Martin P., Remeuf F., Vassal L., Bouillon J. (From gene to
cheese: the polymorphism of the caprin αs1-casein, its effects and evolution) INRA
Productions Animales. 1994. (7). P. 3–19.
~ 42 ~
22. Gudonis A. Pienas ir pieno produktai. Kaunas: Technologija, 2005. 31 p.
23. Gudonis A. Pieno ir pieno produktų ekspertizė. Kaunas: Technologija, 2002. P.164
24. Gudonis A. Pieno kokybė. Kaunas, 2007. P. 56.
25. Haile-Mariam M., Bowman P. J., Goddard M. E. Genetic and environmental relationship
among calving interval, survival, persistency of milk yield and somatic cell count in dairy
cattle. Livestock Production Science. 2003. Vol. 80. P. 189–200
26. Hamletas R., Minkevičius V. Ar pašarai gali nulemti pieno baltymingumą ar riebumą? Mano
ūkis. 1998. Nr. 9. P. 11.
27. Hurley W. L. Lactation biology. Departament of Animal Science university of Illinois. 2003.
P. 43–233.
28. Hurtaud C., Rulquin H., Delaite M. & Vérité R. Prediction of cheese yielding efficiency of
individual milk of dairy cows. Correlation with coagulation parameters and laboratory curd
yield. Annales de Zootechnie. 1995.V.44.P. 385-398.
29. Japertas S. Stresas ir pieno kokybė. Mano ūkis. 1999. Nr. 6. P. 4.
30. Jukna Č. Galvijininkystė. K. Egalda, 1998. P.341.
31. Kitchen B. J. Review of the progress of dairy science. Bovine. mastitis: milk composition
chantes related to diagnostic tests. J. Dairy Res. 1981.Vol. 48.P.162.
32. Korhonen, H. and L. Kaartinen. Changes in the composition of milk induced by mastitis, In:
“The Bovine Udder and Mastitis”, Gum. Jyva. (eds.), Finland, 1995, P: 76-82.
33. Lawrence R. C., Thomas T. D., Terzaghi B. E. Reviews of the progress of dairy science:
cheese starters // Journal of Dairy Research. 1976. Vol. 43. P. 141–193.
34. Lindmark-Månsson, H., Fondén, R. & Pettersson, H.E. 2003. Composition of Swedish dairy
milk. International Dairy Journal 13, 409-425.
35. Lucey J. A. & Fox P. F. Rennet coagulation properties of late-lactation milk. Effect of pH
adjustment, addition of CaCl#, variation in rennet level and blending with mid-lactation
milk. Irish Journal of Agricultural and Food Research.1992. Vol.31.P. 173-184.
36. Lukauskas K., A. Sederevičius, S. Urbienė, J. Balsytė. Fermentų ir vitaminų priedų
pašaruose įtaka pieno kokybei ir jo savybėms. Veterinarija ir zootechnika. 2005. T. 31(53).
P. 27–36.
37. Mackle T.R., Bryant A.M., Petch S.F., Hill J.P. & Auldist M.J. Nutritional influences on the
composition of milk from cows of different protein phenotypes in New Zealand. Journal of
Dairy Science 1999.V.82. P. 172–180.
38. Mackle, T.R., Bryant, A.M., Petch, S.F., Hooper, R.J. & Auldist, M. J. 1999. Variation in the
composition of milk protein from pasture-fed dairy cows in late lactation and the effect of
grain and silage supplementation. New Zealand Journal of Agricultural Research 42, 147-
154.
39. Malossini F, Bovolenta S, Piras C, Dalla Rosa M & Ventura W. Effect of diet and breed on
milk composition and rennet coagulation properties. Annales de Zootechnie.1996.Vol. 45.P.
29–40.
40. Mariani P., Summer A., Anghinetti A. et al. Effect of the αs1-CN G allele on the percentage
distribution of caseins αs1,αs2, β and κ in Italian Brown cows // L' Industria del Latte. 1995.
Vol. 31 (4). P. 3–13.
