Молоко и молозиво, их физиологическое значение

Принято молоко и молочные продукты ставить в питании на одно из первых мест. Молоко считается самой легкой пищей. Д ля его усвоения необходимо небольшое количество пищеварительных соков. Этот продукт незаменим для питания детей, истощенных и ослабленных людей, нуждающихся в усиленном питании. Молоко лучшее средство для предупреждения профессиональных заболеваний работников вредных производств. Недаром по древней легенде Геракл в младенчестве питался именно молоком, хлынувшим по воле Зевса с Олимпийских высот. Разлившееся после этого по всей Вселенной молоко образовало Галактику или Млечный Путь. Древние философы называли молоко «источником здоровья», «белой кровью», соком жизни. Пожалуй, нет ни одного продукта в питании человека, который так бы удачно сочетал комплекс всех необходимых веществ, как молоко. Молоко помогает усваивать менее ценные белки хлеба, каши и т.п. Белки молока полнее перевариваются. Молочный жир по сравнению с другими жирами лучше усваивается. Этому способствует, во – первых, относительно низкая температура плавления жира; во – вторых, нахождение его в молоке в виде мелких жировых шариков.

В состав молока входит ценный углевод – молочный сахар, используемый как источник энергии. Поступление его в кишечник новорожденных способствует развитию полезной микрофлоры, которая, образуя молочную кислоту, подавляет гнилостные процессы.

Дисахарид лактоза, при гидролизе которой образуется Д – галактоза и Д – глюкоза, присутствует только в молоке. В процессе переваривания пищи лактоза подвергается ферментативному гидролизу в результате воздействия лактазы, секретируемой клетками кишечника. У грудных младенцев активность этого фермента очень высокая, однако у взрослых лактазная активность в кишечнике очень низкая, что приводит к непереносимости лактозы. Описанная особенность обусловлена генетически. Причина непереносимости лактозы связана с тем, что этот дисахарид может всасываться в кишечнике только после гидролиза на моносахаридные компоненты: при низкой лактазной активности неусвоенная лактоза накапливается в кишечнике; в результате после употребления молока у человека с непереносимостью лактозы возникает тяжелый понос и боли в животе.

На специфических особенностях отдельных компонентов молока основано изготовление различных молочных продуктов. Свойство казеина свертываться под действием сычужного фермента используется для приготовления сыра, на способности жировых шариков молока под действием механических факторов выделяться и образовывать концентрат жира используется для изготовления масла. Разнообразные кисломолочные продукты (простокваша, кефир, йогурт, ацидофилин, ряженка, варенец и т. п.) регулируют работу кишечника и подавляют гнилостные процессы в пищеварительном тракте, что также предупреждает явление раннего старения.

Молоко имеет сложный химический состав и по биологической ценности оно превосходит все другие продукты, встречающиеся в природе. Основные составные части молока – белки, липиды, минеральные соли, углеводы, вода. Некоторые компоненты – казеин, лактоза – ни в каких других природных продуктах не обнаружены. Все органические и неорганические компоненты молока, общее количество которых составляет 11 – 15 %, являются дисперсной фазой. Дисперсной средой молока является вода, количество которой равно 85 – 89 %. Молоко имеет белый с желтоватым оттенком цвет, сладковатый вкус. Удельный вес цельного молока 1,028 – 1,034. Плотность ниже 1,027 г\см³ считается аномальной, а молоко получено от больных коров или разбавлено водой. РН коровьего молока 6,5 – 7,0. Вязкость молока по отношению к воде 2,0 –2,5. Свежевыдоенное молоко обладает бактерицидными свойствами, т. е. способно препятствовать развитию микроорганизмов. Это обусловлено наличием в молоке бактерицидных веществ – иммуноглобулинов, лизоцима, лактоферрина.

Количество компонентов, содержащихся в молоке, непостоянное и определяется условиями кормления и содержания, стадией лактации, уровнем молочной продуктивности, породности, возрастом, временем отела, сезоном года, уровнем нервно – гормональных взаимоотношений, наследственностью и т. д.

