Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 7
1.1 Характеристика основных физико-химических и технологических свойств молока и факторы, влияющие на них 7
1.1.1 Вода 8
1.1.2 Сухое вещество, сухой обезжиренный молочный остаток 8
1.1.3 Жировая фракция 9
1.1.4 Белковая фракция 11
1.1.5 Минеральный состав молока 16
1.1.6 Лактоза 20
1.1.7 Витамины молока 21
1.1.8 Содержание соматических клеток в молоке 22
1.1.9 Плотность молока 23
1.1.10 Термоустойчивость молока 24
1.2 Взаимосвязи между основными компонентами молока и уровнем продуктивности коров 26
1.3 Особенности молочной продуктивности, состава и свойств молока коров черно-пестрой и голштинской пород 29
1.3.1 Черно-пестрая порода 29
1.3.2 Голштинская порода 31
1.4 Влияние голштинизации на молочную продуктивность, состав и
свойства молока коров черно-пестрой породы 32
2 Материал и методика исследований 36
2.1 Материал и схема опыта 36
2.2 Методы исследований 39
3 Результаты исследований и их обсуждение 42
3.1 Характеристика состава и свойств молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе 42
3.1.1 Характеристика удоев коров 42
3.1.2 Характеристика жировой фракции молока 45
3.1.3 Характеристика белковой фракции молока 58
3.1.4 Массовая доля лактозы в мол оке 72
3.1.5 Характеристика молока по плотности, массовой доле СОМО и сухого вещества 75
3.1.6 Характеристика основных макроэлементов молока 89
3.1.7 Содержание витамина С в молоке 99
3.1.8 Содержание соматических клеток в молоке 102
3.1.9 Термоустойчивость молока 104
3.2 Технологические свойства молока черно-пестро-голштинских по месных коров при производстве молочных продуктов 106
3.2.1 Технологические свойства молока при производстве йогурта классического 106
3.2.2 Технологические свойства молока при производстве творога обезжиренного 108
3.3 Расчет коэффициентов биологической эффективности коров 110
3.4 Экономическая эффективность 111
Выводы 114
Предложения производству 115
Библиографический список
- Характеристика основных физико-химических и технологических свойств молока и факторы, влияющие на них
- Содержание соматических клеток в молоке
- Характеристика состава и свойств молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе
- Характеристика молока по плотности, массовой доле СОМО и сухого вещества
Введение к работе
Актуальность исследования. В Красноярском крае ведется крупномасштабная селекция, направленная на совершенствование черно-пестрого скота путем скрещивания с быками голштинской породы. При оценке результатов скрещивания учитываются основные показатели продуктивности животных -удой, жирномолочность, скорость молокоотдачи и др. Получен большой массив помесных животных с улучшенной молочной продуктивностью (22,9 тыс. голов [Сборник основных показателей животноводства, 2006]). Однако, свойства молока, влияющие на его технологическую пригодность и качество молочной продукции (содержание общего белка и его основных фракций в молоке, минеральный состав, дисперсность жировых шариков) у таких животных недостаточно изучены.
Новый ГОСТ Р 52054-2003 предъявляет высокие требования к качеству молока, введена приемка молока с учетом массовой доли жира и белка, которые влияют на его закупочную цену. Поэтому изучение состава и свойств молока помесных коров и качества молочных продуктов, получаемых из него, является актуальным и дает возможность оценить экономическую эффективность разведения черно-пестрых коров с разной долей крови по голштинской породе в условиях Красноярского края.
Проведенные исследования являются фрагментом общей темы: «Разработка концепции энергоресурсосберегающих технологий при производстве продуктов животноводства», выполняемой кафедрой технологии переработки и хранения продуктов животноводства ФГОУ ВПО «КрасГАУ» на основании Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований СО РАСХН по научному обеспечению развития АПК на 2000-2010 гг.
Цель и задачи исследования. Цель работы - изучить состав и технологические свойства молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе в условиях Красноярского края.
Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:
изучить химический состав молока черно-пестро-голштинских помесных коров разных генотипов;
изучить взаимосвязь и динамику содержания основных компонентов молока на протяжении лактации;
определить технологические свойства молока помесных коров при производстве кисломолочных напитков и творога;
дать экономическую оценку эффективности использования животных с разной долей крови по голштинской породе в условиях Красноярского края.
Научная новизна. Впервые в условиях Красноярского края применен комплексный подход к исследованию продуктивных свойств черно-пестро-голштинских помесных коров, а также состава и технологических свойств молока, включающий 29 показателей, на фоне сезонной динамики с учетом стадии лактации. Выявлены особенности физико-химических свойств молока коров данной породной группы, в частности, низкое содержание общего белка и дисбаланс основных белковых фракций, а также нарушенное соотношение основных макроэлементов, которые оказывают влияние, как на биологическую полноценность молока, так и на его технологические свойства.
Практическая значимость. Наиболее оптимальными физико-химическими свойствами с учетом основных показателей, а также лучшими технологическими свойствами при производстве кисломолочных напитков и творога обладает молоко коров с долей крови по голштинской породе от 50,1 до 62,5 и от 62,6 до 75%.
Наибольшая экономическая эффективность с учетом требований ГОСТ Р 52054 получена при использовании помесных коров с долей крови по голштинской породе от 50,1 до 62,5% - 39,2%.
Материалы используются в учебном процессе при подготовке технологов сельскохозяйственного производства и зооинженеров при изучении дисциплин «Биохимия молока и мяса» и «Молочное дело».
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на IX Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства» (Горки, 2006), на X Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2006), на Региональной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2006), на кафедре технологии переработки и хранения продуктов животноводства ФГОУ ВПО «КрасГАУ» (2007).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 научных работ, в том числе одна- в издании, рекомендованном ВАК. Основные положения, выносимые на защиту.
Особенности состава и свойств молока черно-пестрых коров с разной долей крови по голштинской породе.
Взаимосвязь и изменчивость основных компонентов молока в течение лактации.
Особенности технологических свойств молока коров разных генотипов по голштинской породе при производстве молочных продуктов.
Экономическая эффективность использования черно-пестро-голштинских помесей разной породности.
Объем и структура диссертации. Диссертация выполнена на 151 странице текста компьютерного набора, содержит 27 таблиц, 19 рисунков, 1 приложение. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методики исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и предложений производству. Список литературы включает 251 наименование, в том числе 53 -на иностранных языках.
Характеристика основных физико-химических и технологических свойств молока и факторы, влияющие на них
В сухой остаток, или сухое вещество, молока входят все химические составные части (жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в пределах 11-14%). Среднее содержание сухих веществ в молоке, заготовляемом в различных регионах Российской Федерации, составляет около 12% с колебаниями от 11,6 до 12,4%.
Содержание сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) - величина более постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8-9%. СОМО определяют, вычитая из величины сухого остатка содержание жира. По нему судят о натуральности молока - если СОМО ниже 8%, то молоко, вероятно, разбавлено водой [Горбатова К.К., 2001]. Содержание СОМО имеет тесную положительную взаимосвязь с содержанием жира в молоке [Безенко Т.Н., 1959; Аксенникова А.Д., 1964; Барабанщиков Н.В., 1983].
Содержание сухого обезжиренного молочного остатка зависит от геноти-пических и паратипических факторов. Этот показатель варьирует в зависимости от породы, породности и индивидуальных особенностей животных. Коэффициент изменчивости по СОМО составляет 2,30-3,43%. СОМО является достаточно устойчивой частью молока и изменяется в основном при изменении содержания белка. Это показывает высокий коэффициент корреляции между белком и СОМО, равный +0,979 [Жебровский Л.Г., 1964]. Поэтому для увеличения СОМО достаточно вести в стадах отбор и подбор животных по содержанию белка в молоке. Существует зависимость содержания СОМО от рационов кормления коров. Возрастание уровня протеинового кормления ведет к увеличению содержания СОМО за счет увеличения содержания белка в молоке. Отмечается влияние возраста животных на содержание СОМО. Наиболее ценным по содержанию питательных веществ названо молоко, полученное от коров 1-4 лактации (начиная с 6-й лактации, содержание белка и СОМО в молоке коров резко падает). По периодам лактации содержание СОМО изменяется вместе с содержанием белка: равномерно повышается до конца лактации, начиная со второго месяца лактации [Безенко Т.Н., 1959; Жебровский Л.Г. 1964].
