CC BY
85
УДК 637.13
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МОЛОКА
ОТ КОРОВ РАЗНЫХ ФЕРМ
В.К. Скоркин, доктор с.-х. наук Д.К. Ларкин, кандидат тенических наук Т.А. Рахманова, аспирант ИМЖ - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: [email protected]
Аннотация. Одним из приоритетных направлений молочного скотоводства является производство высококачественного молока, соответствующего санитарно-гигиеническим нормам и требованиям перерабатывающих предприятий. Низкое качество молока порождает огромные потери, компенсация которых требует привлечения дополнительных трудовых и материальных ресурсов, а также в значительной степени влияет на эффективность ведения молочной отрасли. Основными показателями, характеризующими качество молока, являются содержание жира, белка, лактозы, мочевины и соматических клеток. На содержание жира, белка, лактозы и мочевины в основном влияют кормление и генетика коров, а содержание соматических клеток является показателем здоровья вымени. Однако практически все характеристики качества молока являются результатом воздействия целого ряда факторов: технологии содержания, породы животных, типа и способов кормления, доения, уборки навоза, периода года, природно-климатических и санитарно-гигиенических условий, квалификации работников в хозяйствах и многих других. Большинство этих факторов имеют случайный характер влияния и приводят к существенным отклонениям показателей качества от требуемых значений. Управление качеством производимого молока зависит от тщательного анализа его зависимости от всех перечисленных факторов риска. С этой целью проведены исследования зависимости качественных показателей молока от различных технологических и технических характеристик производства с использованием методов математической статистики, включающих изучение функций распределения случайных величин, корреляционный и регрессионный анализ. Для исследований проведена обработка результатов анализов проб молока, полученных в течение нескольких лет в лаборатории из 16 различных хозяйств с общим поголовьем более 15000 голов. Ключевые слова: качество молока, технологии производства молока, соматические клетки, мочевина, жир, лактоза, статистика распределения, случайные величины, корреляционный и регрессионный анализ.
Введение. Несмотря на важность молока и молочных продуктов для сбалансированного питания, производство молока в России продолжает отставать от потребления, а недостаток продукции покрывается за счет импорта. В последние десятилетия импорт продуктов питания в страну стал массовым, Россия стала зависеть от ввоза многих видов продовольствия, относящихся к разряду жизненно необходимых, и занимает одно из последних мест в Европе по самообеспеченности ими населения страны. Снижение производства молока и продуктов его переработки привело к сокращению потребления молочных продуктов, в то время как последние относятся к источникам полноценных белков, содержащих в значительном количестве и оптимальном соотношении все незаменимые
аминокислоты. В состав молока входят свыше 200 различных компонентов, основными из которых являются жир, белок, лактоза, макроэлементы (кальций, фосфор, калий, натрий, сера и хлор), микроэлементы (медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, магний, железо и другие), а также различные витамины, ферменты и гормоны. Качество молока оценивают не только по содержанию белка, жира и лактозы, но и по содержанию в нем мочевины, соматических клеток и бактериальной обсемененности.
Низкое качество молока порождает большие потери, компенсация которых требует привлечения дополнительных трудовых и материальных ресурсов, а также в значительной степени влияет на эффективность ведения молочной отрасли. Производителям
молока важно знать, какие факторы влияют на качественные показатели молока, которые отвечают современным требованиям.
Основными показателями, характеризующими качество молока, являются содержание жира, белка, лактозы, мочевины и соматических клеток. На содержание жира, белка, лактозы и мочевины в основном влияют кормление и генетика коров, а содержание соматических клеток является показателем здоровья вымени. Однако практически все характеристики качества молока являются результатом воздействия целого ряда факторов: технологий содержания, породы животных, типа и способов кормления, доения, уборки навоза, периода года, природно-климатических и санитарно-гигиенических условий, квалификации работников в хозяйствах и многих других. Большинство этих факторов имеют случайный характер влияния на качество молока, но приводят к существенным отклонениям показателей качества от требуемых значений. Управление качеством производимого молока требует тщательного анализа его зависимости от всех возможных факторов риска.
