Продуцирование молока и его состав

СЕКРЕЦИЯ МОЛОКА

Под секрецией молока понимают продуцирование его составных частей и сопутствующих веществ в системе полостей вымени. Уже перед рождением теленка в полостях вымени собирается незначительное количество секрета. Активная секреция вымени начинается с рождения теленка.

Следует рассматривать два фактора, обуславливающие появление секреции молока: либо в организме имеется механизм, который подавляет секрецию перед отелом, либо с рождением теленка начинает выделяться гормон, вызывающий начало секреции.

Начало секреции молока достоверно обеспечивается поступлением гормона передней доли гипофиза -- пролактина (открытого в 1932 г.), содержание которого в крови резко повышается к отелу. Образование пролактина стимулирует выделение эстрогена и тормозит -- прогестерона. В конце стельности у коровы усиливается выделение эстрогеном через плаценту, а образование прогестерона значительно снижается, чем и обуславливается синтез и выделение пролактина. Затем начинается секреция молока.

Дальнейшее выделение пролактина в период лактации вызывается путем раздражения вымени при сосании его теленком или при доении.

Выработку пролактина стимулирует окситоцин, принимающий участие в процессе молокоотдачи. Наряду с действием пролактина в поддержании лактации принимают участие и другие факторы.

Образование молока происходит непрерывно, а не только в период доения коров, как считали раньше. Оно синтезируется в клетках альвеол, каждая из которых способна к выработке всех составных элементов молока. Формирование основных элементов молока или поступление в вымя предшественников основных компонентов молока обеспечивается за счет доступа крови к клеткам альвеол. Для образования 1 л молока через молочную железу проходит 300--400 л крови.

БИОСИНТЕЗ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МОЛОКА

Компоненты молока синтезируются либо в молочной железе, либо поступают в него из крови. Такие синтезируемые в молочной железе составные части молока, как казеин, a-лактоалъбумин, b-лактоглобулин и лактоза, образуются только в вымени, их нет ни в каких других органах животного, ни в крови. Витамины, микроэлементы и минеральные вещества поступают в молочную железу из кровяного русла без изменения. Интересно, что молочная железа обладает способностью к значительной концентрации минеральных веществ, например, в ней может быть кальция в 13 раз, фосфора и калия -- в 10 раз больше, чем в крови. В то же время содержание ионов натрия и хлора в молоке здоровых животных ниже, чем в крови.

Хотя принципиально все компоненты молока синтезируются в каждой альвеоле или фильтруются из крови однако можно предположить, что различные составные вещества молока выделяются и разное время.

Синтез молока протекает в пять фаз:

1. Поступление питательных веществ;

2. Синтез отдельных компонентов молока;

3. Накопление компонентов молока;

4. Выделение компонентов молока в альвеолярные полости (мешочки);

5. Поступление из крови компонентов молока в альвеолярные полости (мешочки).

В то время как белки, лактоза и другие гидрофильные компоненты молока могут проникать сквозь полупроницаемые мембраны клеток, жировые капельки образуются посредством выпячивания, разрушения и отрыва клеточных мембран (апокринная секреция). Клеточные мембраны окутывают жировую капельку и становятся оболочкой жирового шарика (рис. 3). Апокринная секреция жира возможна только в том случае, когда в альвеолярной полости устанавливается низкое внутреннее давление, то есть в это время при повышении альвеолярного давления продуцируемого молока, что наблюдается перед доением, в полость альвеолы выделяется все меньше жира, в это же время водорастворимые компоненты проходят сквозь клеточные мембраны.

При выдаивании молока снижается альвеолярное давление, и снова происходит выделение жира. Этим объясняется тот факт, что содержание жира в молоке в процессе доения повышается и последние порции молока особенно богаты жиром. Этим можно объяснить и увеличение жирности молока при снижении удоя, что наблюдается у стародойных коров и в начале острого заболевания животных.

ОБРАЗОВАНИЕ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ

В опытах на изолированном вымени, через которое пропускали кровь и питательные растворы, показано, что казеин, a-лактоглобулин и b-лактоальбумин образуются из свободных аминокислот, которые переходят в эпителиальные клетки из крови. Однако в вымени аминокислоты могут синтезироваться из низкомолекулярных жирных кислот. Микроорганизмами рубца синтезируется 60--70% аминокислот. Имунный глобулин, сывороточный альбумин и ферменты поступают в молоко из крови без изменений.

