Как образуется молоко

Григорий Иосифович Азимов 

Как образуется молоко

_{(Издание второе переработанное)}

Вымя дойной коровы

От автора

Передовые фермы добиваются повышения продуктивности молочного скота путем строгого сочетания зоотехнических и хозяйственных мероприятий. Главные из них: создание устойчивой кормовой базы и правильное кормление животных хорошими и разнообразными кормами; выращивание здорового молодняка и совершенствование племенных и продуктивных качеств стада; тщательный уход за скотом, умелое доение коров; строгое соблюдение необходимых санитарно-гигиенических условий содержания; правильная организация труда и механизация работ в животноводстве.

Корова - живая фабрика молока, быстро и тонко реагирующая (отвечающая) на воздействия окружающей среды. Поедая корма, она превращает их в молоко, в самую полноценную и совершенно незаменимую для человека пищу. Корова щедро оплачивает корм. Далекие предки крупного рогатого скота могли давать, по-видимому, немного молока -столько, сколько требовалось на питание теленку. От коров, разводимых в настоящее время в совхозах и колхозах, получают удои, которые во много раз превышают потребности теленка в молоке матери.

Всем животноводам полезно знать, каким образом съеденный коровой корм превращается в молоко, как оно образуется в молочной железе, как получить хорошее молоко с высоким содержанием жира и белков.

В предлагаемой читателю книге постараюсь ответить на эти вопросы.

Что такое молоко

Человек питается молоком уже в течение нескольких тысячелетий, но и до сих пор далеко не все известно о составе и свойствах этой удивительной жидкости, вырабатываемой в организме млекопитающих животных. Великий физиолог И. П. Павлов сказал о молоке: "Как изумительно выделяется из ряда других сортов пища, приготовленная самой природой".

Молоко - нормальный секрет (выделение) молочных желез, который появляется после родов у всех млекопитающих. Всем известно молоко коровы. Менее распространено на земном шаре молоко козы, овцы, верблюдицы, кобылы, а также яка, зебу, северного оленя.

В молоке имеется все, что необходимо для питания человека и детенышей млекопитающих животных. Молоко требует меньше всего соков для переваривания и легко усваивается.

В молоке коровы только 12-16 процентов сухого вещества. Остальное - вода и те вещества, которые улетучиваются, если высушить молоко при температуре 102-105 градусов.

Животное	Сухое вещество	Жир	Общий белок	Молочный сахар	Минеральные вещества
Корова	12,5	3,8	3,3	4,7	0,7
Буйволица	18,7	8,7	4,3	4,9	0,8
Коза	13,0	4,1	3,5	4,6	0,8
Овца	17,9	6,7	5,8	4,6	0,8
Зебу	16,4	7,7	4,3	3,6	0,8
Ячиха	18,0	6,5	5,0	5,6	0,9
Верблюдица	13,6	4,5	3,5	4,9	0,7
Кобылица	10,0	1,6	2,0	6,7	0,3
Ослица	9,8	1,4	1,9	6,2	0,5
Северный олень	36,7	22,5	10,3	2,5	1,4
Свинья	15,9	4,9	7,2	3,1	1,1
Крольчиха	32,2	16,0	12,0	2,0	2,2
Собака	20,8	8,5	7,4	3,7	1,2

Таблица 1. Химический состав молока разных видов животных (в процентах)

Молоко имеет сложный химический состав. В нем содержится более 100 различных веществ. Оно состоит из двух фаз (частей) - водной и жировой. В водной фазе растворены молочный сахар, минеральные вещества и витамины; при очень сильном увеличении (под электронным микроскопом) в ней можно обнаружить и мельчайшие белковые тела. В жировой фазе, кроме жировых шариков, находятся жироподобные вещества, пигменты, а также витамины, растворимые в жирах.

Летнее молоко или молоко коров, получающих хороший силос, имеет желтоватый цвет. Такое молоко содержит пигмент каротин, значительная часть которого превращается в организме в витамин А. В состав молока также входят распространенные в живой природе химические возбудители жизненных процессов - ферменты и гормоны. При высушивании молока улетучиваются газы (углекислый газ, кислород и др.), и молоко уже не обладает характерным запахом.

