A kolosztrum előkezelési technológiájának kialakítása A kolosztrum bioaktív komponenseinek vizsgálatára alkalmas laboratóriumi metodikák kialakítása KOLOSZTRUM MINTÁK Kísérleteinket különböző magyarországi tejtermelő gazdaságokból összegyűjtött, eltérő genotípusú tehenektől származó kolosztrum mintákkal végeztük. A kolosztrum-, ill. tejminták az ellést követően fél órán belül (0. órás minták) majd az ellés után 12, 24, 48, 72 óra múlva, ill. 5 nap elteltével gyűjtöttük be. Egyes vizsgálatokat a laktáció 7. 10. és 30. napján vett mintákból is elvégeztünk. A mintavétel alkalmával a kolosztrumból 150250 ml (esetenként másfél-két liter) mennyiség került kifejésre kézi fejéssel, a laktáció további részében a tejmintavétel a teljesen kifejt tőgy elegytejéből történt. Az első tejsugarak nem kerültek a mintákba. Az egyenlősítés után a minták azonnal 25 o C-ra lett lehűtve, és az analízisek megkezdéséig ezen a hőmérsékleten tárolták azokat. A kolosztrum minták összetételének meghatározását és az összetételi jellemzők analízisét a Kaposvári Egyetem Kémiai-Biokémiai Tanszék Analitikai Laboratóriumában végeztük. MINTAKEZELÉS A mélyhűtőpultban tárolt kolosztrum- és tejmintákat 3840 o C-os vízben felmelegítettük, egyenlősítettük, majd ezekből a mintákból végeztük el az analíziseket. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK SZÁRAZANYAG-TARTALOM A minták szárazanyag-tartalmának meghatározását a referencia-módszer szerint végeztük tömegállandóságig történő szárítással. A módszer elve, hogy a kolosztrum ismert mennyiségében lévő vizet szárítószekrényben 102±2 o C hőmérsékleten elpárologtatjuk, és mérjük a visszamaradt kiszárított anyag tömegét. A kolosztrum szárazanyag-tartalma ennek megfelelően a megadott szárítási eljárás elvégzése után visszamaradt anyag tömege, tömegszázalékban kifejezve. ZSÍRTARTALOM Referencia-módszer A kolosztrum minták zsírtartalmának meghatározására referencia módszerként a Röse Gottlieb-féle zsírmeghatározási metodikaként is ismert módosított Mojonnier-féle extrakciós eljárást (AOAC Official Method 989.05) alkalmaztuk. 1
A módszer elve, hogy a vizsgálati anyag ammóniás és etil-alkoholos oldatát dietil-éterrel és petroléterrel extraháljuk, az oldószert ledesztilláljuk, ill. elpárologtatjuk, majd a petroléterben oldható összes extrahálódott anyag tömegét határozzuk meg, amelynek aránya e módszer szerint megadja az adott minta zsírtartalmát. A meghatározás során a vizsgálati mintával párhuzamosan desztillált vizes vakpróbát végeznek. A zsírtartalmat tömegszázalékban számítjuk ki. Gyors módszer A kolosztrum minták zsírtartalmát rutinszerűen Gerber-féle acido-butirimetriás eljárással (ISO 2446, IDF 105) határoztuk meg. A módszer szerint a speciális centrifugacsőbe (ún. butirométerbe) bemért kolosztrum mintában a zsírgolyók felületi védőburkát tömény kénsavval 65 C hőmérsékleten elroncsoljuk. Az így szabaddá vált zsírt centrifugálással választjuk ki, és amilalkohol hozzáadásával elkülöníthető réteggé alakítjuk. A minta - zsíroszlop magasságával arányos - zsírtartalma ezek után a bemért mennyiségtől függően térfogat- vagy tömegszázalékban a butirométer skálájáról közvetlenül leolvasható. HAMUTARTALOM A minták hamutartalmát hamvasztásos eljárással, az AOAC 945.46 metodika némileg módosított változata szerint határoztuk meg. A vizsgálatokhoz a kolosztrum mintákat első lépésben 102 C-on megszárítottuk, majd az így kapott vízmentes anyagot 550 C-on elhamvasztottuk. A hamutartalmat a bemért minta és az izzítás utáni maradék tömegének különbsége alapján lehet számítani. FEHÉRJETARTALOM ÉS FEHÉRJEFRAKCIÓK Fehérjetartalom A fehérjetartalom meghatározásához referencia módszerként