بررسی عوامل تاثیر گذار بر آزمون الکل در پایداری پروتئین شیر

آزمایش پایداری شیر در برابر اتانول به منظور سنجیدن میزان پایداری پروتئین های شیر انجام می شود.

به این ترتیب اگر پروتئین های شیر از پایداری مناسبی برخوردار باشند امکان ذخیره سازی شیر در کوتاه مدت وجود دارد و در زمان حرارت دادن شیر طی فرآیند پاستوریزاسیون و استرلیزاسیون منعقد نمی شود.

این آزمایش با اتانول 68 درصد به سادگی قابل انجام است بطوری که از یک یا دو حجم اتانول و یک حجم شیر (یک یا دو میلی لیتر اتانول 68%و یک میلی لیتر شیر) استفاده می شود در صورتی که لخته تشکیل شود آزمایش مثبت خواهد شد.

عواملی که باعث مثبت شدن آزمایش پایداری پروتئین شیر در برابر الکل می شود شامل افزایش اسیدیته شیر به بیش از 0/21 درصد، افزایش سطح آلبومین، وجود کلستروم در شیر و افزایش غلظت نمک ها در شیر ورم پستان می شود. معمولا از آزمون الکل به عنوان یک آزمایش غربالگری جهت تشخیص شیر کهنه و اتخاب شیر سالم و مناسب برای تولید فرآودره های لبنی استفاده می شود( Wlstra 1990).

نقش ساختار بر پایداری پروتئین شیر

عمده پروتئین شیر را کازئین حدود 86 درصد و مابقی 28 درصد را پروتئینهای سرم شیر تشکیل می دهد(Manpreet al. 2018).

کازئین شیر از زیر واحد های آلفا، بتا و کاپا (α, β, و κ) تشیل شده است که همراه فسفات کلسیم باعث تشکیل میسل می شوند. به طوری که کاپا کازئین در سطح میسل کازئین و سایر زیر واحد ها در هسته میسل وجود دارد (Holt, 1992; Wlstra 1990).

در واقع مولکول‌های کاپا کازئین با اتصال عرضی با پلیمرهایی دارای پیوند دی سولفیدی ساختاری را تشکیل می دهند به گونه‌ای که سرهای آبدوست به سرم شیر و مناطق آبگریز به هسته میسل متصل می‌شوند. پاراکازین با ایجاد چنین ساختاری علاوه بر اینکه عامل اصلی نگه داشتن میسل به حالت معلق می باشد همچنین به آسانی پس از قرار گرفتن شیر در معده گوساله به آسانی هیدرولیز و منعقد می شود اجازه می دهد که به راحتی قابل هضم باشد(Wlstra 1990).

میسل کازئین تقریباً کروی است، از واحدهای کوچکتر به نام میسل های فرعی ساخته شده است که عمدتاً حاوی کازئین می باشند و از نظر ترکیب متفاوت هستند.

به طور کلی، دو نوع اصلی میسل فرعی وجود دارد، یک نوع عمدتاً از آلفا و بتا و دیگری از آلفا و کاپا تشکیل شده اند که توسط خوشه های فسات کلسیم به هم متصل شده اند به این ترتیب میسل های فرعی به هم متصل می شوند و تشکیل میسل را می دهند به طوری که انتهای زنجیره های مولکولی میسل کاپا کازین در سطح بیرونی میسل کروی بزرگ قرار می گیرد و با نیروی دافعه و الکترو استاتیک از تجمع زیاد میسل های کوچک ممانعت می کند و مسئول پایداری میسل ها است (Walstra, 1999).

بنابر این هر عاملی باعث تغییر نیروی دافعه بین میسل ها شود منجر به رسوب پروتئین های شیر می شود برای مثال کاهش pH شیر غلظت یونهای هیدروژن افزایش یافته که باعث تداخل در توزیع بار الکتریکی پروتئین کازئین و رسوب آن می شود.

همانطور که اشاره شد انتهای آبدوست میسل ها و در برابر واکنش یون پایدار است در حالی که α- و β-کازئین هنگام تماس با یون کلسیم شیر ناپایدار هستند.

بنابراین وجود یون های کلسیم در شیر افزایش غلظت کلسیم یونی شیر ممکن است بارهای منفی میسل های کازئین و قدرت دافعه الکترواستاتیکی بین آنها را کاهش دهد که باعث کاهش مقاومت کازئین برای تشکیل لخته در طول تماس با اتانول یا در طی عملیات حرارتی شیر می شود(Barros et al. 1999).

عوامل دیگری مانند عوامل محیطی ماندگاری شیر افزایش بار میکروبی شیر و افزودن ترکیبات مختلف به شیر و عوامل تغذیه ای و مدیریتی بر مثبت شدن تست الکل شیر موثر هستند.