ОБРАЗОВАНИЕ МОЛОЧНОГО ЖИРА

Можно с уверенностью сказать, что молочный жир не синтезируется из жиров корма. В небольшом объеме при синтезе жира используются липидные фракции крови. Жирные кислоты молочного жира образуются главным образом из простых жирных кислот крови, особенно уксусной и b-гидрооксимасляной, а также из муравьиной, пропионовой, масляной кислот, причем уксусной кислоте отводится первостепенное значение. Биосинтез жирных кислот происходит посредством последовательного добавления ацетата к предельным жирным кислотам с прямой цепью, содержащим 4--16 атомов углерода. При образовании жирных кислот с разветвленной углеродной цепью необходимо присоединение пропионовой или муравьиной кислоты. Глицерин молочного жира образуется почти исключительно из глюкозы крови.

ОБРАЗОВАНИЕ ЛАКТОЗЫ

Лактоза синтезируется в молочной железе. Небольшая часть глюкозы образуется из остатков уксусной кислоты или из дезаминированных аминокислот крови. Однако основное количество молочного сахара синтезируется из молекул глюкозы, которые поступают в вымя из крови. Галактоза, содержащаяся в лактозе, образуется также из глюкозы крови, причем происходит замещение группы ОН на атом С4. В образовании лактозы принимает участие фермент синтетаза лактозы.

ЗНАЧЕНИЕ МОЛОЧНОГО ЖИРА

Молочный жир не только придает специфический вкус молоку, но и определяет интенсивность его окраски (например, сгущенного молока). Во многих видах сыра молочный жир обуславливает образование специфических свойств. Сливки, которые получают при отделении жира от молока, являются исходным материалом для изготовления масла.

Молочный жир в кишечнике не расщепляется, как другие жиры, на глицерин и жирные кислоты, он всасывается в виде жировых шариков путем корпускулярной резорбции. Переваримость гомогенизированного молока повышается, так как размельченные жировые шарики всасываются быстрее. Молочный жир, состоящий из жирных кислот с короткой цепью, быстро разлагается посредством b-окисления. Вследствие легкой усвояемости и хорошей переваримости молочный жир в противоположность другим жирам относительно легко усваивается организмом, и благодаря своим диетическим свойствам используется при заболеваниях обмена веществ. Мнение, что молочный жир и другие животные жиры вследствие высокого содержания в них холестерина приводят к возникновению атеросклероза, ошибочно. Холестерин, содержащийся в продуктах питания, оказывает лишь незначительное влияние на уровень обмена холестерина в плазме крови. Большая часть холестерина плазмы крови, особенно при высококалорийном питании, синтезируется самим организмом.

ФЕРМЕНТЫ МОЛОКА

В состав молока и ходят многочисленные ферменты, из которых изучено более 20. Они относятся к различным фракциям белка. Ферменты молока синтезируются из элементов крови, лейкоцитов или альвеолярных клеток вымени. Среди оригинальных ферментов молока следует различить ферменты, образующиеся в выдоенном молоке вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Все ферменты -- белковые вещества или вещества, содержащие белковые компоненты. Ниже приведены важнейшие ферменты молока.

Гликозидазы: амилазы, лактазы.

Эстеразы. К ним относятся липазы и фосфатазы.

Липазы расщепляют триглицериды на глицерин и жирные кислоты. Нативные (природные) липазы молока в отличие от некоторых микробных липаз неустойчивы к нагреванию (разрушаются при температуре 60°С в течение 20 мин). Их содержание в молоке повышается при мастите и к концу лактации (горький вкус).

Фосфатазы расщепляют эфиры фосфорной кислоты. Разница между щелочными и кислотными фосфатазами состоит в том, что оптимальные условия для действия щелочных фосфатаз при рН 9 -- 10, кислотных -- при рН 4,1. Стабильные к нагреванию кислотные фосфатазы инактивируются при температуре выше 90°С, в то время как щелочные фосфатазы теряют активность при нагревании до 62°С в течение 30 мин и при 72°С в течение 15.

Активность щелочных фосфатаз определяют с целью контроля качества пастеризации длительной (при температуре 62--65°С в течение 30 мин) или кратковременной (при 71--74°С в течение не более 30--40 с).