a Kjeldhal-féle nitrogén meghatározáson alapuló metodikát (AOAC - IDF - ISO) alkalmaztuk. E módszer hagyományos változatának (AOAC Official Method 991.20) lényege, hogy a tej, ill. a kolosztrum mintákat szervetlen katalizátorok jelenlétében tömény kénsavval roncsolják, és ily módon a fehérjék nitrogéntartalmát ammónium-szulfáttá alakítják, amelyből a nátriumhidroxiddal felszabadított ammóniát kénsavoldatba átdesztillálják, majd ezt az oldatot sav mérőoldattal titrálják. A semlegesítetlen maradék sav mennyisége arányos a vizsgálati minta nitrogén-anyagaiból származó ammónia mennyiségével, így abból a nitrogéntartalom megállapítható. A vizsgálat pontosságának növelése érdekében vakpróbát végeznek a mintánál is alkalmazott eljárás szerint azzal a különbséggel, hogy a tejmintát itt szacharóz vizes oldata helyettesíti. A vizsgálat közvetlenül a minta nitrogén-tartalmát adja meg gramm nitrogén/100 g termék egységben. A nitrogéntartalom alapján a tej, ill. a kolosztrum fehérjetartalma (F) egy korrekciós faktor figyelembevételével számítható. Munkánkban a kolosztrum minták és a különböző frakciók nitrogéntartalmát e módszer korszerűsített, blokk-roncsolást és vízgőzdesztillációt alkalmazó változatával határoztuk meg. Ebben az eljárásban a hagyományos Kjeldahl-módszer hatékonyságának növelése érdekében elektromos fűtésű, programozható blokk-roncsolókészüléket és ennek megfelelő henger alakú roncsolóedényt használnak, desztillálásra pedig vízgőz-desztillációt alkalmaznak. Méréseinkhez Kjel-Tec nitrogénelemzőt használtunk. 2
Fehérjefrakciók A kolosztrum minták összesfehérje-tartalmát a kezeletlen nyersanyagok összes nitrogéntartalma alapján határoztuk meg, 6,38-as szorzófaktor alkalmazásával: Összes fehérje % = Összes N % 6,38 A fehérjefrakciók meghatározásához a teljes kolosztrum mintákat centrifugálással zsírtalanítottuk. A zsírtalanított mintából ezután savas kicsapással (ph=4,55), majd azt követő centrifugálással eltávolítottuk a kazein-fehérjéket. Az így visszamaradt savó nitrogéntartalmának mérésével határoztuk meg a savófehérjék összes mennyiségét. Savófehérje % = Savó összes N % x 6,38 A nem-fehérje-nitrogén (a továbbiakban NPN) -tartalom meghatározásához a savóból 12%-os triklórecetsavval eltávolítottuk a savófehérjéket, és a szűrlet nitrogéntartalmát. NPN % = Szűrlet N % A minták valódifehérje-tartalmát az összesfehérje-tartalom és az NPN-tartalom különbségeként kaptuk: Valódi fehérje % = (Összes N % NPN %)x 6,38 A valódi savófehérje-tartalmat ehhez hasonlóan számítottuk a savó megfelelő adataiból: Valódi savófehérje % = (Savó összes N % NPN %)x 6,38 A kazein mennyiségét a valódi fehérje és a valódi savófehérje koncentrációk különbsége adta: Kazein % = Valódi fehérje % Valódi savófehérje % LAKTÓZTARTALOM A minták laktóztartalmát számítással határoztuk meg a zsírmentes szárazanyag-, a fehérje- és a hamutartalom ismertében a következők szerint: ahol: Laktóz % = Zsmsza% (Fehérje % + Hamu %) Laktóz %: a számított laktóztartalom, g/100 g; Zsmsza %: a minta zsírmentes szárazanyag-tartalma, g/100 g; Fehérje %: a minta összes fehérjetartalma, g/100 g; Hamu %: a minta hamutartalma, g/100 g. IMMUNOGLOBULINOK A kolosztrum immunglobulin-g tartalmát a Mancini és mtsai. (1965) által kidolgozott és Csapó (1992) által módosított egyszerű immunodiffúziós módszerrel határoztuk meg Kaposvári Egyetem Kémiai-Biokémiai Tanszék Analitikai Laboratóriumában. 3