Массовая доля жира в большой степени определяет питательность молока, его энергетическую ценность. Молочный жир находится в молоке в тонкодисперсном состоянии. Это определяет его легкую усвояемость организмом и технологические свойства при изготовлении жирномолочных продуктов [Александрова B.C., 1973; Ерофеев В.И., 1988; Барабанщиков Н.В., 1990; Оноприйко А.В., 2004].
В зависимости от породы, колебания содержания жира в молоке составляют от 2,8 до 6,44%. Наибольшее содержание жира в молоке коров джерсей ской породы, наименьшее - в молоке самых обильномолочных коров - гол-штинской породы [Смирнова Г.А,, 1959; Пяновская Л.П., 1968; Прохоренко П.Н., 1985; Горбатова К.К., 2001].
Содержание жира в молоке относится к экономическим показателям и учитывается при приемке сырьевого молока молокоперерабатывающими предприятиями. В соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 базисная норма жира в молоке составляет 3,4%.
Жир молока имеет сложный состав. В основном он представлен смесью многочисленных триглицеридов (содержание моно- и диглицеридов составляет 1,2-2,6%). Состав молочного жира до конца не изучен. В нем идентифицировано более 142 жирных кислот. Жир в молоке находится в виде мельчайших жировых шариков, размеры которых колеблются от 0,5 до 10 мкм, однако встречаются шарики меньшей (до 0,1 мкм) и большей (до 20 мкм) величины. Основная часть жировых шариков имеет размер 2-5-мкм. В 1 мл молока содержится от 2 до 5 млрд. жировых шариков. Сложный состав и мелкодисперсная структура молочного жира делают его ценным компонентом пищевого рациона [Горбатова К.К., 2001].
Крупные шарики отстаиваются быстрее, мелкие медленнее; шарики диаметром от 0,1 до 0,5 мкм практически не отстаиваются. Это свойство используется при разделении молока на жировую и обезжиренную фракции путем сепарирования. По сведениям Н.В. Барабанщикова [1990], чем больше размер жирового шарика, тем меньше отход жира в пахту. Исследования B.C. Александровой [1973] и В.И. Ерофеева [1988] показали, что молоко с наибольшей массовой долей жира, диаметром и количеством жировых шариков при изготовлении сливочного масла дает более высокие выход продукта и степень использования молочного жира, а также более низкий отход жира в пахту. Таким образом, массовая доля жира в молоке, количество и диаметр жировых шариков оказывают влияние на технологические свойства молока.
Содержание соматических клеток в молоке
Определение содержания соматических клеток в молоке позволяет выявить примесь анормального молока в сборном. Анормальным считают молозиво, молоко, полученное в конце лактации, молоко коров, больных маститом, или с другими нарушениями состояния организма животного. Анормальное молоко отличается от нормального по химическому составу, физико-химическим свойствам и содержит большое количество соматических клеток (лейкоцитов, лимфоцитов, эритроцитов, эпителиальных клеток молочной железы и другие) [Охрименко О.В., 2001].
По данным К.К. Горбатовой [2001] и Ю. Фомичева [2002], в молоке коров больных маститом понижается количество сухих веществ, молочного сахара (до 3,20-3,66%), витаминов, кальция, содержание казеина (до 1,98-2,17%), а количество сывороточных белков возрастает (до 0,82-1,14%). Молоко имеет солоноватый вкус, титруемая кислотность понижается до 5-15Т, рН повышается до 6,83-7,70, плотность снижается до 1021,6-1026,9 кг/м3. Массовая доля жира увеличивается в первые 3-5 дней заболевания и снижается через 7-Ю дней, молоко имеет высокую бактериальную обсемененность и может быть опасным для здоровья. По утверждению J.B. Coulon [1998], увеличение содержания со матических клеток в молоке до 200000 тыс/см уже приводит к уменьшению соотношения казеин : общий белок. При попадании маститного молока в сборное происходит значительное снижение его технологических свойств [Снопова А.А., 1985; Буткус К.Д., 1986, Горбатова К.К., 2001].
