Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Anwendung von Stall- und Labortests zur Untersuchung von bovinem Kolostrum auf Milchinhaltsstoffe, Zellgehalt, bakteriologische Qualität und Nachweis von Cloxacillin mittels LC-MS/MS

von, Christiane Eva

Colostrum is the udder secretion of the first three to five days post partum (p.p.) and is subject to significant changes during this period. The requirements for collection, storage and transportation of colostrum are described in Regulation (EU) No 853/2004. Limits on the composition, cytobiological quality and residues are not specified, but are essential for the production of flawless colostrum products. The aim of this study was to examine wether standard methods of analysis which are used for raw milk could also be applied to colostrum. Focus was laid on the assessment of udder health, the determination of milk composition and the detection of cloxacillin. In the years 2008 and 2009 samples were taken of 88 German Holstein cows and heifers of the University of Veterinary Medicine Hannover, Founding. In this period 3,390 quarter foremilk samples (QFS) and 360 bulk milk samples from individual cows (BMS) were collected from late lactation, the colostrum phase and early lactation. With almost 40 % the infection rate was highest in late lactation. In the colostrum phase a decline of 25 % were observed. One-fifth of the 1,700 VAG of the colostrum phase had a positive bacteriological finding, with coagulase-negative staphylococci, Corynebacterium spp. and Staphylococcus aureus being the most frequent pathogens. In early lactation, the lowest infection rate was found to be approximately 15 %. Healthy udder quarters in late lactation usually also had a good udder health status in the following lactation. Additionally, cow-side tests (i.e. electrical conductivity and California-Mastitis-Test [CMT]) were also applied to help evaluating the udder health. In colostrum of non-infected udder quarters, the electrical conductivity was about 6 mS/cm and did not change in the first five days p.p. Significant differences to the values in diseased udder quarters could not be determined. Positive CMT regardings started with average cell count of 160,000 resp. 100,000 cells/ml from the first resp. second day p.p. Considering the large number of samples, the fluorescence optical measurement method of Fossomatic® was the most suitable method for the detection of somatic cells. For smaller sample volumes, the microscopic counting of cells according to Prescott and Breed was also a good choice. The physiological cell count in colostrum was significantly higher compared to the average lactation milk. It changed gradually during the first five days after calving. Since German Veterinary Association has issued a cell count threshold for mature milk (100,000 cells/ml) which cannot be applied to colostrum, the following, day-despendant thresholds werde proposed: 1.5 million cells/ml on day 1; 600,000 on day 2 p.p.; 300,000 on day 3. p.p. and 100,000 cells/ml from day 4 p.p. on. Infections with S. aureus resulted in significantly higher cell counts. However, minor pathogens only produced a smaller increase. NAGase activity in colostrum of healthy udder quarter was 25 nmol min-1 ml-1 and thereby physiologically 15- to 20-fold increased. With 0.21 nmol ml-1 min-1 at the 5th day p.p. it reached a very low lactation level. Apart from the first milking this method can be used to distinguish healthy from diseased quarters. With 5.67 ± 0.23 on the 1th day p.p., the pH in the healthy quarters was significantly lower than in the mid-lactation and rose steadily within five days to 6.64 ± 0.06. One striking fact were the significantly lower average pH values of diseased udder quarters during this time. The milk- and colostrum compositions were measured in parallel in the QFS and BMS and are largely consistent in both milk fractions except to the fat content. With 12.45 ± 3.33 % in first milk the highest protein levels were measured in the colostrum phase. Up to the 5th day p.p. the protein level reduced to an average value of 4.18 ± 0.93 %. In parallel, the urea content of 9.59 ± 0.30 fell to 3.45 ± 1.55 mmol/L. The lactose content increased during this period from 3.19 ± 0.45 to 4.45 ± 0.60 % in BMS. Fat levels in the BMS were about 6 % on the 1st day p.p. and dropped only slightly to approx. 5 % at the 5th day p.p. With an average of 14 liters the colostrum yields of cows were on the day of calving significantly higher than those of heifers, yielding 8 liters. The total bacterial content in the colostrum of BMS ammounted to approx. 10,000 cfu/ml. This value corresponds with those of mature milk, despite the presence of bacteriostatic substances although in colostrum. For a selection of samples spectrophotometric measurements of colostrum showed only small significant differences between healthy and diseased udder quarters and did not allow any further conclusions on the compositional nature. After antibiotic therapy with Orbenin® Extra (composition: Cloxacillin-Benzathin, 1,28 g) at the end of lactation, cloxacillin was determined in colostrum with recovery rates of 80 % and a precision of less than 27% in LC-MS/MS-system. After workup of 40 samples, cloxacillin concentrations with a maximum of 2,090 μg/kg on the 1st day p.p. were found. The mean concentrations on the 2nd day p.p. were lower by about 70%. Here, the highest cloxacillin concentrations were found in colostrum from cows with short dry-off-times of less than 55 days. The results of this study show that colostrum varies strongly even within physiological ranges, passing gradually into mature milk. In summary, a general analysis of colostrum is possible with conventional methods, even though some of them may need to be modified.