ZSÍRSAV-ÖSSZETÉTEL A kolosztrumban lévő tejzsír zsírsav-összetételének meghatározásánál a mintákból a zsírt extrahálással kinyertük, majd az átészterezés eredményeként kapott zsírsav-metilésztereket kapillárkolonnás gázkromatográfiás eljárással határoztuk meg. VITAMINOK A kolosztrum- és tejminták A-, D- és E-vitamin-tartalmát nagyhatékonyságú folyadékkromatográffal, a lúgos közegből kloroformmal extrahált K-vitamin-tartalmat pedig 251 nm-en végzett fotometrálással határoztuk meg. A tejminták C-vitamin-tartalmát Radeff (1938) módszerével analizáltuk. MAKRO- ÉS MIKROELEMEK A minták makro- és mikroelem-tartalmának meghatározásakor a fémoxidokat sósavval kloridokká alakítottuk, majd az oldatba vitt fémeket atomabszorpciós spektrofotométerrel határoztuk meg. A foszfortartalom meghatározást az ammónium-molibdenáttal létrejött kék szín fotometrálásával végeztük. AMINOSAV-ÖSSZETÉTEL A kolosztrum- és tejminták aminosav-összetételének meghatározását a Csapó (1992) által kidolgozott módszerek alkalmazásával végeztük. Az analízisekhez Moore és Stein (1963) leírása alapján automatikus aminosav-analizátort használtunk. Az összes aminosav meghatározására (a triptofán kivételével) 6 M sósavval, 110 o C-on, 24 órán át végzett hidrolízist alkalmaztunk. A cisztin esetében előkezelésként perhangyasavas oxidációt, majd 110 o C-on 24 órán át sósavas hidrolízist alkalmaztunk, amelyet követően az aminosav mennyiségét aminosav-analizátorban, oszlopkromatográfiás metodikával határoztuk meg. A triptofán meghatározásakor bárium-hidroxidos hidrolízist (48 óra, 110 o C), majd szulfátos kicsapást alkalmaztunk. A hidrolizátum triptofántartalmának meghatározására mind a paradimetilamino-benzaldehides fotometriás, mind az ioncserés oszlopkromatográfiás eljárást alkalmaztuk. Valamennyi ioncserés oszlopkromatográfiás meghatározásnál belső standardként a ciszteinsavat alkalmaztuk, tekintve, hogy ezzel a növelhető az eredmények megbízhatósága, ugyanakkor lehetségessé válik a ninhidrin bomlásából, valamint oxidációjából eredő hibák küszöbölése. AZ EREDMÉNYEK STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉSE A kísérleti eredmények statisztikai értékeléséhez a Student féle t-próbát, valamint regresszióanalízist és korrelációszámítást végeztünk. Eredményeinket néhány esetben a PRIMA alakfelismeréses matematikai statisztikai módszerrel is értékeltük. A kolosztrum és tejminták biológiai értékét az aminosav-összetétel alapján Morup és Olesen (1976) módszerével, a kolosztrum és a tej komponenseinek változását az idő függvényében pedig Sváb (1973) nyomán, nemlineáris összefüggés vizsgálat szerint számoltuk ki. 4
A hazai kolosztrumok összetételének átfogó vizsgálata: reprezentatív minták alapján az egész országra jellemző eredményt adó teljes összetétel vizsgálat A kolosztrum az újszülött életének első heteiben létfontosságú szerepet tölt be, mivel a szarvasmarhánál az immunanyagok átadása a magzati életkorban diaplacentálisan nem történik meg, ezért a borjú immunrendszerének kialakulása csak a föcstej, illetve a benne lévő nagymolekulájú immunglobulinok felvételekor kezdődhet meg. Az ellés után fejt "előtej" összetétele lényegesen eltér a normális tejétől. A kolosztrum összetétele az ellés időpontjától kezdődően rendkívül gyors ütemben változik, mindaddig, míg néhány óra után megközelíti, néhány nap után pedig eléri a normál tej összetételét. Tekintettel arra, hogy a kolosztrum különleges biológiai értékét éppen a "normális"-tól eltérő összetétele adja, ezért a biológiailag aktív kolosztrum-termékek előállítása szempontjából alapvető az összetételi változások ismerete. Vizsgálataink célja ezért elsődlegesen a kolosztrum legfontosabb komponenseinek időbeni változásának vizsgálata, és az ennek leírására alkalmas összefüggések meghatározása volt a legmegfelelőbb kolosztrum kinyerési időpont megállapítása, továbbá az alkalmas tárolási és szállítási technológia kialakítása