Содержание соматических клеток в молоке зависит от ряда факторов: взаимодействия животного с окружающей средой (его стрессоустойчивостью), породы, месяца отела и др. [Schutz М.М., 1994; Castillo-Juarez Н., 2000; Brown М.А., 2001]. По данным А.В. Dietz [1997], выявлен ген, наличие которого связано с предрасположенностью коров к маститам.
В странах Евросоюза установлены общие требования к молоку по содержанию соматических клеток. Их количество должно быть до 300000 ед./см3. Некоторые молочные заводы в Европе установили собственные стандарты, в соответствии с которыми количество соматических клеток составляет до 200000 и даже до 150000 ед./см . Это обеспечивает возможность производства высококачественных молочных продуктов, кроме того, каждое уменьшение уровня соматических клеток на 100000 ед./см3 добавляет к продуктивности коровы в среднем 2,5% [Балодис М, 2005; Дегтерев ГЛ., 2005].
Важным свойством молока, влияющим на цену при сдаче молока на мо-локоперерабатывающее предприятие и на его технологические свойства, является плотность. По ГОСТ Р 52054-2003 плотность молока высшего сорта - не менее 1028 кг/м3. Молоко плотностью менее 1026,9 кг/м3 принимается как несортовое.
В среднем плотность молока колеблется в пределах 1,027-1,032 г/см3, колебания могут составлять от 1,026 до 1,034 г/см3 [Тёпел А., 1979].
Плотность молока изменяется под влиянием различных факторов. К ним относятся порода, кормление, стадия лактации, физиологическое состояние животного и состояние здоровья.
Плотность молока тесно связана с содержанием сухого остатка и СОМО в молоке. Коэффициент корреляции между плотностью молока и сухим обезжиренным остатком составляет +0,82...+0,86. Между плотностью и жиром - отрицательная корреляция от -0,33 до -0,53. Величина плотности зависит от плотности составных частей молока. Белки, углеводы и соли повышают плотность, а жир понижает [Диланян З.Х., 1979]. Однако плотность цельного молока с повышением жирности не понижается, а даже несколько увеличивается благодаря одновременному возрастанию содержания сухого обезжиренного остатка [Барабанщиков Н.В., 1983].
В последние годы в связи с увеличением производства стерилизованных продуктов проблема повышения термоустойчивости молока становится все более актуальной. В России доля молока, пригодного к высокотемпературной обработке составляет 60-75% [Хаертдинов Р.А., 2005]. В настоящее время многие крупные перерабатывающие предприятия на основе договоров с хозяйствами принимают молоко с учетом термоустойчивости - способности молока выдерживать высокотемпературную обработку при производстве стерилизованной молочной продукции с длительным сроком хранения и молочных консервов, производство которых в последние годы возрастает [Шувариков А.С., 2005; Рыбалова Т., 2005]. Термоустойчивость, наряду с другими показателями качества сырьевого молока, влияет на его закупочную цену.
Характеристика состава и свойств молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе
Удои коров опытных групп за 305 дней и за законченную лактацию представлены в таблице 3.
Из таблицы видно, что удои коров опытных групп за 305 дней и за законченную лактацию значительно различались. Анализ данных показывает, что с возрастанием доли крови по голштинскои породе происходит увеличение удоев. Наибольшими удоями отличались коровы четвертой группы. Их удой за 305 дней лактации составил 4650 кг, а за законченную лактацию - 4771 кг. Наименьший удой был у коров первой группы - 3428 кг за 305 дней и за законченную лактацию. Разница между группами по удою за 305 дней лактации составила 1222 кг (35,6%) (при Р 0,999).