Качество молока, его питательность, разумеется, обусловливается содержанием в нем сухих веществ. Величина сухого остатка определяется наличием жира, которого в молоке коровы 2,8-б процентов, иногда даже больше, а также белков, молочного сахара и минеральных веществ. Корова с удоем 20 литров выделяет с молоком по меньшей мере 660 граммов белков, 760 граммов жира, 940 граммов молочного сахара, а также 28 граммов кальция, 22 грамма фосфора и ПО граммов хлористого натрия (поваренной соли). Больше всего в молоке меняется количество жира, остальные составные части изменяются значительно меньше. Вот почему качество молока обычно определяют по сухому обезжиренному молочному остатку - сокращенно СОМО.

Белки молока - казеин, молочные альбумин и глобулин - относятся к наиболее полноценным белковым веществам и хорошо усваиваются организмом. В молоке коровы, козы и других парнокопытных травоядных животных казеина значительно больше, чем у однокопытных, всеядных и плотоядных (например, собаки, кошки), в молоке которых много альбумина. Альбумин содержит серу, а казеин, кроме того, и фосфор. В отличие от казеина альбумин растворим в воде, при нагревании до 70-75 градусов выпадает в осадок. Меньше всего в молоке глобулина (всего 0,1 процента), но значение его велико, так как он обладает иммунными свойствами, то есть убивает бактерии или задерживает их развитие.

Рис. 1. Так выглядят жировые шарики молока под микроскопом (увеличение в 2000 раз) По Г. И. Бремеру. Фото А. Н. Орехова

В молоке содержатся и другие азотистые вещества - мочевина, аммиак.

Жир в молоке находится в виде жировых шариков диаметром 2-5 микрон, впрочем, они могут быть значительно больших и меньших размеров. В одном миллилитре молока насчитывают от 2 до 5 миллиардов жировых шариков разного диаметра. Чем они крупнее, тем их меньше в определенном объеме. Размер жировых шариков имеет большое значение в маслоделии. В молоке жирномолочных коров встречаются более крупные жировые шарики, они быстрее оседают, чем мелкие (рис. 1). Особое и сложное устройство оболочки жировых шариков препятствует их слиянию в свежем молоке и в то же время не мешает тому, что в сливках они объединяются в группы.

Цвет молока зависит от количества жировых шариков и особого химического вещества-соединения казеина с кальцием. При свертывании молока это соединение разлагается и казеин выпадает в осадок.

В молоке довольно много молочного сахара. Он способен быстро разлагаться под влиянием бактерии и других микроорганизмов. Молоко может скисать, сбраживаться. Этими процессами пользуются для изготовления молочнокислых продуктов-кефира, простокваши и др.

Молоко богато витаминами. Оно содержит жирорастворимые витамины A, E, D, К и все водорастворимые витамины группы В. В отличие от водорастворимых количество жирорастворимых витаминов зависит от: условий кормления и содержания животных. В килограмме молока коровы содержится от 130 до 350 гамм витамина А и небольшое количество каротина. Значительно меньше в нем противорахитического витамина D. В горных местностях в молоке коров его вдвое больше, так как сено и животные подвергаются здесь усиленному действию ультрафиолетовых лучей. Витамином В молоко значительно богаче летом, чем в конце зимы.

Для новорожденных телят большое значение имеет содержание витамина А в молоке. Плацента (послед) почти непроницаема для этого витамина, а также для каротина. Большие дачи стельной корове каротина (и витамина А) не снижают этот барьер. Теленок рождается с очень небольшим запасом витамина А в печени и поэтому нуждается в получении его с молоком.

Витамины группы В синтезируются в рубце коровы, а затем переходят в молоко.

Свежее молоко может служить и противоцинготным средством - оно содержит витамин С.

Как уже было сказано, в молоке много ферментов. Одни из них попадают в него из клеток молочной железы, другие образуются в результате деятельности бактерий молока. В молоке всегда имеется некоторое количество микроорганизмов, которые попадают в него уже в момент дойки. Они выделяют ферменты, влияющие на химический состав и свойства молока. Коровье молоко особенно богато кальцием, калием, фосфором. В нем обнаружены соли неорганических и органических кислот. Больше всего находится солей в соединении с казеином, фосфорной и лимонной кислотами. Весовое соотношение фосфора и кальция, несмотря на большие различия в их содержании, одинаково в молоке почти всех видов животных и равно 1 : 1,2, то есть на одну часть фосфора приходится 1,2 части кальция. Это соотношение весьма благоприятно для усвоения кальция при употреблении молока в пищу.