Наиболее ценными в питательном отношении являются белки молока. В коровьем молоке их содержится от 2,9 до 4 %. Белки молока неоднородны по своему составу. В них входят: казеин, α – лактоальбумин, β – лактоглобулин, иммунные глобулины и другие белки молока. Биологические функции белков молока многообразны. Так, казеин является собственно пищевым белком, выполняющим в организме новорожденного структурную функцию, кроме того, он транспортирует в составе своих частиц кальций, фосфор, магний. Транспортные функции также выполняют лактоферрин и β – лактоглобулин, иммуноглобулины обладают защитными свойствами, α – лактоальбумин – регуляторными.

Основным специфическим белком молока является казеин. Содержание его в коровьем молоке колеблется от 2,3 до 2,9 %. Различают 4 основных фракций казеина: альфа-, бета-, гамма-, и каппа – казеин. Каждая из этих фракций в свою очередь также не является однородной и содержит ряд компонентов, часть из которых имеет генетическую детермированность. Казеин придает молоку белый цвет и непрозрачность. При кипячении молока казеин не выпадает в осадок, коагулирует под воздействием сычужного фермента, кислот и солей, поэтому он преобладает в таких продуктах, как сухое молоко, творог, сыр. После осаждения казеина из молока кислотой (при рН – 4,6 – 4,7) в сыворотке остается 0,6 % белков, которые называют сывороточными. Главными представителями сывороточных белков следует считать β – лактоглобулин, α – лактоальбумин, а также альбумины сыворотки крови, иммуноглобулины и другие минорные белки (лактоферрин, трансферин, церулоплазмин, компонент 3 протеаза - пентонов).Они характеризуются рядом свойств: растворимы в воде, не свертываются под воздействием сычужного фермента и кислот, а выпадают в осадок при нагревании и вместе с солями образуют «молочный камень».

Молочные белки являются основой для приготовления сыров, производства концентрированных молочных продуктов и сухого молока. Питательная ценность белка обусловлена в первую очередь содержанием в нем незаменимых аминокислот. Кроме того, молоко является наиболее дешевым источником белка по сравнению с другими продуктами животного происхождения. На образование одного килограмма белка в молоке коров и мясе бройлеров расходуется 40 – 45 мегакалорий. Однако нельзя не учитывать того, что рацион бройлеров состоит преимущественно из зерна, в то время как рацион молочных коров – из грубых кормов. На одних только грубых кормах соответствующего качества коровы способны продуцировать около 5 тыс. кг молока в год с эффективностью 22 г белка на одну мегакалорию переваримой энергии рациона.

Липиды молока представлены собственно молочным жиром, фосфолипидами и стеройдами. Содержание жира в молоке разных животных неодинаково. В коровьем молоке его содержится от 2,5 до 4,0 – 6,0 %. Жир в молоке находится в виде мельчайших капелек или шариков. Молочный жир по своему составу не отличается от других жиров организма. В охлажденном молоке жир твердый. При переходе в это состояние частицы жира принимают форму шариков, в 1 мл их колеблется от 1 до 12 миллиард. Диаметр в среднем 3 – 5 мкм (колебание от 0,1 до 20 мкм). При спокойном состоянии жировые шарики всплывают на поверхность, образуя слой сливок. В течение 2-х часов отстаивается до 60 % всех жировых шариков. В молоке жирномолочных коров встречается более крупные жировые шарики.

Молочный жир придает специфический вкус молоку, определяет интенсивность его окраски, является исходным материалом для изготовления масла.Молочный жир всасывается в виде жировых шариков.

Углеводы молока представлены главным образом лактозой, количество которой в коровьем молоке – 4,5–5,2 %. Лактоза – это дисахарид, но по питательным свойствам он не уступает свекловичному сахару, подавляет гнилостные процессы в кишечнике, способствует развитию в нем благоприятной микрофлоры, особенно для новорожденных. При переработке молока под действием микроорганизмов он сбраживается. Наибольшее значение при этом имеет молочнокислое брожение, конечным продуктом которого является молочная кислота, вызывающая свертывание белка с изменением его свойств (производство кисломолочных продуктов и сыров).

Из других органических составных частей молока следует отметить наличие в молоке витаминов, ферментов, гормонов. Витамины молока могут быть двоякого происхождения. Одни попадают в организм коровы вместе с кормом, а затем в молоко. Другая группа витаминов синтезируется в желудочно - кишечном тракте коровы и затем поступает в молоко.

