Efectul variantei genetice a k-Cazeină privind producția și compoziția laptelui unei turme Holstein în tropice

k-cazeinei

Efectul k -Varianta genetică a cazeinei privind randamentul laptelui și compoziția într-o turmă Holstein din tropice

Carlos Alvarado *, 1, Bernavé Meléndez *, María Clavijo *, Matilde Coronado *, Santiago Armas * și Olymar Giménez *

* Facultatea de Științe Veterinare, Universitatea Centrală din Venezuela, Apartado 4563, Maracay 2101, Aragua, Venezuela E-mail: [email protected]

1 Cui trebuie să i se adreseze corespondența

Pentru a evalua efectul polimorfismului k-cazeină privind producția și compoziția chimică a laptelui, într-o turmă de rasă Holstein situată în zona centrală a Venezuelei, distribuția variantelor genetice ale k-cazeină în efectiv folosind tehnica de focalizare izoelectrică cu gel de poliacrilamidă. Au fost analizate 294 de probe de lapte, colectate de la 62 de vaci în producție pe o perioadă de șapte (7) luni. Rezultatele au fost analizate utilizând un design statistic al blocului aleatoriu cu un aranjament factorial de 2 3. Alela A a k-Caseina a fost găsită la 92% din vacile aflate în producție, în timp ce alela B a fost găsită la 52%. La compararea statistică a nivelurilor de producție a laptelui pentru fiecare dintre aceste animale, s-a observat un volum mai mare de producție zilnică la vacile cu alela A din k-cazeină. Analiza statistică a rezultatelor privind compoziția acestor probe de lapte a arătat că polimorfismul k -cazeina găsită în această turmă Holstein nu are niciun efect asupra conținutului principalelor componente ale laptelui.

(Cuvinte cheie: k-cazeină, lapte de vacă, rase (animale), Holstein, compoziție aproximativă, variație genetică, Aragua)

Pentru a evalua efectul k -polimorfism de cazeină privind producția și compoziția laptelui într-o turmă Holstein situată în regiunea centrală a Venezuelei, diferită k -variantele genetice ale cazeinei prezente în turmă au fost determinate prin tehnica de focalizare izoelectrică. Un total de 294 de probe de lapte au fost analizate folosind un proiect statistic complet randomizat cu un aranjament factorial de 2 3. Alela A a cazeinei a fost găsită la 92% dintre vacile din turmă, în timp ce alela B a fost găsită la 52%. Atunci când nivelurile producției de lapte ale fiecărui animal au fost comparate, s-a constatat că acele animale cu alelă A aveau un randament zilnic mai mare de lapte. Analiza statistică a rezultatelor compoziției laptelui din probele de lapte a arătat că k -polimorfismul de cazeină găsit în turma Holstein nu are niciun efect asupra conținutului principalelor componente ale laptelui.

(Cuvinte cheie: k-cazeină, lapte de vacă, rase (animale), Holstein, compoziție proximă, variație genetică, Aragua)

Primit: 16/10/06 - Aprobat: 18/04/07

Ca activitate productivă profitabilă, succesul producției de lactate și industrializare depinde de gestionarea factorilor care afectează producția de lapte. De exemplu, la nivelul industriei brânzeturilor, conținutul de solide din lapte joacă un rol foarte important în producția de produse lactate: cu cât este mai mare conținutul de grăsimi și cazeină din laptele utilizat ca materie primă, cu atât este mai mare cantitatea de brânză. obținut.

Potrivit lui Auldist și colab. (1998) factorii care exercită o influență semnificativă asupra compoziției laptelui sunt: ​​a) factori genetici asociați cu diferitele rase de lapte, b) factori nutriționali asociați cu disponibilitatea sezonieră și schimbarea calității pășunilor de-a lungul întregului anul, c) factori fiziologici asociați cu stadiul de lactație, d) factori patologici legați de incidența mastitei și a altor boli.

Printre primii factori menționați, polimorfismul genetic al proteinelor din lapte, existent la toate rasele lactate, prezintă un mare interes în producția animală datorită relației sale cu caracteristicile productive, compoziția și calitatea laptelui (Friend și colab., 2000).