Любопытно, что соотношение солей в молоке довольно близко к соотношению солей в организме детенышей данного вида животных.

Корова с каждыми 10 килограммами молока теряет 12-14 граммов кальция и 10-11 граммов фосфора, которые не всегда удается восполнить с кормом.

Лимонной кислоты в молоке 0,1-0,2 процента. Ее количество зависит не только от породы животного, но и от характера кормления и даже сезона года. Это важная составная часть молока, ибо стойкость при его обработке (кипячение, пастеризация и пр.) зависит от равновесия между лимонной кислотой и минеральными солями. Аромат таких молочных продуктов, как масло, сметана, кефир и др., зависит от химического вещества, образующегося из лимонной кислоты.

В молоке всегда находится небольшое количество микроэлементов: меди, цинка, йода, марганца, кобальта, железа и др. Железа в молоке коровы очень мало (всего 1 миллиграмм в одном килограмме), еще меньше его в молоке свиньи. Поросенок рождается с незначительным запасом железа в печени, которого хватает примерно только на 2 недели. Если своевременно не подкармливать поросят солями железа, у них наступает резкая анемия (малокровие). Добавление в рацион дойных коров химических соединений кобальта, железа, меди не только улучшает кроветворение, но и повышает процент жира в молоке и содержание растворимых в воде витаминов. В литре молока содержится до 70 миллиграммов йода. Как показал профессор Р. Б. Давидов, количество йода изменяется в зависимости от периода лактации: меньше всего этого элемента в молоке перед запуском коровы и наибольшее количество наблюдается в молозиве в течение первых двух дней после отела, йод - обязательный элемент в питании людей и животных, так как он необходим для нормальной работы такого органа, как щитовидная железа (стр. 83).

Молоко, находящееся в вымени, отличается от выдоенного. Еще большая разница между свежевыдоенным молоком и уже хранившимся некоторое время. Вскоре после выдаивания, в течение нескольких часов, количество бактерий в молоке не увеличивается, а даже уменьшается. Это объясняется тем, что вместе с молоком животное выделяет иммунные вещества, которые убивают попавшие в него бактерии. Эту замечательную способность свежевыдоенного молока иногда используют с лечебной целью. Если его ввести через сосок в полость вымени, то нередко удается значительно уменьшить воспалительный процесс в молочной железе, излечить некоторые формы мастита.

Большое значение имеют санитарные условия получения молока. Если эти условия строго соблюдаются, молоко значительно дольше сохраняет свойства свеже-выдоенного. Вообще чем быстрее и глубже охладить молоко, тем дольше оно не портится, не скисает.

Отметим теперь некоторые физические свойства молока.

Если принять плотность воды за единицу, то плотность молока будет в пределах 1,029-1,032. Плотность хранившегося молока несколько повышается, так как жир в нем переходит из жидкого состояния в несколько затвердевшее. При разбавлении водой плотность понижается.

Осмотическое давление молока колеблется в очень узких пределах: оно зависит от соотношения в растворе сахара и солей. Показателем нормального химического состава молока является также его электропроводность, которая уменьшается при разбавлении водой и повышается при скисании. Вязкость молока зависит от белков. Поэтому особенно повышена вязкость молозива, в котором содержится много белков. Она увеличивается также и при скисании молока. Вязкость определяют, сравнивая скорость прохождения через узкие (капиллярные) трубочки молока и воды. Чем медленнее жидкость проходит через трубочку, тем больше ее вязкость.

Состав молока меняется

Химический состав и питательные свойства молока непостоянны: на них влияют порода животного и корм, условия содержания и уход за скотом, возраст, период лактации, время года и другие причины.

Удой, а также химический состав молока зависят в первую очередь от кормления животных. Однако существуют и другие причины, которые неизменно влияют на количество выдаиваемого молока и на его качество. Известно, например, что количество и качество молока у коровы в определенной мере меняются не только изо дня в день, но и в течение одного и того же дня. Меняется прежде всего содержание жира. Так, вечерний удой богаче жиром, чем утренний. Более устойчиво содержание молочного сахара. Когда корова почему-либо заметно и внезапно сбавляет удой, то в таком молоке нередко снижается и содержание жира. По-видимому, корова в этих случаях плохо "отдает" молоко. Оставшееся в вымени молоко, как увидим дальше, всегда содержит много жира. Когда же удои возвращаются к прежнему уровню, жирность молока восстанавливается.

