Fortsättningsansökan till SLF-projekt V0930028: Milk genomics – genernas betydelse för variationen i sammansättning och teknologiska egenskaper i svensk-dansk mjölk

This is a continuation application for year 4 in the PhD-project "Milk genomics – genetic influence on milk composition and technological properties in Swedish and Danish milk" (SLF-project V0930028). The aim of this project is to explore relations between cow genetics and variations in milk composition and technological/nutritional properties. The overall aim is to identify bovine genetic markers to direct towards optimal milk quality through breeding. In this final project (year 4), the calcium content (free/bound) in milk in relation to the size of casein micelles in milk from individual cows with known genetic setup analyzed with a high density chip (SLF-project V1130006) will be studied. The project will provide new information on how to optimize the size of and calcium content in the casein micelles through breeding, which is of great importance for the nutritional and technological properties during production of cheese and fermented products.

Denna fortsättningsansökan gäller år 4 på det SLF-finansierade doktorandprojektet "Milk genomics – genernas betydelse för variationen i sammansättning och teknologiska egenskaper i svensk-dansk mjölk" (V0930028). Projektet har som övergripande mål att koppla samman den genetiska uppsättningen med variationer i mjölkens sammansättning och teknologiska/näringsmässiga egenskaper. Huvudsyftet är att identifiera genmarkörer hos kor med potential att genom avel styra mot en mjölkråvara med önskade kvalitetsegenskaper. I delprojektet (år 4) kommer kalciuminnehåll (fritt/bundet) i relation till storlek på kaseinmicellerna i mjölk från individuella kor med känd genuppsättning analyserad med högdensitetschip (SLF-projekt V1130006) att studeras. Projektet ger ny information om hur man genom avel kan optimera storlek på och kalciuminnehåll i mjölkens kaseinmiceller, vilket har stor betydelse för mjölkens näringsmässiga samt teknologiska egenskaper vid produktion av ost och fermenterade produkter.

Sammanfattning av slutrapport
Syftet med detta fortsättningsprojekt var att i mjölk från individuella SRB-kor med känd genuppsättning komplettera bilden av mjölkens sammansättning genom att studera kalciuminnehåll, både fritt i serumfasen och bundet i kaseinmicellerna, i relation till storleken på kaseinmicellerna i mjölk och i förlängningen i relation till mjölkens löpe- och syrainducerade koaguleringsegenskaper. Resultaten visade att proteinhalt, koncentrationen av fritt och totalt kalcium samt kaseinmicellstorlek var de viktigaste faktorerna för att förklara variationer i koaguleringsegenskaper. Projektet har även visat att det finns mindre kalcium i mjölk som inte koagulerar. Vidare har projektet identifierat potentiella genetiska markörer för mjölkens kaseinmiceller, vilket skulle kunna användas inom avelsarbetet för att optimera mjölkens koaguleringsegenskaper vid produktion av ost och fermenterade produkter. Detta skulle gynna lönsamheten för både mjölkproducenter och mejeriindustrin.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Mjölkens sammansättning av proteiner, laktos och fett samt dess mineraler, främst kalcium och fosfor, är av stor betydelse för mjölkens näringsinnehåll och dess teknologiska egenskaper vid tillverkning av till exempel ost och yoghurt. Sammansättningen beror både på miljön och kons gener, vilket gör att sammansättningen kan skilja sig både mellan olika koraser och mellan individer inom samma ras. Milk genomics syftar till forskning om gener som kontrollerar och påverkar mjölkproduktionen hos ett däggdjur och i förlängningen sammansättningen och teknologiska egenskaper av mjölk och olika mejeriprodukter. En bättre förståelse för hur det bovina genomet påverkar nämnda faktorer kan leda till en förbättrad avel av mjölkkor.

Syfte med studien
Syftet med detta fortsättningsprojekt var att i mjölk från individuella SRB-kor med känd genuppsättning (SLF-projekt V0930028) komplettera bilden av mjölkens sammansättning genom att studera kalciuminnehåll, både fritt och bundet i kaseinmicellerna, i relation till storleken på kaseinmicellerna i mjölk och i förlängningen i relation till mjölkens koaguleringsegenskaper för löpegeler, viktiga vid osttillverkning, och syrageler, betydelsefulla för tillverkning av fermenterade produkter.

