Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Labgerinnungseigenschaften der Milch unter Berücksichtigung des Vitamin- und Mineralstoffstatus sowie der Eutergesundheit hochleistender Rinder

Klocke, Doris

A herd of high yielding dairy Holstein-Frisian cows (HF) was tested cytobacteriologically according to the German Veterinary Association’s recommendations three times in weekly intervals (anamnesis). A total of 26 animals out of this herd were sampled during their corresponding peripartal period over several weeks. The obtained quarter milk samples were examined for their rennet coagulation properties, udder health parameters and contents of vitamins and minerals. Blood samples drawn on the same day were analysed for various health parameters as well as for vitamin and mineral contents. The cows participating in the main trial were categorised into groups according to the German Veterinary Association’s guidelines for udder health and to the duration of the sampling. With this, the data allowed a differentiated evaluation of vitamin and mineral contents in both milk from hand-drawn quarter samples and blood during the peripartum (from 2 weeks before dry-off to 8 weeks after calving), a season most critical from the immunological point of view. Basic clues for the importance of micronutrients in the prophylaxis of udder health could also be established. The processability of raw milk is an increasingly important factor for the modern cheese mass production. By using a clotter as a device to measure the rennet coagulation properties of milk, it was possible to determine the clotting time as well as the curd firmness. In order to determine clotting time and coagulation process regardless of single measurement moments, the integral formed by the coagulation curve was calculated. With this, a parameter that describes the entire coagulation process was established. The coefficients of variation of the coagulation parameters was controlled by applying a skim milk standard and remained below 10% over the entire trial and below 5% at the single sampling days. Improvements of these results could surely be achieved by mechanizing the addition of rennet as well as the blending. Thus, this procedure with its on-line measurements, computer-supported analysis of data and the option for parallel measurements represents a true alternative to other procedures. The capability of raw milk to coagulate is determined by numerous factors of influence. It could be shown that, besides from genetics, feeding management, housing and milk treatment, the lactation stage along with animal and udder health do play an important role. Correlations between SCC (hand-drawn quarter milk) and R value, A20 value and integral-20 amounted to r = 0.27, -0.40 and -0.38, resp., with significant differences (p £ 0,05 at least) between udder health groups. The pH value and the mineral balance, changing according to lactation stage and mastitis development, are thought to be the major reasons for these differences. Significant correlations (p £ 0,05) between rennet coagulation parameters and milk constituents were found for lithium, sodium, calcium, boron, tin, selenium, chrome, nickel and molybdenum as well as for biotin and vitamin C. Still, some of these constituents did not show conclusive significant differences in regard to udder health. In this study it was not possible to explain this discrepancy satisfyingly. Among the vitamins included in the present study, significant differences (p £ 0,05 at least) in regard to udder health were encountered especially for the vitamins E, B2, B12 and biotin. Significant correlations (p £ 0,05) with the somatic cell count (SCC of hand-drawn quarter milk samples) could be established for vitamin E (r = 0.34) and vitamin B2 (r = 0.38). In this part of the investigation the severity of the mastitis case and precise moment of onset of the disease was not considered, implying that the somatic cell count within the group of mastitic quarters could range < 100,000 cells/ml on determined sampling events. Significant changes (p < 0.05 at least) in the vitamin concentrations of blood from mastitic and udder-healthy cows occurred in vitamin A, E and B12. Sodium, boron, tin, iron and molybdenum concentrations varied according to the udder health category. Significant correlations (p £ 0,05) were found between the somatic cell count (SCC of hand-drawn quarter milk samples) and lithium (r = 0.32), sodium (r = 0.47), potassium (r = -0.38), magnesium (r = 0.22), tin (r = 0.33) and molybdenum (r = 0.43). Regarding mineral contents in blood, merely sodium was significantly related to udder health. Correlations between quarters with the highest cell count (SCC of hand-drawn quarter milk samples) and silicon and copper amounted to r = -0.44 and r = 0.45, respectively. The vitamin and mineral supply of the cows affect milk composition and consequently  milk clotting properties directly. This supply also exerts an indirect influence on udder health via the immune status. Another way of affecting the coagulation properties of milk is by disturbing the udder health, since the latter is known to change milk composition and, with that, protein quality and mineral balance.  Almost all vitamin and mineral concentrations display marked variations in both milk and blood during the critical phase of increasing new infection rates. Since so little is known of the functions and ways of action vitamins and especially minerals exert in cells of the immune system, it would be necessary to perform further studies on specific parameters in order to formulate more precise information on the immunological potential of vitamins and minerals. It should be stated however that the immunological situation an animal is in is after all determined by its weakest factor of influence. Therefore it should be possible to guarantee the feeding-related portion of immunocompetence by controlling marginal or deficient micronutrients alone. In this respect, the duration of the dry season is of crucial importance, since feed intake is reduced at this stage on one hand and, on the other hand, feeding regime and food quality frequently appear inadequate in this phase, so that the increased requirements for micronutrients are not met.