Отмечено, что при выдаивании молока первые струи его менее богаты жиром, чем последние.

Химический состав молока у разных пород крупного рогатого скота неодинаковый. Исследованиями научных работников Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева установлено, что в молоке коров черно-пестрой породы содержится до 12 процентов сухих веществ, из них 3,41 процента жира, 3,22 процента белка, а у джерсейской породы - до 16 процентов сухих веществ, из них 6,09 процента жира, 4,4 процента белка.

После отела в течение l,5-2 месяцев корова ежедневно вырабатывает больше молока, чем в последующее время. Удой постепенно снижается, вплоть до перевода на сухостой (рис. 2). Интересно, что жирность молока при этом изменяется так: в начале лактации она ниже, потом постепенно повышается. Размеры жировых шариков, наоборот, в начале лактации меньше, чем в конце. К концу лактации увеличивается и количество белка в молоке.

Рис. 2. Лактационная кривая коровы Мировой. Дала за лактацию 9164 килограмма молока (числа на рисунке означают месячные удои)

Корова, хорошо подготовленная к отелу (хорошо упитанная), дает не только больше молока, но и с большим содержанием жира.

На удои и состав молока влияет стельность. Примерно с 4-5-го месяца стельности корова начинает заметно сбавлять удои, вплоть до запуска. У разных коров удои снижаются по-разному. Это объясняется тем, что во время стельности в кровь поступают различные гормоны и другие химические вещества, которые в известной мере задерживают образование молока. То же самое наблюдается, когда корова приходит в охоту.

Количество и качество молока в большой степени зависят от возраста коровы. Самый высокий годовой удой, как правило, бывает за 6-7-ю лактацию. После отела двухлетней коровы удой иногда не достигает и трех четвертей этой величины. Годовая продуктивность коровы в возрасте 10 лет обычно уже заметно снижается по сравнению с продуктивностью после 6-7-го отела. У старых коров в некоторой степени падает и жирность молока.

Определенные изменения в молочной продуктивности отмечаются и в зависимости от времени года. Известно, что в жаркую погоду удои и жирность молока снижаются; наоборот, в холод (разумеется, до определенного предела) содержание жира в молоке повышается. Точно так же на удоях отражается и влажность воздуха. Большая влажность, препятствуя испарению воды с кожи, неблагоприятно влияет на температуру тела животного и косвенно - на образование молока, так как вызывает некоторое перегревание организма.

Молозиво

Молоко, полученное от коровы в первые 3-7 дней после отела, называется молозивом. Оно значительно отличается от обычного молока.

Молозиво имеет соломенно-желтый с коричневым оттенком цвет, солоноватый вкус, особый запах и в отличие от молока при нагревании свертывается в результате большого содержания в нем глобулина, который менее стоек, чем казеин. Как видно из таблицы 2, в молозиве намного больше сухих веществ, в частности белков - альбумина и глобулина, а также минеральных солей (особенно железа).

По белковому составу молозиво ближе к крови, чем молоко, так как в молозиве много таких белков, как глобулин и альбумин. Альбумин усваивается теленком лучше, чем казеин, вместе с глобулином он получает и достаточно иммунных тел.

Составные части	Молоко	Молозиво (первого дня)
Сухое вещество В том числе:	12,5	21,5
жир	3,8	2,7
белок	3,3	14,8
молочный сахар	4,7	3,0
минеральные вещества	0.7	1,0

Таблица 2. Химический состав молозива и молока коровы (в процентах)

В молозиве много витаминов, ферментов. Содержание витаминов в нем зависит от того, насколько хорошо корова была подготовлена к отелу. В молозиве коров, плохо подготовленных к отелу, мало не только витаминов, но и глобулина, альбумина и некоторых других веществ. Скармливание стельным коровам ежедневно хотя бы по 10 килограммов хорошего силоса влечет за собой накопление в молозиве больших количеств важнейшего для животного витамина А.

Если корову начинают доить до отела, то молоко первых удоев после отела как будто по виду ничем не отличается от нормального молока, однако, подобно молозиву, оно при нагревании свертывается. Поэтому только спустя 2 недели после отела молоко коровы становится пригодным для сыроварения.

Для новорожденного теленка молозиво - незаменимая пища, постепенное изменение его состава позволяет сосуну приспособиться к внеутробному питанию. Послабляющие свойства молозива способствуют освобождению кишечника от первородного кала. Благодаря особенностям молозивного жира молозиво продолжает благоприятно действовать на пищеварение и в последующие дни, а также помогает организму теленка вести борьбу с болезнетворными микробами, которые попадают в него в первые же часы жизни животного. Вот почему выпаивание молодняку молозива имеет такое большое значение.