érdekében. Vizsgálataink során elsősorban a tejelő tehenek adatai kerültek összegyűjtésre, mivel a húshasznú szarvasmarhák esetében a borjút 6 hónapos korában választják el anyjától, ezért a kolosztrumot (és később a tejet is) elsősorban a borjú hasznosítja. A kolosztrum összetételét az irodalmi adatok alapján elsősorban a fajta és a laktációs állapot, másodsorban a takarmányozás, az évszak, az első borjazás időpontja és a környezet, valamint a a termelési színvonal befolyásolja. Magyarország környezeti adottságai miatt, a nagy tejhozam elérésének érdekében, évszaktól független (monodiétikus) takarmányozást alkalmaznak nagyüzemi szinten, ezért a tejüzemek területi elhelyezkedése nem számít olyan tényezőnek, ami nagymértékben befolyásolná a tej és a kolosztrum összetételét. Ezen produktumok összetétele elsősorban a fajta függvénye. Ezért a jelen vizsgálati szakaszban a szarvasmarha fajták kolosztrum összetételének, az irodalmakban közzé tett szarvasmarhára jellemző kolosztrum átlagos összetételétől való eltéréseket gyűjtöttük össze (1. táblázat). 5
1. Táblázat. Szarvasmarha kolosztrum jellemző összetétele (Blum és Hammon, 2000) Összetevő Egység Érték Víztartalom % 79,17 Szárazanyag % 20,83 Zsír % 0,93 Fehérje % 14,85 Hamu % 1,57 Laktóz % 3,48 Immunoglobulinok % 7,30 IgG % 6,57 Laktoferrin % 0,33 TGF Alpha mcg/100 g 0,52 TGF Beta mcg/100 g 0,01 Nitrit (NaNO 2 ) ppm 0,11 Nitrát (NaNO 3 ) ppm 2,17 Vitamin B 2 mg/100 g 0,38 Vitamin B 12 mcg/100 g 0,17 Kalcium mg/100 g 163,04 Magnézium mg/100 g 26,09 Zink mg/100 g 0,98 Nátrium mg/100 g 102,17 Kálium mg/100 g 206,52 Foszfor mg/100 g 156,52 Vas mg/100 g 0,08 A következőkben a legfontosabb összetevőkkel kapcsolatos vizsgálati eredményeket foglaljuk össze. SZÁRAZANYAG-TARTALOM A kolosztrumok szárazanyag-tartalma az általunk vizsgált minták átlagában az irodalmi adatokkal összhangban alakult. A kapott adatokat a 2. táblázat tartalmazza. 6
2. Táblázat. A kolosztrum szárazanyag-tartalmának változása az ellés után eltelt idő függvényében Ellés után eltelt idő Szárazanyag-tartalom, g/100 g óra nap Átlag Min. Max. Szórás 0 0 25,70 24,60 26,69 0,7697 6 1/4 22,13 21,53 23,02 0,6279 12 1/2 17,00 15,95 18,11 0,8452 24 1 14,25 13,38 14,75 0,5610 48 2 12,61 11,84 13,43 0,6810 72 3 11,99 11,40 12,66 0,5336 120 5 12,05 11,71 12,44 0,3518 168 7 12,59 12,14 12,94 0,3407 240 10 13,06 12,36 13,92 0,6631 720 30 12,80 12,56 13,04 0,2013 Az ellés utáni 0. órában a szárazanyag-tartalom a 24,626,7% tartományba esett. A kolosztrum szárazanyagtartalma az ellés utáni első 3 nap alatt rohamosan csökkent, majd azután a 10. napig enyhén emelkedett, a 10 30. nap közötti időszakban pedig enyhe csökkenéssel beállt a fajtára, ill. az évszakra jellemző átlagos értékre. Ez a tendencia eltér a legtöbb kolosztrum komponensre jellemző exponenciális változástól. Hasonló lefutás kizárólag a zsírtartalom esetében figyelhető meg, ezért továbbá a zsírtartalomnak az összes szárazanyagon belüli viszonylag nagy arányát is figyelembe véve valószínűsíthető, hogy a szárazanyag-tartalom változásának jellegét a zsírtartalom determinálja. Ezt igazolja az a tény is, hogy a zsírmentes szárazanyag-tartalom már a kolosztrum egyéb makro-komponenseire jellemző exponenciális lefutást mutatja. Azt is megállapítottuk, hogy a kolosztrum szárazanyaga az első 12 órában csökken a legnagyobb mértékben, (mintegy 35%-kal), ami azt jelenti, hogy a szárazanyag-tartalomban a teljes (0. óra és 30 nap közötti) változás (abszolút értékben 48%) 75%-a ebben az időszakban következik be. ZSÍRTARTALOM A vizsgált kolosztrum minták zsírtartalma az elléskor jóval meghaladta a normál tejre jellemző zsírtartalmi értéket, és azt átlagosan 6,359,32 %-nak mértük. Az adatokat a 3. táblázat tartalmazza. 7