Ферменты – вещества, обладающие каталитическими свойствами, попадают в молоко из молочной посуды, а также с микроорганизмами из окружающей среды, с посудой, с рук доярок и других внешних источников и могут быть специально добавлены при изготовлении молочных продуктов. Из эндогенных ферментов можно остановиться на липазе, которая, попадая в молоко в небольшом количестве, вызывает частичное разложение жира, что придает молоку горький вкус. Из фосфатаз в молоке в основном содержится щелочная. Она разрушается при пастеризации. Протеиды молочной железы имеют значение для технологии сыроварения. По содержанию каталазы можно определить принадлежность молока здоровому или больному (маститному) животному. Общее количество минеральных веществ в молоке определяется величиной зольного остатка.В среднем количество зольного остатка составляет 0,7 %. В зольном остатке в значительных количествах обнаружены кальций, марганец, калий, фосфор, сера, хлор. В незначительных количествах найдены: железо, цинк, йод и другие элементы. Из солей в молоке обнаружены хлористые, фосфорнокислые и лимоннокислые. Соли фосфорной кислоты выполняют буферную роль и обеспечивают поддержание равновесия между солевой и коллойдной системами молока. Соли лимонной кислоты создают специфический аромат молока.

Козы. Козье молоко по составу и свойствам близко к коровьему. Коза за 5 – 7 месяцев лактации дает обычно – 200 кг молока. При правильном кормлении и содержании отдельные козы за лактацию могут дать до 1700 кг молока, а коза – рекордистка даже 3200 кг с содержанием жира 3,8 %.

Овцы. От овец за 4-5 месяцев лактации можно получить до 150 кг молока. Овцы – рекордистки дают за лактацию до 1400 кг с содержанием жира 7-8 %.

Буйволицы. Средняя продуктивность составляет 800-1000 кг за лактацию, рекордистки же могут давать до 3200 кг с содержанием жира 7-8 %.

Зебувицы. Удой в среднем составляет около 700 кг, а лучшие животные дают молока до 1000 кг за лактацию.

Верблюдицы дают от 1000 до 2000 кг молока за лактацию.

Важенки (молоко самки оленя). За 5-6 месяцев лактации важенки дают около 100 кг молока.

Кобылицы. Молоко кобылиц по содержанию сухих веществ самое бедное. В нем в 3 раза меньше жира и в 2 раза меньше белков по сравнению с коровьем молоком, но в 1,5 раза больше молочного сахара. Из белков преобладает альбумины и глобулины. Это молоко в основном используется для приготовления кумыса. Молочность кобылиц может достигать 1500 – 2000 кг.

74. Регуляция процессов образования и выделения молока.

 

Сложную функцию молокообразования молочная железа выполняет благодаря совершенству рефлекторной регуляции. Процесс молокообразования осуществляется при участии коры полушарий мозга и ряда отделов центральной нервной системы, строго согласованных в своей деятельности и образующих единую морфофункциональную структуру, которую можно назвать центром, регулирующим секрецию и выведение молока, или лактационным центром. Этот центр обусловливает подготовку молочной железы к лактации, пуск в ход секреторного процесса, выведение молока. Он находится во взаимодействии с пищевым, дыхательным, сосудодвигательным, половым и другими центрами.

В спинном мозге происходит грубая регуляция двигательной функции молочной железы, в продолговатом мозге регулируется кровоснабжение различных ее частей. Наиболее совершенная нейрогуморальная регуляция осуществляется промежуточным мозгом: супраоптическими и паравентрикулярными ядрами гипоталамуса, которые при возбуждении выделяют нейросекреты, поступающие в заднюю долю гипофиза, Регулирующая роль гипоталамо-гипофизарной системы заключается в выделении гормонов окситоцина и пролактина, стимулирующих лактогенез и выделение ингибиторов пролактина, тормозящих секреторный процесс. Согласно приведенной схеме, раздражение чувствительных рецепторов сосков передается по афферентным нервам в спинной мозг и гипоталамус; здесь образуется окситоцин, который гуморальным путем действует на клетки звездчатого миоэпителия вымени. Тормозящее действие на гипоталамус, а следовательно, на синтез и выделение пролактина из гипофиза оказывают также эстрогены. Считают, что стимулом для выделения гормонов гипофиза является снижение их уровня из циркулирующей крови в результате расхода данных гормонов на синтез и выведение молока. В этом заключается принцип обратной связи между центром лактации и молочной железой. В гипоталамусе осуществляется координация деятельности молочной железы с другими системами организма.

