Сухое молозиво: значение, эффективность и перспективы применения

Главной задачей современного животноводства остаётся получение и сохранение жизнеспособного молодняка. Применяемые зоогигиенические технологии, способы содержания и кормления стельных сухостойных коров, проведение отела, выращивание телят в промышленном животноводстве часто приводят к получению телят с низким уровнем метаболизма и резистентности [1].

В хозяйствах страны заболеваемость новорождённых телят ежегодно достигает 70-80%, преимущественно с поражением желудочно-кишечного тракта, с отходом падежом от 10 до 60% [31].

Причины и течения заболеваемости молодняка связаны напрямую со здоровьем материнского поголовья и санитарным состоянием получаемого молока (молозива). В период лактации субклинический мастит регистрируется у 9,2-39% животных и клинически выраженный - у 0,3-9,7% обследованных коров. В период запуска субклинический мастит зарегистрирован у 7,7-48,1% коров и клинически выраженный у 0-11,1%, во время сухостоя субклинический мастит зарегистрирован у 37-51,2% и клинически выраженный у 9,3-12,8% животных. Статистка заболеваемости материнского стада обуславливает риски контаминации объектов родильного отделения и заражения новорожденного молодняка [24,25].

Согласно исследованиям Сухинина А.А. и Григолия С.В. (2013) в ходе мониторинга этиологической структуры респираторных и желудочно-кишечных болезней молодняка крупного рогатого скота из биоматериала, полученного от заболевших животных, были выделены микроорганизмы 15-ти видов. Из них: E. coli – 64,88 %; Proteus vulgaris – 6,32 %; Citrobacter spp. – 5,41 %; Enterobacter spp. – 5,12 %; Klebsiella spp. – 4,32 %; Pseudomonas aeruginosa – 4,23 %; Staphylococcus spp.– 3,95 %; грибы рода Candida – 2,54 %; Streptococcus spp.– 2,11 %; Clostridium perfringens – 1,12 %. Сложность состава условно-патогенной, патогенной микробиоты затрудняет проведение и снижает эффективность специфической профилактики инфекционных заболеваний молодняка животных [27].

Повышение жизнеспособности, интенсивности роста, продуктивности, укрепление защитных сил организма новорожденных животных требует комплексного подхода с использованием эффективных биологических неспецифических средств в виде биологически активных добавок. С точки зрения комплементарности состава и доступности коровье молозиво представляет наибольший интерес для изучения возможности его применения в нативном виде и для производства на его основе специализированных кормовых продуктов лечебно-профилактического назначения.

Молозиво (лат. colostrum) – секрет с антибактериальными, антивирусными, антифунгальными и иммуномодулирующими свойствами, который вырабатывается в молочной железе коровы за 7–10 дней до и после отела. Новорожденный теленок практически лишен собственных иммуноглобулинов, что обуславливает необходимость своевременной и полноценной (по качеству и количеству) выпойки молозивом. В течение первого часа жизни необходимо дать неразбавленное, подогретое до температуры 38,0—41,0 °С молозиво в объеме не менее 10% от его живой массы (3—4 л) и повторную выпойку через 8 ч (2—3 л). Количество биологически активных соединений, за исключением лактозы, высокое в первых порциях после отела, а впоследствии с течением времени быстро уменьшается. Требуется строго соблюдать сроки дачи первой порции (не позднее 2 ч после рождения), что связано с ограничениями во времени возможности адсорбировать и транспортировать в неизмененном виде молозивные иммуноглобулины через кишечный эпителий напрямую в кровь. [5,8,9, 22, 23].

Молозиво представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из углеводов, липидной и белковой фракций, а также других групп активных соединений.