3. Táblázat. A kolosztrum zsírtartalmának változása az ellés után eltelt idő függvényében Ellés után eltelt idő Zsírtartalom, g/100 g óra nap Átlag Min. Max. Szórás 0 0 7,56 6,35 9,32 1,2061 6 1/4 6,00 5,00 7,40 0,9566 12 1/2 4,71 3,87 5,79 0,7524 24 1 3,24 2,70 4,06 0,6131 48 2 2,01 1,43 2,34 0,3417 72 3 1,83 1,58 2,31 0,2906 120 5 2,16 1,81 2,65 0,3644 168 7 2,89 2,50 3,40 0,3921 240 10 3,68 3,40 3,82 0,1824 720 30 3,86 3,60 4,10 0,2037 A zsírtartalom az ellés utáni 072 óra közötti időszakban rohamosan, jóval a normál érték alá csökken, majd azután folyamatos emelkedéssel normalizálódik. Ezt a tendenciát minden egyedi vizsgálati minta esetében is tapasztaltuk, így az jellegzetes változásnak tekinthető. A kiegészítő vizsgálatok, ill. a szakirodalmi adatok is azt mutatják, hogy a zsírtartalom az elléstől számított 120 óra után tovább emelkedik, mindaddig, amíg a 10. napon el nem éri a fajtára jellegzetes értéket, amelynek közelében állandósul. ZSÍRSAV-ÖSSZETÉTEL A kolosztrum minták zsírsav-összetételének vizsgálata során megállapítottuk, hogy az ellés után eltelt idő függvényében nemcsak a zsírtartalom, hanem az egyes zsírsavak mennyisége és aránya is változik. Legfontosabb különbség, hogy a korai időszakban nyert kolosztrum kevesebb alacsony- és közepes szénatomszámú zsírsavat (kaprilsav, kaprinsav, laurinsav, mirisztinsav, palmitinsav), de több hosszú szénláncú telített zsírsavat (pl. sztearinsav) és különösen nagyobb mennyiségű egyszeresen (olajsav) és többszörösen telítetlen zsírsavat (linolsav, linolénsav) tartalmaz. Az egyes zsírsavak aránya az ellés után fokozatosan és folyamatosan változik, míg átlagosan a 812. nap után alakul ki a már lényegében állandósult, normál tejre jellemző zsírsav-összetétel. 8
HAMUTARTALOM A teljesen friss kolosztrum hamutartalma 1,0 és 1,3% között ingadozott. Az adatokat a 4. táblázat tartalmazza. 4. Táblázat. A kolosztrum hamu-tartalmának változása az ellés után eltelt idő függvényében Ellés után eltelt idő Hamutartalom, g/100 g óra nap Átlag Min. Max. Szórás 0 0 1,18 1,08 1,26 0,0667 6 1/4 1,13 1,06 1,20 0,0539 12 1/2 1,09 1,03 1,15 0,0446 24 1 1,00 0,93 1,09 0,0644 48 2 0,95 0,89 1,01 0,0454 72 3 0,88 0,85 0,97 0,0496 120 5 0,83 0,81 0,86 0,0230 168 7 0,79 0,77 0,83 0,0239 240 10 0,77 0,74 0,80 0,0322 720 30 0,77 0,72 0,81 0,0370 A hamutartalom az ellés után a 010 nap közötti időszakban folyamatosan, viszonylag lassú ütemben csökkent mindaddig, míg a 10. napon elérte a fajtára jellemző értéket. A kapott adatokból az is kitűnt, hogy a hamutartalom változásának időbeni lefutása egy elsőfokú exponenciális függvény szerint csökkenő görbével jellemezhető. FEHÉRJE-TARTALOM A kolosztrum összetételében az egyik legjellegzetesebb sajátosság a rendkívül magas fehérjetartalom, továbbá az egyes fehérjefrakciók jelentős mértékű arány-eltolódása. Mindezeket az irodalomból is jól ismert sajátosságokat saját vizsgálataink egyértelműen igazolták. A fehérjetartalomra vonatkozó adatokat az 5. táblázat mutatja. A táblázatban látható, hogy a közvetlenül az ellés után vett minták összesfehérje-tartalma 14,12 és 15,44% közötti értéket mutatott, ami több mint négyszerese a normál értéknek (3,213,59%). Az összes fehérje mennyisége az ellést követő 10. napig folyamatosan csökkent, ekkor elérte a fajtára jellemző átlagos értéket, és ezt követően érdemben nem változott. Az adatok azt is egyértelműen mutatták, hogy a fehérje-tartalom csökkenés mértéke és üteme az első 48 órában, de különösen az első 12 órában a legnagyobb, majd ezután a folyamat lelassul. A megfelelő átlag-adatokból az is kiszámítható, hogy a fehérjetartalom az ellés utáni 6. órában 14%-kal, a 12. órában 43%-kal, míg a 24. órában már 67%-kal kevesebb a közvetlenül az ellés után (az azt követő fél órán belül) fejt kolosztrum értékeihez képest. 9