Важнейший гормон лактации пролактин, или маммотропный гормон передней доли гипофиза, который не только усиливает секрецию молока, но и способствует росту молочной железы.

Гормоны щитовидной железы усиливают лактацию.

В механизме действия тиреоидных гормонов важное значение имеют тиреотропные гормоны гипофиза, стимулирующие образование и выделение тироксина и трийодтиронина. Считают, что тироксин усиливает активность ферментных систем переноса электронов и фосфорилирование в митохондриях, увеличивая синтез белка в них.

Надпочечные железы также принимают участие в регуляции секреции молока. Гормон надпочечников адреналин может непосредственно действовать на молочную железу. Он сокращает мышечные образования стенок цистерн и протоков, изменяет процесс образования жира и белка в молоке.

Прогестерон - гормон желтого тела - оказывает тормозящее влияние на лактацию. В процессе беременности плацента вырабатывает большое количество эстрогенов, которые повышают уровень белкового обмена, синтез белка в тканях молочной железы и уровень молочного жира. К концу беременности молочная железа подготовлена для образования молока, но лактогенез задерживается под влиянием эстрогенов и прогестерона, тормозящих образование пролактина, без которого молоко не продуцируется.

После родов и удаления из родовых путей плаценты содержание эстрогенов и прогестерона в крови резко падает, а их тормозящее влияние на гипофиз прекращается, поэтому последний начинает продуцировать значительное количество пролактина.

На регуляторные механизмы лактации влияет характер системы содержания дойных коров. При равных интервалах между дойками и трехкратном кормлении животных наибольшая интенсивность молокообразования приходится на первую половину светового дня, а наименьшая - на ночное время.

Лактация поддерживается и стимулируется не только систематическим опорожнением вымени, но и определенной настроенностью центральной нервной системы, или так называемой доминантой лактации, на ее возникновение действуют различные внешние факторы. При положительном воздействии внешних факторов и их определенном сочетании образуется положительная обратная связь и формируется доминанта; это ведет к увеличению молочной продуктивности.

Доминантное состояние нервных центров коры и подкорковых образований выражается полноценной реализацией рефлекса молокоотдачи и появлением б - волн в коре полушарий мозга частотой 9-12 Гц.

 

В регуляции деятельности молочной железы принимает участие нервная система, медиаторы и гормоны. Важнейшую роль в этом играет нервная система.

В молочной железе представлено множество рецепторов (механо, -термо, - хемо, - баро). Было установлено, что раздражение этих рецепторов, например, при сосании, увеличивает образование молока.

Перерезка семенного нерва, иннервирующего молочную железу, ведет к прекращению секреции. При выдаивании давление в альвеолах падает, что и способствует процессу молокообразования.

Важная роль в регуляции секреции принадлежит коре больших полушарий головного мозга, где происходит анализ и синтез всех поступающих раздражений, их дифференцировка. Кроме этого за процессы лактации отвечают нервные центры, расположенные в подкорке, продолговатом, среднем, промежуточном и спинном мозге. Особенно важная роль здесь отводится главному центру гипоталамуса, который непосредственно регулирует деятельность молочной железы и приспосабливает весь организм к лактационному периоду. Есть данные, что окситоцин возбуждает деятельность аденогипофиза, обеспечивающего освобождение его гормонов: пролактина, СТГ, ТТГ, АКТГ и др.

 

 

Гипоталамус вырабатывает вещества, тормозящие или стимулирующие секрецию гормонов аденогипофиза. Факторы, способствующие освобождению гормонов аденогипофиза называют рилизинг - фактор (PRF -пролактин - рилизинг - факторы). Гормоны гипофиза влияют на молокообразование, активизируют функцию других эндокринных желез (надпочечники, щитовидная, половые и др.), в определенной степени влияющие на лактацию (рис. 69). В регуляции секреции молока принимает участие 4 гормона аденогипофиза: пролактин, кортикотропин, соматотропин и териотропин. Пролактин стимулирует синтез основных составных частей молока: лактозу, казеин, жирные молочные кислоты.