Relația dintre variantele genetice ale proteinelor și compoziția laptelui a fost elucidată de numeroase studii, în special s-a demonstrat că laptele caracterizat prin variantele B de b-lactogloulină, k-caseină și b-cazină prezintă un conținut de azot mai mare decât cea a celor caracterizate ca tip A și, prin urmare, sunt mai favorabile producției de brânzeturi (Formaggioni și colab., 2000). Mai mulți autori au raportat, de asemenea, efectul pozitiv alelei B a k-cazeinei asupra proprietăților de coagulare a laptelui (Ng-Kwai-Hang și colab., 1987; Ostersen și colab., 1997; Ikonen și colab., 1999). Majoritatea acestor lucrări au fost efectuate în zone temperate, iar lucrările efectuate în condiții tropicale sunt rare.

Diferite tehnici sunt utilizate în identificarea variantelor genetice ale proteinelor din lapte, una care a fost utilizată pe scară largă este focalizarea izoelectrică: o tehnică de electroforeză în care se utilizează proprietatea punctului izoelectric al fiecăreia dintre proteinele laptelui. separare. Folosind această tehnică, au fost identificate cele două variante genetice principale ale k-cazeinei: A și B (Macheboeuf și colab., 1993).

În studiul de față, efectul polimorfismului k-cazeină asupra producției de lapte și conținutul său de grăsimi, cazeină, proteine ​​și solide totale a fost evaluat într-un efectiv Holstein gestionat în condiții tropicale.

Materiale și metode

Turma studiată aparține Stației Experimentale Santa María a FCV-UCV, situată în sectorul Santa María din municipiul Zamora, în statul Aragua. Stația este situată la o altitudine de 436 m.a.s.l., într-o zonă caracterizată printr-o precipitație medie anuală de 1.120 mm, distribuită în principal între lunile mai și octombrie; climat cald (temperaturi între 20,3 și 31,6 ºC) și umiditate relativă între 61 și 79%.

Gestionarea acestei efective, a 62 de vaci Holstein, se realizează în cadrul unui sistem stabil intensiv, cu o medie lunară de 42 de vaci în producție prin muls mecanic de două ori pe zi (prima la 6 dimineața și a doua la 4 pm). Stația Experimentală menține înregistrări zilnice ale producției de lapte pentru fiecare animal, din care au fost preluate datele de producție din ziua fiecărei vaci corespunzătoare datei prelevării probei.

În perioada de colectare a probelor, furajele s-au bazat pe furaje, reziduuri de orz (subprodus al fabricii de bere) și furaje concentrate (Procría's V-40, obținute din subproduse de prelucrare a porumbului și semințe oleaginoase). Furajele constau din iarbă proaspătă (Cynodon plectostachium, maxim Panicum pe mine Cynodon dactylon), sau prin însilozare cu sorg (Sorghum vulgaris). Dieta zilnică a fiecărui animal a constat în 20 Kg furaj, 8 Kg orz și o cantitate de furaje concentrate în funcție de nivelul de producție de lapte al fiecărui animal (4, 6 și 9 Kg furaj concentrat pentru vacile cu producții mai mici de 14, de la 14 la 17 și, respectiv, peste 17 litri de lapte).

Într-o perioadă de șapte (07) luni, din septembrie 2001 până în aprilie 2002, au fost colectate în total 294 de probe de lapte.

O probă de 300 ml de lapte de la fiecare vacă în producție a fost colectată o dată pe lună, în mulsul de dimineață, din containerul de colectare al fiecărei stații de muls. Omogenitatea probei a fost asigurată înainte de colectare, prin agitare prin inversarea sistemului de vid în recipientul de colectare, după finalizarea mulsului. Urmând procedura stabilită în Standardul COVENIN 938-83 (Fondonorma, 1983), la fiecare stație de muls, un recipient steril a fost plasat în duza de evacuare a containerului, deschizându-l pentru a permite umplerea containerului. După ce sticla a fost închisă ermetic, a fost plasată într-o pivniță cu gheață. Odată ce eșantionarea tuturor vacilor în producție a fost finalizată, pivnița cu probele a fost transportată la Laboratorul de industrie a laptelui FCV-UCV, nucleul Maracay, pentru analiză imediată. În momentul recepției, înainte de începerea analizelor chimice, 10 ml de lapte au fost preluați din fiecare recipient și introduși în flacoane, identificate și sigilate corespunzător, pentru a fi depozitate sub îngheț la -25 ° C, până în momentul electroforezei.