Kolostrum ist das Gemelk der ersten drei bis fünf Tage post partum (p.p.) und unterliegt in dieser Zeit erheblichen Veränderungen. Die Anforderungen an Gewinnung, Lagerung und Transport von Kolostrum werden in der Verordnung (EG) Nr. 853/2004 beschrieben. Grenzwerte für die Zusammensetzung, zytobakteriologische Qualität und Rückstände werden nicht angegeben, sind aber Grundvoraussetzung für die Herstellung von einwandfreien Kolostrumprodukten. Ziel dieser Untersuchung war es zu überprüfen, inwieweit sich die gängigen Untersuchungsverfahren für Anlieferungsmilch auch für Kolostrum eignen. Schwerpunkt war dabei die Beurteilung der Eutergesundheit, die Bestimmung der Milchinhaltsstoffe und die Detektion von Cloxacillin. In den Jahren 2008 und 2009 wurden 88 Kühe und Färsen der Rasse Deutsche Holstein des Lehr- und Forschungsgutes Ruthe der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover beprobt. Dabei wurden 3.390 Viertelanfangsgemelke (VAG) und 360 Gesamtgemelke (GG) in der Spätlaktation, der Kolostralmilchphase und der Frühlaktation gewonnen. Die Auswertung der VAG zeigte, dass die Neuinfektionsrate in der Spätlaktation mit fast 40 % am höchsten war und sich in der Kolostralmilchphase auf ca. 25 % reduzierte. Ein Fünftel der 1.700 VAG aus der Kolostralmilchphase wiesen in den ersten fünf Tagen p.p. einen positiven bakteriologischen Befund auf. Dabei handelte es sich hauptsächlich um Infektionen mit koagulasenegativen Staphylokokken, Corynebacterium spp. oder Staphylococcus aureus. In der Frühlaktation wurde die niedrigste Neuinfektionsrate mit ca. 15 % ermittelt. Gesunde Euterviertel in der Spätlaktation hatten auch in der Folgelaktation einen guten Eutergesundheitsstatus. Im Stall erfolgte die Messung der elektrischen Leitfähigkeit und des California-Mastitis-Tests zur Einschätzung der Eutergesundheit. In Kolostrum gesunder Euterviertel lag die elektrische Leitfähigkeit bei 6 mS/cm und veränderte sich in den ersten fünf Tagen p.p. nicht. Signifikante Unterschiede zu erkrankten Eutervierteln konnten nicht festgestellt werden. Der California-Mastitis-Test reagierte am 1. Tag p.p. ab einem mittleren Zellgehalt von 160.000 Zellen/ml, ab dem 2. Tag p.p ab einem Zellgehalt von 100.000 Zellen/ml positiv. Für das große Probenaufkommen war die fluoreszenzoptische Messmethode der Fossomatic® das geeignetste Verfahren zur Erfassung der somatischen Zellen. Für kleinere Probenaufkommen war die mikroskopische Zählung der Zellen nach Prescott und Breed ebenfalls geeignet. Der physiologische Zellgehalt in Kolostrum lag im Vergleich zu Milch der mittleren Laktation deutlich höher und änderte sich in den ersten fünf Tagen p.p. Entsprechend dem von der DVG ausgegebenen Grenzwert von 100.000 Zellen/ml zur Einschätzung der Eutergesundheit von reifer Milch wurden folgende Grenzwerte für den Zellgehalt im Kolostrum eutergesunder Kühe ermittelt: Unter 1,5 Mio. Zellen/ml am 1. Tag p.p., unter 600.000 Zellen/ml am 2. Tag p.p., unter 300.000 Zellen/ml am 3. Tag p.p. und am 4. und 5. Tag p.p. unter 100.000 Zellen/ml. Infektionen mit S. aureus