Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

УДК 636.2.034; 637.045

DOI: 10.31857/S2500262720060125

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

БЕЛКОВ МОЛОКА КОРОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ

И ЕЕ ПОМЕСЕЙ С МОНБЕЛЬЯРДСКОЙ

Г.Н. Левина, доктор сельскохозяйственных наук,

М.Г. Максимчук, аспирант, В.М. Артюх, доктор сельскохозяйственных наук

Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста,

142132, Московская область, Дубровицы

E-mail: gnlevina@yandex.ru

Актуальность исследований заключается в поиске селекционных приемов повышения массовой доли белка и его био-

логической ценности в молоке коров черно-пестрой породы. Цель исследований - изучение аминокислотного состава и

биологической ценности белка молока коров черно-пестрой породы и ее помесей с монбельярдской для определения пер-

спективы использования последней в коммерческих стадах черно-пестрого скота. Установили, что массовая доля белка

в молоке помесных полукровных животных (½МБх½ЧП) составляла 3,50%, что выше, чем у сверстниц черно-пестрой

породы, на 0,26%. При полном наборе и практически равной доле незаменимых аминокислот в белке молока помесных и

чистопородных коров - по 48,0%, помесные, уступая по содержанию триптофана, имели достоверное превосходство по

незаменимым аминокислотам: изолейцину, лизину, тирозину, треонину и заменимым: аланину, аргинину и аспарагино-

вой кислоте + аспарагин. Это дает основание рекомендовать использование монбельярдов в коммерческих стадах коров

черно-пестрой породы для повышения массовой доли белка и улучшения его аминокислотного состава.

AMINO ACID COMPOSITION AND BIOLOGICAL VALUE

OF PROTEINS MILK FROM BLACK-AND-WHITE COWS

AND THEIR CROSSBREEDS FROM MONTBELIARD

Levina G.N., Maksimchuk M.G., Artyukh V.M.

Federal Science Center for Animal Hasbandry,

142132, Moskovskaya oblast, Dubrovitsi

E-mail: gnlevina@yandex.ru

The relevance of research is to search for selection methods to increase the mass fraction of protein and its biological value in

the milk of Black-and-white cows. The purpose of the research was to study the amino acid composition and biological value of

milk protein in cows of modern Black-and-white breed and its crossbreeds with the Montbeliard breed to determine the prospects

of using this breed in commercial herds of Black-and-white breed. It was found that the mass fraction of protein in the milk of

crossbred animals (½MB½BaW) was 3.50%, which is higher than that of peers of the Black-and-white breed by 0.26%. With a full

set and almost equal proportion of essential amino acids in the milk protein of crossbred and purebred cows - 48.0%, crossbred,

inferior-in terms of tryptophan, had a significant superiority in essential amino acids: isoleucine, lysine, tyrosine, threonine and

interchangeable: alanine, arginine and aspartic acid + asparagine. This makes it possible to recommend the use of Monbellards in

commercial herds of black-and-white cows to increase the mass fraction of protein in milk and improve the amino acid composition

of its protein.

Ключевые слова: черно-пестрая порода, монбельярдская

Key words: Black-and-white breed, Montbeliard breed,

порода, генотипы, аминокислоты, биологическая ценность

genotypes, amino acids, biological value of proteins, amino acid

белков, аминокислотный коэффициент усвояемости белков

coefficient of protein assimilation

Черно-пестрая порода в Российской Федерации по

Принимая во внимание позитивный мировой опыт

численности поголовья занимает первое место, состав-

использования на молочных породах монбельярдской

ляя 51,01% [1]. Совершенствование ее на протяжении

(МБ), нами был поставлен эксперимент по скрещива-

почти четырех десятилетий осуществлялось при исполь-

нию монбельярдских быков с черно-пестрыми корова-

зовании голштинской породы в качестве улучшающей.