Identificarea variantelor de k -cazeină

Din alicote din fiecare probă de lapte, s-au determinat tipurile de variantă de k-cazeină prezente în efectiv. Identificarea a fost realizată folosind tehnica de electroforeză Isoelectric Focusing (IEF) în gel de poliacrilamidă, conform procedurii descrise de Seibert și colab. (1985), folosind echipamentul HE 950 Pat plat Isobox răcit (Instrumente științifice Hoefer, San Francisco, California, SUA), aparținând Institutului de Genetică Aplicată al Facultății de Agronomie, UCV, nucleul Maracay.

Zece ml din fiecare probă de lapte au fost centrifugate la 4500 g timp de 20 de minute la 4 ° C, grăsimea supernatantă a fost aruncată și apoi laptele degresat a fost diluat într-un raport 1: 1 cu o soluție de 8 mol/L de uree în apă distilată conținând 3% (v/v) 2-mercaptoetanol (soluție probă-uree-mercaptoetanol).

Gelul de poliacrilamidă 5% T (% monomer: acrilamidă plus bisacrilamidă) a fost preparat prin diluarea ureei și a amestecului de amfoliți (Pharmalyte 3-10, Pharmacia, Uppsala, Suedia) în soluție de monomer acrilamidă-N, N'-metilenebisacrilamidă (Ready Mix IEF, Pharmacia, Uppsala, Suedia), polimerizând cu persulfat de amoniu și N, N, N ?, N ? -tetrametiletilendiamină (TEMED; R.D.H., Köln, Germania). Imediat soluția de poliacrilamidă 5% T a fost turnată într-o „matriță”, un spațiu de 1 mm între două foi de sticlă, tratate anterior cu silan (legați silanul pentru suport și respingeți silanul pentru capac, ambele Pharmacia, Uppsala, Suedia), și sigilate pe trei dintre margini. Ulterior, s-a lăsat să se odihnească până când soluția s-a gelificat complet. Odată ce gelul a fost gata, capacul de sticlă a fost îndepărtat din matriță și gelul cu suportul său a fost așezat pe placa frigorifică (10 ° C) a Isobox. Au fost plasate două benzi de hârtie absorbantă Whatman Nr. 1 (Whatman L.T.D., Maidstone, Anglia) Lățime de 5 mm la ambele capete ale gelului unde se vor odihni fiecare dintre electrozii sistemului. Pentru anod, banda de hârtie a fost impregnată cu o soluție 0,2 M de acid acetic cu 5% glicerol; pentru catod a fost utilizată o soluție de NaOH 1M.

Odată ce sistemul a fost asamblat, s-a efectuat o pre-focalizare timp de 15 minute la putere constantă (10W) și tensiune variabilă (începând de la 800V); în acest fel, se asigură formarea gradientului de pH necesar separării proteinelor prin această tehnică. Un rând de mici cercuri de hârtie de filtru a fost așezat apoi la o distanță de 2 mm de anod., Whatman Nr. 1 (Whatman L.T.D., Maidstone, Anglia) de 2mm diametru fiecare. Cu o micropipetă, pentru fiecare probă de lapte, s-au inoculat 20 ml soluție probă-uree-mercaptoetanol pe cercurile de hârtie; Într-unul dintre cercurile finale, o soluție de standarde proteice (Kit pH larg 3.5-9.3, Pharmacia, Uppsala, Suedia) pentru a identifica ulterior benzile separate. Echipamentul a fost reasamblat și sursa de alimentare a fost conectată la o putere constantă (10W) timp de o oră.

La finalizarea focalizării, gelul a fost îndepărtat de pe placă și imersat într-o soluție de acid tricloracetic 20% (greutate/volum) timp de 10 minute pentru fixare. Apoi, a fost clătit în apă timp de 10 secunde și imersat într-o soluție de 0,1% coomasie-albastru R 250 (Pharmacia Uppsala, Suedia), 45% etanol și 10% acid acetic, pentru colorare, timp de 30 de minute. Apoi, a fost clătit și imersat, timp de 20 de ore, într-o soluție de etanol 30% v/v și 10% v/v acid acetic pentru a decolora gelul și a dezvălui benzile. La îndepărtarea din această soluție, a fost așezată pe hârtie absorbantă pentru a îndepărta excesul de umiditate. Benzile au fost identificate în funcție de poziția lor pe gel în raport cu modelul proteic. În funcție de prezența uneia sau a ambelor benzi corespunzătoare k -caseinei, situate spre locul în care a fost conectat polul negativ al gelului, vacile din care a fost extrasă proba au fost identificate ca: AA, AB, BB.