führten zu signifikant höheren Zellgehalten. Infektionen mit „minor pathogens“ dagegen nur zu einer geringeren Erhöhung. Die NAGase-Aktivität im Kolostrum eutergesunder Viertel war mit 25 nmol ml-1 min-1 physiologisch um das 15- bis 20-fache erhöht und erreichte ab dem 5. Tag p.p. ein sehr niedriges Laktationsniveau mit 0,21 nmol ml-1 min-1. Abgesehen vom Erstgemelk lassen sich auch mit dieser Methode eutergesunde von euterkranken Vierteln unterscheiden. Der pH-Wert im VAG gesunder Viertel lag am 1. Tag p.p. mit 5,67 ± 0,23 deutlich niedriger als in der mittleren Laktation und stieg innerhalb von fünf Tagen kontinuierlich auf 6,64 ± 0,06 an. Auffallend waren die signifikant niedrigeren durchschnittlichen pH-Werte erkrankter Euterviertel in dieser Zeit. Die Milch- und Kolostralmilchinhaltststoffe wurden parallel im VAG und GG gemessen und stimmen bis auf den Fettgehalt in beiden Gemelksfraktionen weitgehend überein. Im Erstgemelk wurden mit 12,45 ± 3,33 % die höchsten Proteingehalte in der Kolostralmilchphase gemessen, die sich bis zum 5. Tag p.p. auf einen mittleren Wert von 4,18 ± 0,93 reduzierten. Parallel fiel auch der Harnstoffgehalt von 9,59 ± 0,30 auf 3,45 ± 1,55 mmol/L. Der Laktosegehalt stieg in dieser Zeit von 3,19 ± 0,45 auf 4,45 ± 0,60 % im GG an. Fettgehalte im GG waren mit ca. 6 % am Tag 1 p.p. nur geringfügig höher als am 5. Tag p.p. mit ca. 5 %. Die Kolostralmilchmengenleistungen der Kühe lagen am Tag der Abkalbung mit durchschnittlich 14 Litern signifikant höher als die Leistungen von Färsen mit 8 Litern. Der Gesamtkeimgehalt im Kolostrum von Einzeltiergesamtgemelken mit ca. 10.000 KbE/ml ist ungeachtet der enthaltenen bakteriostatischen Substanzen mit denen der Anlieferungsmilch vergleichbar. Spektrophotometrische Messungen des Kolostrums ergaben für eine Auswahl von Proben nur geringe signifikante Unterschiede zwischen eutergesunden und euterkranken Vierteln und erlaubten keine Rückschlüsse auf die kompositionelle Beschaffenheit. Nach antibiotischer Endlaktationstherapie mit Orbenin® Extra (Zusammensetzung: Cloxacillin-Benzathin, 1,28 g) wurde Cloxacillin in Kolostrum mit Wiederfindungsraten von über 80 % und einer Präzision von unter 27 % im LC-MS/MS-System bestimmt. Nach Aufarbeitung von 40 Proben wurden Cloxacillingehalte am 1. Tag p.p. von maximal 2.090 µg/kg gefunden. Die mittleren Konzentrationen am 2. Tag p.p. lagen um ca. 70 % niedriger. Dabei wurden die höchsten Cloxacillinmengen in Kolostrum von Kühen mit kurzen Trockenstehzeiten von unter 55 Tagen gefunden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Kolostrum großen Schwankungen unterliegt und differenziert zu reifer Milch betrachtet werden muss. Die Untersuchung von Kolostrum ist mit gängigen Methoden möglich, die ggf. modifiziert werden müssen.

Zitieren

Zitierform:

von, Christiane Eva: Anwendung von Stall- und Labortests zur Untersuchung von bovinem Kolostrum auf Milchinhaltsstoffe, Zellgehalt, bakteriologische Qualität und Nachweis von Cloxacillin mittels LC-MS/MS. Hannover 2012. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export