5. Táblázat. A kolosztrum összes fehérje-tartalmának változása az ellés után eltelt idő függvényében Ellés után eltelt idő Összes fehérjetartalom (g/100g) nap óra Átlag Min. Max. Szórás 0 0 14,70 14,12 15,44 0,5290 1/4 6 12,61 11,49 13,28 0,7535 1/2 12 8,36 6,99 9,72 1,0089 1 24 6,36 5,74 7,45 0,6773 2 48 5,45 4,84 6,16 0,5309 3 72 4,81 4,22 5,57 0,6213 5 120 4,41 3,92 5,02 0,5018 7 168 4,20 3,66 4,86 0,5142 10 240 3,84 3,33 4,70 0,6227 30 720 3,37 3,21 3,59 0,1585 A fehérje-tartalom időbeni lefutása jellegzetesen egy elsőrendű kinetikával zajló degresszív folyamat, ennek megfelelően a változást a legjobb közelítéssel egy negatív kitevőjű exponenciális függvény írja le. FEHÉRJE-ÖSSZETÉTEL Az irodalomban leírtakat vizsgálataink a fehérje-összetétele szempontjából is visszaigazolták. Az ellés után azonnal vett minták fehérjefrakcióinak egymáshoz viszonyított arányai alapvető eltérést mutattak a normál fehérje-összetételhez képest. A kolosztrumban jellemző volt az immuno-globulinok csaknem 80%-os aránya, amely a normál értéknek csaknem huszonötszöröse. Hasonlóan magasnak találtuk (65%) az összes savófehérjék több mint háromszoros (normál érték = 20%) arányú jelenlétét. Mindezekkel ellentétben a kazein fehérjék, ill. az NPN frakció aránya az ellés után közvetlenül jóval kisebb, mint a normál tejben (34 ill. 3% a normál 80 illetve 4,3% helyett). Az adatok azt is jól mutatták, hogy az arányeltolódás a savófehérje-frakciót alkotó individuális fehérjék között is megfigyelhető, amennyiben a 0. órában vett mintákban - a már említett extra magas immuno-globulin koncentráción túl - jóval magasabb a vérszérumalbuminok aránya (7,8%), és ezzel párhuzamosan alacsonyabb a laktoglobulin-fehérjék, ill. az alfa-laktalbumin mennyisége. A fehérje-összetétel az ellés után a 0-30. nap során folyamatosan változik, míg a 30. nap környékén eléri a normál tejre jellemző összetételi arányokat. A változás legnagyobb az első 24 óra alatt, majd ezután fokozatosan csökkenő ütem jellemző. 10
AMINOSAV-ÖSSZETÉTEL A kolosztrum fehérjék aminosav-összetételének meghatározására vonatkozó vizsgálataink eredményei alapján megállapítható, hogy az aminosavak összes mennyisége a fehérjék mennyiségével párhuzamosan, azzal arányosan változik az ellés után eltelt idő függvényében. Ennek megfelelően valamennyi aminosav koncentrációja nagymértékben csökken az idővel, 30 nap alatt átlagosan a kezdeti érték 1225%-ára esik vissza. A változás üteme legnagyobb az első 48 óra során, amely időszakban az összes koncentráció-csökkenés több mint 90%-a lezajlik, míg ezt követően az aminosavak mennyisége lényegében stabilizálódik. A fehérjéket felépítő aminosavak egymáshoz viszonyított aránya az ellés utáni időszakban csak kis mértékben módosul. Ezt mutatja az 1. ábra, amely a kolosztrum fehérjék aminosavösszetételi arányait ábrázolja az ellés után közvetlenül (0. nap), ill. az azt követő 30. napon. 0. nap Asp Thr Ser Glu Pro Gly Ala Cys 30.nap Asp Thr Ser Glu Pro Gly Ala Cys 1. ábra. A kolosztrum-fehérjék aminosav-összetétele az ellést követő 0. ill. 30. napon 11