За 305 дней лактации разница между удоями коров первой группы и другими группами составила: 2 - 803 кг (23,4%) - разница достоверна (Р 0,95), 3 -634 кг (18,5%) - разница не достоверна, 5 - 953 кг (27,8%) - разница не достоверна.
Наибольшие удои у черно-пестрых коров с долей крови по голштинской породе 87,5%) были также получены в исследованиях СВ. Шадрина [2003]. Высококровные по голштинской породе животные так же, как и в наших исследованиях, имели меньший удой.
А. Зуев и А. Шевченко [2002] получили аналогичные результаты - в их исследованиях удои коров с генотипом 62,5%, 75% и 87,5% превосходили удои полукровных коров в среднем на 150 кг.
В литературе есть противоположные данные. Так, в учхозе «Миндерлин-ское» Красноярского края с возрастанием доли крови по голштинской породе наблюдалось значительное снижение молочной продуктивности у большинства исследованных коров по первой лактации. Авторы объясняют это экстенсивным ведением молочного скотоводства в хозяйстве. В хозяйствах со слабой кормовой базой скрещивание не дает повышения продуктивности помесного потомства. Отмечено, что наибольшее повышение молочной продуктивности черно-пестрого скота наблюдается в хозяйствах с уровнем кормления коров 50-55 ц к.ед. в год. [Клундук А.С., 1994; Макушев Ю.Е., 1994]. Уровень кормления коров в ЗАО ПЗ «Элита» составляет 59,5 ц корм. ед. в год и вполне обеспечивает реализацию генетического потенциала помесных коров. В течение лактации наблюдались значительные колебания удоев по группам коров (см. приложение АЛ). Лактационные кривые коров опытных групп представлены на рисунке 1.
Анализ лактационных кривых показывает, что наилучшим образом отвечали на раздой коровы второй группы (подъем продуктивности на первом-втором месяцах лактации). Однако далее наблюдался спад удоев. Это общая тенденция для всех групп. Возможно, это связано с принадлежностью большинства исследованных коров к типу животных с сильной, но неустойчивой лактационной деятельностью, спадающей после получения наивысшего суточного удоя и вновь поднимающейся к концу лактации (двухвершинный тип) [Голубков А.И., 2003]. Минимальные удои, полученные в мае, связаны с переходом на пастбищное содержание (резкое изменение состава рационов требует периода адаптации, во время которого временно наблюдается уменьшение удоев).
Подъем продуктивности по всем группам коров наблюдался в пастбищный период - пик приходится на июнь. Это связано с более полноценным кормлением, обеспечиваемым пастбищной травой.
Наибольшую продуктивность в летнее время показали коровы четвертой группы. Это связано с наиболее высоким генетическим потенциалом животных этой группы. Спад продуктивности к концу пастбищного периода также связан с изменением состава кормов и приближением окончания лактации.
Таким образом, наиболее высокой молочной продуктивностью отличались коровы с долей крови по голштинской породе от 75,1 до 87,5%.
Средняя массовая доля жира в молоке всех коров опытных групп за 305 дней лактации составила 4,02±0,04%. При исследовании массовой доли жира в молоке коров была выявлена зависимость этого показателя от доли крови по голштинской породе. Содержание жира в молоке коров опытных групп представлено в таблице 4.
Характеристика молока по плотности, массовой доле СОМО и сухого вещества
Плотность молока обусловлена содержанием в нем сухих веществ. Наибольшее влияние на плотность оказывает массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО).
Плотность молока всех коров опытных групп в среднем за 305 дней лактации составила 1027,17±0,10 кг/м3. Значение показателя не соответствует требованиям ГОСТ Р 52054-2003, предъявляемым к молоку высшего сорта (не менее 1028 кг/м3). Обычно считается низкая плотность молока показателем фальсификации сборного молока водой [Диланян З.Х., 1979; Бредихин С.А., 2001; Горбатова К.К., 2001], однако этот фактор нами исключен, т.к. техника отбора средних проб не допускает попадания воды в отобранные образцы. Другая причина низкой плотности молока - низкое содержание белка и СОМО в молоке [Горбатова К.К., 2001].