Analiza chimica

La laboratorul industriei laptelui FCV-UCV, fiecare probă de lapte a fost supusă următoarelor analize: a) determinarea grăsimii prin metoda Babcock conform standardului COVENIN 503-82 (Fondonorma, 1982); b) determinarea cazeinei prin metoda Walker (Rosell și Dos Santos, 1952); c) determinarea proteinelor prin metoda Kjeldahl conform standardului COVENIN 370: 97 (Fondonorma, 1997); d) determinarea umidității prin diferența de greutate după uscare într-un cuptor la 100 ° C (A.O.A.C., 1990), din acest rezultat conținutul total de solide a fost calculat prin diferență.

Analiza statistică

Utilizarea pachetului statistic Statistix 8.0 (Software analitic, SUA), rezultatele obținute pentru fiecare variabilă (producție zilnică, conținut de grăsimi, cazeină, proteine ​​și solide totale) au fost evaluate printr-un design aleatoriu al blocurilor cu aranjament factorial 2 3. Conformitatea cu ipotezele ANAVAR a fost verificată, înainte de aplicarea testelor parametrice, inclusiv a independenței reziduurilor.

Cei doi factori luați în considerare în studiu au fost: Perioada în curba de lactație (iniţială: de la 1 la 60 de zile; înseamnă, mediu: de la 61 la 120 de zile; Da final: mai mult de 120 de zile) și tipul de variantă genetică a k-cazeinei (AA, AB, BB). Variabilele cuantificate au fost: producția zilnică, conținutul procentual de grăsimi, cazeină, proteine ​​totale și solide totale. Cele două blocuri reprezintă grupele de vaci clasificate în funcție de vârstă (1: mai puțin de 66 de luni; 2: de la 66 la 78 de luni), aceasta pe baza analizelor anterioare (date nepublicate) în care s-a observat că al doilea grup ajunge la un lapte producție semnificativ mai mare decât prima.

Modelul utilizat în prezentul studiu a considerat efecte fixe pentru factori și bloc:

Y ijk: observarea nivelului I al perioadei de lactație, varianta genetică j și grupa de vârstă k

m: medie generală

a i: efectul nivelului al i-lea al perioadei de lactație

b j: efectul variantei genetice a j-k a cazeinei

(ab) ij: efectul interacțiunii de primul ordin al nivelului i al perioadei de lactație și varianta genetică j-k a k-caseinei.

r k: efectul blocului k (grupa de vârstă)

și ijk: eroare experimentală a nivelului al i-lea al perioadei de lactație, a j-a variantă genetică și a blocului k.

Rezultate si discutii

Variante ale k -Cazeină

Gelurile obținute folosind tehnica de focalizare izoelectrică arată că efectivul total de 62 de vaci din E.E. Santa María este alcătuită din: 30 de vaci (48%) homozigote AA, 27 (44%) heterozigote AB și 5 (8%) homozigote BB. Astfel, alela A este prezentă în 92% din efectiv, în timp ce B este în 52%.

Aceste rezultate erau de așteptat, având în vedere că selecția animalelor dintr-o turmă a fost efectuată în mod tradițional pentru a crește producția zilnică de lapte, care s-a dovedit a fi asociată cu alela A a k-cazeinei; la rasa Holstein, de exemplu, au fost observate frecvențe de până la 93% (Formaggioni și colab, 2000).

Producția zilnică și compoziția laptelui

Tabelul 1 arată că, pentru toate variabilele, cu excepția conținutului de grăsime, există diferențe semnificative (P 66 luni), producând o cantitate de lapte semnificativ mai mare decât cea mai tânără (

tabelul 1 . Producția medie zilnică (kg) și compoziția laptelui pentru vacile selectate, pentru fiecare grup de probe clasificate în funcție de vârstă (în luni)