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Effetti sulla qualità del latte

Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione

Luigi Calamari

Istituto di Zootecnica, Facoltà di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Piacenza

Qualità del latte


Clima, stagione

Casati et al., 1998

Stagione parto e produzione di latte

Effects of Heat Stress on Feed Intake and Milk Yield

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Day

DM

I (k

g/d

)

Heat Stress

Underfed

Heat stress Feed

Intake by ~30 %

Thus, feed intake only

accounts for ~50% of the

reductions in milk yield

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Day

Mil

k Y

ield

(kg

/d)

Heat-stressed

Pair-fed

-19%

-45%

-30%

Barash et al., 1996


Stagione di nascita-parto e produzione

di latte (dati Israeliani)

Stagione parto e contenuto in grasso e

proteine del latte (%) in PRIMIPARE

Casati et al., 1998

Stagione parto e contenuto in grasso e

proteine del latte (%) in LURIPARE

Barash et al., 1996


Stagione di nascita e produzione di latte

e titoli in grasso e proteine (dati

Israeliani)


Bertocchi et al.,, 2014

Grasso e stress da caldo

Andamento del tenore in grasso e proteine nel corso dell’anno in

alcune aziende del piacentino (Casati e coll., 1998)Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione

Grasso e proteine

Table 1 - Milk fat content changes under heat stress conditions reported by some Authors in the last 40 years.

Tabella 1 - Variazioni del contenuto di grasso del latte in condizioni di stress termico riportate da alcuni autori negli ultimi 40 anni .

_____________________________________________________________________________________________________________

L i t e r a t u r e E n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s M i l k f a t c o n t e n t c h a n g e s

L e t t e r a t u r a C o n d i z i o n i a m b i e n t a l i V a r i a z i o n i d e l c o n t e n u t o i n g r a s s o

_____________________________________________________________________________________________________________

C o b b l e a n d H e r m a n , 1 9 5 1 C C ( 1 0 ° o r 3 2 ° C ) d e c r e a s e

c a l o

H a n c o c k a n d P a y n e , 1 9 5 3 C C ( 1 8 ° o r 3 0 ° C ) d e c r e a s e

V e r m e u l e n , 1 9 8 2 F s d e c r e a s e

M o r r i s o n , 1 9 8 3 F s d e c r e a s e

M o r r i s o n , 1 9 8 3 C C ( 1 0 ° o r 2 7 ° C ) i n c r e a s e

a u m e n t o

R o d r i g u e z e t a l . , 1 9 8 5 C C ( 8 ° o r 3 7 ° C ) d e c r e a s e

C a p p a e t a l . , 1 9 8 9 C C ( 2 3 ° o r 2 8 ° C ) n o t c h a n g e

n e s s u n a v a r i a z i o n e

S k a a r e t a l . , 1 9 8 9 F s n o t c h a n g e

F o r z a t t i a n d B a t t a g l i a , 1 9 9 0 F s d e c r e a s e

K n a p a n d G r u m m e r , 1 9 9 1 C C ( 2 0 ° o r 3 2 ° C ) n o t c h a n g e

M o o r e e t a l . , 1 9 9 2 F s d e c r e a s e

N a r d o n e e t a l . , 1 9 9 2 C C ( 1 8 ° o r 3 3 ° C ) n o t c h a n g e

T r e v i s i e t a l . , 1 9 9 2 F s i n c r e a s e

V a z h z p i l l y e t a l . , 1 9 9 2 F s d e c r e a s e

L a c e t e r a e t a l . , 1 9 9 6 C C ( 1 8 ° o r 3 1 ° C ) d e c r e a s e

_____________________________________________________________________________________________________________

C C = C l i m a t i c C h a m b e r - c e l l a c l i m a t i c a

F s = F i e l d s t u d y - S u d i o i n c o n d i z i o n i d i c a m p o


Grasso e stress da caldo

Bianca, 1965: minore proporzione di AG a corta catena e

maggiore proporzione di C18 e C16;

Gallacier et al., 1974; Palmquist et al., 1993: minore

proporzione di AG corta catena e maggiore proporzione di

AG a lunga catena;

Soyeurt et al., 2008; Heck et al., 2009; Duchemin et al.,

2013: maggiore proporzione di C18 (saturo e insaturo) e

minore proporzione di corta media catena;

Piva et al., 1993: aumento della proporzione di AG insaturi.