С пятого дня после отела в молозиве начинает уменьшаться количество белков и минеральных веществ, возрастает содержание молочного сахара, и постепенно молозиво превращается в молоко.

Строение молочной железы

Чтобы ответить на вопрос, как образуется молоко, необходимо познакомиться с тем, как устроено, как растет и развивается вымя у коровы.

Молочные железы имеются у млекопитающих животных обоих полов, но у самцов они остаются недоразвитыми, а у самки растут и развиваются, потому что тесно связаны с ее органами размножения, с половыми железами. По мере созревания половых желез- яичников - растут и молочные железы.

Будучи кожными образованиями, молочные железы родственны потовым железам. Недаром ученые находят тесную связь между молочностью коров и количеством потовых желез в коже.

В мире млекопитающих можно встретить животных с весьма просто устроенными молочными железами.

У австралийского яйцекладущего животного утконоса молочные железы представлены несколькими десятками трубчатых железок по,обеим сторонам от так называемой белой линии живота. Каждая трубочка заканчивается выводным протоком, напоминающим проток потовой железы. Из протока выделяется секрет, только отдаленно напоминающий молоко. Он стекает с волос на брюшке матери, и детеныши слизывают его. Соски у утконоса отсутствуют.

У сумчатых животных (например, у австралийского кенгуру) в молочных железах нет цистерн, но имеются соски, через которые детенышу, находясь в сумке на брюхе матери, высасывают молоко.

По-иному устроена молочная железа коровы. Вымя у нее образуется из слияния трех пар желез, но нормально развиты бывают только две передние пары. Третья так и остается недоразвитой. Пятый и шестой соски у коров встречаются довольно часто, и из них иногда удается извлечь немного молока.

Вымя коровы одето мягкой и весьма эластичной, растяжимой кожей, покрытой редкими волосами. Чем продуктивнее корова, тем тоньше на ее вымени кожа. В молочной железе может накапливаться между доениями значительное количество молока, и объем ее увеличивается примерно на одну греть по сравнению с первоначальной величиной. Более половины удоя размещается в вымени благодаря его растяжению.

В вымени различают: железистую ткань, состоящую из мельчайших пузырьков - альвеол, видимых только под микроскопом; молочные протоки, по которым молоко проходит в молочные цистерны; кровеносные и лимфатические сосуды; нервные волокна.

Строение вымени можно видеть и невооруженным глазом. На разрезе заметна соединительная ткань в виде белых пластинок, окружающих железистую часть, окрашенную в оранжево-розовый цвет. Здесь находятся альвеолы и разного диаметра протоки.

В вымени коровы четыре доли (четверти) -две передние и две задние (рис. 3). Если ввести через соски окрашенную жидкость, то можно убедиться в том, что доли не соединяются между собой протоками (рис. 4).

Рис. 3. Вымя коровы (поперечный разрез). Правая передняя и левая задняя доли вымени окрашены краской, введенной

через соски.

Рис. 4. Правая половина вымени. В каждую долю через соски введена краска. Слева - задняя, справа - передняя четверть.

Это позволяет выдаивать каждую из них отдельно. При некоторых заболеваниях вымени, например мастите, обычно поражается какая-либо одна доля. Что вымя состоит из четырех обособленных долей, видно также из того, что полностью выдоить корову можно только через все четыре соска.

Рис. 5. Отвислое вымя. Слева - вымя коровы в возрасте 5,5 лет, справа - вымя коровы в возрасте 8,5 лет.

Правая и левая половины вымени отделены друг от друга подкожной эластичной перегородкой из соединительной ткани, которая одновременно служит связкой, поддерживающей вымя. С возрастом коровы эта связка ослабевает и вымя несколько отвисает (рис. 5). Такие же эластичные перегородки разделяют молочную железу на отдельные дольки.

Альвеол в каждой доле вымени огромное количество. Внутренняя поверхность их составляет несколько квадратных метров (рис. 6). Альвеолы выстланы секреторными клетками.

В крупных альвеолах до сотни таких клеток. В них и образуется молоко. Задние четверти молочной железы имеют больше альвеол, чем передние, и поэтому вырабатывают больше молока.