Соматические клетки в молоке

 

Ценность молока как продукта питания и сырья для молочной промышленности определяется его химическим составом, санитарным состоянием и технологическими свойствами. С 1987 г. практически по всем регионам России наблюдается снижение качества молока за счет высокой бактериальной обсемененности, повышенного содержания соматических клеток и кислотности.

В молоке как здоровых, так и больных коров, но в значительно больших количествах, присутствуют соматические клетки. Клетки являются микроскопическим материалом для всех тканей и органов, в том числе тканей молочных проходов, участвующих в секреции и выведении молока из вымени. В вымени происходит постоянное обновление клеток, при этом старые клетки отторгаются, например, из эпителиальной ткани молочных каналов. В здоровом вымени добавляются клетки защитной системы организма – лейкоциты. В отличие от бактерий, соматические клетки постоянно присутствуют в молоке, но, естественно, не размножаются. К соматическим клеткам относятся любые клетки организма, кроме половых. По происхождению различают клетки вымени и крови. Клетки вымени (эпителиальные клетки) попадают в молоко из молоковыводящих каналов. Они образуются в вымени в ходе естественного старения и обновления и являются постоянной составной частью молока. В молоке здоровой коровы они составляют 60 – 70 % общего количества соматических клеток. Остаток (30 – 40 %) – это клетки крови, в частности лейкоциты, прежде всего нейтрофильные гранулоциты, которые могут поглощать инородные тела И в молочной железе играют защитную функцию. Защищая вымя от инфекций, лейкоциты сближаются с вторгшимися бактериями хемотоксически.

В 1 мл нормального молока содержится от 100 до 500 тыс. соматических клеток, из которых 90 % – эпителиальные клетки, 8 % – лейкоциты и лимфоциты и около 1 % – макрофаги. Наличие в молоке из отдельной доли вымени менее 500 тыс/мл соматических клеток при отсутствии патогенных бактерий свидетельствует о нормальной секреции, при наличии патогенов о скрытой инфекции вымени.

Воспалительные изменения в вымени (нарушение секреции и маститы) связаны с повышением числа лейкоцитов и других клеток крови. Их доля в общем количестве соматических клеток растет, что является точным индикатором того, что молоко получено от больных коров.

По данным Г. Берндт и др. (2000) количество соматических клеток, выделяемых из здорового вымени, находится в пределах 10 000-100 000 в 1 мл. При этом, в зависимости от состояния здоровья и стадии лактации, их количество может варьировать. В рамках комплексной оценки молока айрширских и черно-пестрых коров, проведенной А.С. Шувариковым и Д.В. Свириным (2003), определялось количество соматических клеток в молоке в одном из ведущих хозяйств страны – ГПЗ «Коммунарка» Московской области. Количество соматических клеток в молоке коров айрширской породы составило 112±7,52 тыс/мл, а для черно-пестрой -164±6,10 тыс/мл.

По наблюдению А. Олконен (1982) увеличение количества соматических клеток в молоке является хорошим индикатором обнаружения расстройства в секреции вымени у коров. Находящиеся в молоке соматические клетки состоят из эпителиальных клеток, нейтрофильных лейкоцитов, лимфоцитов, моноцитов. Порогом нормального числа соматических клеток следует считать для сборного молока 1 млн./мл, для суточного удоя коровы – 660 тыс/мл, для отдельных четвертей вымени – 300 тыс/мл.

Высокая концентрация соматических клеток в молоке является признаком нарушения секреции вымени или заболевания животного. Помимо ухудшения качественных показателей молока наблюдается снижение продуктивности (табл. 4.1).

 

Таблица 4.1

Влияние здоровья вымени на продуктивность коров

 

Количество соматических клеток неинфицированного вымени, в среднем, составляет 250 тыс. клеток в 1 мл. Коровы с меньшей степенью заражения продуцируют молоко, содержащее от 250 до 500 тыс. соматических клеток. При сильном инфицировании среднее число соматических клеток превышает 500 тыс. в 1 мл. При этом отмечается значительное падение удоев. При уровне в 500 тыс. клеток/мл удой сокращается на 10 %, 1 млн. клеток/мл – на 30 %.