Углеводы в молозиве представлены лактозой (2,5%), олигосахаридами (1 г/л), гликолипидами, гликопротеинами и нуклеозидами [6]. Основные олигосахариды и гликопротеины - 3’-сиалиллактоза (3’SL), 6’-сиалиллактоза (6’SL) и гликомакропептид (GMP). Исследования in vitro продемонстрировали способность олигосахаридов и GMP служить субстратом для бифидобактерий, стимулировать рост Bifidobacterium longum subspecies infantis, а также предотвращать адгезию патогенов к эпителиальным клеткам кишечника [7–12].

Липидная фракция молозива содержит полиненасыщенные жирные кислоты семейств ω-3 и ω-6, конъюгированную линолевую кислоту, короткоцепочечные жирные кислоты, ганглиозиды и фосфолипиды.

Жирные кислоты молозива:

• насыщенные составляют - 65–75% (пальмитиновая 40% и олеиновая 21%);
• мононенасыщенные – 24–28%;
• полиненасыщенные – 4–5%.

Жирные кислоты – это органические соединения, которые обладают рядом свойств:

1. Гидрофобность: жирные кислоты нерастворимы в воде.
2. Амфифильность: жирные кислоты имеют гидрофобный «хвост» и гидрофильную «голову», что позволяет им образовывать мицеллы и бислои, которые важны для формирования клеточных мембран и транспорта липидов в крови.
3. Энергетическая ценность: жирные кислоты являются источником энергии для организма, при их окислении выделяется большое количество энергии.
4. Структурная роль: некоторые жирные кислоты, являются предшественниками биологически активных веществ, таких как простагландины и лейкотриены.
5. Регуляция обмена веществ: жирные кислоты влияют на обмен веществ - полиненасыщенные жирные кислоты улучшать работу сердечно-сосудистой системы.

Ганглиозиды — это сложные молекулы, которые играют важную роль в организме. Они участвуют в различных процессах, включая:

• Нейротрансмиссию. Ганглиозиды помогают в передаче нервных импульсов между нейронами.
• Рост и развитие нервных клеток. Они способствуют росту и развитию нервных клеток.
• Иммунную функцию. Ганглиозиды участвуют в иммунной функции, помогая клеткам иммунной системы распознавать и уничтожать патогены.
• Поддержание структуры клеточных мембран. Они помогают поддерживать структуру клеточных мембран.

Считается, что присутствующие ганглиозиды способствуют сохранению целостности и снижению проницаемости слизистой кишечника [16].

Витамины, входящие в состав молозива, относятся как к жирорастворимым (А, D, Е и К), так и к водорастворимым (все витамины группы В). Концентрация тиамина, рибофлавина, фолиевой кислоты, пиридоксина и кобаламина в молозиве значительно выше, чем в молоке [13, 15].

Белковая фракция молозива представлена двумя группами: растворимыми сывороточными белками и казеинами. Белки сыворотки включают иммуноглобулины, лактоферрин, α-лактальбумин, β-лактоглобулин, лактопероксидазу, лизоцим, GMP и факторы роста.

Казеин является преобладающим фосфопротеином, обладает множеством биоактивных функций, в том числе иммуномодулирующей и антиоксидантной, антибактериальной и противовоспалительной активностью, а также защитными свойствами за счет усиления миелопоэза [4,13].
К антимикробным факторам, содержащимся в молозиве и повышающим неспецифическую резистентность, относятся лактоферрин (0,2–8 г/л), лактопероксидаза и лизоцим (0,14-0,7мг/л). Лактоферрин, железосодержащий гликопротеин семейства трансферринов, обладает широким спектром действия: железосвязывающим, липополисахаридсвязывающим, иммуномодулирующим, детоксицирующим, бактериостатическим, бактерицидным, фунгицидным, противовирусным [6, 21].