Оксиредуктазы. К ним относятся ксантоксидаза и пероксидазы.

Ксантоксидаза (фермент Шардингера).

Пероксидазы. В 1 л молока содержится около 100 мг пероксидаз. Предполагают, что в молоке имеется множество форм пероксидаз. Пероксидазы молока гидрируют с перекисью водорода и другими пероксидазами, в то же время они дегидрируют с производными фенола и переходят в хиноны. Пероксидазы теряют активность при температуре выше 80°С.

Активность пероксидаз определяют с целью доказательства проведения высокотемпературной пастеризации

(мгновенной -- при температуре 85°С). Если молоко, подвергшееся кратковременной пастеризации, нагревают в течение 30--40 с до температуры 77°С, то реакция на пероксидазу будет отрицательной. Активность пероксидаз определяют методом гваяколовой и травентоловой проб.

Каталаза. Этот фермент катализирует реакцию расщепления перекиси водорода (Н2О2) на воду и кислород. Каталаза в отличие от пероксидазы не реагирует с другими перекисями. Содержание фермента увеличивается в молозиве и в молоке коров, больных маститом. Каталаза образуется в результате жизнедеятельности лейкоцитов. Поэтому обнаружение ее в молоке может служить для диагностики мастита у коров (каталазная проба по Роедеру).

Протеиназы. Специфические протеиназы молока входят в состав фракции казеина. Протеолитическая активность особенно высока в молозиве.

Синтетаза лактозы. Этот фермент был открыт в 1964 г. Он является микросомным ферментом молока и катализирует синтез лактозы. Фермент состоит из субъединиц белка А и белка Б. Белок Б идентичен а-лактоальбумину.

Лизоцим. Содержится как в женском молоке, так и в коровьем, но в небольшом количестве. Этот лизоцим по содержанию фракций отличается от лизоцима яичного белка. Он причастен к бактерицидной активности молока.

МОЛОКООТДАЧА

Молоко, синтезированное в альвеолярных клетках и накопившееся в полостях молочной железы, извлекается из вымени посредством сосания теленком или путем доения. Корова во время доения непассивна, она активно участвует в процессе молокоотдачи. В результате массажа вымени при сосании или доении железа возбуждается, то есть корова «припускает» молоко. Причем молоко выдавливается из верхних частей молочной железы и скапливается в цистернах железы и сосков. Этот «припуск» молока обуславливается готовностью коровы к молокоотдаче, то есть за счет раздражения, возникающего в вымени в результате массажа сосков, или тепла. По иннервирующим вымя нервным волокнам спинного мозга сигнал поступает в промежуточный мозг -- гипоталамус, а затем в заднюю долю гипофиза. В гипоталамусе происходит образование гормона окситоцина, который накапливается до выделения в кровяное русло в задней доле гипофиза. Однако выделение окситоцина может происходить не только при непосредственном раздражении вымени, но и при наличии зрительных и акустических раздражителей (рис. 4).

Окситоцин, выделяемый в кровяное русло, действует на «припуск» молока, в это время миоапителиальные клетки альвеол молочных протоков начинают сокращаться. При этом альвеолы сжимаются, молочные протоки расширяются и в них накапливается молоко. От начала раздражения до «припуска» молока проходит от 15 до 120 с.

Во время доения давление молока в вымени остается на одинаковом уровне. При опорожнении вымени давление падает до нуля.

Если подготовленную к доению корону не выдоить сразу же, то через 7 --10 мин давление молока снижается до прежнего (как перед подготовкой к доению) уровня. Действие окситоцина продолжается относительно короткое время. Исходя из этого, следует помнить, что корову необходимо выдаивать сразу же после подготовки ее к доению. Если подготовка коровы к доению нарушается (влияние страха, боли и т. д.), то не происходит повышения давления в вымени и, следовательно, «припуска» молока. Причина этого явления -- в выделении адреналина из надпочечной железы в кровяное русло. Если возникает какое-либо нарушение во время доения и выделяется адреналин, то вскоре давление в вымени снижается и выделение молока прекращается.