41. Miceikienė I., Pečiulaitienė N. Genetinis pieno kokybės vertinimas. Kaunas. 2005. Nr.7
42. Narkevičius R. Fermentacijos proceso parametrų įtaka pieno baltymų stabilumui. ISSN
1392-0227. Maisto chemija ir technologija. 2000. T. 34. P.120.
43. Ng-Kwai Hang K.F. Genetic polymorphism of milk proteins: relationships with production
traits, milk composition and technological properties. Canadian Journal oj'Animal Science.
1998. 78 (supplement). P. 131–147.
~ 43 ~
44. Ng-Kwai-Hang K.F. A rapid determination of casein in milk and factors affecting casein
proportion in milk.IDF Seminar,Ireland,1993.
45. Ng-Kwai-Hang, K. F., C. Dodds, M. J. Boland, and M. J. Auldist. 2002. The influence of
genetic variants of β-lactoglobulin on gelation speed and firmness of rennet curd.
Milchwissenshaft 57(Suppl. 5):267–269.
46. Ng-Kwai-Hang, K.F. & Grosclaude, F. 2003. Genetic polymorphism of milk proteins. In
Advanced dairy chemistry-1: Proteins. Edited by P.F. Fox & P.L.H. McSweeney. Kluwer
academic/Plenum Publisher. New York. 739-816 pp.
47. Ng-Kwai-Hang, K.F., Hayes, J. F., Moxley, J.E. & Monardes, H. G. Variability of test-day
milk production and composition and relation of somatic cell counts with yield and
compositional changes of bovine milk. Journal of Dairy Science. 1984. Vol. 67.P. 361-366.
48. Ng-Kwai-Hang, K.F., Hayes, J.F., Moxley, J.E. & Monardes, H.G. 1987. Variation in milk
protein concentrations associated with genetic polymorphism and environmental factors.
Journal of Dairy Science 70, 563-570.
49. O'Brien, B., Mehra, R., Connolly, J.F. & Harrington, D. 1999. Seasonal variation in the
composition of Irish manufacturing and retail milks 1. Chemical composition and renneting
properties. Irish Journal of Agricultural and Food Research 38, 53-64.
50. Ostersen S, Foldager J & Hermansen JE. Effects of stage of lactation, milk protein genotype
and body condition at calving on protein composition and renneting properties of bovine
milk. Journal of Dairy Research. 1997.V. 64.P.207–219.
51. Paape M.J., Mehrzad J., Zhao X., Detilleux J., Burvenich Ch.: Defence of the bovine
mammary glanda by polimorphonuclear neutrophil leukocytes. J.Mamm. Gland. Biol. Neopl
2002. Vol. 7. P. 109-120.
52. Pauliukas K., Šidiškis A. R., Urbonavičius A., Šerėnas K. Juodmargių karvių pieno sudėties
ir kokybės rodiklių kaita veikiant laktacijai ir kitiems faktoriams. Veterinarija ir zootechnika.
2005. T.30 (52). P. 67–71.
53. Pečiulionienė I., Pauliukas K. Superkamo žaliavinio pieno kokybės dinamika ir ją
įtakojantys veiksniai Lietuvos Respublikos pieno perdirbimo įmonėse. Magistro darbas.
Kaunas. 2004. P. 20–27.
54. Politis I. and Ng-Kwai-Hang K.F. Effects Of somatic cell count and milk composition on
cheese composition and cheese making efficiency. J. Dairy Sci. 1988.Vol. 71.P.1711.
55. Politis I., Ng-Kwai-Hang, Giroux R. N. Environmental Factors Affecting Plasmin Activity in
Milk. J Dairy Sci. 1989.Vol. 72.P.1713-1718.
56. Rahali V & Me´nard JL. Influence of genetic variants of b-lactoglobilin and k-casein on milk
composition and cheese-making capacity. Lait.1991.V. 71.P. 275–297.
57. Raycheva E., Ivanova T., Kipriotis E., Kistanova E. The characteristic of control day milk
and its properties in ewes from different breeds in Bulgaria. Biotechnology in Animal
husbandry. 2007. Vol. 23. P.139–144.
58. Ramanauskas R., Narkevičius R., Urbšienė D. Pieno tinkamumo sūriams gaminti moksliniai
ir praktiniai aspektai. Maisto chemija ir technologija. 2008.T.42.Nr.1.P.60-70.