На количество соматических клеток в молоке, как уже отмечалось, влияет период лактации. После отела их количество значительно возрастает, но в течение первых двух недель приходит в норму. Аналогично происходит увеличение содержания соматических клеток и в конце лактации.

По данным В.И. Слободянник (1998), число соматических клеток после первого и второго отелов в середине лактации колебалось от 190,8 ± 30,4 до 259,8 ± 33,6 тыс/мл. В период запуска их уровень возрастал до 1014,1 ± 184,5 тыс/мл (Р < 0,05), что в 3,9 раза выше по сравнению с серединой и в 5,3 раза – с началом лактации. Данные показатели свидетельствуют о низ-кой резистентности в этот срок молочной железы к инфицированию. Сле-довательно, при функциональной перестройке органа в начале и конце лак-тации вероятность возникновения в нем вспомогательных процессов резко увеличивается.

Установлено, что в молоке первотелок содержание соматических клеток ниже, чем у коров третьей-четвертой лактации.

Низкий уровень соматических клеток в первой половине лактации у здоровых животных свидетельствует о снижении фагоцитарной активности и слабовыраженной дегрануляции лейкоцитов. В то же время увеличение через 3 – 4 месяца после отела числа соматических клеток, лактоферрина и лактопероксидазной активности говорит об активации иммунного ответа.

Повышение числа соматических клеток при попадании микроорганизмов в полость молочной железы обусловлено хемотаксисом, который проявляется со стороны внедрившихся микроорганизмов сенсибилизированными лимфоцитами и макрофагами. Образуемые при фагоцитозе мурамидаза, лактоферрин, лактопероксидаза попадают в молоко. При этом мурамидаза включается в процесс организации бактерий. Присоединение лактопероксидазы к системе внеклеточного разрушения бактерий в инфицированных долях вымени снижает ее активность. Высокая концентрация лактоферри-на связана усиленным разрушением нейтрофилов (белок является марке-ром деграгуляции фагоцитов молока).

При таком функционировании системы неспецифической резистентности молочной железы попадание микроорганизмов не приводит к воспалению.

При отборе устойчивых к маститу первотелок рекомендуется в качестве тестов определять в молозиве число соматических клеток и лактоферрина (Слободянник, 1998).

Можно предположить, что заболеванию коров маститом предшествует снижение уровня естественной резистентности организма, одной из возможных причин, которая является длительное ацидозное состояние, возникшее при кормлении животных несбалансированными по щелочным элементам кормами.

В животноводческой практике особенно велико значение гормонов, которые играют важную роль в регуляции секреции молока и во многом определяют уровень молочной продуктивности. К их числу относят кортизол, инсулин, тироксин (Т3) и трийодтиронин (Т4).

С увеличением возраста коровы также отмечается повышение содержания соматических клеток. Однако у старых, но здоровых коров их количество не должно превышать 500 тыс/мл.

При исследовании состава и качества молока коров Ставропольского края автором в некоторых хозяйствах исследовалась зависмость содержания соматических клеток в молоке от возраста коров. В частности, в АОЗТ Каменнобалковское группы коров сформированы по возрастам, что позволило сравнить некоторые показатели состава и качества молока, в том числе содержание соматических клеток, у коров разных возрастов (табл. 4.2).

 

Таблица 4.2

Удой, жирность и содержание соматических клеток в молоке коров разного возраста

 

У исследованных групп коров симментальской породы наблюдаются устойчивые тенденции снижения с возрастом продуктивности и повышения в молоке количества соматических клеток. У коров 7-8 отела продуктивность составляет всего 51,5 % от продуктивности молодых коров (1-2 отел). При этом содержание соматических клеток повышается в 2,5 раза. Только до 4 отела количество соматических клеток в молоке не превышает нормативного показателя – 500 тыс/см3.

Данное исследование позволяет объяснить превышение норматива соматических клеток в стадах, благополучных по заболеваниям, большим количеством старых коров.

Количество соматических клеток варьирует и в разных порциях удоя. Молоко первых струек, как и до доя, содержит более, чем в два раза больше соматических клеток, чем средняя проба молока.