تاثیر عوامل محیطی و مدیریتی بر پایداری پروتئین شیر

عوامل محیطی مانند فصل، مرحله شیردهی، سن گاو و تعداد سلول های سوماتیک بر پروتئین کل و میزان آن تاثیر گذار است و می تواند در مثبت شدن آزمون پایداری الکل موثر باشد (Ng-Kwai-Hang et al. 1982).

بطوری که مطالعات نشان داده با افزایش سن درصد آلفا کازئین افزایش و بتا کازئین کاهش می باید اما کاپا کازئین تحت تاثیر سن قرار نمی گیرد(Davies et al. 1977).

مرحله شیردهی نیزمی تواند بر سهم کازئین های شیر تاثر گذار باشد بطوری که نتایج مطالعات نشان داده در ابتدای دوره شیر دهی الفا کازئین افزایش و بتا کازئین کاهش می باید، اواسط و اواخر دوره شیر دهی تغییری در درصد کازئین ها ندارد (Davies et al. 1977). هم چنین مطالعات نشان داده با افزایش تعداد سلول های سوماتیک شیر درصد بتا کازئین و الفا کازئین کاهش می یابد که نشان دهنده مستعد بودن این زیر واحدهای کازئین به پروتئولیز می باشد. نتیجه سهم کاپاکازئین افزایش می یابد(Haenlein et al.).

رعایت مسائل بهداشتی گله گاوهای شیری خصوصاً در عملیات شیردوشی، شست و شو و ضد عفونی دورهای دستگاه شیر دوش و خطوط لوله شیردوشی موضوعات مهمی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند. نظافت پستان و سرپستانک ها عامل بسیار مهمی است که بر عفونت ناشی از میکروارگانیسم های محیطی تاثر می گذارد.

مطالعات متعددی نشان داده است بین نظافت و نرخ عفونت جدید یا تعداد سلول های سوماتیک ارتباط وجود دارد. چند روز یک بار سلامت پستانها از نظر ورم پستان به روش کالیفرنیایی مورد بررسی قرار گیرند. نفوذپذیری رگ های خونی در ورم پستان افزایش می یابد و ترکیبات مختلف خون مستقیم وارد شیر می شود.

این ترکیبات شامل آنزیم هایی هستند که ترکیب شیر را با شکستن کازئین و چربی تغییر می دهند. کازئین کاهش می یابد زمانی که تعداد سلول های سوماتیک بالا باشد کلسیم نیز به دو سوم کاهش و نمک افزایش می یابد. این تغییرات متنوع در ترکیب شیر ماندگاری شیر را کاهش می دهد.

نکاتی که باید در جهت حفظ شیر سالم رعایت شود

• وقتی داروها بر اساس دستورالعمل برچسب استفاده می شوند، رعایت زمان دور ریختن یا خارج نمودن گاو از لیست گاوهای دوشا نیز باید رعایت شود.
• هنگام استفاده بیش از میزان مصرف درج شده در برچسب زمان دور ریخت شیر بر اساس دستور دارو مهم نیست؛باید بر طبق دستور دامپزشک مدت زمان دور ریخن شیر را راعایت کنید.
• حتی اگر یک کوارتر تیمار شود، شیر تمام کوارتر ها باید دور ریخته شود.
• اگرگاوی که درمان شده، در انتهای خط شیردوشی دوشیده شود، خط تحویل را از مخزن قبل از انجام شیردوشی جدا کنید.
• شیر گاو های تیمار شده را با مخزن شیر مجزا شیردوشی نمائید.
• دوشیدن گاوهای تیمار شده در انتهای دوشیدن گاوها امن تر است.
• اگر ماشین شیروشی بطور تصادفی به پستان گاو تیمار شده متصل شود، حتب به مدت چند ثانیه، باید بلافاصله شیردوشی را متوقف کنید، خط شیردوشی و واحد شیردوشی را تخلیه کنید. محتوی مخزن شیر را آزمایش کنید و در صورت مثبت بودن آزمایش، شیر باید درو ریخته شود. شستشو، تمیز نمودن و ضد عفونی کردن سیستم شیردوشی قبل از انجام شیردوشی انجام شود.

تاثیر عوامل تغذیه ای بر پایداری پروتئین شیر

ترکیبات شیر مرتبط با پایداری شیر را می توان مستقیماً توسط وضعیت تغذیه و متابولیک گاوهای شیری تغییر داد (Marques et al. 2011; Barbosa et al. 2012; Fischer et al. 2012).

در این رابطه باربوسا و همکاران (2012) گزارش کردند غلظت کازین شیر گاوهایی که با کمبود مواد مغذی مواجه بودند در مقایسه گاوهایی که با جیره‌های متعادل تغذیه می‌شدند، پایین تر و در نتیجه پایداری اتانول پایین‌تری داشتند. اسیدوز متابولیکی نیز می تواند پایداری شیر را به روش‌های مختلف کاهش دهد (Marques et al., 2011).