59. Remond B., Ollier A. & Miranda G. Milking of cows in late pregnancy: milk production
during this period and during the succeeding lactation. Journal of Dairy Research.1992.Vol.
59.P. 233-241.
60. Rezamand P., Hoagland T. A., Moyes K. M., Silbart L. K., Andrew S. M. Energy status,
lipid–soluble vitamins, and acute phase proteins in periparturient Holstein and Jersey dairy
cows with or without subclinical mastitis. J. Dairy Sci. 2007. V. 90. P. 5097.
61. Rudejevienė J. Karvių slaptasis mastitas. Kaunas. 2007. P. 11–45.
~ 44 ~
62. Rulquin H., Pisulewski P. M., Verite R. & Guinard J. Milk production and composition as a
function of postruminal lysine and methionine supply: a nutrient-response approach.
Livestock Production Science. 1993.Vol. 37.P. 69-90.
63. Rushen J., De Passille A.M.B., and Munksgaard L. Fear of People by Cows and Effects on
Milk Yield, Behavior, and Heart Rate at Milking. 1999. J Dairy Sci.Vol.82.P.720–727.
64. Saeman A. I., Verdi R. J., Galton D. M. and Barbano D. M. Effects of mastitis on
proteolytic activity in bovine milk. I. Dairy Sci. 1988. Vol.71.P.505.
65. Saulius Savickis, pranešimas, pieno komiteto posėdis, 2011.
66. Schaar, J. 1984. Effects of κ-casein genetic variants and lactation number on the renneting
properties of individual milks. Journal of Dairy Research 51, 397-406.
67. Schaar, J. 1985. Plasmin activity and proteose-peptone content of individual milks. Journal
of Dairy Research 52, 369-378.
68. Sheldrake R.F., Hoare R.J.T., McGregor G.D. Lactation stage, parity and infection affecting
somatic cells, electrical conductivity and serum albumin in milk. J. Dairy Sci. 1983.Vol.
66.P.542-547
69. Skrypek R., Wójtowski J., Fahr R.D. Factors affecting somatic cell count in cow bulk tank
milk- a case study from Poland. J. Vet. Med. 2004. Vol.51. P.127-131.
70. Staniškienė B., Šernienė L., Šiugždaitė J. Pieno ir jo produktų kokybės įvertinimas. Kaunas:
Naujasis lankas. 2007. P. 256.
71. Strolys K. Pieno baltymingumas ir selekcija. Žemės ūkis. 1994. Nr. 10. P. 18 – 28.
72. Tripaldi C., S., Terramoccia S., Bartocci M., Angelucci and V. Danese. The effects of the
somatic cell count on yield, composition and coagulation properties of mediterranean
buffalo milk. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2003. Vol.16.P.738-742.
73. Urbšienė Danguolė. Somatinių ląstelių skaičių (SLS) piene lemiantys veiksniai. Internetinė
prieiga: http://www.gpk.lt/dokumentai/Somat.pdf Žiūrėta 2013 m. rugsėjo 11 d.
74. Vaitkus V., Vaitkienė A., Petruškevičius P., Urbšienė L. Žalio karvių pieno sudėties ir
kokybės tyrimai (apžvalga). ISSN 1392-0227. Maisto chemija ir technologija. 2001. T. 35. P.
166-168.
75. Verdi R J., Barbano D. M., DellaValle M. E. and Senyk G. F. Variabjlity in true protein.
casein, nonprotein nitrogen, and proteolysis in high and low somatic cell milks. J. Dairy Sci.
1987.Vol. 70.P.230.
76. Verdi, R.J. & Barbano, D.M. 1988. Preliminary investigation of the properties of somatic
cell proteases. Journal of Dairy Science 71, 534-538.
77. Walstra P., Geurts T. J., Noomen A., Jellema A., Van Boekel M. A. J. S. Dairy Technology.
New York Basel, 1999. P.727.