Интенсивное развитие молочного скотоводства, создание крупных ферм и комплексов по производству молока, внедрение новых высокопроизводительных доильных установок с особой остротой ставят проблему повышения санитарного качества молока и борьбы с маститами вымени коров. Маститы наносят молочному скотоводству большой экономический ущерб: снижается молочная продуктивность коров, происходит их преждевременная выбраковка, ухудшается санитарное качество молока и увеличиваются затраты по его производству за счет лечения больных животных. Телята, полученные от коров, больных маститом, страдают диспепсией и другими расстройствами пищеварения, поэтому их падеж возрастает в 4-5 раз.

Причины возникновения маститов различны: травмы, ушибы вымени, неправильный уход за выменем, нарушения технологии машинного доения. Л. Попов и М. Попова (1995) отмечают, что причиной скрытого мастита у коров может быть перевод с пастбищного на стойловое содержание, так как это приводит к снижению общей резистентности организма, в результате чего понижается и сопротивляемость тканей вымени в ответ на воздействие патогенных и непатогенных микроорганизмов.

Мастит – это сложное заболевание, которое нельзя искоренить, но необходимо контролировать, делая акцент на профилактике, диагностике и лечении. Л. Попов (1998) на основании исследований заболеваемости скрытым маститом коров черно-пестрой породы различных линий сообщает, что имеется возможность селекции крупного рогатого скота на устойчивость к этому заболеванию. Ученые Московской сельхозакадемии им. Тимирязева O.A. Калмыкова (2000), Г. Родинов и др. (2002) подтверждают такую возможность и рекомендуют вести селекцию молочного скота на маститоустойчивость, для чего необходимо проводить оценку быков по этому признаку.

А. Канеев и Г. Карликова (1997) предлагают выделять среди дойного стада группы риска в зависимости от уровня содержания соматических клеток в 1 мл молока, например: до 250 тыс. – практически здоровые коровы; 250-400 тыс. – возможность инфицирования вымени ограничена; 400-750 тыс. – вероятность инфекции высокая; свыше 750 тыс. – вероятность инфицирования очень высокая.

Профилактику маститов надо проводить в комплексе с ветеринарно-зоотехническими, санитарно-гигиеническими и хозяйственно-организационными мероприятиями.

 

Значение микробного фактора

 

Основными возбудителями маститов являются стрептококки и стафилококки. Различают две формы мастита: клинически выраженную и скрытую (субклиническую). При скрытой форме еще нет явных признаков заболевания, однако, наблюдаются значительные изменения в составе и свойствах молока, а также составе его микрофлоры.

По данным разных исследователей, от 40 до 80 % всех бактериальных маститов связано с Streptococcus agalactial – возбудителем жёлтого мастита (стрептококковый мастит). Возбудитель стафилококкового мастита Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк). От 30 до 50 % инфекционных маститов вызывают коагулазоположительные стафилококки.

По данным В.К. Погребного (1977) в молоке коров, больных маститом, выделены стафилококки (41,7 % проб), стрептококки (20 %), кишечная палочка (7,8 %), диплококки (2,1 %), протей вульгарный (0,6 %) и кишечная палочка в сочетании с другими микроорганизмами (9,4 %).

До 30 % здоровых коров выделяют с молоком патогенные стафилококки. Т.Н. Самоволова и др.(1978) обнаруживали в здоровых четвертях молочной железы патогенные стафилококки в 26 % случаев, а в больных – в 56 %.

Стафилококки, проникшие в полость вымени, в зависимости от естественной резистентности коровы вызывают воспаление его тканей или продолжительное время находятся в железе. Такие коровы, оставаясь здоровыми, являются в то же время бактерионосителями и выделяют с молоком патогенный стафилококк.

Наибольшее количество патогенных микроорганизмов содержится в молоке при клинически выраженном мастите. В 1 мл молока обнаружено до 2,7 млн. патогенных стафилококков и 9,6 млн. агалактийных стрептококков (В. Карташова, В. Тырина, 1980).