ми в нашей стране. В числе изучаемых аспектов была

Однако в процессе работы с отечественной черно-пе-

массовая доля белка в молоке и его биологическая цен-

строй породой зачастую игнорировали функциональные

ность, так как белок находится на первом месте селек-

особенности голштинов, которые привели к сокращению

ционного приоритета и в значительной степени гене-

продуктивного долголетия, изменению качественного

тически детерминирован [8, 9].

состава молока и другим негативным проявлениям [2, 3].

В питании человека и животных важнейшей эво-

Сложившиеся обстоятельства вызвали необходимость

люционно-выработанной составляющей является по-

поиска новых эффективных приемов селекции молочно-

требность в белке и, прежде всего, в эссециальных

го скота, разработкой которых озадачены ученые разных

(незаменимых) аминокислотах. Являясь мономерными

стран [4, 5]. В последнее время проявился глобальный

звеньями белков, аминокислоты представляют собой

интерес к такому направлению в селекции как скрещи-

исходные вещества для синтеза белка и в значительной

вание молочных пород, в частности и голштинской, с

степени определяют его свойства. Из 20 аминокислот,

комбинированными породами (симментальской, монбе-

присутствующих в пищевых белках, часть из них яв-

льярдской, бурой швицкой), что позволило улучшить у

ляются незаменимыми для человека (лейцин, изолей-

потомства состав молочных компонентов, воспроизво-

цин, лизин, метионин, цистеин, фенилаланин, тирозин,

дительные качества, продуктивное долголетие, функци-

треонин, триптофан, валин, гистидин). Источником

ональное состояние, устойчивость коров к метаболиче-

полноценного белка являются продукты животного

ским и неинфекционным заболеваниям [6, 7].

происхождения, которые усваиваются организмом че-

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

ловека на 93-96%. Уникальность молока как пищево-

лять степень их переваривания. PDCAAS рассчитыва-

го продукта заключается в том, что оно практически

ли по формуле:

полностью снабжает организм незаменимыми пита-

тельными веществами, причем в той форме, которая

обеспечивает процесс их усвоения пищеварительной

системой. Белки молока, в отличие от фибриллярных

белков мяса, являются глобулярными и присутствуют

где А₁ - количество лимитирующей аминокислоты (г)

в коллоидной форме. Величина и структура мицелл ка-

в 100 г белка молока;

зеина обеспечивает возможность их коагуляции в же-

А₂ - количество этой же аминокислоты (г) в 100 г

лудке, предотвращая быстрый переход большой массы

«эталонного» белка;

белка в толстый кишечник.

K - доля истинной усвояемости белков молока

В молоке содержится больше таких незаменимых

(К=95%).

аминокислот как метионин, триптофан, изолейцин,

Лимитирующую аминокислоту (А₁) определяли по

чем в рыбе, мясе и растительных белках. Протеины мо-

минимальному значению аминокислотного числа кон-

лока выполняют разнообразные жизненные функции:

кретной незаменимой аминокислоты по формуле:

являются основой структурных единиц (белок клеточ-

ных мембран), участвуют в передаче информации (гор-

моны), защите организма (лизоцим, иммуноглобулин)

и другие. Молочные белки являются источником не

только незаменимых аминокислот, но и минеральных

где А - количество незаменимой кислоты (г) в 100 г

веществ. В белке оболочек жировых шариков содер-

белка молока.

жится значительное количество фосфолипидов, арги-

Для оценки биологической ценности белков моло-

нина и треонина - аминокислот, нормализирующих

ка использовали утвержденный в 2011 году ФАО/ВОЗ

процессы роста и развитие организма. Доля молочных

состав эталонного белка (А₂) [13], который отражает

белков от общего количества потребляемого протеи-

потребность в незаменимых аминокислотах детей в

на в развитых странах составляет для взрослых около

возрасте от 2-5 лет, считающуюся самой высокой от-

20%, для детей дошкольного возраста - около 50-60%,

носительно других возрастных групп.

в развивающихся странах - менее 6% [10].