Лактоферрин – многофункциональный белок, который содержится в различных жидкостях организма и обладает рядом свойств:

1. Противомикробное действие. Лактоферрин способен подавлять рост и размножение бактерий, вирусов и грибков.
2. Иммуномодулирующее действие. Лактоферрин влияет на работу иммунной системы, стимулируя её активность.
3. Противовоспалительное действие. Лактоферрин может снижать интенсивность воспалительных процессов.
4. Антиоксидантное действие. Лактоферрин помогает защищать клетки от повреждения свободными радикалами.
5. Регуляция всасывания железа. Лактоферрин регулирует всасывание железа в кишечнике, что важно для поддержания нормального уровня железа в организме.
6. Участие в формировании микробиома. Лактоферрин способствует формированию нормальной микрофлоры кишечника.

Эти свойства делают лактоферрин потенциально полезным для профилактики и лечения различных заболеваний, в том числе инфекций, воспалительных процессов и нарушения обмена веществ.[1].

Лактопероксидаза — это фермент, который обладает следующими свойствами:

• Антибактериальная активность: лактопероксидаза в сочетании с другими компонентами молозива, такими как тиоцианат и перекись водорода, образует антибактериальный комплекс, который подавляет рост некоторых грамположительных и грамотрицательных бактерий [6].
• Участие в формировании вкуса и запаха: лактопероксидаза может влиять на формирование вкуса и запаха молочных продуктов.
• Роль в пищевой промышленности: лактопероксидаза используется в качестве индикатора свежести молока и молочных продуктов. Снижение активности фермента может указывать на ухудшение качества продукта.

Лизоцим стимулирует фагоцитарную активность клеток крови и восстановление поврежденных тканей, оказывает противовоспалительное, иммунорегулирующее, антитоксическое и противоопухолевое действие [19]. Одной из важнейших функций лизоцима является регулирующий эффект в отношении кишечной микрофлоры, который осуществляется в комплексе с другими факторами местной неспецифической защиты [6, 10].

Цитокины — это группа небольших пептидных информационных молекул. Они регулируют межклеточные взаимодействия и определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз.

Цитокины секретируются различными клетками организма, включая Т-клетки, В-клетки, макрофаги, гранулоциты и другие. Они играют важную роль в иммунной системе, гемопоэзе (кровеобразовании), воспалении и других физиологических процессах.

Разнообразие цитокинов позволяет им выполнять множество функций, включая активацию и подавление иммунного ответа, регуляцию кроветворения и воспаления, а также контроль за ростом и дифференцировкой клеток.

По данным Кузина (2023 г.), цитокины, оказывают выраженное биологическое действие при малых концентрациях, регулируя экспрессию широкого спектра факторов иммунного ответа на патогены с выраженным противомикробным действием [13].

К цитокинам относятся интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухоли, факторы роста и другие белки. Интерлейкин -1 и Интерлейкин -6 принимают участие в развитии иммунного ответа и воспаления, а также в регуляции кроветворения. Интерферон-γ оказывает иммунорегуляторный, противовирусный и противоопухолевый эффект.

Факторы роста и гормоны. В молозиве присутствуют инсулиноподобный фактор роста (IGF-I и IGF-II), трансформирующий фактор роста (TGF-β1 и TGF-β2), β-целлюлин (BTC), фактор эпидермального роста (EGF), фактор роста фибробластов (FGF1 и FGF2) и фактор роста тромбоцитов (PDGF) [7, 22, 28]. К наиболее распространенным факторам роста молозива относится IGF-1, при этом содержатся различные гормоны (пролактин, соматостатин, окситоцин, гонадотропин-высвобождающий гормон, кальцитонин, эстроген, прогестерон, кортизон, кортизол, тестостерон, андростендион, эстрадиол и эстрон) [13].

Из протеинов молозива наибольшее значение имеют иммуноглобулины (Ig), которые составляют самую большую группу иммунных компонентов - 70–80% общего содержания белка [13].