АКТГ способствует образованию кортикостероидных гормонов, а последние обеспечивают образование предшественников молока и их транспорт к молочной железе. Кортикостероиды активируют ферменты, участвующие в метаболизме глюкозы, синтезе белка и оказывают определенное влияние на синтез молочного жира.

СТГ способствует увеличению удоев, жирности молока. Механизм действия заключается в воздействии на различные стороны белкового, жирового и углеводного обменов, что приводит к усиленному образованию предшественников молока.

Эндогенный соматотропин восстанавливает удой и продукцию молочного жира у коров, находящихся на пониженном рационе, т.к. усиливает превращение питательных веществ корма в молоко, т. е. повышает КПД корма.

Рис. 69. Схема гормональной регуляции функции молочной железы:

А- развитие протоковой системы; Б- развитие альвеолярно-дольчатых структур.

 

 

ТТГ вызывает стимуляцию секреции молока у коров. Он вызывает увеличение молочного жира на 22-25%, молочную продуктивность - на 40-50%.

Необходимым компонентом гормонального комплекса, обеспечивающего поддержание секреции молока, является инсулин. Инъекция необходимых доз инсулина (1 ед. на 1 кг массы тела) вызывает увеличение удоя на 0,2-0,8 л в сутки, повышение жирности молока до 0,8%. Введение же его в больших дозах вызывает гипогликемию и нарушение синтеза лактозы, что влечет за собой снижение поступления воды в емкостную систему.

Процесс молокообразования регулируется единым комплексом нервных и гуморальных механизмов, именно этим содружеством обеспечивается нормальная работа железы и высокий уровень продуктивности животных.

 

Механизм образования белков, жиров, углеводов молока.

 

Молочная железа активно функционирует в лактационные периоды. Секрет молочной железы молоко, представляет собой жидкость с плотностью от 1,027 до 1,034, рН находится в пределах 6,5 – 7,0. Молоко плотоядных имеет более кислую реакцию, чем травоядных. Химический состав молока весьма разнообразен и включает около 200 важнейших веществ, что вполне соответствует его особой роли в питании животных.

В молочную железу поступают с кровью различные вещества, из которых формируется молоко. Молочная железа с кровью выделяет те вещества, которые не используются для молокопродукции. На образовании молока и его секрецию затрачивается около 10% энергии питательных веществ, поступающих в молочную железу из крови.

Содержание воды в молоке колеблется в пределах 80-90% для большинства животных, и лишь молоко оленей имеет более низкий процент содержания воды (около 68%) и существенно большее содержание белков (11%) и жиров (17%), чем другие животные. Качественный состав молока у всех видов млекопитающих почти одинаков, однако количественное содержание отдельных компонентов существенно различается у разных видов. Более того, даже у одного и того же вида имеются породные и возрастные отличия, а также отличия в зависимости от периода лактации.

 

 

Белки составляют от 2 до 7% содержания всех веществ молока, тогда как от сухого остатка они составляют 20-35%. Несомненна их важнейшая роль для роста и развития новорожденных животных. Белки молока делятся на основной белок – казеин и сывороточные белки, которые остаются после осаждения казеина. На долю казеина приходиться около 80% всех белков молока коровы. Еще больший процент приходится на долю казеина в молоке козы. Казеин не является однородным белком, число его фракций зависит от метода фракционирования. Фракции казеина отличаются друг от друга, помимо аминокислотного состава, также электрофоретической подвижностью и содержанием фосфора. Преобладающими фракциями являются α-казеин (50-60% от общего количества казеина) и β-казеин (25-35%). Содержание фосфора и α-казеина около 1%, в γ-казеине – 0,1%. В молоке казеин находиться в комплексе с кальцием и фосфором, что определяет высокие питательные качества казеина и молока в целом для растущего организма.