Conseguenza di vari fattori: variazioni alimentari (pascolo),

impiego di grassi nella dieta; maggiore lipomobilizzazione?

Composizione acidica grasso del latte


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

C4-C12 C14-C16 C17-C18

g/1

00

g a

cid

i gra

ssi t

ota

li

Inverno Estate

Rutten et al., 2009



20

60

100

140

180

220

260

C4-C10 C12-C16 C17-C18

Fatty acids

g/d

ay

TC HTHIA

ba

B

a,b = P < 0.05A,B = P < 0.01


Ronchi et al., 1995


acido grasso sintesi di AG % AG da

de novo

c. alveolare AG VLDL

C4-C10 100 0

C12 80-90 10-20

C14 30-40 60-70

C16 20-30 70-80

C18 0 100

Fonti degli AG presenti nel latte:

contributo (%)

Han et al., 2011: stress da caldo riduce mRNA per AG sintetasi (in vitro)

Salama et al. (2011): variazioni nel contenuto in grasso associate a down-regulation

dell’espressione dei geni implicati nella sintesi del grasso


0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Day

NE

FA

(u

Eq

/l)

Heat-stressed

Pair-fed

Effects of Heat Stress on Adipose

Tissue Mobilization

Rhoads et al., 2009

Heat-stressed

Pair-fed

0

0,05

0,1

0,15

0,2

I anno II anno

NEF

A, m

mo

l/L

Before

1st heat wave

2nd heat wave

Abeni et al., 2007

Colesterolo ematico

Abeni et al., 2007

Colesterolo nel sangue si riduce in

condizioni di stress da caldo. Risultati in

due anni in bovine in fase diversa di

lattazione in occasione di ondate di calore

(evidenziate con i rettangoli).

I anno

II anno

0

10

20

30

40

50

60

70

80

SFA UFA

% A

G t

ota

li

Inverno Estate

***

***

Duchemin et al., 2013


Effetto anche del pascolo

in estate.


Zheng et al, 2009: stress da caldo comporta riduzione

grasso, aumento saturi e riduzione insaturi.

Sevi et al., 2002: la radiazione solare comporta una

riduzione della proporzione di AG mono e polinstauri e un

aumento dei saturi C12, C14 e C16.

Garnsworthy et al., 2003: aumento delta-9-desaturasi in

estate in animali al pascolo.



35

40

45

50

55

60

10-J

un

20-J

un

30-J

un

10-J

ul

20-J

ul

30-J

ul

09-A

ug

19-A

ug

29-A

ug

08-S

ep

18-S

ep

Days - Giorni

Milk

cre

am

ing (

%)

Aff

iora

mento

(%

)

60

65

70

75

80

Mean d

aily

TH

I

TH

I m

edio

gio

rnalie

ro

AN THI


Calamari, dati non pubblicati

Affioramento naturale del grasso

100

125

150

175

200

225

250

275

300

U/L

30-60 80-120 150-200 Medio

Giorni lattazione

GOT nel latte

Primavera EstateAutunno Inverno

A B A A

GOT (U/g grasso)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300 350

Giorni di lattazione

U/g

gra

sso

Buono Medio Scadente

Affioramento naturale del grasso e attività enzima GOT

(glutammico ossalacetico transaminasi)

Calamari et al, 2005

GOT + elevata + citoplasma nel globulo di

grasso? AFFIORAMENTO + LENTO

CON GOT/GRASSO CORRELAZIONE

NEGATIVA

Bertoni e Calamari, dati non pubblicati



Proteine e stress da caldo

70

72

74

76

78

80

82

84

0 2 4 6 8 10 12

N casinico in % N totale

Mes

e

Andamento dell’indice di caseina nel latte di

massa nel corso dell’anno.