Структура и функции иммуноглобулинов (Ig):

• Ig класса G (IgG) (концентрация 30–87 г/л; IgG1 до 80–90%), которые вырабатываются в ответ на большинство инфекций и обеспечивают долгосрочный иммунитет [4].
  IgG выполняют несколько функций: нейтрализация патогенов (IgG связываются с антигенами на поверхности вирусов и бактерий, что препятствует их прикреплению к клеткам организма и проникновению внутрь); опсонизация (IgG могут связываться с антигенами, что делает их более заметными для фагоцитов - клеток иммунной системы, которые поглощают и уничтожают патогены); активация комплемента (IgG могут активировать систему комплемента - группу белков, которые помогают уничтожать патогены и усиливают воспалительный ответ); иммунная память (IgG сохраняются в организме после выздоровления от инфекции, обеспечивая долгосрочный иммунитет и быструю реакцию на повторное воздействие того же патогена).
• Ig класса М (IgМ) (концентрация 1–5 г/л). Функция - связывание комплемента, агглютинация и лизисе клеток-мишеней, участвуют в элиминации кишечных патогенов до тех пор, пока не будет достигнут достаточный уровень IgG.
  IgM могут влиять на различные процессы в организме, связанные с иммунной системой, включая: активация комплемента (IgM активируют систему комплемента, которая представляет собой группу белков крови, участвующих в защите от инфекций. Активация комплемента приводит к разрушению патогенов и стимулирует другие иммунные реакции); опсонизация (IgM связываются с поверхностью патогенов, делая их более уязвимыми для фагоцитов - клеток иммунной системы, которые поглощают и уничтожают чужеродные частицы); нейтрализация вирусов и токсинов (IgM способны нейтрализовать вирусы и токсины, предотвращая их воздействие на клетки организма).
• Ig класса А (IgА) (концентрация 5–10 г/л). Иммуноглобулины класса А (IgA) играют важную роль в защите организма от инфекций.
  Функции иммуноглобулинов класса А: защита слизистых оболочек (IgA помогают предотвратить проникновение патогенов через слизистые оболочки, тем самым снижая риск развития инфекции); участие в активации комплемента (иммуноглобулины класса А могут активировать систему комплемента, что способствует уничтожению патогенов); нейтрализация токсинов (IgA способны нейтрализовать токсины, выделяемые некоторыми бактериями, снижая их вредное воздействие на организм); участие в иммунном ответе (иммуноглобулины класса А играют роль в формировании местного иммунитета и защите от инфекций дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и других органов).

Таблица 1. Состав молозива и изменение его в режиме реального времени

В течение первых 6 ч после отела молозиво содержит наибольшее количество иммунных факторов, в том числе белков, жиров, факторов роста, гормонов и биологически активных веществ [5,8,9]. Оно является важным и незаменимым источником пассивной иммунной защиты, питательных веществ, активации обмена веществ и стимуляции пищеварения. Наибольшее количество иммуноглобулинов (в 20 раз больше гамма-глобулинов, чем в плазме) и клеточных элементов находится в молозиве первого удоя. Состав молозива и изменение его в режиме реального времени представлены в табл. 1. Поэтому важно сохранить молозиво для выпойки молодняка на длительное время (создание резерва) и тем более полноценное и качественное, полученное в первые часы после отела.

При этом необходимо учитывать, что состав и качественные показатели молозива зависят в том числе от количества лактаций, предшествующих отелу. Согласно данным Сидренко С.В. (2010г.) молозиво, полученное от полновозрастных коров, более полноценнее, чем полученное от первотелок. Содержание общего белка в молозиве первого удоя колебалось от 189,8 до 221,4 г/л и зависело от возраста коров. В молозиве коров 3-й лактации по сравнению с молозивом первотелок общего белка содержалось на 31,6 г/л, или на 16,6 %, больше (Р 0,001). Концентрация общего белка в молозиве коров 2-й лактации составила 202,5 г/л, что на 12,7 г/л, или на 6,6 %, больше, чем в молозиве первотелок. В молозиве коров 3-й лактации содержание иммуноглобулинов выше на 39,6 г/л, или на 74,5 % (Р 0,001), по сравнению с молозивом первотелок. Молозиво коров 2-й лактации по содержанию иммуноглобулинов превосходило молозиво первотелок на 22,1 г/л, или на 41,6 % (Р 0,05). Содержание жира в молозиве первого удоя колебалось от 60,4 до 63,8 г/л в зависимости от возраста животных. В молозиве первотелок содержание жира составило 60,4 г/л, что по сравнению с молозивом коров 2-й и 3-й лактаций ниже соответственно на 2,8 г/л, или на 4,6 % (Р 0,05), и 3,4 г/л, или на 5,6 % (Р 0,01). Данные свидетельствуют о том, что при кормлении молодняка, полученного в период первой лактации необходимо проводить усиление кормления молозивом от полновозрастных коров из резерва или вводить кормовые добавки на основе сухого молозива [28].

