Milk trace minerals content in dairy cows supplemented with glycine chelated minerals

George Vlad Goilean; Гойлян Джордж Влад; Cristina Teodor Romeo; Ромео Кристина Теодор; Doma Alexandru Octavian; Октавиан Дома Александру; Eugenia Dumitrescu; Думитреску Евгения; Mihai Folescu; Фолеску Михай; Florin Muselin; Муселин Флорин

doi:10.33284/2658-3135-107-4-184

Milk trace minerals content in dairy cows supplemented with glycine chelated minerals

Autores: Goilean G.¹, Romeo C.¹, Octavian D.¹, Dumitrescu E.¹, Folescu M.¹, Muselin F.¹^,2
Afiliações:
1. University of Life Sciences “King Michel I of Romania” from Timisoara
2. Working Group for Xenobiochemistry, Romanian Academy-Branch Timisoara
Edição: Volume 107, Nº 4 (2024)
Páginas: 184-191
Seção: Theory and practice of feeding
URL: https://bakhtiniada.ru/2658-3135/article/view/278494
DOI: https://doi.org/10.33284/2658-3135-107-4-184
ID: 278494

Citar

Texto integral

Resumo
Texto integral
Sobre autores
Bibliografia
Arquivos suplementares
Estatísticas

Resumo

The paper presents data regarding the impact of some trace mineral supplementation on milk minerals content of glycine chelated mineral supplemented dairy cows. The study was made on thirty Holstein multiparous dairy cows, aging arround 62 ± 4.5 months that were divided randomly in two groups: C – Control receiving normal diet without glycine mineral supplementation and one experimental group (E) that received supplement of glycine chelated Cu, Zn, Mn and Fe as follows: 15 mg/kg Cu, 20 mg/kg Mn, 60 mg/kg Zn and, 100 mg/kg Fe, added in concentrate feed. The experiment was designed from day 30 of lactation until day 100 of lactation, and were assesed the milk levels of zinc (Zn), selenium (Se), iron (Fe), manganese (Mn) and copper (Cu). In the experimental group we observed significant (p<0.05) increase of milk concentration of Se, Mn and Cu at day 65 of lactation and highly significant (p<0.01) increase of Zn, Se, Mn and Cu in the day 100 of lactation. The Fe content was increased in all period of study, but the increase was not statisticaly significant (p>0,05). We conclude that supplementing the dairy cows whit chelated minerals will be followed by a increase of milk mineral content that could be beneficial for health.

Palavras-chave

milk minerals, dairy cows, supplements, minerals, trace elements

Texto integral

Введение.

Микроэлементы играют важнейшую роль в различных физиологических процессах, в том числе поддержание здоровья, антиоксидантная защита и повышение продуктивности дойных коров (Faulkner MJ and Weiss WP, 2017; Wu G, 2018). Напротив, недостаток микроэлементов может ослабить иммунную систему молочных коров (Spears JW and Weiss WP, 2008).

У жвачных животных часто наблюдается значительный недостаток микроэлементов, таких как кобальт, медь, йод, селен, цинк и марганец (Hidiroglu M, 1979). Их недостаток может существенно повлиять на общее развитие и уровень продуктивности (Mackenzie AM et al., 2001).

Молоко – важнейший продукт, богатый питательными веществами, который на протяжении столетий был неотъемлемой частью рациона человека в различных культурах. Оно является не только важным источником питательных веществ, таких как углеводы, белки и жиры, но и содержит множество биологически активных соединений, включая витамины и минеральные вещества. Среди них – микроэлементы, необходимые для многих физиологических функций и общего состояния здоровья. Они, в том числе железо, цинк, медь, марганец и селен, играют важнейшую роль в процессах метаболизма, иммунной функции и целостности клеток (Maret W, 2020).

В то время как молоко – широко известный источник кальция и витамина D, не менее важен и его микроэлементный профиль. Например, исследования показывают очень высокую биодоступность железа и цинка из молочных продуктов, что способствует удовлетворению потребностей населения всего мира в этих элементах (Hercberg S and Galan P, 2010). Кроме того, микроэлементный состав молока связан с поддержанием здоровья, включая укрепление костей, сохранение иммунитета и снижение риска некоторых хронических заболеваний (Silva BB et al., 2020).

В предыдущих исследованиях, в том числе собственном (Goilean GV et al., 2022), сообщалось о положительном влиянии микроэлементных добавок или использовании различных органических форм микроэлементов на молочных коров. Это положительно сказывается на молочной продуктивности (Rabiee AR et al., 2010), сокращает количество соматических клеток (Kellogg DW et al., 2004), снижает заболеваемость хромотой и улучшает общее состояние конечностей у дойных коров (Nocek JE et al., 2000; Siciliano-Jones JL et al., 2008; Overton TR and Yasui T, 2014).