MESE

N c

as

ein

ico

in

% N

to

tale


Summer et al., 1998

0

5

10

15

20

25

30

Inverno Primavera Estate

g/L

Caseina

* * * *

Caseina e indice

caseina

Bernabucci et al,, 201571

72

73

74

75

76

77

78


% d

ella

cas

ein

a to

tale

Indice Caseina

* ** *


In condizioni microclimatiche molto

avverse e pur in presenza di sistema di

raffrescamento (bagnatura e

ventilazione)

Modello di una submicella (A) e di una micella caseinica composta da

submicelle e fosfato di calcio colloidale (B). Il fosfato di calcio

colloidale occupa la zona leggermente punteggiata tra le submicelle.

0

2

4

6

8

10

12

14

16


g/L

* * * *

αs-caseina


40

41

42

43

44

45

46

47

48

49


% d

elle

cas

ein

a t

ota

le

* ** *


Gellrich et al., 2014: valori più bassi in estate

Cowley et al., 2015: proporzione più alta di α-s1 e più bassa di α-s2. Ipotesi effetto

diretto su espressione geni e non su attività in generale epitelio mammario perchè

grasso e lattosio non si riducono significativamente

Han et al., 2011: heat stress decreased the mRNA level of milk protein α-CN and β-CN

Salama et al., 2014: HS downregulates αs1-casein and αs2-casein related genes

2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

3,75

I anno II anno III anno

%

Proteine

A A B A A B

A B C

Proteine e

contenuto di Ca e

P del latte

Piccioli et al., 1999

Le proteine nel

latte non si

riducono con

caldo.

60

70

80

90

100

110

120


%

Fosforo

A A B

A B B

80

90

100

110

120

130


%

Calcio

A A B

A B B

Le variazioni di P non sono in sintonia con le

variazioni di proteine entro anno.

Suggeriscono variazioni nell’indice di

caseina e nelle frazioni caseiniche

0

2

4

6

8

10

12


g/L

* *

ß-caseina


32

34

36

38


% d

elle

cas

ein

a t

ota

le


Han et al., 2011: heat stress decreased

the mRNA level of milk protein α-CN and

β-CN

Silanikove et al., 2009: in HS aumento

attivatore plasminogeno e attività

plasminogeno-plasmina

0

5

10

15

20

25

30

Attivatore PG Plasminogeno (PG)

%

Cooling+ombra Solo Cooling No ombra-No cooling

ab c b ab

Plasminogeno (PG), attivatore del

plasminogeno (PA) e plasmina (PL)

Silanikove et al., 2009


Attività produce frammento ß-CN 1-28:

- Blocca canale potassio sulla

membrana apicale

- downregulation secrezione latte

- Oggi si propone un idrolizzato di

caseina per ridurre problemi messa in

asciutta se molto latte.

0

2

4

6

8

10

12

Plasmina (PL) PG/PL

%

Cooling+ombra Solo Cooling No ombra-No cooling

aa

b b ab

a

0

10

20

30

40

50


mg/

10

0 m

L

Na

A B C

A B B

Na, K e Cl del latte

Piccioli et al., 1999

Impatto del caldo

Talora aumento di Na e Cl

Shift lattosio/Cl

150

160

170

180

190

200

210


mg/

10

0 m

L

K

A

AB B B

120

125

130

135

140

145


mg/

10

0 m

L

Cl

A A B

A B B

In condizioni normali lo

scambio di Na, K e CL

avviene attraverso la

mediazione cellulare

Con epitelio alterato scambio

anche attraverso spazi

intercellulari


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6


g/L

**

γ-caseina


0,0

2,0

4,0

6,0

8,0


% d

elle

cas

ein

a t

ota

le

** **


Aumenta anche come valore assoluto, in

controtendenza rispetto alle variazioni

delle altre frazioni di CN

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5


g/L

*

k-caseina


12,0

14,0

16,0

18,0


% d

elle

cas

ein

a t

ota

le

* *


K-CN si riduce solo come valore

assoluto. In % della caseina totale si

osserva un aumento.

