Effetti sulla qualità del latte
Luigi Calamari
Istituto di Zootecnica, Facoltà di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Piacenza
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Qualità del latte
Clima, stagione
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Stagione parto e produzione di latte
Casati et al., 1998
Effects of Heat Stress on Feed Intake and Milk Yield
Heat Stress
20
Underfed
DMI (kg/d)
18
-30%
16
Heat stress  Feed
Intake by ~30 %
14
12
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Day
Heat-stressed
Milk Yield (kg/d)
50
Pair-fed
45
Thus,  feed intake only
accounts for ~50% of the
reductions in milk yield
-19%
40
35
-45%
30
25
20
0
1
2
3
4
5
Day
6
7
8
9
Stagione di nascita-parto e produzione
di latte (dati Israeliani)
Barash et al., 1996
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Stagione parto e contenuto in grasso e
proteine del latte (%) in PRIMIPARE
Stagione parto e contenuto in grasso e
proteine del latte (%) in LURIPARE
Casati et al., 1998
Stagione di nascita e produzione di latte
e titoli in grasso e proteine (dati
Israeliani)
Barash et al., 1996
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Grasso e stress da caldo
Bertocchi et al.,, 2014
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Grasso e proteine
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 stress da caldo
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 .
_____________________________________________________________________________________________________________
Lit e r a t u r e
E nvir o nme nt a l c o nd it io ns
M ilk fa t c o nt e nt c ha ng e s
Letteratura
Condizioni ambientali
Variazioni del contenuto in grasso
_____________________________________________________________________________________________________________
C o bble a nd H e r ma n, 1 9 5 1
CC (10° or 32°C)
decrease
calo
H anco ck and P ayne, 1953
CC (18° or 30°C)
decrease
V e r me u le n, 1 9 8 2
Fs
decrease
M o r r iso n, 1 9 8 3
Fs
decrease
M o r r iso n, 1 9 8 3
CC (10° or 27°C)
inc r e a se
aumento
R o d r ig u e z e t a l. , 1 9 8 5
CC (8° or 37°C)
decrease
C a p p a e t a l. , 1 9 8 9
CC (23° or 28°C)
not change
nessuna variazione
S k a a r e t a l. , 1 9 8 9
Fs
not change
Fo r z a t t i a nd B a t t a g lia , 1 9 9 0
Fs
decrease
Knap and Grummer, 1991
CC (20° or 32°C)
not change
M o o r e e t a l. , 1 9 9 2
Fs
decrease
N a r d o ne e t a l. , 1 9 9 2
CC (18° or 33°C)
not change
T r e visi e t a l. , 1 9 9 2
Fs
inc r e a se
V a z hz p illy e t a l. , 1 9 9 2
Fs
decrease
La c e t e r a e t a l. , 1 9 9 6
CC (18° or 31°C)
decrease
_____________________________________________________________________________________________________________
C C = C lima t ic C ha mbe r - c e l l a c l i m a t i c a
Fs = Fie ld st u d y - S u d i o i n c o n d i zi o n i d i c a m p o
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Composizione acidica grasso del latte
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?
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Composizione acidica grasso del latte
50
Inverno
Estate
g/100 g acidi grassi totali
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
C4-C12
C14-C16
C17-C18
Rutten et al., 2009
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Composizione acidica grasso del latte
B
260
g/day
220
TC
HTHI
A
180
140
100
b
a
60
20
C4-C10
a,b = P < 0.05
A,B = P < 0.01
C12-C16
C17-C18
Fatty acids
Ronchi et al., 1995
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Fonti degli AG presenti nel latte:
contributo (%)
acido grasso
C4-C10
C12
C14
C16
C18
sintesi di AG
de novo
c. alveolare
100
80-90
30-40
20-30
0
% AG da
AG VLDL
0
10-20
60-70
70-80
100
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
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Effects of Heat Stress on Adipose
Tissue Mobilization
Pair-fed
600
400
Heat-stressed
300
Pair-fed
200
100
Heat-stressed
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Rhoads et al., 2009
Day
0,2
NEFA, mmol/L
NEFA (uEq/l)
500
Before
0,15
0,1
1st heat wave
0,05
2nd heat wave
0
I anno
II anno
Abeni et al., 2007
Colesterolo ematico
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).