Полученный в эксперименте цифровой материал

Белки оценивают по их биологической ценности,

обработан методом вариационной статистики по алго-

которая определяется тем количеством белков организ-

ритмам [14] с использованием компьютерной програм-

ма, которое может быть синтезировано из 100 г про-

мы Microsoft Office «Excel». Достоверность разности

теина, поступившего с пищей. Белки молока имеют

между показателями определялась с использованием

высокую биологическую ценность, уступая по этому

критериев непараметрической статистики для связан-

качеству только яичным белкам.

ных совокупностей и была рассчитана по Стьюденту.

Цель исследований - изучение аминокислотного

Результаты и обсуждение. По массовой доле белка

состава и биологической ценности белка молока коров

в молоке дочери монбельярдских быков превосходили

черно-пестрой породы и ее помесей с монбельярдской

сверстниц черно-пестрой породы на 0,26% (3,50% про-

для определения перспективы использования послед-

тив 3,24%).

ней в коммерческих стадах черно-пестрого скота, име-

Исследования аминокислотного состава белков

ющего высокую кровность по голштинам.

молока, представленные в таблице 1, позволили вы-

Методика. Экспериментальные исследования про-

яснить, что в молоке животных обеих групп имеется

водили в 2016-2019 гг. в СПК «Колхоз имени Горина»

полный набор и высокая концентрация незаменимых

Белгородской области, поголовье коров в котором со-

и заменимых аминокислот. Среди незаменимых ами-

ставляет 2500 голов с продуктивностью 8564 кг мо-

нокислот наибольшим количеством характеризова-

лока при массовой доле белка 3,23% и жира - 3,73%.

лись фенилаланин + тирозин, лизин, лейцин, валин,

Содержание животных беспривязное в условиях со-

наименьшим - триптофан. Высокую концентрацию

временного молочного комплекса. Были сформирова-

заменимых аминокислот в белке имели глутаминовая

ны две группы коров по 35 голов в каждой, аналоги

кислота + глутамин, пролин, аспарагиновая кислота +

по возрасту и дате отела. В 1 группу вошли помесные

аспарагин, а наименьшую - аланин, глицин.

полукровные животные, полученные от скрещивания

Общая доля незаменимых аминокислот в белке мо-

монбельярдских быков с коровами черно-пестрой по-

лока коров подопытных групп практически не разли-

роды (½МБх½ЧП), во 2 - чистопородные черно-пе-

чалась - по 48,0%, аминокислотный индекс составил

стрые (ЧП).

0,94, то есть был практически на уровне показателей

Для определения аминокислотного состава, учиты-

отечественных пород (симментальской и других) - от

вая по выборкам групп средние данные по массовой

0,93 до 1,16 [15].

доле белка и жира, отбирали на 4-5 месяце первой

Помесные коровы имели достоверное превосход-

лактации пробы от 4 коров из каждой группы. При вы-

ство над чистопородными по содержанию в белке

полнении исследований руководствовались общепри-

незаменимых аминокислот - изолейцина, лизина, ти-

нятыми методиками. Аминокислотный состав белков

розина, треонина; заменимых - аланина, аргинина и

молока определяли методом высокоэффективной жид-

аспарагиновой кислоты + аспарагин и уступали по со-

костной хроматографии на жидкостном хроматографе

держанию триптофана. Однако коэффициент вариации

Shimadzu LC-20 Prominence (Япония) [11].

его был выше у коров 1 группы, причем при большей

Для установления биологической ценности исполь-

массовой доле белка в молоке. В целом коэффициен-

зовали аминокислотный коэффициент усвояемости

ты вариации содержания аминокислот в молоке коров

белков (Protein digestibility-corrected amino acid score

обеих групп были невысокими, но величины различа-

(PDCAAS)), рекомендованный ФАО/ВОЗ в 1993 году

лись между группами (табл. 2).