2.8

2.9

3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

0 5 10

Mese

Pro

tein

a (

%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Sie

rop

rote

ina

(%

)

Proteina Sieroproteina

Andamento del tenore in proteine (totali e del

siero) nel latte di massa nel corso dell’anno


Summer et al., 1998

0

0,5

1

1,5

2

2,5


g/L

* * * *

α-lattoalbumina


0

5

10

15

20

25

30


% d

elle

pro

tein

e d

el s

iero

* ** *


Gellrich et al., 2014: valori più alti in

estate

Salama et al., 2014: downregulation di

geni α-lattoalbumina

0

1

2

3

4

5

6

7


g/L

* *

ß-lattoglobulina


54

56

58

60

62

64

66

68

70

72


% d

elle

pro

tein

e d

el s

iero

* **


0

1

2

3

4

5

6

7

8

BSA IgG Lattoferrina

% d

ella

pro

tein

e d

el s

iero

Inverno Primavera Estate* *

* *

Proteine siero



4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

5

5.1

5.2

5.3

5.4

0 5 10

Mese

La

tto

sio

(%

)

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

SC

C (

n/m

cl)

Lattosio Cellule somatiche

Andamento del tenore in lattosio e di SCC

nel latte di massa nel corso dell’anno


Summer et al., 1998

4,1

4,2

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

Inverno Primavera Estate Autunno

SCC score

a a c b

Bertocchi et al., 2014

Cellule somatiche

(dati Lombardia 2003-2009)


100

125

150

175

200

225

250

U/L

30-60 80-120 150-200 Medio

Giorni lattazione

LDH nel latte


A B A A

Lattato deidrogenasi

Calamari et al., 2005


Cellule somatiche

(dati Lombardia 2003-2009)


LDH nel latte

100

125

150

175

200

225

250

275

300

Mar

Apr

Mag G

iuLug

Ago Set

Ott

Nov D

icG

enFeb

U/L

Lattato deidrogenasi


2500

3000

3500

4000

U/L

30-60 80-120 150-200 Medio

Giorni lattazione

GGT nel latte sgrassato


aab bab


Gamma-glutamyl-transferasi

Andamento di PC nel corso dell'anno

-0.5320

-0.5310

-0.5300

-0.5290

-0.5280

-0.5270

-0.5260

-0.5250

-0.5240

-0.5230

-0.5220

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

°C

Punto crioscopico


Lombardi et al., 1998

Andamento del PC (Sera e Mattina) nel corso dell'anno

-0.5360

-0.5340

-0.5320

-0.5300

-0.5280

-0.5260

-0.5240

-0.5220

-0.5200

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

°C

sera mattina

Punto crioscopico


Lombardi et al., 1998

-0.53

-0.525

-0.52

-0.515

-0.51

-0.505

-0.5

-0.495

-0.49

13-May 02-Jul 21-Aug 10-Oct

Data

PC

(°)

20.0

22.0

24.0

26.0

28.0

30.0

32.0

Tem

per

atu

ra (

°C)

PC Temp

Valori del PC nel latte in relazione con la

temperatura ambientale nel corso di due anni.