اسیدوز متابولیک گاوهای شیری، از طریق عمل هورمونهای پاراتیروئید و 1،25-دی هیدروکسی کوله کلسیفرول، غلظت یون کلسیم شیر را افزایش داده و پایداری پروتئین شیر را کاهش می دهد (Marques et al. 2011). علاوه بر غلظت یون کلسیم و پاراکازئین، سایر ترکیبات موجود در شیر مانند تشکیل کمپلکس های پروتئین بتالاکتو گلوبولین با پارا کازین در میسل، نیتروژن اوره ای شیر، دما، pH و غلظت سیترات و فسفات در شیر نیز بر پایداری اتانول شیر موثرهستند(Jeurnink and De Kruif, 1995 ؛ Singh, 2004 ؛ Lewis, 2011).

مارتینز و همکاران 2015 در بررسی اثر اختلاف آنیون-کاتیون بر تولید و پایداری پروتئین شیر گزارش کردند غلظت یون کلسیم آزاد شیر و کاپا کازئین در شیر با کاهش اختلاف آنیون-کاتیون جیره افزایش می یابد، در حالیکه نیتروژن اورهای شیر و بتا لاکتوگلوبولین کاهش می یابد.

این تغییرات منجر می شود، پایداری شیر نسبت به اتانول و در حین حرارت دهی در دمای 140 درجه سانتیگراد به صورت خطی با کاهش اختلاف آنیون-کاتیون به دلیل تغییرات در تعادل یونی شیر و برهمکنش بین پروتئین های شیر در میسل کاهش یابد.

بنابراین، نتایج این محققین نشان می‌دهد که کنترل تغییرات متابولیک در گاوهای شیرده برای حفظ تعادل وضعیت اسید-باز خون نقش مهمی در حفظ پایداری شیر در برابر اتانول و در طول عملیات حرارتی دارد.

منابع:

1. Barbosa, R. S., V. Fischer, M. E. R. Ribeiro, M. B. Zanela, M. T.Stumpf, G. J. Kolling, J. Schafhauser Junior, L. E. Barros, and A. S. Egito. 2012. Electrophoretic characterization of proteins and milk stability of cows submitted to feeding restriction. Pesqui. Agropecu. Bras. 47:621–628. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X2012000400019.
2. Barros, L., N. Denis, A. Gonzalez, and A. Nunez. 1999. Prueba del alcohol en leche y relacion con 6alico ionico. Pract. Vet. 9:13–15.
3. Davies, D. T., and A.J.R. Law. 1977. The composition of whole casein from the milk of Ayrshire cows. J. Dairy Res. 44: 447
4. Fischer, V., M. E. R. Ribeiro, M. B. Zanela, L. T. Marques, A. S.Abreu, S. C. Machado, V. Fruscalso, R. S. Barbosa, and M. T.Stumpf. 2012. Unstable nonacid milk: A solvable problem? Rev.Bras. Saude . Prod. Anim. 13:838–849.
5. Haenlein, G.F.W., L. H. Schultz, and J. P. Zikakis. 1973. Composition of proteins in milk with varying leucocyte counts. J. Dairy Sci. 56:1017.
6. Holt, C. 1992. Structure and stability of casein micelles. Adv. Prot. Chem. 43:63–151.
7. Lewis, M. J. 2011. The measurement and significance of ionic calcium in milk – review. Int. J. Dairy Technol. 64:1–13. http://dx.doi.org/10.1111/j.1471-0307.2010.00639.x.
8. Levesque, P 2004. Less Mastitis Better Milk .2004. Hoard’s Dairyman (January 1, 2004)
9. Manpreet,K. G. 2018. Understanding and predicting storage stability of UHT milk. College of Health and Biomedicine Institute of Sustainable Industries and Liveable Cities. Thesis of Doctor of Philosophy.
10. Marques, L. T., V. Fischer, M. B. Zanela, M. E. R. Ribeiro, W. StumpfJunior, and C. M. Rodrigues. 2011. Milk yield, milk composition and biochemical blood profile of lactating cows supplemented with anionic salt. R. Bras. Zootec. 40:1088–1094. http://dx.doi. Org/10.1590/.
11. Martins C. M. M. R., Arcari M. A., Welter K.C., Netto A.S., Oliveira C.A.F. and Santos M.V. 2014. Effect of dietary cation-anion difference on performance of lactating dairy cows and stability of milk proteins. Journal of dairy science J. Dairy Sci. 98 :1–12
12. Ng-Kwai-Hang, K. F., J. F. Hayes, J. E. Moxley, and H. G. Monardes. 1982. Environmental influences on protein content and composition of bovine milk. J. Dairy Sci. 65:1993
13. Singh, H. 2004. Heat stability of milk. Int. J. Dairy Technol. 57:111–119. http://dx.doi.org/10.1111/j.1471-0307.2004.00143.x.
14 . Walstra, P. 1999. Casein sub-micelles: do they exist? Int. Dairy J.9:189–192. http://dx.doi.org/10.1016/S0958-6946(99)00059-X.
15.Walstra, P. 1990. On the stability of casein micelles. J. Dairy Sci. 73:1965–1979.