[12]. Этот метод позволяет контролировать не только

Биологическая ценность белков определяется сба-

концентрацию эссециальных аминокислот, но опреде-

лансированностью содержащих в них незаменимых

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Табл. 1. Аминокислотный состав белков молока

Аминокислота

В нмоль/мл

В % от общего состава молока

В % от общего белка

1 группа

2 группа

1 группа

2 группа

1 группа

2 группа

Незаменимые, всего, ∑(А )

2035,39

1821,91

1,70

1,57

48,54

47,63

Валин

297,73±9,96

269,56±13,19

0,21±0,007

0,19±0,007

5,97±0,033

5,90±0,112

Гистидин

104,28±3,26

93,61±4,64

0,09±0,003

0,09±0,004

2,70±0,024

2,65±0,056

Изолейцин

223,02±7,50*

197,08±8,07

0,18±0,006*

0,16±0,005

5,01±0,018*

4,84±0,057

Лейцин

420,62±13,99

381,61±17,22

0,33±0,011

0,31±0,011

9,44±0,034

9,35±0,142

Лизин

329,04±13,81

289,52±13,35

0,29±0,012

0,26±0,010

8,23±0,069*

7,91±0,138

Метионин + цистеин

96,70±3,94

91,26±3,64

0,09±0,004

0,08±0,002

2,47±0,054

2,54±0,026

Тирозин

155,56±6,84

138,85±4,24

0,17±0,007

0,16±0,003

4,82±0,047*

4,71±0,006

Треонин

216,06±9,70*

188,25±6,56

0,15±0,007*

0,14±0,003

4,40±0,05***

4,19±0,016

Триптофан

29,00±0,85

24,18±4,67

0,03±0,001

0,03±0,0004

0,77±0,014**

0,84±0,006

Фенилаланин

163,38±5,41

148,00±5,68

0,16±0,006

0,15±0,004

4,73±0,019

4,69±0,038

Заменимые, всего, ∑ (А₁)

2401,73

2160,13

1,81

1,67

51,53

51,97

Аланин

182,41±8,36*

152,76±4,52

0,10±0,004*

0,08±0,002

2,78±0,028***

2,54±0,004

Аргинин

114,01±3,72*

100,94±3,29

0,12±0,004*

0,11±0,002

3,40±0,015***

3,28±0,012

Аспарагиновая кислота +

336,52±14,00

296,48±13,16

0,27±0,011

0,24±0,008

7,65±0,076*

7,37±0,116

аспарагин

Глицин

142,26± 4,69

134,17±3,54

0,06±0,002

0,06±0,001

1,83±0,020

1,88±0,004

Глутаминовая кислота +

856,01±31,68

772,69±35,09

0,75±0,027

0,70±0,025

21,32±0,020

22,27±0,342

глутамин

Пролин

466,04±17,45

428,91±17,27

0,32±0,012

0,30±0,009

9,17±0,102

9,23±0,101

Серин

304,48±13,81

274,18±9,40

0,19±0,008

0,18±0,004

5,38±0,057

5,40±0,025

Отношение ∑(А ) / ∑(А₁)

0,94

*Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

аминокислот по отношению к идеальному белку (шка-

ния других незаменимых аминокислот молока. При

лы ФАО/ВОЗ), а также эффективностью их исполь-

высокой природной усвоямости белков молока (95%),

зования человеческим организмом. Для синтеза соб-

организмом человека будет использовано 100% от по-

ственных белков организму человека необходимо не

ступивших эссециальных аминокислот при аминокис-

только достаточное количество каждой незаменимой

лотном коэффициенте усвояемости белков молока ко-

аминокислоты, но важно их соотношение. Недостаток

ров 1-ой группы 102% и коров второй группы - 104%.

хотя бы одной эссециальной аминокислоты ограни-

Незаменимая аминокислота метионин является

чивает использование всех остальных аминокислот в

предшественником цистеина и таурина, имеет важное

процессе жизнедеятельности организма [16].