Az ábráról leolvasható, hogy lényegi változást csupán a glutaminsav arányának növekedése és a treonin arányának csökkenése jelent. Ez az eltolódás nyilvánvalóan a fehérjefrakciók arányváltozásainak következménye. LAKTÓZTARTALOM A kolosztrum laktóztartalmának változását az ellés után eltelt idő függvényében a 6. táblázat mutatja. 6. Táblázat. A kolosztrum laktóz-tartalmának változása az ellés után eltelt idő függvényében Ellés után eltelt idő Laktóztartalom, g/100 g óra nap Átlag Min. Max. Szórás 0 0 2,26 2,09 2,52 0,1606 6 1/4 2,38 2,19 2,57 0,1355 12 1/2 2,83 2,67 3,07 0,1605 24 1 3,66 3,38 4,11 0,2902 48 2 4,20 3,95 4,60 0,2652 72 3 4,47 4,19 4,84 0,2652 120 5 4,64 4,47 4,92 0,1877 168 7 4,71 4,57 4,94 0,1535 240 10 4,77 4,63 4,94 0,1250 720 30 4,78 4,68 4,94 0,0959 Az adatokból látható, hogy a tejcukor mennyisége az ellést követő 10. napig folyamatosan növekszik, ekkor eléri a fajtára jellemző átlagos értéket, és ezt követően érdemben nem változik. Az adatok azt is egyértelműen mutatják, hogy a laktóztartalom növekedés szinte teljes mértékben lejátszódik az ellés utáni három napban. A növekedés mértéke és üteme az első 24 órában a legnagyobb, a 3. nap után pedig a laktóztartalom gyakorlatilag állandósul. Ezen belül a tejcukor mennyisége az ellést követő 06. órában viszonylag lassú ütemben nő, majd a 6. és 24. óra között meredeken emelkedik. A táblázat átlag-adataiból számítható, hogy a laktóztartalom az ellés után 6 óra múlva még mindössze 6%-kal nagyobb a kezdeti értéknél, míg 12 óra múlva már 62%-kal, 24 óra múlva 86%-kal, 72 óra után pedig 98%-kal haladja meg a közvetlenül az ellés után (az azt követő fél órán belül) fejt kolosztrum tejcukortartalmát. 12
MAKRO- ÉS MIKROELEMEK A kolosztrum makro- és mikroelemeivel kapcsolatos vizsgálati adatok egyértelműen azt mutatták, hogy az ellés után eltelt idő előrehaladtával valamennyi értékes ásványi anyag koncentrációja nagymértékben csökken. A vizsgált makroelemek közül legnagyobb mértékű csökkenés a Na- és Mg-tartalomban következik be, ezen elemek koncentrációja 30 nap alatt az eredeti érték 40%-ára esik vissza. A nátrium esetében a csökkenés legnagyobb része már az ellés utáni első hét végére végbemegy: a minták Na-tartalma már csak az ellés után mérhető Na-tartalom mintegy 50%- a. A magnézium esetében a csökkenés folyamatos, az eredeti érték 50%-a még az ellés után 14 nappal vett mintákban is detektálható, majd az ezt követő további két hét alatt éri el az állandósult 40%-os értéket. Hasonlóan nagymértékű csökkenést mutattunk ki a kalciumtartalom vonatkozásában is. Itt a csökkenés meglehetősen gyors, a 30 nap alatt bekövetkező összes kalciumtartalom-változás (mintegy 50%) legnagyobbrészt már az első 72 óra alatt végbemegy, és a kalciumtartalom az ekkor elért szinten állandósul. A foszfortartalom 30 napos időintervallumban mintegy 40%-os csökkenést mutatott, arányos elosztásban. A legállandóbb koncentrációjú makroelem-komponensnek a kálium bizonyult, amelyből a kezdeti érték több mint 70%-a még a 30. napon is kimutatható volt. A mikroelemek tekintetében megállapítottuk, hogy azok között rendkívül stabil és rendkívül változékony komponensek egyaránt megtalálhatók. Így igen nagymértékű koncentrációváltozást mértünk a vas és a mangán esetében. Előbbinél 30 nap alatt a kezdeti érték több mint 80%-kal csökkent le, míg utóbbinál is a vizsgálati periódus végén az eredeti mennyiség csupán egynegyede volt megtalálható. Mindkét mikroelem koncentrációja az ellés után kezdetben nagyon gyors ütemben csökken (24 óra alatt a csökkenés 50%-os!), míg azt követően sokkal arányosabb. Ezekkel ellentétben a réz és a mangán esetében nagymértékű koncentráció-stabilitást tapasztaltunk, amennyiben ezen mikroelemek eredeti mennyiségeinek több, mint 70%-a még a 30. napon vett mintákban is megtalálható volt. A kolosztrum tárolása alatt bekövetkező változásainak kísérlete Az előzőekben ismertetett összetétel-vizsgálatok adataiból egyértelműen megállapítható, hogy a kolosztrum összetétele, ezen belül is az abban lévő értékes és /vagy aktív