78. Zootechniko žinynas. Kaunas. 2006. P.98-102
79. Žakas A. Genetinių ir aplinkos veiksnių įtaka karvių pieno kokybei pagal somatinių ląstelių
skaičių. Daktaro disertacija. Biomedicininiai mokslai, zootechnika. 2002. P. 7–59.
80. Žitny J., Bujko J., Trakovicka A., Strapakova E., Tothova K. Evalutio of milk produktion of
deiry cows of the slovak spotted breed according to selection for longevity and genetic
variants of polymorphic proteins in milk. International Dairy Journal. 2002. P. 12-13.
81. Горбатовa К. К. Биоxимия молока и молочных продуктов. Cанкт-Петербург гиорд,
2003. S. 203.
82. Гудков А. В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические
аспекты. М.: ДеЛи принт, 2003. 800 с.
83. Кузнецов В. В., Шилер Г. Г. Справочник технолога молочного производства.
Технология и рецептуры. Том 3, Сыры. Cанкт-Петербург гиорд, 2003. S. 103, 210.
~ 45 ~
SUDERINTA: ………………………
...............................tyrimų priežiūros komisijos
pirmininkas
2014 m. ……………………mėn. …..d.
~ 46 ~
1 priedas
Pieno baltymų klasifikacija (Frank O'Mahony,1988)
Internetinė prieiga: http://www.asu.lt/nm/l-projektas/gyv_kokybe/14.htm žiūrėta 2013 m. rugsėjo
20d.
Bendrieji baltymai Fermentai
Kazeinai
(76-86%)
Išrūgų proteinai
(14-24%)
Proteinai
30-35 g/l
α – kazeinas (60%)
α s – kazeinas
45-55%
κ - kazeinas
8-15%
β – kazeinas
25-35%
γ – kazeinas
3-7%
β –laktoglobulinai (7-12%)
α –laktoalbuminai (2-5%)
Imunoglobulinai (1.3-2.7%)
Kraujo serumo albuminai
(0.7-1.3%)
Protezo - peptonai (2-6%)
~ 47 ~
2 priedas
Mastito poveikis pieno sudėčiai (Korhonen H. and Kaartinen L.,1995)
Komponentai Normalus
kiekis
Pasikeitimo
kryptis*
Pagrindiniai komponentai
Riebalai% 4.3 -
Proteinai% 3.3 -
Laktozė% 4.8 -
Laisvosios riebiosios rūgštys
(mEqv/l)
0.7 ++
Proteinų frakcijos(mg/ml)
Bendras kazeinas 27.9 - -
Išrūgų baltymai 8.5 +++
Kazeinai(mg/ml)
αs1
-kazeinas 13.3 - - -
β-kazeinas 10.6 - - -
κ-kazeinas 1.6 ++
Išrūgų baltymai(mg/ml)
β-laktoglobulinas 3.3 - - -
α-laktoalbuminas 1.2 - - -
Imunoglobulinai 0.6 +++
Serumo albuminas 0.3 +++
Laktoferinas 0.1 +++
Mineralinės medžiagos(μg/ml) Natris 470 ++
Chloridas 1030 +++
Kalis 1500 -
Kalcis 1210 - - -
Magnis 120 - - -
Fosforas 950 - - -
Geležis 0.53 +
Varis 0.12 +
Cinkas 3.60 -
Fermentai
Katalazė(μmol O2/min/ml) 0.08 ++++
Laktatdehidrogenazė (mU/ ml) 300-500 +++
~ 48 ~
Laktoperoksidazė(μg/ml) 0.02 +
Lipazė(μg/ml) 1.5 ++
Lizocimas(μg/ml) 0.0004 ++++
Plazminas(U/ml) 73.5 +++
Ornitinodekarboksilazė(U/ml) 984 - -
N-acetyl-β-D-
glukosaminidase(NAGase)
7.3 +++
Vitaminai(μg/ml)
vit.A 0.37 +/-
B1(tiaminas) 0.42 -
B2(riboflavinas) 1.72 - -
vit.C 18 - - -
*Paaiškinimas:
+ = 10 x padaugėja; ++ = 11-100 x padaugėja; +++ = 101 – 1000 x padaugėja; ++++ = >1000 x padaugėja;
- = 10 % sumažėja; - - = 11-25 % sumažėja; - - - = 26-75 % sumažėja; - - - - = >75 % sumažėja.