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ, СУХОГО ВЕЩЕСТВА В МОЛОКЕ И ЕГО УДЕЛЬНАЯ МАССА

Молоко животных различных видов содержит неодинаковое количество воды (%): коровье -- 87,3, козье -- 86,8, овечье -- 80,7, оленье -- 66,9. По содержанию сухих веществ также наблюдаются различия в зависимости от вида животного. Содержание сухих веществ в молоке изменяется и по породам молочного скота (%): джерсейская -- 13,5, бурый скот -- 12,8, высокогорный пестрый -- 12,5, низинный черно-пестрый скот -- 11,3.

В первые недели лактации количество сухих веществ в молоке несколько снижается, а затем к концу лактации опять повышается.

При добавлении к молоку воды или при его обезжиривании изменяется удельная масса молока. Удельную массу, или плотность, определяют как массу, приходящуюся на единицу объема вещества. Если массу обозначим m, а объем -- V, то плотность равна --m/V .

Плотность молока зависит от вида и количества эмульгированных, или коллоидально растворённых (набухших), или полностью растворённых веществ. При добавлении воды плотность молока уменьшается. При повышенном содержании жира плотность молока снижается, в то время как при высоком содержании протеина, молочного сахара и солей она повышается. Плотность цельного молока при температуре 20°С составляет 1,028--1,032, а снятого (обезжиренного) -- 1,032--1,036. Сразу же после дойки плотность молока меньше, чем спустя несколько часов. Эта разница обусловливается изменением состояния жировых шариков, которые при охлаждении молока частично концентрируются. Наибольшая плотность молока -- при температуре ниже 0°С (воды -- при 4°С).

Обычно определяют плотность молока с помощью лактометра по методу гидростатического взвешивания. Старые лактометры градуировали при 15°С, новые -- при 20°С. Лактометр состоит из термометра для определения температуры молока, которую следует учитывать при измерении его удельной массы. Удельную массу выражают в градусах; лактометра. Например, плотность 1,030 равна 30° лактометра.

Если показатель плотности при измерении ее лактометром отклоняется от нормы, то можно предполагать фальсификацию молока. В этом случае необходимо провести дополнительные анализы (определить точку замерзания, рефракцию света в сыворотке с хлором и кальцием, определить количество жира). У коров, больных острым маститом или имеющих высокую температуру при общих заболеваниях, плотность молока снижается.

СОСТАВ ЖЕНСКОГО, КОЗЬЕГО И ОВЕЧЬЕГО МОЛОКА

Женское молоко отличается от коровьего содержанием белков и лактозы, но не количеством жира. В женском молоке находится в среднем 1,0% белка, однако его количество может колебаться от 0,8 до 2,0% . В молочной сыворотке женского молока белков столько же, сколько и в коровьем, в то время как казеина лишь 0,4--0,6%. По белковым фракциям женское молоко отличается от коровьего и в количественном, и в качественном отношении. В казеине женского молока установлена незначительная доля а-казеина при более высоком содержании y-казеина. В молочных белках больше содержится а-лактоальбумина, а b-лактоглобулин полностью отсутствует (что используется для доказательства фальсификации молока). По количеству незаменимых аминокислот в женском и коровьем молото нет существенной разницы. В женском молоке содержится лактозы до 7%, что значительно больше, чем в коровьем (рис. 9).

Содержание жира в женском молоке такое же, как и в коровьем. Однако в женском молоке жировые шарики находятся в тонкодисперсной форме и имеют средний диаметр 0,1--0,2 мкм. В женском молоке, по сравнению с коровьим, содержится незначительная часть жирных кислот с короткой цепью и большая часть -- ненасыщенных жирных кислот.

Козье молоко характеризуется более высоким количеством жира и пониженным содержанием белка и лактозы, чем коровье.

В овечьем молоке жира почти вдвое больше, чем в коровьем. Кроме того, оно отличается более высоким содержанием казеина.

ЗНАЧЕНИЕ МОЛОКА, КАК ИСТОЧНИКА ВИТАМИНОВ, ДЛЯ ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Молоко является важнейшим источником витаминов. Потребность человека в витаминах комплекса В (В2 и В12) удовлетворяется полностью, а в витаминах А, В1, D, фолиевой и пантотеновой кислотах может быть удовлетворена в значительной степени за счет молока и молочных продуктов. Вследствие низкого содержания в молоке аскорбиновой кислоты необходимо дополнять молочное питание овощами и фруктовыми соками.