II anno
I anno
Abeni et al., 2007
Composizione acidica grasso del latte
80
Inverno
Estate
70
% AG totali
60
Effetto anche del pascolo
in estate.
50
40
***
30
20
***
10
0
SFA
UFA
Duchemin et al., 2013
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Composizione acidica grasso del latte
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.
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Affioramento naturale del grasso
Milk creaming (%)
Affioramento (%)
THI
80
55
75
50
70
45
65
40
18-Sep
08-Sep
29-Aug
19-Aug
09-Aug
30-Jul
20-Jul
10-Jul
30-Jun
20-Jun
60
10-Jun
35
Mean daily THI
THI medio giornaliero
AN
60
Days - Giorni
Calamari, dati non pubblicati
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Affioramento naturale del grasso e attività enzima GOT
(glutammico ossalacetico transaminasi)
Primavera
Autunno
300
275
250
225
200
175
150
125
100
Estate
Inverno
A B A A
GOT + elevata  + citoplasma nel globulo di
grasso?  AFFIORAMENTO + LENTO
CON GOT/GRASSO CORRELAZIONE
NEGATIVA
Calamari et al, 2005
Bertoni e Calamari, dati non pubblicati
30-60
80-120
150-200
GOT (U/g grasso)
Medio
Giorni lattazione
90
Buono
Medio
Scadente
80
70
U/g grasso
U/L
GOT nel latte
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
Giorni di lattazione
250
300
350
Proteine e stress da caldo
Bertocchi et al.,, 2014
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
N caseinico
Mesein % N totale
Andamento dell’indice di caseina nel latte di
massa nel corso dell’anno.
84
82
80
78
76
74
72
70
0
2
4
6
8
N casinicoMESE
in % N totale
10
12
Summer et al., 1998
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Caseina e indice
caseina
Caseina
30
25
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.
15
10
* *
* *
5
0
Inverno
Primavera
Indice Caseina
78
Estate
In condizioni microclimatiche molto
avverse e pur in presenza di sistema di
raffrescamento (bagnatura e
ventilazione)
Bernabucci et al,, 2015
% della caseina totale
g/L
20
77
76
75
74
**
73
**
72
71
Inverno
Primavera
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
αs-caseina
16
12
g/L
10
8
6
4
2
0
**
* *
% delle caseina totale
14
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
Bernabucci et al,, 2015
**
**
Inverno Primavera Estate
Inverno Primavera
Estate
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
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Proteine e
contenuto di Ca e
P del latte
Proteine
3,75
3,50
%
3,25
A
B C
3,00
2,75
A
A B
A A
B
2,50
I anno
120
II anno
III anno
Calcio
120
110
%
100
%
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
130
Piccioli et al., 1999
Fosforo
110
Le proteine nel
latte non si
riducono con
caldo.
90
A
80
A A
B B
A
100
A A
90
B
70
B B
B
80
60
I anno
I anno
II anno
III anno
II anno
III anno
ß-caseina
12
Bernabucci et al,, 2015
10
6
4
38
**
2
0
Inverno
Primavera
Estate
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
% delle caseina totale
g/L
8
36
34
32
Inverno
Primavera
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Plasminogeno (PG), attivatore del
plasminogeno (PA) e plasmina (PL)
30
Cooling+ombra
Solo Cooling
No ombra-No cooling
25
Silanikove et al., 2009
%
20
15
10
5
a
b c
b b
12
a
Cooling+ombra
Solo Cooling
No ombra-No cooling
10
0
8
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.