~ 49 ~
3 priedas
INVESTIGATIONS OF THE CASEIN LEVEL AND SOMATIC CELLS COUNT
DEPENDENCE IN COW’S MILK
Kristina Musayeva, Antanas Sederevičius, Danuta Beliavska-Aleksiejūnė
Department of Anatomy and Physiology, Faculty of Veterinary Medicine, Veterinary Academy
Lithuanian University of Health Science, Tilzes st. 18, LT – 47181 Kaunas, Lithuania
The aim of this study was to investigate the impact of somatic cells count (SCC) on the
content of milk casein as a percentage of true protein (C%TP) and to compare the casein level
obtained with two different methods. Data array of the livestock control was used for situation
analysis for the estimation of C%TP variation by SCC limits in milk. Milk samples (MS) were
tested by infrared spectrophotometry. Total data sample record of the livestock control in Lithuania
consisted of 22.6%. MS were classified according to the SCC level into 13 groups where SCC vary
from 40 000 cells/ml to 5 010 000 cells/ml. The average percentage of C%TP ranged 79.5 - 81.1 %.
The present analysis shows only slight notable changes in casein of controlled cow’s milk by
somatic cells count limits.
Eighteen sorted dairy samples have been investigated for C%TP ratio in milk with reference
(Kjeldahl) and infrared spectrophotometry methods. C%TP estimated with the reference method,
was by 2 - 5 % higher than casein percentage tested with the infrared spectrophotometry method
when SCC was low and ranged from 33 to 293 000 cell/ml. Though, when SCC was high and
ranged from 2 203 000 cell/ml to 5 395 000 cell/ml casein percentage decreased to 5%, in
comparison to casein level estimated by the infrared spectrophotometry method. Evaluated results
obtained by the least squares method, linear approximation of variation indicators presented
noticeable decline in casein percent - 0.27, when SCC was increasing by 80 000 cell/ml, but only
when the studies was made with reference LST EN ISO 8968-2:2002 method. Results where
statistically significant when R2
(R square) was not less than 0.25.
Key words: milk casein, somatic cell count, reference method, cow
~ 50 ~
4 priedas
CORRELATIONS BETWEEN SOMATIC CELL COUNT AND COW‘S MILK CASEIN
Kristina Musayeva, Antanas Sederevičius, Danuta Beliavska-Aleksiejūnė
Department of Anatomy and Physiology, Faculty of Veterinary Medicine, Veterinary Academy
Lithuanian University of Health Science, Tilzes st. 18, LT – 47181 Kaunas, Lithuania
INTRODUCTION
Proteins are an important component parts in the nutritional value of milk, with liquid milk
typically containing around 3.5% protein. Based on relative solubility, dairy proteins are divided
into caseins (approximately 80 %) and whey proteins (20 %) (Walstra et al., 2006). Milk protein
composition has long been a subject of interest for worldwide dairy researchers, although examples
of practical implementations are scarce. Lack of simple routine analyses to measure casein content
in milk, is one major factor limiting progress in this direction (Elin Hallén, 2008; Valentina Bonfatti,
2010).
Milk caseins are fundamental in cheese making process because they form the gel network that
entraps the other constituents of cheese (Ng-Kwai-Hang, 2002; Valentina Bonfatti, 2010). High-
quality cheese can be made from milk with a protein concentration not less than 3.2 % and caseins
ration not less than 2.5 % (Ramanauskas et al., 2008). In countries where large quantities of milk are
processed to make cheese, it is crucial to assess the range of the casein proportion in milk true
protein and the factors causing it to vary (Coulon et al., 1998).
The health of the udder can have a profound effect on the quality and processing characteristics
of milk. Many milk processing companies worldwide have incorporated somatic cells count (SCC)
as a key parameter in schemes which reward producers for producing milk of the highest quality. An
elevated SCC usually indicates the presence of mastitis and causes a range of physical,
microbiological and chemical changes in the milk (Barbano et al., 1991; Tripaldi et al., 2003; Cunha
et al., 2008; Barlowska et al., 2009).