значение при синтезе этих веществ. Она также извест-

Расчитанные показатели биологической ценности

на своими антиоксидантными свойствами, что делает

белков молока (табл. 3) свидетельствуют о том, что

ее отличным защитником от свободных радикалов и

аминокислотное число незаменимых аминокислот ва-

токсинов. Аминокислота вступает в реакции с вредны-

рьирует в широком диапазоне: у коров 1 группы от 1,07

ми веществами, защищая клетки от разрушения, спо-

для совокупности метионин+цистеин до 2,33 - фени-

собствует очищению организма от токсинов и тяжелых

лаланин+тирозин; у коров 2 группы по тем же амино-

металлов. Метионин в метаболизме ответственен за

кислотам - от 1,10 до 2,29. Поэтому сумма метиони-

биосинтез различных веществ, например, адренали-

на и цистеина в обеих группах в данном случае будет

на, карнитина, гистидина и глутатиона. Помимо это-

лимитирующей и определяющей уровень использова-

го, он стимулирует клеточную регенерацию печени,

Табл. 2. Коэффициенты вариации содержания аминокислот в белке молока коров подопытных групп, %

Группа

Незаменимые аминокислоты

Валин

Гистидин

Треонин

Изолейцин

Лейцин

Лизин

Метионин + цистеин

Тирозин

Триптофан

Фенилаланин

1,12

1,77

2,22

0,73

0,71

1,67

4,4

1,95

3,7

0,81

3,8

4,25

0,75

2,35

3,03

3,48

2,05

0,24

1,31

1,63

Группа

Заменимые аминокислоты

Аланин

Аргинин

Аспарагиновая кислота +

Глицин

Глутами-новая кислота +

Пролин

Серин

аспарагин

глутамин

2,05

0,9

1,98

2,17

0,19

2,23

2,07

0,35

0,72

3,14

0,43

3,22

2,19

0,91

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Табл. 3. Биологическая ценность белка молока коров подопытных групп

Аминокислота

Эталон ФАО/ВОЗ

Содержание, г/100 г

Аминокислотное число

содержание, г/100 г

аминокислотное число

1 группа

2 группа

1 группа

2 группа

Изолейцин

3,0

1,0

5,0

4,8

1,67

1,61

Лейцин

6,1

1,0

9,4

1,55

1,53

Лизин

4,8

1,0

8,2

7,9

1,71

1,65

Метионин + цистеин

2,3

1,0

2,5

1,07

1,10

Фенилаланин + тирозин

4,1

1,0

9,5

9,4

2,33

2,29

Треонин

2,5

1,0

4,4

4,2

1,76

1,68

Триптофан

0,66

1,0

0,8

1,17

1,27

Валин

4,0

1,0

6,0

5,9

1,53

1,51

Гистидин

1,6

1,0

2,7

2,6

1,69

1,65

Всего

29,06

48,5

47,5

Усвояемость белков молока, %

Аминокислотный коэффициент усвояемости белков (PDCAAS), %

102

104

предотвращая развитие таких серьезных заболеваний

D., Robinson A., Leslie K.E. Short communication: Genetic

как гепатит, цирроз, жировая печеночная дистрофия и

parameters for measures of calf health in a population of

многих других, уменьшает уровень гистамина в крови,

Holstein calves in New York State // J. Dairy Science. -

тем самым блокируя вспышки аллергических реакций.

2011. - Vol. 94. - P.6181-6187.

Метионин является серосодержащей аминокислотой,

6. Heins B.J., Hansen L.B., De Vries A. Survival, lifetime

следовательно, компенсирует дефицит данного веще-

production, and profitability of crossbreds of Holstein with

ства в организме. Цистеин же разрушает слизь в дыха-

Normande, Montbéliarde, and Scandinavian Red compare

to pure Holstein cows // J. Dairy Science. -2012. - Vol.

тельных путях, ускоряя процессы выздоровления при

95(2). - P. 1011-1021.

заболеваниях органов дыхания, и играет важную роль

7. Dezetter C., Leclerc H., Mattalia S., Barbat A., Boichard D.,

в активизации лейкоцитов и лимфоцитов [17].

Ducrocq V. Inbreding and Crossbreeding parameters for

Таким образом, установили, что содержание белка

production and fertility traits in Holstein, Montbeliearde

в молоке помесных животных (½МБ х ½ЧП) на 0,26%

and Normande cows // J. Dairy Science. - 2015. - Vol.