Zur Ermittlung einer Anamnese wurde eine Herde hochleistender Milchkühe (HF) dreimalig in wöchentlichem Abstand zytobakteriologisch beprobt (DVG 1994). Aus dieser Herde wurden zwischen Februar und November insgesamt 26 Tiere jeweils im peripartalen Zeitraum über mehrere Wochen hinweg wöchentlich beprobt. Die gewonnen Viertelgemelksproben wurden auf ihre Gerinnungseigenschaften, Eutergesundheitsparameter, Vitamin- und Mineralstoffgehalte hin untersucht. Parallel dazu gezogene Blutproben wurden auf verschiedene Parameter der Gesundheit sowie Vitamin- und Mineralstoffgehalte hin analysiert. Die Kühe des Hauptversuches wurden anhand der zytobakteriologischen Befunde in Anlehnung an die DVG-Leitlinien und der Dauer der Probenahme in Gruppen eingeteilt. Diese Daten ermöglichten damit eine differenzierte Betrachtung von Vitamin- und Mineralstoffgehalten der Milch in Viertelhandgemelken sowie von Blutproben über den als hinsichtlich des Immunstatus kritisch zu betrachtenden peripartalen Zeitraum (2 Wochen vor dem Trockenstellen bis 8 Wochen nach dem Kalben). Ferner ergaben sich daraus Anhaltspunkte, welche der analysierten Mikronährstoffe relevant für eine Eutergesundheitsprophylaxe sein könnten. Die steigende Käseproduktion verleiht der Frage nach der technologischen Verarbeitbarkeit von Rohmilch eine wesentliche Bedeutung. Mit dem Clotter stand ein Gerät zur Messung der Labgerinnungseigenschaften der Milch zur Verfügung, das neben der Gerinnungszeit auch ein Maß für die Festigkeit der Gallerte liefert. Um die Gerinnungsgeschwindigkeit und die Festigkeitsentwicklung unabhängig von einzelnen Meßzeitpunkten beschreiben zu können, wurde das Integral unter der Gerinnungskurve bestimmt, womit ein Parameter geschaffen wurde, der den gesamten Gerinnungsablauf beschreibt. Die Variationskoeffizienten der Gerinnungsparameter, anhand eines Magermilchstandards kontrolliert, blieben über den gesamten Zeitraum unter 10%, an den einzelnen Untersuchungstagen unter 5%. Eine Technisierung der Labzugabe und der Vermischung könnte dieses Ergebnis sicherlich noch verbessern. Dieses Verfahren stellt somit aufgrund der Onlinemessung mit computergestützter Auswertung und der Möglichkeit mehrkanaliger Messung eine Alternative zu anderen Meßsystemen dar. Die Gerinnungsfähigkeit der Rohmilch wird durch zahlreiche Einflussfaktoren determiniert. Es konnte gezeigt werden, dass neben Genetik, Fütterung, Haltung und Milchbehandlung auch Laktationsstadium sowie Tier- und Eutergesundheit eine bedeutende Rolle spielen. So wurden Korrelationen von SCC (VHG) mit R-Wert, A20-Wert bzw. Integral-20 von r = 0,27, -0,40 bzw. -0,38 ermittelt und es gab signifikante Unterschiede (mindestens p £ 0,05) zwischen den Eutergesundheitsgruppen. Wesentliche Ursachen hierfür werden auch in pH-Wert und Mineralstoffbilanz gesehen, die sich sowohl im Laktationsverlauf als auch im Rahmen von Mastitiden verändern. Signifikante Korrelationen (p £ 0,05) der Milchgehalte zu mehreren Gerinnungsparametern konnten für Lithium, Natrium, Calcium, Bor, Zinn, Selen, Chrom, Nickel und Molybdän sowie für Biotin und Vitamin C nachgewiesen werden. Zumindest für die Vitamine und Mineralstoffe, die die häufig keine Korrelation zur Eutergesundheit zeigten, lassen sich auf der Grundlage dieser Studie keine Aussagen