In Europe, according to the regulation of the European Parliament and cabinet (EU)
No.853/2004 of 29 th April 2004, milk intended for human consumption shoud not contain more
than 400,000 somatic cells/ml. This level will minimise the effects of mastitis on product quality,
although negative effects on product quality have been reported for milk with a SCC as low as
~ 51 ~
100,000 cells/ml. Further, a bulk milk somatic cell count of 400,000 cells/ml indicates that around
40 % of cows in a herd are infected (Barlowska et al., 2009).
The main purpose of the present work was to study effect of inflammation process in uder to
caseins ratio. We also compared the casein level obtained with two different methods.
MATERIALS AND METHODS
Data array of the livestock control of 2013 June was used for situation analysis. Total data
sample consist of 26.169 record. On database management system of Linux operating environment
were processed SQL Data. Milk samples were classified according to the SCC level into 13 groups
where SCC vary from 40 000 cells/ml to 5010 000 cells/ml.
Collection of Milk Samples. The selected herd was participating in animal productivity control
program. Overall 110 cows were randomly selected. All animals enrolled in the study were lactating
cows of the Holsteinized black and white breed. The milk samples were collected during control
evening milking time as total quarter milk from each cow in pairs. After cleaning and disinfection of
the teats, 50 ml of milk was aseptically collected from 110 cows in sterile plastic tubes accoording
to LST EN ISO 707:1999+P:2003 standard. Samples were kept under refrigeration until arrival to
laboratory facilities.
As a further step 36 sorted dairy samples have been investigated for casein ratio in milk with
reference method (Kjeldahl). The groupings of the milk samples were performed on the basis of
SCC. Milk samples were clustered into 6 groups included 6 samples in each group.
Methods/technique. For determination of somatic cells count (SCC) milk samples were
preserved and analysed with the flow cytometric analysis method using a Somascope cell counter
(Foss, 3400 Hillerød, Denmark) accoording to LST EN ISO 13366-1:2008+AC:2009 microscopic
method standard.
Milk protein/casein has been estimated by reference Kjeldahl method, which measures the total
nitrogen content in milk accoording to LST EN ISO 8968-2:2002 standard.
Statistical Analysis. SQL (Structured Query Language) Data store and R statistical package
were used for biometric data analysis. Arithmetic averages ( x ), medium standard deviations (sd),
coefficients of variation (Cv), minimum and maximum values were counted of cows milk
composition parameters and somatic cell count for variational statistics expression.
~ 52 ~
RESULTS
In 2013, 26.169 milk samples were analyzed from livestock of Lithuania. Total data sample
record of the livestock control consisted of 22.6 %. MS were tested by infrared spectrophotometry.
The average percentage of casein in proteins by somatic cells count limits ranged from 79.5 percent
to 81.1 percent are reported in figure 1 and table 1. This variation indicator (Cv) ranged from 10.61
to 19.08 percent. The present analysis shows only a slight notable changes in casein of controlled
cow’s milk by somatic cells count limits. When MS were estimated by infrared spectrophotometry
method a high number of SCC did not affect the casein change.
Figure 1. Percent changes of casein by somatic cells count limits tested by infrared
spectrophotometry method
Table 1. Variational indicators of casein distribution by SCC limits
No of
groups
SCC
groups
(thou/ml)
Quantity
of cows x
Casein
proc. σ Cv mx
1 40 - 60 8737 2.47 79.5 0.31 12.52 0.13
2 90 – 110 6970 2.53 79.8 0.35 13.79 0.17
3 190 – 210 3790 2.59 80.0 0.38 14.48 0.24
4 290 – 310 2230 2.65 80.2 0.40 15.14 0.32
~ 53 ~
5 390 – 410 1421 2.64 80.1 0.40 15.13 0.40
6 490 – 510 1099 2.66 80.3 0.42 15.69 0.47
7 590 – 610 793 2.68 80.6 0.44 16.35 0.58
8 790 – 810 471 2.71 80.7 0.43 15.79 0.73
9 990 – 1010 338 2.70 80.5 0.44 16.25 0.88
10 1490 – 1510 187 2.60 80.1 0.35 13.48 0.99
11 1990 – 2010 90 2.74 80.7 0.52 19.08 2.01
12 3490 – 3510 32 2.66 80.3 0.30 11.22 1.98
13 4990 – 5010 11 2.80 81.1 0.30 10.61 3.36
To find out the influence of different methods on the amount of casein determination we
investigated 18 milk samples by reference (Kjeldahl) method. As presented data in figure 2, we can
see change of C%TP depending on the somatic cells count when it was deducted from the reference
method.