Анализ процесса производства молока на фермах позволяет определить критические контрольные точки (ККТ) и степень риска, влияющего на качество молока, на каждом этапе его производства. Таблица возможных факторов риска, возникающих на различных этапах процесса производства молока, включает в себя такие операции, как уборка помещения, раздача кормов, чистка коров, личная гигиена персонала, преддоильная подготовка вымени, способ доения, хранение и транспортировка молока, санитарная обработка оборудования и другие [1]. С целью определения степени воздействия различных факторов риска на качество молока проведены исследования зависимости его показателей от различных технологических и технических характеристик производства с использованием методов математической статистики, включающих изучение функций распределения случайных величин.
Методика исследований. Для определения влияния ряда факторов риска, статисти-
ки распределения показателей качества молока, характера их отклонения от математического ожидания и какой-либо зависимости от внешних факторов или между собой проведены предварительные исследования результатов анализа проб молока, полученных из разных хозяйств в разные годы, с использованием методов математической статистики, включающих изучение функций распределения случайных величин, корреляционный и регрессионный анализ [2, 3, 4].
Для определения статистических характеристик показателей качества обрабатывались экспериментальные данные анализов проб молока, исследованных в сертифицированной лаборатории ФГБНУ ВНИИМЖ с помощью прибора CombiFoss™ FT+, объединяющего MilkoScan™ FT+ и Fossoma-Ис™ FC. Подсчет количества соматических клеток выполнялся прибором Fossomatic FC, а содержание мочевины, жира, белка и жирных кислот определялось прибором МПко-Беап ГТ+. Результаты анализов этих проб, полученных от каждой коровы в 16 различных хозяйствах и группах животных с общим поголовьем коров более 15000 голов, в течение нескольких лет обрабатывались и систематизировались с применением методов математической статистики и разработанного компьютерного программного комплекса. Цель обработки - определение влияния различных характеристик ферм (технологии содержания, типа кормления, концентрации поголовья, способов доения и других) на основные показатели качества молока, а также оценка влияния времени года и некоторых других факторов.
Результаты исследований. Результаты исследования проб молока, полученные в лаборатории, представлены в табл. 1. В таблице приведены данные анализов по основным критериям качества молока от каждой коровы (жир, белок, лактоза, мочевина, соматические клетки). Статистическая обработка результатов позволяет оценить средний уровень состояния животных по различным показателям качества молока и определить влияние технологий на его качество и сбалансированность рационов кормления животных.
Таблица 1. Результаты лабораторных исследований показателей качества молока
Жир, % Протеин, % Лактоза, % Мочевина, мг/л Соматические клетки, тыс/мл рН
2,26 3,02 5,17 0,0221 40 6,78
5,15 3,02 4,99 0,0225 89 6,56
2,92 3,03 4,99 0,0228 51 6,57
3,16 3,18 4,88 0,0232 35 6,63
5,52 3,02 4,97 0,0261 77 6,6
3,86 2,89 4,76 0,0185 16 6,54
4,74 3,18 5,06 0,0189 32 6,66
4,83 3,34 4,99 0,0274 28 6,63
4,67 2,9 5,18 0,0264 41 6,64
4,9 3,06 4,95 0,0212 24 6,6
4,08 2,9 4,95 0,0199 36 6,63
3,21 3,4 4,74 0,0157 318 6,6
5,02 3,46 5,15 0,0165 59 6,53
5,71 3,01 5,17 0,0208 865 6,7
6,04 2,8 4,75 0,0169 53 6,63
4,55 3,82 5,32 0,0173 13 6,72
4,89 3,67 5,28 0,0227 40 6,66
6,77 2,89 4,72 0,0297 58 6,6
4,82 3,04 4,93 0,0223 25 6,59
Таблица 2. Критерии оценки рациона питания коров по содержанию белка и мочевины
Белок, % Мочевина, мг/л Оценка рациона питания и обозначение
< 3,20 < 150 Недостаток энергии и протеина ("НЭП")
150 - 300 Энергия и протеин сбалансированы ("БЛНС")