zu Ursachen bzw. Abhängigkeiten treffen. Von den im Rahmen dieser Studie betrachteten Vitaminen in Milch wiesen vor allem Vitamin E, B2, B12 und Biotin signifikante Unterschiede (mindestens p £ 0,05) zwischen den Eutergesundheitsgruppen auf. Signifikante Korrelationen (p £ 0,05) zum Zellgehalt (SCC VHG) wurden für Vitamin E und Vitamin B2 mit r = 0,34 bzw. r = 0,38 ermittelt. Dabei blieben Ausmaß und Zeitpunkt der Erkrankung in der gewählten Betrachtungsweise unberücksichtigt, so dass im Gruppenvergleich die Milch der als mastitiskrank eingestuften Viertel an einzelnen Terminen auch einen Zellgehalt unter 100.000 Zellen/ml enthalten konnte. Signifikante Abweichungen (mindestens p < 0,05) der Vitaminkonzentrationen des Blutes euterkranker Kühe gegenüber den Eutergesunden konnten für Vitamin A, Vitamin E und Vitamin B12 festgestellt werden. Die Mineralstoffgehalte der Milch unterschieden sich zwischen den Eutergesundheitsgruppen für die Elemente Natrium, Bor, Zinn, Eisen und Molybdän. Signifikante Korrelationen (p £ 0,05) zum Zellgehalt (SCC VHG) konnten für Lithium (r = 0,32), Natrium (r = 0,47), Kalium (r = -0, 38), Magnesium, (r = 0,22), Zinn (r = 0,33) und Molybdän (r = 0,43) festgestellt werden. Von den Mineralstoffkonzentrationen der Blutproben wies lediglich Natrium eine signifikante Beziehung zur Eutergesundheit auf. Korrelationen zum Zellgehalt der Milch (SCC VHG) der Viertel mit der höchsten Zellzahl wurden für die Blutkonzentrationen von Silicium (r = -0,44) und Kupfer (r = 0,45) ermittelt. Vitamin- und Mineralstoffversorgung der Kühe wirken direkt auf die Milchzusamsammensetzung und damit auf die Gerinungseigenschaften ein. Indirekt beieinflussen sie über den Immunstatus die Eutergesundheit. Eine gestörte Eutergesundheit hat eine Beeinträchtigung der Gerinnungsfähigkeit zur Folge, deren Ursachen in Veränderungen der Proteine und der Mineralstoffbilanz gesehen werden. Beinahe alle Werte von Vitaminen und Mineralstoffen (Blut, Milch) zeigen in der kritischen Phase erhöhter Neuinfektionsraten deutliche Variationen. Um Aussagen über die funktionelle Bedeutung für das Abwehrpotential treffen zu können, sind sicherlich weitergehende Untersuchungen einzelner Parameter angezeigt, da in vielen Fällen Funktion und Wirkungsweise von Vitaminen und vor allem von Mineralstoffen auf die Zellen des Immunsystems nur wenig bekannt sind. Festzuhalten bleibt, dass die Abwehrsituation des Einzeltieres letztendlich über den schwächsten Faktor der Einflüsse begrenzt wird, so dass im Hinblick auf die Fütterung eine gute Abwehrlage nur über das Auffinden der marginalen oder defi-zitären Mikronährstoffe zu erreichen sein dürfte. Diesbezüglich spielt der Zeitraum der Trockenstellung eine wichtige Rolle, da hier zum einen die Futteraufnahme reduziert ist und zum anderen häufig Fütterungsregime und Fütterungsqualität nicht ausreichend erscheinen, so dass dem erhöhten Bedarf an Mikronährstoffen in dieser Zeitperiode nicht entsprochen wird.

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Klocke, Doris: Labgerinnungseigenschaften der Milch unter Berücksichtigung des Vitamin- und Mineralstoffstatus sowie der Eutergesundheit hochleistender Rinder. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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