%
Attivatore PG Plasminogeno (PG)
6
4
2
a
a
b
b b
a
a
0
Plasmina (PL)
PG/PL
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Na, K e Cl del latte
Na
mg/100 mL
50
40
Impatto del caldo
Talora aumento di Na e Cl
Shift lattosio/Cl
30
A
20
A B
10
B B
C
Piccioli et al., 1999
0
210
III anno
K
200
mg/100 mL
II anno
190
180
AB B B
170
A
160
145
mg/100 mL
I anno
Cl
140
135
A
130
A A
125
B B
B
120
150
I anno
I anno
II anno
III anno
II anno
III anno
In condizioni normali lo
scambio di Na, K e CL
avviene attraverso la
mediazione cellulare
Con epitelio alterato scambio
anche attraverso spazi
intercellulari
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
γ-caseina
1,6
1,4
Bernabucci et al,, 2015
1,2
0,8
0,6
8,0
*
0,4
*
0,2
0
Inverno
Primavera
Estate
Aumenta anche come valore assoluto, in
controtendenza rispetto alle variazioni
delle altre frazioni di CN
% delle caseina totale
g/L
1
6,0
4,0
2,0
**
**
Inverno
Primavera
0,0
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Bernabucci et al,, 2015
18,0
*
Inverno
Primavera
Estate
K-CN si riduce solo come valore
assoluto. In % della caseina totale si
osserva un aumento.
% delle caseina totale
g/L
k-caseina
16,0
14,0
*
*
12,0
Inverno Primavera
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Andamento del tenore in proteine (totali e del
siero) nel latte di massa nel corso dell’anno
Sieroproteina
Proteina
0.8
0.7
3.4
3.3
0.6
0.5
3.2
3.1
3
0.4
0.3
0.2
2.9
2.8
0.1
0
0
Sieroproteina (%)
Proteina (%)
3.6
3.5
10
5
Mese
Summer et al., 1998
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
α-lattoalbumina
2,5
Bernabucci et al,, 2015
2
1
30
**
* *
0,5
0
Inverno
Primavera
Estate
Gellrich et al., 2014: valori più alti in
estate
Salama et al., 2014: downregulation di
geni α-lattoalbumina
% delle proteine del siero
g/L
1,5
25
20
15
10
**
**
5
0
Inverno
Primavera
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
ß-lattoglobulina
7
6
Bernabucci et al,, 2015
5
3
2
**
1
0
Inverno
Primavera
Estate
% delle proteine del siero
g/L
4
72
70
68
66
64
62
60
58
56
54
**
Inverno
*
Primavera
Estate
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Proteine siero
8
7
Inverno
*
Primavera
Estate
*
% della proteine del siero
6
5
*
4
*
3
2
1
0
BSA
IgG
Lattoferrina
Bernabucci et al,, 2015
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
5.4
5.3
5.2
5.1
5
4.9
4.8
4.7
4.6
4.5
4.4
Lattosio
Cellule somatiche
6
5.8
5.6
5.4
SCC (n/mcl)
Lattosio (%)
Andamento del tenore in lattosio e di SCC
nel latte di massa nel corso dell’anno
5.2
5
0
5
10
Mese
Summer et al., 1998
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Cellule somatiche
(dati Lombardia 2003-2009)
SCC score
4,7
a
a
Inverno
Primavera
c
b
4,6
4,5
4,4
4,3
4,2
4,1
Estate
Autunno
Bertocchi et al., 2014
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Lattato deidrogenasi
LDH nel latte
250
Primavera
Autunno
225
Estate
Inverno
U/L
200
175
150
A B A A
125
100
30-60
80-120
150-200
Medio
Giorni lattazione
Calamari et al., 2005
Cellule somatiche
(dati Lombardia 2003-2009)
Bertocchi et al.,, 2014
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Lattato deidrogenasi
b
Fe
en
G
ic
D
ar
A
pr
M
ag
G
iu
Lu
g
A
go
Se
t
O
tt
N
ov
300
275
250
225
200
175
150
125
100
M
U/L
LDH nel latte
Calamari et al., 2005
Gamma-glutamyl-transferasi
GGT nel latte sgrassato
4000
Primavera
Autunno
Estate
Inverno
U/L
3500
3000
ab a ab b
2500
30-60
80-120
150-200
Giorni lattazione
Medio
Calamari et al., 2005
Punto crioscopico
Andamento di PC nel corso dell'anno
-0.5220
-0.5230
-0.5240
-0.5250
°C
-0.5260
-0.5270
-0.5280
-0.5290
-0.5300
-0.5310
-0.5320
gen feb mar apr mag giu lug ago set
ott nov dic
Lombardi et al., 1998
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Punto crioscopico
Andamento del PC (Sera e Mattina) nel corso dell'anno
sera
mattina
-0.5200
-0.5220
-0.5240
°C
-0.5260
-0.5280
-0.5300
-0.5320
-0.5340
-0.5360
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
Lombardi et al., 1998
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Valori del PC nel latte in relazione con la
temperatura ambientale nel corso di due anni.