> 300 Недостаток энергии, избыток протеина ("НЭИП")
3,2 - 3,6 < 150 Недостаток протеина ("НП")
150 - 300 Энергия и протеин сбалансированы ("БЛНС")
> 300 Избыток протеина ("ИП")
> 3,60 < 150 Избыток энергии, недостаток протеина ("ИЭНП")
150 - 300 Энергия и протеин сбалансированы ("БЛНС")
> 300 Избыток энергии и протеина ("ИЭИП")
Известно, что оптимальным считается диапазон содержания мочевины от 150 до 300 мг/л. При выходе за пределы этого диапазона ухудшается усвоение кормов и возникают проблемы с осеменением коров. Нормальное содержание лактозы в молоке -4,6-4,7%. Снижение содержания лактозы и повышение количества соматических клеток свидетельствуют о проблемах со здоровьем коров. В табл. 2 приведены основные критерии оценки рациона коров по содержанию белка и мочевины. Содержание белка в молоке показывает уровень обеспеченности энергетической составляющей корма. При обработке учитывалось содержание жира, которое позволяет судить о дозировке кормов и структуре рациона животных, количестве поедаемого корма, содержании в общей массе грубых, сочных кормов по отношению к концентрированным. Аналогичная обработка лабораторных результатов проводилась ежемесячно в течение нескольких лет для обследованных хозяйств. На базе такой обработки составлялись таблицы оценки сбалансированности рационов питания животных по каждому хозяйству в течение года.
Предварительная статистическая обработка экспериментальных результатов позволяет также оценить среднюю за год сбалансированность рационов питания коров по энерго-протеиновому соотношению в соответствии с критериями оценки, приведенными выше. В таблице 3 приведена оценка средних рационов питания по содержанию белка и мочевины в молоке в течение года для разных ферм, рассчитанная по данным для каждого хозяйства в отдельности. Кроме того, соотношение содержания жира и белка в молоке должно быть в пределах от 1,1 до 1,5, что свидетельствует о сбалансированном кормлении.
Значение показателя более 1,5 может быть следствием низкого качества грубых кормов и недостатка концентратов. Из таблицы видно, что недостаток протеина в рационах коров отмечается в 7 фермах из 16. Избыток протеина отмечен только на двух фермах. Полная сбалансированность рационов (100%) в течение всего года отмечается в трех хозяйствах. В остальных сбалансированность питания коров изменяется от 92 до 33%. Соответствующая обработка проб проводилась ежемесячно и по количеству соматических клеток в молоке коров каждого хозяйства. Данные такой обработки приведены в таблице 4. Обработка данных результатов анализа молока по содержанию соматиче-
ских клеток позволяет оперативно оценить состояние здоровья вымени животных, достоверно зафиксировать появление субклинической стадии заболевания маститом, а также оценить техническое состояние оборудования доения. Кроме того, по данным [5] увеличение числа соматических клеток в молоке приводит к снижению удоев (по оценкам разных авторов) от 3-5% при количестве клеток от 200 до 400 тыс/мл до 1720% при их количестве более 1000 тыс/мл и до 30% при количестве более 2000 тыс/мл.
Аналогичные результаты получены при обработке помесячных результатов в течение года для различных хозяйств. Примеры та-
кой обработки и показатели результатов исследований приведены в табл. 5, 6 и на рис. 1-4. Как показывают данные таблиц и рисунков, средние значения показателей качества молока имеют существенные различия в течение года, как средние по хозяйствам, так и индивидуальные от каждой коровы.
Большие расхождения значений параметров качества молока наблюдаются не только для разных хозяйств с различными технологиями производства, но и для одного хозяйства в течение года, что свидетельствует о случайном характере распределения этих показателей, зависящих от множества внешних факторов.