При изучении плотности молока была выявлена зависимость показателя от доли крови коров по голштинской породе. Плотность молока коров опытных групп представлена в таблице 13.
Наиболее высокая плотность молока - у коров второй группы. Это связано с тем, что коровы этой группы производят наибольшее количество белка в расчете на 100 г жира. Наименьшей плотностью обладало молоко коров четвертой группы, что связано с низкой массовой долей белка молоке.
Среднюю плотность молока в четвертой группе за 305 дней лактации превосходили значения показателя в других группах: 1 - на 0,46 кг/м3 (не достоверно), 2 - на 0,99 кг/м3 (Р 0,999), 3 - на 0,57 кг/м3 (Р 0,95), 5 - на 0,57 кг/м3 (не достоверно).
В пастбищный период достоверно различались по плотности образцы молока коров четвертой и пятой групп (Р 0,95), второй и четвертой (Р 0,99), третьей и четвертой (Р 0,999). В стойловый период достоверные различия были между значениями показателя во второй и четвертой группах коров (Р 0,95).
Плотность молока зависит от периода содержания животных. В пастбищный период показатель был выше в молоке коров всех групп. Это связано с более высокой массовой долей белка в молоке в пастбищный период. Достоверное различие показателя выявлено для коров третьей группы - на 1,10 кг/м3 (Р 0,99).
В течение лактации наблюдались колебания плотности молока (см. приложение А. 11, рис. 12). 5 группа Плотность молока отражает весь комплекс изменений состава молока. На изменения плотности в разной степени влияют изменения содержания основных компонентов молока. Различия в степени влияния обусловлены различной плотностью составных частей молока (молочный жир - 922 кг/м3, белки - 1391, молочный сахар- 1610, соли-2857 кг/м3 [Горбатова, К.К., 2001]).
Для большинства групп прослеживается общая тенденция изменения плотности молока. Мы наблюдали снижение показателя от первого ко второму месяцу лактации, что, вероятно, связано со снижением содержания казеина и лактозы в молоке в этот период. Подъем плотности молока на третьем месяце лактации мог быть связан со значительным увеличением массовой доли лактозы в этот месяц. Четвертый месяц характеризовался повышением массовой доли жира в молоке (компонента, имеющего низкую плотность), средним значением содержания белков молока и снижением содержания лактозы, что обусловило некоторое снижение плотности. Это подтверждается литературными данными. По данным З.Х. Диланяна [1979], между плотностью и массовой долей жира наблюдается отрицательная корреляция от -0,33 до -0,53; белки, углеводы и соли повышают плотность, а жир понижает. Здесь также имеет влияние неполноценность рационов в конце стойлового периода.
Далее наблюдалось некоторое увеличение плотности молока на пятом месяце лактации - в мае. Этот месяц отличался невысоким содержанием общего белка в молоке и минимальным значением массовой доли лактозы. Поэтому возрастание плотности в этот период, вероятно, было связано с низкой массовой долей жира в молоке коров всех групп, наименьшим диаметром жировых шариков и достаточно большим их количеством. Плотность молочного жира возрастает с увеличением количества жировых шариков и уменьшением их диаметра, т.к. возрастает удельный вес белковых оболочек. Достаточно низкая плотность молока в апреле-мае также может быть связана с увеличением числа коров, в молоке которых обнаружено повышенное содержание соматических клеток [Ю.Фомичев, 2002].
Июнь характеризовался максимальной плотностью молока (кроме коров первой группы), что связано с наибольшим содержанием общего белка в молоке коров всех групп. Снижение плотности молока в первой группе коров, вероятно, было связано со значительным ростом массовой доли жира в их молоке в июне. Незначительное снижение массовой доли лактозы в июле и снижение содержания белка в молоке обусловили уменьшение плотности молока в этот период. Далее наблюдалась стабилизация показателя, что вероятно, связано, с отсутствием значительных колебаний содержания составных компонентов молока.