Figure 2. Percent changes of casein by SCC limits tested by reference and routine methods
The percentage of casein estimated with the reference (Kjeldahl) method, was 2 – 5 % higher
than casein percentage tested with the routine (infrared spectrophotometry) method when SCC was
low and ranged from 33 to 293 thousand/ml. Casein content change was slight in SCC limits from
301 to 1785 thousand/ml. Though, when SCC was high and ranged from 2203 to 5395 thousand/ml
casein percentage decreased to 5%, comparing it with casein received by routine method.
~ 54 ~
Evaluated results obtained by the least squares method, linear approximation of variation
indicators presented in figure 3. As shown in our studies, which are consistent with literature data, it
is noticeable decline in casein percent -0.17, when SCC was increasing by 80 000 cells/ml, but only
when the studies was made with reference LST EN ISO 8968-2:2002 method. Results where
statistically significant when R2 was not less than 0.25.
Figure 3. Linear regression model of the effect of somatic cell count on milk casein
DISCUSSION
Our objective in this investigation was to study effect of inflammation process in uder to protein
ratio particularly casein. It has been suggested that a somatic cell count (SCC) in milk higher than
400 000 cells/ml probably indicates that the cow suffers from udder inflammation (Akers, 2002).
High SCC influences milk quality because it is associated with increased proteolytic degradation of
caseins (Verdi et al.,1987).
At the begining of this study it was hypothesized that the relationship between increasing milk
SCC and decreasing casein would be linear. However the data collected in this study did not
demonstrate a linear relationship between change in milk SCC and the contents of C%TP.
At the first point for situation analysis for the estimation of casein/protein variation by SCC
limits in milk we took data array of the livestock control. These milk samples were tested by routine
infrared spectrophotometry method. The average percentage of casein as a present of protein on a
total nitrogen basis by somatic cells count limits ranged from 79.5 to 81.1 percent and casein
concentration from 2.47 to 2.80. The present analysis shows only a slight notable changes in casein
~ 55 ~
of controlled cow’s milk by somatic cells count limits. The contents of C%TP in the present
investigation were not significantly different between healthy (SCC>100 000 cell/ml) and infected
quarter (SCC<100 000 cell/ml). According to other authors to obtain better values of these
parameters 200 000 somatic cells/ml shoud not exceeded (Politis et al., 1988; Barbano et al., 1991;
Tripaldi et al., 2003). In this study obtained results are consistent with some authors who found out
that in cow milk the protein content did not vary significantly when the somatic cells were higher
(Ng-Kwai-Hang et al., 1984; Ballou et al., 1995; Tripaldi et al., 2003). It was observed that minor
casein synthesis was counter balanced by whey-protein increasing and the protein content did not
vary (Ng-Kwai-Hang et al., 1984; Tripaldi et al., 2003). This aspect needs further study.
To find out the influence of different methods on the amount of protein’s and casein’s
determination we investigated 36 individual cows milk samples by reference method (Kjeldahl). As
shown in our studies elevated SCC had no impact on casein when milk samples were tested by
infrared spectrophotometry method, but when the studies was made with reference method
(Kjeldahl) and SCC was increased by 80 000 cells/ml linear approximation of variation indicators
showed noticeable decline in casein percent -0.17. Preliminary work with casein was reported by
Barbano and Dellavalle (1987). These authors reported data that protein, casein, or noncasein
protein on the 36 different individual herd milk samples analyzed of variance indicated no
statistically significant differences between the results from Kjeldahl and infrared analyses (Barbano
and Dellavalle, 1987).