 

Таблица 4. 3

Содержание патогенных микроорганизмов в первых порциях молока при клинической и субклинической формах мастита

 

Обобщая опыт американских и канадских ученых по причинам отравлений продуктами питания, Г.Р. Роберте (1986) отмечает, что причиной мастита могут быть токсигенные стафилококки S. aureus. Попадая в молоко из инфицированного вымени, эти микроорганизмы размножаются и вырабатывают энтеротоксин, который может служить причиной пищевого отравления.

Употребление в пищу молока, полученного от больных животных, категорически недопустимо. Патогенные стафилококки и стрептококки могут быть причиной заболевания людей ангиной, скарлатиной, пневмонией, пищевыми токсикозами и другими заболеваниями.

Как отмечает Г.К. Волков (1978), наибольшую опасность представляют энтеротоксины, вырабатываемые патогенными стафилококками. Они не разрушаются под действием высокой температуры. Однако следует учитывать, что оптимальными условиями образования энтеротоксинов являются: температура – не ниже 27 °C, время – не менее 7-10 ч и высокая обсемененность молока стафилококками. Поэтому нельзя оставлять длительное время молоко без охлаждения или другой термической обработки.

Мастит вымени коров продолжает оставаться одной из дорогостоящих болезней для молочной индустрии. Ущерб наносят сокращение удоев, выбраковка животных, а также общее снижение качества молока. По данным Д. Логвинова (1999), примерно, 40-50 % коров в России ежегодно заболевают маститом. В животноводстве различных капиталистических стран мастит – также довольно распространенное явление (Обухов П.А., 1993). Материальный ущерб при этом огромен. Американские ученые рассчитывают его с учетом снижения удоев (70 %), преждевременной выбраковки коров (14 %), ухудшения качества молока (8 %), увеличения расходов на лечение (8 %). По мнению специалистов Германии при наличии в 1 мл молока от 500 тыс. до 1 млн. соматических клеток продуктивность коров снижается на 10 %, а до 5 млн. – на 30 %. Поэтому в США благополучным по маститу стадом считается такое, в молоке которого содержится не более 200 тыс/мл соматических клеток. Проблема мастита настолько актуальна в мире, что в странах с развитым молочным скотоводством созданы советы или комитеты по борьбе с маститом, в которых осуществляется разработка специальных национальных программ. Программами предусмотрен контроль качества молока по содержанию соматических клеток, соблюдение санитарно-гигиенических мер при доении и использовании доильного оборудования, а также ветеринарные мероприятия по ранней диагностике, лечению и профилактике этого заболевания (Макарова А.Г., 1994).

Многолетний опыт убеждает в том, что молоко качества «экстра» на уровне всего поголовья можно получить только тогда, – утверждает Д. Мешарош (2003), – когда молоко коров с количеством соматических клеток менее 100 тыс. составляет более 45 %, а молоко с содержанием более 1 млн. клеток – не превышает 8 %. Поэтому в Венгрии уже в течение 20 лет проводится определение количества соматических клеток в молоке.

Мастит – это воспаление вымени коровы, сложное и многофакторное заболевание. Это реакция молокопроизводящих тканей на повреждения, наиболее часто вызываемые микроорганизмами. Исследованиями А. Олконен (1989) воспаление молочной железы чаще всего возникает из-за бактериальной инфекции, проникающей через травмированный в процессе машинного доения сосковый канал. Большой приток воздуха к соскам при резком снижении вакуума создает условия для возникновения мастита.

При воспалительных процессах в молочной железе изменяется химический состав молока, его физические и биологические свойства, нарушается соотношение отдельных компонентов. Степень изменений зависит от тяжести воспалительного процесса. Наиболее резко эти изменения выражены при клинических формах мастита. В молоке значительно уменьшается общее количество сухих веществ, содержание молочного жира, казеина, лактозы, солей кальция, калия, фосфора, магния, витаминов.