Резервирование нативного молозива без технологической обработки ограничено, так как в холодильных условиях при температуре 4–6°С молозиво может хранится только в течение 1 недели. При этом внутри хозяйства возникает возможность и необходимость сбора и хранения излишков молозива в течение определенного более длительного периода времени [14]. В настоящее время самым распространенным способом запасания молозива является его замораживание. Срок хранения до 12 месяцев. В размороженном молозиве сохраняются все компоненты, но оно является дорогостоящем вариантом. Многое холодильное оборудование включает в работу циклы «заморозка-разморозка», что сокращает длительность хранения молозива. Альтернативой замораживания служит его химическая обработка, которая сохраняет его нативные свойства и обеспечивает стабильность концентрации иммуноглобулинов [2, 11]. Mbuthia и др. (Германия, 2003 г.), проводили исследования по обработке образцов молозива формальдегидом и муравьиной кислоты, при холодильном хранении (4–6°С). Срок хранения увеличился до 14 дней, но при этом значительно увеличились потери уровня иммуноглобулинов класса G с явным нарушением органолептических характеристик молозива (запах, вкус, цвет, отделение сыворотки) [12, 16].

В США (К. Фоннелоп и М. Уффе, 1998г.) запатентован способ ультрафильтрации (микрофильтрации) молозива, характеризующегося высоким содержанием белков, в частности иммуноглобулинов. Сущность способа заключалась в том, что первоначально сепарируют молозиво с последующей подачей обезжиренной фракции на керамическую мембрану фильтра с целью получения ретентата (концентрата), при этом эффективность микробной очистки составляет 99,9% [14].

Общепринятой методикой резервирования молозива в США является его сбор в течение первых 24 ч после отела. Далее его подвергают замораживанию и хранят при температуре −8,3°С. После накопления в достаточном количестве, его транспортируют на молокоперерабатывающие предприятия, где размораживают, производят определение качественных показателей, сепарируют с целью отделения молочного жира, а обезжиренную фракцию сушат на распылительной сушилке при низких температурах.

Согласно С. Л. Тихонова, Н. В. Тихоновой, А. С. Ожгихиной (2022 г.) в России разработана технология получения сухого молозива, которая состоит из восьми технологических этапов (схема 1).

Схема1. Технологический процесс производства сухого молозива (С. Л. Тихонов, Н. В. Тихонова, А. С. Ожгихина, 2022 г.)

1. Сбор молозива, охлаждение до температуры не более 4 °С.
2. 10-минутное центрифугирование при 3000 об/мин.
3. Гомогенизация и инактивация собственных протеолитических ферментов молозива.
4. Пастеризация при температуре 70–76 °С в течение 60 сек.
5. Розлив молозива на противень слоем толщиной 0,6–1,0 см.
6. Сушка молозива в инфракрасной камере до содержания влаги 10–14%.
7. Хранение при температуре от 0 до 4 °С и относительной влажности не более 75%.