komponensek mennyisége szempontjából az ellés után eltelt idő a legkritikusabb paraméter. Az adatokból világosan kitűnik, hogy a kolosztrum összetétele az idő függvényében rendkívül gyorsan változik és gyakorlatilag az első 68 óra után már egy lényegesen csökkent biológia értékű és aktivitású anyag áll rendelkezésre. Ezért a kolosztrum nyersanyag kinyerési és üzembe szállítási technológiájának kidolgozásánál alapvető szempont, hogy az biztosítsa a nyersanyag 6 órán belüli kinyerését, és annak értékmegőrző kezelését a feldolgozásig. A tejhez hasonlóan a kolosztrum is egy nagymértékben instabil, heterogén polidiszperz rendszer, amelyben számos kémiai, mikrobiológiai és fiziko-kémai változás mehet végbe a tárolás során. Az optimális tárolási technológiai kialakítása érdekében megvizsgáltuk a kolosztrum különböző hőmérsékleten történő tárolása alatt bekövetkező legfontosabb változásokat. A mikrobiológiai szempontokat is figyelembe véve a tárolási kísérleteket +2 o C 13
és +4 o C hőmérsékleteken végeztük, mivel ennél magasabb hőmérsékleteken nagyságrendekkel megnő a mikrobás romlás veszélye. Vizsgálatainkban a kolosztrum kinyerése után a mintákat azonnal lehűtöttük a megfelelő tárolási hőmérsékletre, majd azt követően 72 órán keresztül az adott hőmérsékleten tároltuk, miközben a 24 óránként vizsgáltuk a minták ph-értékét, savasságát, továbbá legfontosabb összetételi jellemzőit, a zsír-, a fehérje-, a laktóz-, a hamu- és a víztartalmát, ill. az összes- és zsírmentes szárazanyag-tartalmát. Megállapítottuk, hogy a vizsgált paraméterek tekintetében szignifikáns változás egyetlen esetben sem volt kimutatható, azaz a kolosztrum kinyeréskor jellemző összetétele mind 2 o C-on, mind pedig 4 o C -on történő tárolás során megőrizhető. A nyersanyag tárolási és szállítási technológiájának kidolgozása Az előzőekben ismertetett adatokra alapozva kialakítottuk a nyers kolosztrum kinyerésének és feldolgozó-üzembe szállításának legcélszerűbb technológiáját. A technológia sematikus folyamatábráját a 2. ábra foglalja össze A technológia fontosabb szempontjai a következők: Kolosztrum kinyerése: alapvető, hogy a kolosztrum kinyerése az ellés után lehető leghamarabb, de legfeljebb az azt követő 36 órán belül megtörténjen. Kizárólag ezzel biztosítható a legfontosabb aktív komponensek jelenléte, ill. magas koncentrációja. Gyors hűtés: A kinyert nyers kolosztrumot azonnal le kell hűteni. A hűtés a tejtermelő gazdaságban a kolosztrum mennyiségétől függően különbözőképpen valósítható meg. Kis mennyiségek esetében a hűtés egy erre a célra kialakított 5-15 liter térfogatú, hűthető (vagy hűtő-térbe helyezhető), keverővel ellátott edényben történhet, míg nagyobb mennyiségek esetében lemezes, vagy csöves hűtő alkalmazása célszerű. Hűtve tárolás: A telephelyen a nyers kolosztrum maximum 72 óráig tárolható. A tárolási hőmérséklet célszerűen +2 o C, de maximum +4 o C. Hűtve szállítás: A telephelyről a kolosztrumot lehetőleg a zárt tárolóedényben, annak felnyitása nélkül kell a feldolgozó üzembe szállítani. Mivel az egy tehenészetben keletkező kolosztrum mennyisége általában csekély, ezért a kolosztrum beszállítása körjárat szervezésével biztosítható. Üzemi előtárolás: A kolosztrumot a feldolgozó üzemben a telephelyi tárolással azonos körülmények között kell tárolni, és a lehető legrövidebb időn belül meg kell kezdeni a feldolgozást (mindenekelőtt a hőkezelést). 14
Nyers kolosztrum Kinyerés Az ellés után max. 6 órán belül Gyors hűtés Azonnal 4 o C alá Hűtve tárolás 24 o C-on, max. 72 óra Hűtve szállítás max. 4 o C-on 23 órán belül Üzemi előtárolás 24 o C-on Feldolgozás 2. ábra. A kolosztrum tárolási és szállítási technológiája 15