Исследованиями А.Е. Болгова и др. (1996) установлено, что при воспалении вымени нарушается процесс жирообразования. Причем в начале заболевания в молоке из больной доли вымени содержание жира всего на 0,1-0,3 % меньше, чем в здоровой. По мере развития заболевания жирномолочность больной четверти вымени снижается, здоровой – повышается. Различия в содержании жира могут достигать 1,5-2,0 %. Причем наблюдаются изменения в составе молочного жира. В жирнокислотном составе молочного жира больных коров повышается удельный вес некоторых насыщенных кислот, в частности, пальмитиновой, миристиновой, а уровень суммы ненасыщенных жирных кислот, наоборот, снижался. Очевидно, при мастите липидный обмен в молочной железе протекает с большей интенсивностью, которая направлена на компенсацию синтезирующей функции альвеол, нарушенной воспалительным процессом (Болгов А.Е. и др., 1984).

Наряду с этим увеличивается содержание водорастворимых фракций белка (альбумина, глобулина), хлора, натрия, ферментов (каталазы, редуктазы, фосфатазы), повышается концентрация водородных ионов (рН сдвигается в щелочную сторону). Исследованиями В.И. Слободяник и др. (1995) установлено, что в молоке из пораженных долей вымени помимо возрастания количества соматических клеток, увеличивается количество лактоферрина, а активность лактопероксидазы и титр лизоцима М снижаются.

При мастите вымени нарушается нормальный процесс синтеза белка, в частности, казеина. Снижается концентрация важнейших его фракций α и β– казеина, а увеличивается содержание γ-казеина, который снижает технологические свойства молока, в частности, его сыропригодность (Болгов А.Е. и др., 1996).

П.В. Кученсов и Т.Т. Грищенко (1997) также отмечают, что молоко, полученное от коров, больных субклинической формой мастита отличается от молока здоровых животных по химическому составу, физико-химическим и биологическим свойствам. Содержание сывороточных белков и хлоридов увеличивается почти в два раза. Содержание сухих веществ и молочного сахара снижается, соответственно, на 1,19 и 0,9 %. Хлорсахарное число колеблется в пределах 3,0-12,5 при средней величине – 7,92. В молоке здоровых коров оно составляет около 3,0. Содержание альбумина и глобулина в большинстве исследованных проб достигало 1,35 %.

Значительное изменение состава молока приводит к снижению его плотности из больных долей вымени до 1,024-1,025 г/см3. При этом отмечено изменение концентрации водородных ионов и титруемой кислотности молока. Показатель рН молока от больных коров находится в пределах 6,84-7,19, кислотность – 8-12 °Т. У здоровых коров эти показатели составляют, соответственно, 6,65 и 16,8.

По данным Г.Ф. Коган (1990) степень заболевания маститом оказывает влияние на состав молока (табл.4.4).

 

Таблица 4.4

Состав молока в зависимости от степени тяжести мастита

 

Кроме того, изменяются органолептические свойства молока: консистенция, цвет, вкус, а также физические и биохимические свойства.

Автором также проводились исследования анормального молока, полученного от отдельных коров, больных маститом. Результаты сравнивались со средними по стаду (табл. 4.4.).

При субклинической форме мастита (без внешних признаков болезни) состав молока незначительно отличается от показателей, средних по стаду, за исключением количества соматических клеток. Оно более, чем в 2,4 раза выше, чем в нормальном молоке, поэтому наличие субклинического мастита в стаде значительно понижает качество молока.

 

Таблица 4.5.

Состав и свойства анормального молока

 

При явных признаках болезни (клиническая форма мастита) в составе молока прослеживаются значительные изменения: в два раза уменьшается количество жира, а СОМО, белок и плотность, наоборот, на 7-10 % выше, чем в обычном молоке, за счет увеличения содержания фракции иммуноглобулина в составе сывороточных белков. Количество соматических клеток в 2,7 раза превышает их содержание в нормальном молоке. Попадание такого молока в общий удой недопустимо.

Повышение концентрации ионов натрия и хлора в маститном молоке, а также удельной электрической проводимости (УЭП) констатирует в своих исследованиях А.А. Солопов (2002). Анализируя молоко от трех групп коров: 1 – нормальное молоко, полученное от здоровых коров, 2 – молоко от коров со средней выраженностью мастита, 3 – явная форма заболевания маститом, им получены следующие данные (табл. 4.6).