Цель исследования.

Изучение влияния глицин-хелатных минеральных добавок на уровень отдельных микроэлементов в молоке дойных коров.

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Полновозрастные дойные коровы голштинской породы возрастом 62±4,5 месяца и живой массой 462±23 кг.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были одобрены Научным комитетом (Решение № 62 /15.11.2020). Кроме того, все процедуры соответствовали Директиве ЕС об экспериментах на животных (Directive 2010/63/EU…).

Схема эксперимента. Коровы содержались в индивидуальных стойлах на привязи в частном сельскохозяйственном предприятии в уезде Бихор, Румыния. 30 коров ранодомизировано разделили на 2 группы (n=15): контрольная группа (C) получала основной рацион без глицин-минеральной добавки, опытная группа (E) дополнительно к основному рациону получала глицин-хелатные добавки Cu, Zn, Mn и Fe (E.C.O. Trace®, Biochem, Germany) в следующих количествах: Cu – 15 мг/кг, Mn – 20 мг/кг, Zn – 60 мг/кг и Fe – 100 мг/кг, которые смешивали с концентри-рованным кормом.

Опыт продолжался с 30-го по 100-й день лактации. Пробы молока отбирались в начале (30-й день лактации), середине и конце (65-й и 100-й дни лактации) эксперимента. Кормление производилось индивидуально дважды в день по описаной ранее методике (Goilean G et al., 2022). Химический состав рациона кормления представлен в таблице 1.

Таблица 1. Питательная ценность рациона дойных коров

Показатель	Ед. изм.	Значение
Сухое вещество	%	48.2
Сырой протеин	%	16.96
Переваримый протеин	% от сырого протеина	49.5
Обменная энергия	Мкал/ кг	1.65
Ca	%	1.02
P	%	0.31
Mg	%	0.38
K	%	1.07
Na	%	0.33
Cl	%	0.32
Витамин А	МЕ/кг	11 400
Витамин D	МЕ/кг	3100
Витамин Е	МЕ/кг	35200
Fe	1‰	208.33
Zn	1‰	26.91
Cu	1‰	9.14
Mn	1‰	24.27
Se	1‰	0.19

Оборудование и технические средства. Содержание основных биоэлементов в молоке – марганца (Mn), селена (Se), цинка (Zn), меди (Cu) и железа (Fe) определяли в печи с пиролитической трубкой для Mn, Se и Cu и анализа пламени – для Zn и Fe методом атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) на спектрофотометре ContrAA800 (Analytic Jena, Германия). Подготовка образцов проводилась методом микроволнового сбраживания (Anton Paar, Австрия) с добавлением в сосуды для сбраживания: 1 мл образца молока, 10 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл перекиси водорода. Параметры микроволн составляли 10 мин, +120 °C, 800 Вт.

Статистическая обработка. Статистический анализ результатов проводили с помощью однофакторного дисперсионного анализа с поправкой Бонферрони, считая различия статистически достоверными при P≤0,05 или ниже, все значения выражены как среднее ± ошибка средней. Использовали программное обеспечение «GraphPad Prism 6.0 for Windows» (GraphPad Software, США).

Результаты исследования и их обсуждение.

Коровье молоко – наиболее распространённый молочный продукт, богатый основными питательными веществами, в том числе минеральными, которые обеспечивают энергией и поддерживают рост всех возрастных групп (Gaucheron F, 2005). Хотя минеральные вещества в молоке содержатся в количестве менее 1 %, они являются ценными источниками электролитов и жизненно важных микроэлементов, необходимых для здорового роста и развития (Reilly C, 2004). Исследования показали, что минеральный состав молока значительно различается у разных пород крупного рогатого скота, а также зависит от физических и экологических факторов (Raynal-Ljutovac K et al., 2008a). Вариабельность содержания электролитов и основных микроэлементов в молоке крупного рогатого скота обусловлена несколькими факторами, в том числе типом скота, его здоровьем, рационом кормления, стадией лактации, экологическими и географическими условиями (Raynal-Ljutovac K et al., 2008a; Navarro-Alarcon M et al., 2011; Chen L et al., 2020).