-0.53

-0.525

-0.52

-0.515

-0.51

-0.505

-0.5

-0.495

-0.49

13-May 02-Jul 21-Aug 10-Oct

Data

PC

(°)

20

22

24

26

28

30

32

Tem

per

atu

ra (

°C)

PC Temp


Bertoni et al., 1995

Valori medi mensili di acidità del latte di

massa in 405 allevamenti

3.1

3.15

3.2

3.25

3.3

3.35

3.4

3.45

3.5

3.55

3.6G

en

Feb

Mar

Ap

r

Mag

Giu

Lu

g

Ago

Set

Ott

Nov

Dic

Mese

° S

H/5

0 m

l

1° anno 2° anno 3° anno

Mariani e coll., 1994


Acidità titolabile

Ripartizione % dei tipi lattodinamometrici

del latte di massa di 405 allevamenti

0

10

20

30

40

50

60

70

Gen

Feb

Mar

Ap

r

Mag

Giu

Lu

g

Ago

Set

Ott

Nov

Dic

Mese

%

A AE E F + FF



Parametri lattodinamometrici

141516171819202122232425

10-J

un

20-J

un

30-J

un

10-J

ul

20-J

ul

30-J

ul

09-A

ug

19-A

ug

29-A

ug

08-S

ep

Days - Giorni

Clo

ttin

g t

ime (

min

)

Tem

po d

i coagula

zio

e (

min

)

60

65

70

75

80

Mean d

aily

TH

I

TH

I m

edio

gio

rnalie

ro


Calamari, data not published

Tempo di coagulazione e THI

r: linea continua; THI linea tratteggiata

a30 del latte (1995)

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

10-J

un

20-J

un

30-J

un

10-J

ul

20-J

ul

30-J

ul

09-A

ug

19-A

ug

29-A

ug

08-S

ep

18-S

ep

a30 (

mm

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

TH

I m

ed

io g

iorn

ali

ero

Inizio lattazione Media lattazione Fine lattazione THI


Calamari, data not published

Consistenza del coagulo e fase di lattazione

Estate

Inverno

Primavera

PC1

PC2

Analisi componenti principali



PrCN

RCT

k20

a30 TS

SNF

αs-CN

β-CN%CN

K-CN

α-L

γ-CN%CN

BSA

IgGγ-CN

PC1

PC2

LF

Analisi componenti principali



• In estate peggiora per:

– proteine nel latte più basse, con

valori più bassi di caseina a parità

di proteine (e più proteine del

siero);

– riduzione proporzione frazioni

caseine più fosforilate;

Coagulazione

Piacenza, 10-02-2014 – Sostenibilità, opportunità e criticità nella filiera latte post 2015

– aumento assoluto e percentuale della gamma-caseina (idrolisi beta-

caseina ad opera plasmina, favorita direttamente dal caldo e da

aumento SCC);

– P e Ca più bassi (minore fosforilazione; minore fosfato di calcio?);

– pH più alto e acidità più bassa (quasi 4/5 acidità da caseina e fosfati);

– Aumento proporzione K-caseina: quindi in estate la peggiore

coagulazione non è legata alle variazioni della k-caseina.

Valori medi mensili del latte conferito e

della resa del latte in Grana Padano.

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

Gen

Feb

Ma

r

Ap

r

Ma

g

Giu

Lu

g

Ag

o

Set

Ott

No

v

Dic

Mese

Resa (

%)

115

120

125

130

135

140

145

150

155

160

Latt

e c

on

feri

to (

q/d

)

Resa Latte conferito



Latte conferito e resa casearia

• Il caldo influenza molte caratteristiche del latte, con

un peggioramento dei parametri tecnologico-caseari

• Risposta al caldo variabile in relazione con

produzione, stadio lattazione, numero parti,

alimentazione, ….

• Effetti diretti e indiretti

• Quadro complessivo caratteristiche latte differente e

particolare nel periodo caldo rispetto

• Ulteriori ricerche per capire più a fondo i meccanismi

CONCLUSIONI

Piacenza, 10-02-2014 – Sostenibilità, opportunità e criticità nella filiera latte post 2015

Effetti sulla qualità del latte - IZ Informatore...

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