Рекомендованное сырье для сохранения высокого уровня белка (в том, числе гаммаглобулиновой фракции) при производстве сухого молозива собирают не более чем через 5–6 часов с момента отела. Качество готового продукта напрямую зависит от содержания собственных протеолитических и липолитических ферментов, для их инактивации применяют фермент апротинин путем добавления 1 мл к 1 л молозива, в результате его активации в молозиве не происходит нарушение структуры белков молозива, что обеспечивает сохранность иммуноглобулинов, а центрифугирование проводят для снижения жировой нагрузки смеси.

Для равномерного распределения апротинина в молозиве полученный раствор гомогенизировали 10–12 минут при температуре 0–4 °С, а далее проводится концентрация в инфракрасной камере при 42–46 °С до снижения количества влаги до 14%. Инфракрасная сушка также инактивирует препарат апротинин. Оценку качества сухого молозива проводят по содержанию влаги (10–14%), количества общих иммуноглобулинов, иммуноглобулинов A, M, G и КМАФАнМ.

Химический состав получаемого сухого молозива характеризуется высоким содержанием общих иммуноглобулинов – 289,5 г/1000 г, количество иммуноглобулинов G, A, и M на уровне 96,4, 3,6 и 62,7 г/1000 г, соответственно. Сухое молозиво инфракрасной сушки отличается микробной чистотой и может характеризоваться, как промышленно стерильное [30].

Схема2. Технологический процесс производства сухого молозива «А1 Первая генетическая компания»

1. Сбор молозива, замораживание.
2. Дефростация температура 40-45°С.
3. Грубая и тонкая очистка. Гомогенизация.
4. Температурная обработка при температуре 60±2°С в течение 30 мин.
5. Распылительная сушка молозива до содержания влаги не более 6%.
6. Фасовка и Упаковка в металлизированный «Дой-пак» с замком Зиплок.
7. Хранение при температуре от -30 до +30 °С и относительной влажности не более 78%

Тенденция расширения рынка сухого молозива подтверждается, ярким примером является «А1 Первая генетическая копания». Современное российское производство на площадке Первой генетической компании освоило технологию выпуска сухого молозива, которая включает сбор молозива в емкости и стресс – замораживание (в условиях поставщика, хранение не более 2-х часов), приемка, дефростация, грубая и тонкая очистка, кратковременную антибактериальную обработку и сушку с последующим гранулированием. Остаточная влага готового продукта не превышает 6%. Использование сушки и асептической металлизированной упаковки «Дой-Пак» с замком Зиплок обеспечивают стабильность при хранении со значениями температуры – минус 30 – плюс 30 °С и влажности - не более 75% . Внедрена система контроля качества , которая гарантирует отсутствие в сырье молозива от коров с клинической или субклинической формой мастита. Сырье отбирается от коров во время 2-й лактации и старше, при полном исключении первотелок. Полученное сухое молозиво характеризуется высоким содержанием иммуноглобулинов всех классов и чистотой.

Технология переработки коровьего молозива с использованием распылительной сушки обеспечивает высокую концентрацию и сохранность биологически активных компонентов, в том числе иммуноглобулинов. По химическому составу сухое молозиво можно рекомендовать для использования в составе кормовой и пищевой продукции, в том числе как основной заменитель неполноценного (некачественного молозива) или как добавку в целях повышения устойчивости поголовья молодняка в условиях эпизоотологической нестабильности.

При выращивании молодняка в условиях промышленного животноводства необходимо четко оценивать риски, а также проводить коррекцию с применением надежных инструментов и сырьевых источников. Одним из таких вариантов является использование сухого молозива от Первой генетической компании. На своем производстве «А1 Первая генетическая компания» создала все условия, направленные на получение высококачественного продукта: современное оборудование, квалифицированный персонал, надежные поставщики и отлаженная система контроля качества. Сухое молозиво от Первой генетической компании – эффективный и перспективный инструмент формирования и поддержания здоровья молодняка животных внутри хозяйства.

Авторы: к.в.н. ШиховС.С., д.б.н. Удавлиев Д.И. ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет», продакт-менеджер Довбыш В.Ю. ООО «Альта Дженетикс Раша».