Как показано на рисунке 1, в нашем исследовании мы наблюдали, что содержание Zn в молоке было почти на одном уровне в начале периода доения (30-й день) в обеих группах (E/C: +0,74 %), но на следующих этапах лактации у коров, получавших хелатные минералы, концентрация Zn увеличилась не значительно (P≥0,05) на 65-й день лактации (E/C: +31,69 %) и значительно (P≤0,01) – на 100-й день лактации (E/C: +84,91 %). По сравнению с началом периода контрольного доения уровень Zn повышался в группе, получавшей хелатные минералы (E₆₅/E₃₀: +28,78 %, E₁₀₀/E₆₅: +51,01 %), причём высокозначимое (P≤0,01) увеличение наблюдалось на 100-й день по сравнению с 30-м днём (E₁₀₀/E₃₀: +94,46 %).

Сравнение E/C: *– P≤0,05, **– P≤0,01 Сравнение 100-го с 30-м и 65-м днями лактации: ##– P≤0,01

Рисунок 1. Содержание Zn, Se и Fe в молоке дойных коров, получавших глицин-хелатную минеральную добавку

Цинк – важнейший микроэлемент, который поддерживает иммунную систему и участвует в многочисленных ферментативных процессах. По данным Raynal-Ljutovac K с коллегами (2008b), концентрация цинка в молоке коров может различаться между породами, при этом некоторые породы имеют более высокий уровень, обусловленный генетическими факторами и рационом кормления. В некоторых исследованиях (Proskira N et al., 2016) концентрация Zn в молоке джерсейских коров была на уровне 3,7 мкг/дм³, а по данным других (Pilarczyk R et al., 2013) у симментальских – 3,02 мкг/мл и у голштино-фризских коров – 3,27 мкг/мл, что превышало уровень, зафиксированный в нашем исследовании у коров контрольной группы, но уступало коровам, получавших хелатные минералы, на 100-й день лактации.

В начале периода контрольного доения (30 день) содержание Se в молоке в обеих группах было на одном уровне (E/C: +0,14 %), на следующих этапах лактации увеличивалось у коров, получавших минеральную добавку, достоверно (P≤0,05) на 65 день лактации (E/C: +34,19 %) и высокодостоверно (P≤0,01) – на 100 день лактации (E/C: +66,80 %). В опытной группе коров по сравнению с началом периода доения уровень Se увеличился (E₆₅/E₃₀: +29,72 %, E₁₀₀/E₆₅: +27,45 %), но высокозначимое (P≤0,01) изменение содержания было зафиксировано на 100-й день по сравнению с 30-м днем (E₁₀₀/E₃₀: +65,33 %).

Селен – важнейший микроэлемент, играющий ключевую роль в антиоксидантной защите и работе щитовидной железы. Chen L с коллегами (2020) утверждают, что уровень селена в коровьем молоке определяется его содержанием в рационе кормления коров и региона разведения. По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA, 2021), содержание селена в коровьем молоке составляет около 0,01 мг на 100 граммов. Однако исследование Haug W с соавторами (2020) показывает, что уровень селена может существенно изменяться: в некоторых образцах молока содержится до 0,03 мг на 100 граммов, что в значительной степени зависит от содержания селена в рационе коров.

При анализе содержания Fe в молоке в начале исследования (30-й день) не было установлено значительной межгрупповой разницы (E/C: +6,82 %). Эти различия увеличивались в течение периода лактации у коров, получавших минеральную добавку, но не достигали статистической значимости (P≥0,05) на 65-й день лактации (E/C: +16,13 %) и на 100-й день лактации (E/C: +40,91 %). По сравнению с началом учётного периода уровень Fe повышался в опытной группе, получавшей хелатные минералы (E₆₅/E₃₀: +14,53 %, E₁₀₀/E₃₀: +27,31 %, E₁₀₀/E₆₅: +11,15 %), но все эти различия не были достоверными (P≥0,05).

Железо играет важнейшую роль в транспорте кислорода в крови и в общих метаболических процессах. Однако содержание железа в коровьем молоке относительно невелико по сравнению с другими продуктами. Reilly C (2004) отметил, что, хотя коровье молоко не является важным источником железа, оно всё же может внести свой вклад в общее поступление элемента с пищей, особенно в сочетании с другими богатыми железом продуктами. Коровье молоко обычно содержит немного железа: по данным Министерства сельского хозяйства США, около 0,03 мг на 100 граммов (USDA, 2021). Исследование Hurrell RF с коллегами (2019) подтверждает этот вывод и отмечает, что невысокое содержание железа в молоке может вызывать беспокойство у населения, рацион которого в значительной степени основывается на молочной продукции. В исследованиях Gorska A и Oprzadek K (2011) концентрация Fe в молоке коров в период до 100 дня лактации составляла 144 мкг/кг, что значительно ниже наших результатов.