 

Таблица 4.6

Физико-химические свойства маститного молока (Солопов. А, 2002)

 

В молоке коров 2 группы концентрация ионов натрия и хлора увеличилась, соответственно, в 1,7 и в 1,5 раза, при этом уровень рН повысился на 2,5 %,, УЭП – на 18 %, а количество соматических клеток возросло в 3,3 раза. В молоке коров с сильно выраженной формой мастита (3 группа) концентрация контролируемых ионов увеличилась уже в 2,8 и 2,2 раза, величина УЭП возросла на 37 %, рН – на 4,3 %.

При всех вышеперечисленных факторах ухудшаются технологические свойства молока и нарушаются микробиологические и биохимические процессы его переработки. Такое молоко является плохим субстратом для развития молочнокислых микроорганизмов, используемых в молочной промышленности для заквасок. И.И. Балкова и другие (1994) отмечают, что в 97,5 % случаев молоко от больных коров непригодно для сыроделия. Прежде всего, маститное молоко теряет способность к образованию нормального сычужного сгустка, а также из-за слабого развития заквасочных культур в сырной массе не достигается необходимого уровня кислотности. Плохая активность закваски и низкая кислотность сырной массы в сочетании с высокой влажностью из-за слабых синеретических свойств сгустка, создают предпосылки для развития в сыре посторонних, в том числе вредных микроорганизмов, а также ферментов, содержащихся в маститном молоке.

Вследствие нарушения микробиологических и биохимических процессов при выработке сыра появляются пороки вкуса, запаха, цвета и консистенции. То есть из такого молока невозможно получить сыр хорошего качества.

Высокое содержание соматических клеток и сывороточных белков при маститах снижает термоустойчивость молока. Это отражается на технологическом процессе получения и качестве сгущенного и стерилизованного молока.

В молоке с высоким содержанием соматических клеток повышается протеолитическая активность за счет протеаз, высвобождающихся при разрушении соматических клеток и повышении активности плазмина. В результате – большее расщепление казеина и снижение хранимоспособности маститного молока. Увеличивается также липолитическая активность молока, что повышает отход жира в сыворотку и ухудшает вкус, хранимоспособность и выход масла.

В связи с повышенной ферментативной активностью молока с высоким содержанием соматических клеток его хранение и созревание в сыром виде должны быть ограничены.

Характер изменения белковой фракции молока при возрастании количества содержания соматических клеток приводит к ухудшению свойств сычужного сгустка, понижению качества и выхода сыра, что и наблюдается на практике. Статистически достоверно, что при использовании такого молока увеличиваются время сычужного свертывания, отход жира в сыворотку, процент влаги в сгустке и, как результат, снижается выход сыра.

С повышением содержания соматических клеток возрастает частота обнаружения в молоке и молочных продуктах патогенных стафилококков и стрептококков.

Особенно важное значение этот факт имеет для «Российского» сыра, способ формования которого создает условия для развития аэробных микроорганизмов, в том числе стафилококков.

Содержание в молоке соматических клеток больше 3 • 105/см3 задерживает размножение L. lactis  и других заквасочных культур микроорганизмов.

Таким образом, можно считать, что содержание соматических клеток – важнейший комплексный показатель сыропригодности молока, который, что очень важно, можно легко и быстро определить (Г. М. Свириденко, 2003).

Примесь маститного молока в сборном также ухудшает и качество кисломолочных продуктов. Сгусток образуется дряблый, быстро расслаивается, продукты не выдерживают установленных сроков хранения. ОВ. Сычева и И.В. Исаева (2000) подтверждают, что повышенное количество соматических клеток в молоке (около 1000 тыс/см3) увеличивают продолжительность сквашивания молока при выработке йогурта, при этом сгусток имел пониженную кислотность (65 °Т) и не достиг достаточной прочности.

Даже незначительная примесь анормального, в том числе маститного молока в сборном ухудшает его качество (Панкова.Г.С, 1986), а наличие 10-15 % маститного молока в сборном вообще непригодно для сыроделия и выработки кисломолочных продуктов (Гриневич И.И., 1991). Следовательно, при контроле качества заготовляемого молока надо определять в нем наличие примеси анормального.