Таблица 3. Оценка средней сбалансированности рационов питания (%) по содержанию белка
и мочевины в молоке в течение года для разных ферм
Показа- Процент сбалансированности рационов в различных хозяйствах, %
тель* 1** 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
БЛНС 100 58 83 83 67 83 92 92 100 92 100 75 33 58 75 67
НП 0 42 0 17 33 17 8 8 0 8 0 25 67 42 0 33
ИП 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 0
*БЛНС - сбалансированность рациона; НП - недостаток протеина; ИП - избыток протеина; 1** - № хозяйств
Таблица 4. Количество проб молока с разным содержанием соматических клеток _в различных коровниках одного хозяйства за один месяц года_
Количество соматических клеток, тыс./мл Номера коровников Всего по ферме
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Количество проб в коровниках
от 201 до 400 тыс/мл 3 4 7 13 2 5 5 1 4 44
от 401 до 1000 тыс/мл 4 5 8 6 1 3 6 0 2 35
от 1001 до 2000 тыс/мл 1 2 1 3 0 2 2 0 1 12
от 2001 до 5000 тыс/мл 2 4 2 0 1 0 1 2 3 15
от 5001 до 10000 тыс/мл 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
более 10000 тыс/мл 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
Таблица 5. Средние показатели качества молока в течение года по хозяйству №1
Показатель Месяцы года
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Мочевина, мг/л 159,0 146,5 137,6 152,1 130,8 141,7 152,0 316,2 187,2 211,3 227,0 105,7
Клетки, тыс/мл 462,7 670,4 493,9 464,6 510,0 577,7 559,5 641,1 751,8 501,8 621,6 548,2
Жир, % 4,40 4,81 4,49 4,56 4,51 4,63 4,57 4,29 4,86 5,04 4,74 4,75
Белок, % 3,26 3,22 3,35 3,40 3,33 3,28 3,23 3,19 3,24 3,36 3,48 3,32
Лактоза, % 4,60 4,66 4,57 4,59 4,66 4,67 4,68 4,60 4,62 4,63 4,61 4,60
Таблица 6. Средние значения показателей качества молока в течение года по хозяйству №2
Показатель Месяцы года
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Мочевина, мг/л 98,6 113,2 108,4 135,0 193,2 146,9 153,9 166,7 158,0 119,5 199,6 86,3
Клетки, тыс/мл 287,3 268,8 481,8 282,2 477,6 481,1 506,2 661,2 376,3 440,5 462,5 286,4
Жир, % 3,82 3,71 3,87 3,99 3,88 3,93 3,90 3,42 3,76 3,95 4,00 4,17
Белок, % 3,45 3,48 3,51 3,48 3,43 3,37 3,28 3,30 3,48 3,42 3,46 3,44
Лактоза, % 5,01 5,02 5,03 4,99 4,96 4,97 4,98 4,89 5,00 4,98 5,05 5,00
ы н и в е ч о
р
е д
о С
350 300 250
200
/л
8150 100 50 0
/ _ **
- " / \ / \
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рис. 1. Изменение содержания мочевины в молоке в хозяйствах №1 и №2 в течение года (по месяцам)
800
ко700
т
е
ие м
гА
У 1 \
/ 1 / \ / ' N
/ \ ' Г N
\
(600
1 <
_|00 й к
ре 400
д
о
С300 200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рис. 2. Изменение количества соматических клеток в молоке хозяйств №1 и №2 в течение года (по месяцам)
5,5 5,0
,а
3 4,5 т
1 4,0
к о
л3,5
е
б
3,0
Ж
1
—» .3.
2
- • — ■ -
2,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рис. 3. Изменение содержания жира (1), белка (2) и лактозы (3) в молоке хозяйства №1 в течение года (по месяцам)
Статистическая обработка результатов подтверждает этот вывод. В качестве примера была определена плотность распределения отклонений количества соматических клеток от среднего значения по результатам всех анализов молока отдельно для одной фермы и по всем обследованным хозяйствам в соответствии с методикой [2, 3].
5,5
0х
а, 5,0
з
I 4,5
ал
к, 4,0 о
л
Ж
3,0 2,5
3
1 *
- * «ъ — \ V / г —
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Рис. 4. Изменение содержания жира - 1, белка - 2 и лактозы - 3 в молоке (%) хозяйства №2 в течение года (по месяцам)
Графики полученных зависимостей (рис. 5, 6) полностью соответствуют кривой Гаусса, что свидетельствует о случайности величины и ее нормальном распределении.