Resultat
Resultaten från projekten visar på samband mellan genuppsättning och mjölkens kaseinmiceller och vidare med mjölkens löpe- och syrainducerade koaguleringsegenskaper hos SRB-kor. Kalcium är en viktig källa för näringsinnehållet i mjölk och projektet visade variation i mjölkens kalciuminnehåll, både fritt och bundet i kaseinmicellerna. Det är därför en viktig parameter att ta hänsyn till vid mjölkproduktion.

Projektet visade att proteinhalt, koncentrationen av fritt och totalt kalcium samt kaseinmicellstorlek var de viktigaste faktorerna för att förklara variationer i koaguleringsegenskaper vid osttillverkning. Inom SLF-projekt V0930028 visade det sig att kor med de sammansatta ß-?-kasein genotyperna A1A2/AA, A1A2/AB, A1A2/BE, A1A1/AA och A1A1/AE ger mjölk med bättre koaguleringsegenskaper än kor med den vanligaste genotypen A1A2/AE samt A2A2/AA. Dock hittades det i detta fortsättningsprojekt (SLF-projekt H1230001) inga samband mellan fritt/totalt kalcium och genetiska proteinvarianter, medan sammansatta kaseingenotyper hade effekt på kaseinmicellstorlek.

Inom SLF-projekt V0930028 identifierades en frekvens på 18% av mjölken som inte koagulerade inom 40 minuter efter tillsats av löpe. I detta fortsättningsprojekt (SLF-projekt H1230001) visade resultaten att icke-koagulerande mjölk var mer vanligt hos förstakalvare än kor i andra laktation. Dessutom hade icke-koagulerande mjölk mindre fritt och totalt kalcium än mjölk som koagulerade. Det lägre kalciuminnehållet i icke-koagulerande mjölk är ett problem eftersom skillnaden är fyra gånger så stor som mängden kalcium som normalt tillsätts vid osttillverkning.

Sammanfattningsvis har projektet visat att mjölkens kalciuminnehåll, både fritt och bundet i kaseinmicellerna, har stor betydelse för mjölkens koaguleringsförmåga i löpe- och syrageler. Vidare har projektet identifierat potentiella genetiska markörer för mjölkens kaseinmiceller, vilket skulle kunna användas inom avelsarbetet för att optimera mjölkens koaguleringsegenskaper vid produktion av ost och fermenterade produkter och därigenom gynna lönsamheten för både mjölkproducenter och mejeriindustrin.

Metod
I projektet användes mjölk- och blodprover från drygt 400 kor av rasen SRB där proverna hade samlats in på 20 gårdar i södra Sverige. Mjölken har analyserats för dess innehåll av fritt och totalt kalcium och kaseinmicellstorlek samt dess förmåga att koagulera vid tillverkning av ost och yoghurt. Dessa resultat har kopplats samman med information om kornas gener och på så sätt kunde samband mellan kons gener, mjölkens kalciuminnehåll, storlek på kaseinmiceller och koaguleringsegenskaper studeras.

Slutsats och råd till näringen
Sammanfattningsvis har projektet bidragit med ökad kunskap om hur kalciuminnehållet påverkar kaseinmicellstorlek och koaguleringsegenskaper i mjölk. Resultaten visade att proteinhalt, koncentrationen av fritt och totalt kalcium samt kaseinmicellstorlek var de viktigaste faktorerna för att förklara variationer i koaguleringsegenskaper. Projektet har även visat att det finns mindre kalcium i mjölk som inte koagulerar. Denna skillnad är så pass stor att det inte går att tillsätta kalcium till de mängder som krävs för att få en bättre koagulering på mejeriet vid osttillverkning. Eftersom kalciuminnehållet visade sig ha en betydande inverkan på dessa egenskaper, samtidigt som kalcium är ett av de viktigaste näringsämnena i mjölk, är det en viktig parameter att ta hänsyn till vid mjölkproduktion. Vidare har projektet identifierat potentiella genetiska markörer för mjölkens kaseinmiceller, vilket skulle kunna användas inom avelsarbetet för att optimera mjölkens koaguleringsegenskaper vid produktion av ost och fermenterade produkter. Detta skulle gynna lönsamheten för både mjölkproducenter och mejeriindustrin.