Молоко содержит липиды, концентрация которых колеблется в довольно широком диапазоне у разных видов животных (1,3-8,3% от общего или 13-40% от сухого остатка). Наименьшее содержание липидов характерно для молока лошадей, наибольшее – для молока оленей. Содержание липидов в коровьем молоке составляет в среднем 3,6%. Липиды молока имеют сложный состав и представлены триглицеридами, холестерином, фосфолипидами, гликолипидами. Преобладающей фракцией липидов молока являются триглицериды. Из жирных кислот преобладают олеиновая и пальмитиновая. Однако, в отличие от жира различных органов, молочный жир содержит и около 10% короткоцепочечных жирных кислот. В молочной железе из ацетил-КоА активно синтезируются различные жирные кислоты, часть из которых идет на синтез триглицеридов молока

 

 

Углеводы молока представлены в основном дисахаридом лактозой, которая составляет у большинства видов животных 2,8-5,9%. Лактоза придает сладковатый вкус молоку. Активный синтез лактозы происходит в молочной железе из глюкозы. Около 70% глицерина жиров молока синтезируется из глюкозы в молочной железе.

Молоко содержит и различные минеральные вещества. Преобладающими элементами являются кальций, фосфор, калий, натрий, магний. Характерно, что содержание в молоке этих элементов значительно выше, чем в плазме крови. Таким образом, в молочной железе идут не только фильтрование, но и резорбционные процессы, однако в молоке недостает ряда микроэлементов. Общее количество минеральных веществ в молоке составляет около 1,0-1,3%.

 

 

В составе молока находятся различные небелковые азотистые вещества, витамины. В количественном плане следует назвать витамин А, витамин С, витамин В₂. Эти витамины обеспечивают как рост и развитие, так и устойчивость организма животного к различным заболеваниям. В значительном количестве молоко содержит каротины – провитамины витамина А.

В первые дни лактации молочная железа выделяет молозиво. Молозиво (colostrum) отличается от молока весьма существенно по своим физико-химическим и биологическим свойствам. Молоко при кипячении не свертывается, образуется лишь пленка, которая содержит казеинат кальция, тогда как кипячение молозива приводит к коагуляции. Это объясняется более высоким содержанием в молозиве белка и изменением соотношения белковых фракции. Количество белка в молозиве может доходить до 20%. Среди белков молозива значительно преобладают сывороточные белки в особенности иммуноглобулины. Иммуноглобулины, всасываясь в кишечнике новорожденного защищает организм от различных патогенных агентов. В ранний в постнатальный период у животных, нет собственного синтеза иммуноглобулинов. Поэтому выпойка молозива новорожденным животным в первый час после рождения предоставляется очень важным для содержания в организме колострального и молозивного иммунитета.

Молозиво содержит не только иммуноглобулин, но и ряд других белковых факторов неспецифической защиты организма. В их числе лизоцим, система комплимента, пропердин. Содержание белков более высокое в первых порциях молозива, хотя и в молоке на десятый день оно остается заметным.

Для молозива характерно также высокое содержание каротина, в молозиве оно в 50-100 раз выше, чем в молоке. В молозиве обнаружено и значительное количество витаминов В₂, РР и ряда других. Характеризуя химический состав молока, необходимо отметить уникальность его как продукта, содержащего все необходимые компоненты для жизнедеятельности организма новорожденного.

Молокообразование

Биосинтез компонентов молока, как и любой другой биосинтез в организме, требует затраты энергии. Установлено, что лактирующая молочная железа на каждые 100 г ткани потребляет 5,8 ккал/мин.

Основным энергетическим веществом для работы лактирующий молочной железы служит глюкоза, причем на энергетические нужды идет 50% всей поступающей в железу глюкозы, а 50% используется для синтеза лактозы и глицерина жиров молока. По сравнению с нелактирующей железой, потребление глюкозы при лактации увеличивается в 10 раз.

Лактирующая молочная железа характеризуется интенсивным поглощением кислорода. По поглощению кислорода на 100 г ткани молочная железа лишь в 2-3 раза «уступает» мозгу, который наиболее интенсивно потребляет кислород. Хорошо известно, что для образования 1 л молока через железу коровы должно пройти 450 л крови.

По современным представлениям, все белки молока можно празделить на две группы – белки, образующиеся в самой молочной железе, и белки, проходящие в молоко через железу из крови, где они содержаться в готовом виде. К первой группе относятся α-казеин, α-лактоальбумин и β-лактглобулин. На долю белков первой группы приходиться свыше 90% от общего количества белков молока.