Сравнение E/C: *– P≤0,05, ***– P≤0,001 Сравнение 100-го с 30-м днём лактации: # – P≤0,05, ## – P≤0,01, ### – P≤0,001 Сравнение 100-го с 65-м днём: $ – P≤0,05

Рисунок 2. Содержание Mn и Cu в молоке дойных коров, получавших глицин-хелатную минеральную добавку

При анализе уровня Mn в молоке в начале эксперимента (30-й день) не выявлено значительных различий между группами (E/C: +13,04 %). В течение лактационного периода у коров опытной группы зафиксировано высокозначимое (P≤0,01) увеличение содержания Mn на 65-й день лактации (E/C: +83,33 %) и на 100-й день лактации (E/C: +128,00 %). По сравнению с началом периода контрольного доения уровень Mn повышался (E₆₅/E₃₀: +69,23 %, E₁₀₀/E₆₅: +29,54 %) в группе, получавшей хелатные минералы, а к 100-му дню по сравнению с 30-м установлено высокодостоверное (P≤0,01) увеличение (E₁₀₀/E₃₀: +119,23 %).

Марганец – ещё один важный элемент, содержащийся в коровьем молоке в меньших концентрациях по сравнению с другими минералами. Он играет роль в формировании костей, обмене веществ и антиоксидантной защите. Исследование Navarro-Alarcon M с коллегами (2011) показывает, что содержание марганца в молоке зависит от рациона коров, в частности от минерального состава потребляемых кормов. Содержание марганца в коровьем молоке относительно невелико: по данным Министерства сельского хозяйства США оно составляет около 0,003 мг на 100 граммов (USDA, 2021). В исследовании Kahn SA с соавторами (2019) также отмечается, что коровье молоко не является важным источником марганца, поскольку его уровень гораздо ниже по сравнению с другими продуктами питания. Pilarczyk R с коллегами (2013) приводят концентрацию 0,02 мкг/мл в молоке симментальских и голштино-фризских коров, что почти аналогично нашим данным по контрольной группе коров, но ниже по сравнению с коровами, получавших минеральные добавки, на 65-й и 100-й день лактации.

По меди выявлена схожая с Mn динамика по периодам лактации, в начале эксперимента (30-й день) не было существенных различий между группами (E/C: -2,56 %). На следующих этапах было отмечено высокозначимое (p<0,01) увеличение содержания Cu при использовании хелатной минеральной добавки на 65-й день (E/C: +36,61 %) и на 100-й день лактации (E/C: +64,86 %). По сравнению с началом периода доения уровень Cu повышался в опытной группе (E₆₅/E₃₀: +27,63 %, E₁₀₀/E₆₅: +25,77 %), а к концу исследования по сравнению с 30-м днем установлено высокодостоверное (P≤0,01) увеличение (E₁₀₀/E₃₀: +60,52 %).

Медь жизненно необходима для образования красных кровяных телец и поддержания здоровья соединительных тканей. Исследования свидетельствуют о вариабельности содержания меди в коровьем молоке, которое можно повысить использованием кормовых добавок в рационе коров (Gaucheron F, 2011). Это подчеркивает важность сбалансированного рациона для лактирующих коров для обеспечения оптимального элементного состава молока. По данным Министерства сельского хозяйства США в коровьем молоке содержится около 0,02 мг меди на 100 граммов (USDA, 2021). Однако исследование Kelleher SL с коллегами (2020) показало, что содержание меди в молоке может изменяться, причём в некоторых образцах оно достигало 0,05 мг на 100 г. Это свидетельствует о влиянии факторов окружающей среды и корма на содержание меди в молоке. Proskura N с соавторами (2016) выявили концентрацию Zn 18 мкг/дм³ в молоке джерсейских коров, а в исследованиях Pilarczyk R с коллегами (2013) в молоке симментальских его уровень составлял 0,03 мкг/мл, а в молоке голштино-фризских коров – 0,04 мкг/мл, что ниже результатов нашего опыта в группе контрольных коров, а также значительно ниже данных по коровам, получавших минеральные добавки на 65-й и 100-й день лактации.

Заключение.

Таким образом, коровье молоко содержит необходимые минералы, но уровень цинка, меди, селена, железа и марганца может изменяться в зависимости от нескольких факторов, в том числе порода коров, их рацион и условия окружающей среды. Введение добавок с хелатными минералами сопровождалось значительным увеличением концентрации в молоке исследуемых микроэлементов, особенно Mn, Zn и Se.