Based of the records it can be concluded that the relationship between increasing milk SCC and
decreasing casein did not demonstrate a linear relationship in this study. Elevated SCC had no
impact on casein when milk samples were tested by infrared spectrophotometry method, but when
the studies was made with reference method (Kjeldahl) and SCC was increased by 80 000 cells/ml
linear approximation of variation indicators showed noticeable decline in casein percent.
FUNDING
This work supported by the ministry of Agriculture of the Republic of Lithuania project MT 13/18.
~ 56 ~
REFERENCES
Akers R.M. Lactation and the mammary gland. Iowa, Iowa State Press. 2002.
Ballou L.U., Pasquini M., Bremel R.D., Everson T., Dean Somme R.D. Factors affecting herd milk
composition and milk plasmin at four levels of somatic cell counts. J Dairy Sci. 1995.Vol. 78.
P.2186-2195.
Barbano D.M., Dellavalle M.E. Rapid Method for Determination of Milk Casein Content by
Infrared Analysis. Journal of Dairy Science. 1987. Vol.04.P.1524–1528.
Barbano D.M., Rasmussen R.R., Lynch J.M. Influence of milk somatic cell count and milk age on
cheese yield. Journal of Dairy Science. 1991.Vol.74.P.369–388.
Barlowska J., Litwinczuk Z., Wolanciuk A., Brodziak A. Relationship of somatic cell count to daily
yield and technological usefulness of milk from different breeds of cows. Polish journal of
veterinary science. 2009. Vol.12.No.1.P.75-79.
Coulon J.B, Hurtaud C., Remond B & Verite R. Factors contributing to variation in the proportion
of casein to cows’ milk true protein: a review of recent INRA experiments. Journal of Dairy
Research. 1998.Vol. 65.P. 375–387.
Cunha R.P.L., Molina L.R., Carvalho A.U., Facury Filho E.J., Ferreira P.M., Gentilini M.B.
Subclinical mastitis and relationship between somatic cell count with number of lactations,
production and chemical composition of milk. Arq Bras Med Vet Zoo. 2008.Vol.60.P.19-24.
Elin Hallén. Coagulation Properties of Milk Association with Milk Protein Composition and Genetic
Polymorphism. PhD_thesis.2008.
Ng-Kwai-Hang K. F. Heterogeneity, fractionation and isolation. In: Roginski, H., et al. (Eds.)
Encyclopaedia of Dairy Sciences. London: Academic Press. 2002. No.3. P.1881–1894.
Ng-Kwai-Hang K. F., Hayes J.F., Moxley J.E. and Monardes H.G. Variability of test-day milk
production and composition and relation of somatic cell counts with yield and compositional
changes of bovine milk. J. Dairy Sci. 1984. Vol.67.P.361-366.
~ 57 ~
Politis I. and Ng-Kwai-Hang K.F. Effects Of somatic cell count and milk composition on cheese
composition and cheese making efficiency. J. Dairy Sci. 1988.Vol. 71.P.1711.
Ramanauskas R., Narkevičius R., Urbšienė D. Pieno tinkamumo sūriams gaminti moksliniai ir
praktiniai aspektai. Maisto chemija ir technologija. 2008.T.42.Nr.1.P.60-70.
Tripaldi C., Terramoccia S., Bartocci S., Angelucci M. And Danese V. The effects of the somatic
cell count on Yield, Composition and Coagulating Properties of Mediterranean Buffalo Milk.Asian-
Aust.J.Anim.Sci.2003.Vol.16, No. 5.P.738-742.
Valentina Bonfatti. Genetic analysis of milk protein composition and of its relationship with
renneting properties of individual cow milk.PhD_thesis.2010.
Verdi R.J., Barbano D.M., Dellavalle M.E. & Senyk G.F. Variability in true protein, casein,
nonprotein nitrogen, and proteolysis in high and low somatic-cell milks. Journal of Dairy Science.
1987. Vol. 70. P. 230–242.
Walstra P., Wouters J.T.M. & Geurts T.J. Dairy Science and Technology. Taylor & Francis. New
York. 2006.
For further information please contact: Kristina Musayeva, Department of Anatomy and Physiology,
e-mail: [email protected]