Синтез белков первой группы секреторными клетками молочной железы был подтвержден путем инкубации клеток лактирующих молочных желез с меченными аминокислотами. Синтез белков молока сопровождается изменением содержания РНК в молочной железе. Именно в период интенсивной лактации содержание РНК достигает максимальных величин. Клетки молочной железы содержат все компоненты аппарата биосинтеза белка, который происходит по обычному принципу общего для синтеза простых белков в организме животного. Так, казеин является фосфопротеином, поэтому полагают, что формирование его происходит в несколько этапов. Сначала синтезируется нефосфорилированный предшественник казеина – казеиноген, который в дальнейшим превращается в казеин. Предшественником белков молока, синтезируемых в молочной железе, являются прежде всего аминокислоты плазмы крови. Определение в крови артериовенозной разницы содержания аминокислот, проходящих через молочную железу, показывает, что нелактирующая железа не задерживает аминокислоты, тогда как для лактирующей железы характерна задержка именно тех аминокислот, которые в значительном количестве содержаться в казеине. Поставщиками аминокислот для синтеза белков молока могут быть и белки плазмы крови, однако их роль в этом процессе не столь велика, как свободных аминокислот. Белки плазмы крови поступают в молочную железу и там расщепляются до свободных аминокислот. Имеются данные и об участие некоторых фракций лабильных тканевых белков в качестве источников свободных аминокислот для биосинтеза специфических белков молока.

Наиболее типичными представителями второй группы белков являются сывороточный альбумин и иммунные γ-глобулины. Содержание белков этих групп резко повышается в начале периода лактации, то есть в период образования молозива. Эти белки не синтезируются железой, а поступают в молоко в готовом виде из крови. Приблизительно 10% всех белков молока проходит в молоко из крови. Переход этих белков подтвержден экспериментами с мечеными радиоактивной меткой белками сыворотки крови, а так же путем установления общности ряда физико-химических свойств отдельных белков сыворотки крови молока, как это было выявлено при сопоставлении альбумина плазмы крови и сывороточного альбумина молока.

В основном ферменты имеют тканевое происхождение и переходят в молоко из клеток молочной железы. Есть данные о переходе ряда ферментов в молоко из крови.

Предшественниками молочного жира является глицерин, высшие жирные кислоты, летучие жирные кислоты, источником образования высших жирных кислот служат липиды кормов, углеводы. Глицерин и жирные кислоты частично поступают в железу с кровью, частично синтезируются и в клетках железы. В частности, на синтез жирных кислот идет до 50% уксусной кислоты, образующиеся из клетчатки в процессе рубцового пищеварения. Жир молока находится в форме жировых шариков (диаметре 1-3 мкм), представляющих собой комплекс жира с белком.

Молочный сахар лактоза, состоящий из галактозы и глюкозы – синтезируется исключительно в молочной железе, главным образом, из глюкозы. Этот процесс можно представить в виде следующих реакций:

глюкоза + АТФ глюкоза-1-фосфат + АДФ

глюкоза-1-фосфат + УТФ УДФ-глюкоза + пирофосфат

УДФ-глюкоза УДФ-галактоза

УДФ-галактоза + глюкозо-1-фосфат лактозо-1-фосфат + УДФ-лактозо-1-фосфат лактоза +Н₃РО₄

Первые две реакции аналогичны реакциям синтеза гликогена. В дальнейшем фермент изомеризуется в уридинфосфатгалактозу. Последняя, взаимодействуя с активной формой глюкозы, переходит в фосфолирированную лактозу. После дефосфолирования получается обычная формула лактозы. Что касается затраченного уридинтрифосфата, то он регенерируется путем взаимодействия УДФ с АТФ:

УДФ + АТФ УТФ + АДФ

Имеются также данные, что лактоза может активно синтезироваться в молочной железе у крупного рогатого скота из пропионовой кислоты. Процесс синтеза лактозы катализируется ферментативной системой лакозосинтазой, представляющей собой два фермента – галактозилтрансферазу и α-лактоальбумин. Этот белок сам не обладает каталитической активностью, но позволят использовать галактозилтрансферазе второй субстрат – глюкозу, что способствует взаимодействию галактозы с глюкозой. Синтез α-лактоальбумина стимулирует гормон передней доли гипофиза пролактином.