Отклонение от среднего. Рис. 5. Плотность распределения отклонений количества соматических клеток от среднего значения по одному хозяйству
Рис. 6. Плотность распределения отклонений количества соматических клеток от среднего значения по всем хозяйствам
Выводы. Проведены исследования зависимости показателей качества молока от различных технологических и технических характеристик производства с использованием методов математической статистики, включающих изучение функций распределения случайных величин. Статистическая обработка результатов позволяет оценить средний уровень состояния животных по различным показателям качества молока и определить влияние технологий на его качество и сбалансированность рационов кормления животных. На базе такой обработки составлены таблицы оценки сбалансированности рационов кормления животных по каждому хозяйству в течение года. Обработка результатов анализа молока на содержание соматических клеток позволяет оперативно оценить состояние здоровья вымени животных, достоверно определить субклиническую стадию заболевания маститом, а также оценить техническое состояние оборудования доения.
Определены средние показатели количества соматических клеток в молоке разных хозяйств и процент анализов с количеством клеток менее 400 тыс/мл, что соответствует проценту здоровых животных от общего поголовья дойных коров. По результатам анализов молока определены плотности распре-
деления отклонений показателей качества молока от математического ожидания, показывающие их случайный характер и соответствие нормальному распределению.
Литература:
1. Скоркин В.К., Ларкин Д.К., Милешина О.В. Инновационная технология контроля качества молока методом анализа результатов лабораторных исследований с применением компьютерной программы // Вестник ВНИИМЖ. 2017. №4(25). С. 154-157.
2. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки измерений. М., 1968. 288 с.
3. Вавилова Г.В. Математическая обработка результатов измерения. М., 2013. 167 с.
4. Деминг Э. Новая экономика. М., 2006. 208 с.
5. Закопайло В.А. Характеристика генетических факторов, влияющих на содержание соматических клеток в молоке коров: дисс. к. б. н. М., 2011. 104 с.
Literatura:
1. Skorkin V.K., Larkin D.K., Mileshina O.V. Innovaci-onnaya tekhnologiya kontrolya kachestva moloka me-to-dom analiza rezul'tatov laboratornyh issledovanij s prime-neniem komp'yuternoj programmy // Vestnik VNIIMZH. 2017. №4(25). S. 154-157.
2. Pustyl'nik E.I. Statisticheskie metody analiza i obrabot-ki izmerenij. M., 1968. 288 s.
3. Vavilova G.V. Matematicheskaya obrabotka rezul'tatov izmereniya. M., 2013. 167 s.
4. Deming EH. Novaya ehkonomika. M., 2006. 208 s.
5. Zakopajlo V.A. Harakteristika geneticheskih faktorov, vliyayushchih na soderzhanie somaticheskih kletok v mo-loke korov: diss. k. b. n. M., 2011. 104 s.
COWS MILK QUALITY FROM DIFFERENT FARMS' INDICATORS RESEARCH V.K. Skorkin, doctor of agricultural sciences D.K. Larkin, candidate of technical sciences T.A. Rahmanova, post-graduate student IMJ - filial of FGBNY FNAC VIM
Abstract. One of the dairy cattle breeding priority directions is milk production of high quality that meets sanitary and hygienic standards and processing enterprises requirements. The low quality of milk generates huge losses, compensation of which requires the involvement of additional labor and material resources, as well as greatly affects the dairy industry efficiency. The main indicators characterizing milk quality are fat, protein, lactose, urea and somatic cells' content. The fat, protein, lactose and urea content is mainly influenced by the cows' feeding and genetics, and the somatic cell's content is an udder health indicator. However, almost all characteristics of milk quality are the result of a number of factors: the technology of keeping, animals' breed, feeding type and methods, milking, manure cleaning, the season of year, natural, climatic and sanitary conditions, farms workers' qualification and many others. Most of these factors have a random effect and lead to significant deviations of quality indicators from the required values. The produced milk's quality management depends on an analysis on all of these risk's factors. To this aim, the study of the milk quality indicators dependence on various technological and technical characteristics of milk production using mathematical statistics methods, including the study of the distribution functions of random variables, correlation and regression analysis were done. The milk samples obtained for several years processing results analysis in the laboratories of 16 different farms with a total population of more than 15,000 cow heads' research were done.
Keywords: milk quality, milk production's technologies, somatic cells, urea, fat, lactose, distribution's statistics, random variables, correlation and regression analysis.