выше, чем у сверстниц черно-пестрой породы. При

98(7). - P. 4904-4913.

практически равной доле незаменимых аминокис-

8. Жебровский Л.Г. Селекция животных: учеб. для вузов.

лот в белке молока помесных и чистопородных коров

- СПб.: Лань, 2002. - 254 с.

(48,0%), помесные животные, уступая по содержанию

9. Снопова A.A. Пути повышения белковости молока. -

триптофана, имели достоверное превосходство по та-

M.: Россельхозиздат, 1985. - 84 с.

ким незаменимым аминокислотам как изолейцин, ли-

10. Тёпел А. Химия и физика молока. - СПб.: Профессия,

зин, тирозин, треонин и заменимым - аланин, аргинин

2012. - 832 с.

и аспарагиновая кислота + аспарагин. Это дает основа-

11. ГОСТ 32201-2013 (ISO13904: 2005). Корма, комбикор-

ние рекомендовать использование скрещивания монбе-

ма. Метод определения содержания аминокислот. -

льярдов с коровами черно-пестрой породы в коммер-

Введ. 2015-07-1. - М.: Стандартинформ, 2016. - 19 с.

ческих стадах для повышения массовой доли белка и

12. Schaafsma G. Advantages and limitations of the protein

улучшения его аминокислотного состава.

digestibility-corrected amino acid score (PDCAAS) as

a method for evaluating protein quality in human diets //

Литература

Brit. J. Nutr. - 2012. - Vol. 108. - Р. 333-336.

1. Ежегодник по племенной работе в молочном ското-

13. Protein quality evaluation: report of the Joint FAO/WHO

водстве в хозяйствах Российской Федерации (2018)

Expert Consultation. -Rome: FAO, 1991. - 66 p. Ре-

[Текст]. - М.: ФГНУ ВНИИплем, 2019. - 272 с.

жим доступа: http://apps.who.int/iris/bitstream /10665

2. Bjelland D.W., Weigel K.A., Vukasinovic N., Nkrumah

/38133/l /9251030979 eng.pdf.

J.D. Evaluation of inbreeding depression in Holstein

14. Dietary protein quality evaluation in human nutrition:

cattle using whole-genome SNP markers and alternative

Report of an FAO Expert Consultation. - Rome: FAO,

measures of genomic inbreeding // J. Dairy Science. -

2013. - 66 p. Режим доступа: http://www.fao.Org/3/a-

2013.- Vol. 96. - P. 4697-4706.

i3124e.pdf.

3. Heins B.J., Hansen L B., Seykora A.J. Crossbreds

15. Мусенко И.В. Продуктивные и биологические осо-

of Normande-Holstein, Mоntbeliarde-Holstein, and

бенности коров основных молочных пород в условиях

Scandinavian Red-Holstein compared to pure Holsteins for

интенсивной технологии: автореф. дис. …канд. с-х.

days to first breeding, first service conception rate, days open,

наук: 06.02.04. - Мичуринск-наукоград: 2017. - 23 с.

and survival // J. Dairy Science. - 2005. - Vol. 88 - Р. 93.

16. Lewis J.L. The regulation of protein content and quality in

4. O’Neill C.J., Swain D.L., Kadarmideen H.N. Evolutionary

national and international food standards.// Brit. J. Nutr. -

process of B. taurus cattle in favorable versus unfavorable

2012. - Vol. 108 (Suppl S2). - Р. 212-221.

environments and its implications for genetic selection //

17. Лысиков Ю.А. Аминокислоты в питании человека //

Evolutionary Applications. - 2010. - Vol. 3. - P.422-433.

Экспериментальная и клиническая гастроэнтероло-

5. Henderson L., Miglior F., Sewalem A., Wormuth J., Kelton

гия. - 2012. - №2. - С. 88-104.

Поступила в редакцию 17.07.20

После доработки 21.09.20

Принята к публикации 30.09.20