Процесс образования молока и молокоотделения регулируется с помощью гормонов. Если пролактин гипофиза стим α-лактоальбуминулирует синтез отдельных компонентов молока, то прогестерон тормозит этот процесс. В частности прогестерон тормозит и синтез α-лактоальбумина, а тем самым и синтез лактозы. С началом лактации концентрация прогестерона в крови снижается и усиливается синтез лактозы. Секреция пролактина усиливается актом выделения окситоцина.

 

Синтезируется молоко главным образом в клетках железистого эпителия и в эпителиальных клетках узких протоков. В его секреции принимают участие также эпителиальные клетки крупных молочных протоков, цистерны вымени и стенки соска. В этих клетках протекают сложные биохимические процессы с участием различных ферментов.

Образование молока — сложный процесс. Он включает фильтрацию ряда компонентов молока; секрецию специфических компонентов молока в секреторных клетках; реабсорбцию некоторого избыточного количества отдельных компонентов молока в альвеолах, протоках, каналах, ходах и цистерне.

Фильтрация. Молоко имеет сложный химический состав, включающий более 100 различных веществ: белки и аминокислоты, липиды и жирные кислоты, углеводы, минеральные вещества, витамины. Часть этих веществ (аминокислоты, глюкоза, минеральные вещества, витамины, вода, отдельные ферменты) переходит из крови в молоко без превращений в клетке путем фильтрации.

Секреция. Секреция молочного белка, сахара и жира протекает в четыре стадии:

• • поглощение железистыми клетками альвеол из крови веществ, используемых для образования основных компонентов молока;
• • синтез специфических компонентов молока в секреторных клетках альвеол;
• • перемещение синтезированных в клетке компонентов к апикальной части клетки и накопление их там;
• • выделение синтезированных компонентов из железистых клеток альвеол в полость альвеол.

Клетки железистого эпителия альвеол обладают высокой синтезирующей способностью. Синтез молока в клетке начинается в цитоплазматическом ретикулуме, откуда синтезированное вещество попадает в комплекс Гольджи. Здесь в состав секрета включаются сначала мелкие, а затем крупные вакуоли и мембраны. Затем промежуточный продукт перемещается в околоядерную зону и образующиеся вакуоли перемещаются к верхушке железистой клетки.

Синтез белков молока. В молочной железе синтезируются а-, (3- и у-казеин, лактоальбумин, лактоглобулин. Для синтеза белков используются аминокислоты, пептиды, приносимые к железе кровью. Основной белок молока — казеин. Белки молока содержат все незаменимые и заменимые аминокислоты.

Синтез липидов молока. Для синтеза молочного жира используются жирные кислоты, триглицериды, липопротеиды, уксусная кислота и P-оксибутират. Молочный жир формируется в форме мелких шариков. В состав молочного жира входят фосфатиды, фосфолипиды, холестерин и его эфиры, жирорастворимые витамины. Жирность молока у коров находится в прямой зависимости от бродильных процессов в рубце. Более высокое образование здесь уксусной кислоты способствует повышенной жирности молока. Положительное влияние на жирность молока оказывает нормальное функционирование щитовидной железы.

Синтез углеводов молока. Основной углевод молока — лактоза, или молочный сахар. Он образуется из углеводов крови, которые находятся в ней в виде моносахаридов. Синтезируется лактоза в эпителиальных клетках молочной железы. В этом процессе принимают участие многие ферменты.

Синтезированные в железистых клетках альвеол белки, жиры и углеводы выводятся в полость альвеол через мембраны секреторных клеток.

Реабсорбция. Фильтрация и синтез компонентов молока в молочной железе сопровождаются реабсорбцией некоторых его компонентов, когда оно находится в молочных протоках и цистерне. Реабсор- бируются частично вещества, которые синтезируются в самой молочной железе и используются для синтеза компонентов молока, а также вещества, синтезированные и профильтровавшиеся из крови: аминокислоты, глюкоза, лактоза, ферменты, витамины, минеральные вещества.

В результате фильтрации, синтеза и реабсорбции различных компонентов образуется полноценное молоко.

Нервная регуляция лактации и синтеза молока. Осуществляется центром лактации, включающим структуры спинного, продолговатого, промежуточного мозга и кору больших полушарий. Каждый из отделов центра лактации выполняет свою функцию. В коре больших полушарий формируется лактационная доминанта, реализующаяся в зависимости от условий внешней среды.