-0.53
30.0
-0.515
28.0
-0.51
26.0
-0.505
-0.5
24.0
PC
Temp
-0.495
22.0
-0.49
20.0
13-May
02-Jul
21-Aug
Bertoni et al., 1995
-0.53
32
-0.525
10-Oct
30
-0.52
Data
PC (°)
PC (°)
-0.52
-0.515
28
-0.51
26
-0.505
24
-0.5
PC
-0.495
-0.49
13-May
Temp
22
20
02-Jul
21-Aug
10-Oct
Data
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Temperatura (°C)
-0.525
Temperatura (°C)
32.0
Acidità titolabile
Mese
Dic
Nov
Ott
3° anno
Set
Ago
Lug
2° anno
Giu
Mag
Mar
Feb
Apr
1° anno
3.6
3.55
3.5
3.45
3.4
3.35
3.3
3.25
3.2
3.15
3.1
Gen
° SH/50 ml
Valori medi mensili di acidità del latte di
massa in 405 allevamenti
Mariani e coll., 1994
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Parametri lattodinamometrici
Ripartizione % dei tipi lattodinamometrici
del latte di massa di 405 allevamenti
A
70
AE
E
F + FF
60
%
50
40
30
20
10
Mese
Dic
Nov
Ott
Set
Ago
Lug
Giu
Mag
Apr
Mar
Feb
Gen
0
Mariani e coll., 1994
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
r: linea continua; THI linea tratteggiata
80
75
70
65
Mean daily THI
THI medio giornaliero
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
08-Sep
29-Aug
19-Aug
09-Aug
30-Jul
20-Jul
10-Jul
30-Jun
20-Jun
60
10-Jun
Clotting time (min)
Tempo di coagulazioe (min)
Tempo di coagulazione e THI
Days - Giorni
Calamari, data not published
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Consistenza del coagulo e fase di lattazione
80
70
60
50
40
30
20
10
THI medio giornaliero
40
36
32
28
24
20
16
12
8
4
0
Inizio lattazione
Media lattazione
Fine lattazione
18-Sep
08-Sep
29-Aug
19-Aug
09-Aug
30-Jul
20-Jul
10-Jul
30-Jun
20-Jun
0
10-Jun
a30 (mm)
a30 del latte (1995)
THI
Calamari, data not published
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Analisi componenti principali
PC1
Primavera
Inverno
PC2
Estate
Bernabucci et al,, 2015
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Analisi componenti principali
PC1
SNF
CN
Pr
a30
TS
αs-CN LF
β-CN%CN PC2
K-CN
k20
RCT
α-L
BSA
γ-CN IgG
γ-CN%CN
Bernabucci et al,, 2015
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
Coagulazione
• 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;
– aumento assoluto e percentuale della gamma-caseina (idrolisi betacaseina 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.
Piacenza, 10-02-2014 – Sostenibilità, opportunità e criticità nella filiera latte post 2015
Latte conferito e resa casearia
Resa
7.5
Latte conferito
160
155
150
145
140
135
130
125
120
115
7.4
Resa (%)
7.3
7.2
7.1
7.0
6.9
6.8
Mese
Dic
Nov
Ott
Set
Ago
Lug
Giu
Mag
Apr
Mar
Feb
Gen
6.7
Latte conferito (q/d)
Valori medi mensili del latte conferito e
della resa del latte in Grana Padano.
Mariani e coll., 1994
Piacenza, 05-06-2015 – Impatto delle condizioni di clima caldo nella bovina da latte ad alta produzione
CONCLUSIONI
• 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
Piacenza, 10-02-2014 – Sostenibilità, opportunità e criticità nella filiera latte post 2015