Już w latach trzydziestych ubiegłego wieku praktycy i naukowcy zajmujący się produkcją mleka zwrócili uwagę na temperaturę otoczenia jako na czynnik, który wpływać miał na obniżenie produkcji mleka i zmianę jego składu.
Szczególnie jednak zwrócono uwagę na spadek płodności krów, obniżkę produkcji mleka, spa dek jego jakości, wzrost podaży mleka pochodzącego od krów chorujących na mastitis. Dla przetwórców mleka istotnymi stały się rosnące koszty związane z produkcją serów. W USA czy na Wyspach Brytyjskich
analizowano dokładnie koszty produkcji sera cheddar. We Włoszech analizowano koszty produkcji sera parmigiano regiano. W Czechach i na Słowacji zwrócono uwagę na wzrost kosztów wytwarzania serów typu holenderskiego oraz serów górskich. W Skandynawii badano także wpływ stresu cieplnego na produkcję serów dojrzewających. W związku z tym już w latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia rozpoczęto badania podstawowe związane ze spadkiem wydatku produkcji serów. W pierwszym rzędzie porównano produkcję sera pochodzącego od krów wysokowydajnych i przeciętnych. Przy czym wysokowydajne krowy to takie, które dawały ponad 6000 l mleka w okresie laktacji. Stwierdzono, że wysokowydajne krowy reagowały 20% i wyższym spadkiem produkcji mleka w okresie wysokiej temperatury i wilgotności powietrza. Stwierdzono także, iż mleko zawierało zwiększoną liczbę komórek somatycznych, zwiększoną zawartość białek serwatkowych, a zmniejszoną zawartość kazeiny. Dalsze badania potwierdziły negatywny wpływ stresu cieplnego na produkcję serów w zakładzie mleczarskim. Ubiegłoroczne spóźnione lato, upalny sierpień i początek września stanowiły kolejny dowód na zmiany klimatyczne, które nas dotykają.
Przeciętna wyższa temperatura w okresie całego roku wpływa także, np. na wzrost przeciętnej temperatury w stawach i jeziorach, zaburzając tarło ryb. My – ludzie jesteśmy w stanie zaakceptować upalne lato i w odróżnieniu od zwierząt, potrafimy uchronić się od wysokich temperatur w bardzo różny sposób (klimatyzacja, strefy chłodzenia). Zwierzętom pozostaje szukanie cienia, chłodnej wody itp. Upalne dni nie są ulubioną porą roku dla wysokowydajnych krów mlecznych. Dawniej bywały większe upały niż dziś, jednak problem nie był tak nagłaśniany ze względu na użytkowanie zupełnie innych krów, które dawały kilkanaście litrów mleka dziennie. Według danych Polskiej Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka, dzisiaj w Polsce przeciętna krowa daje ponad 5800 l mleka rocznie (305 dni laktacji). Według danych statystycznych wiele stad krów posiada przeciętną wydajność przekraczającą 8000 litrów mleka od krowy. Oznacza to, że współczesna krowa o wydajności 30. czy nawet powyżej 60 litrów mleka na dzień jest „fabryką”, która poza mlekiem wytwarza olbrzymią ilość ciepła, trudną do pozbycia się nawet w nowoczesnych oborach kurtynowych. Zwierzę musi spożytkować wiele energii pochodzącej z paszy na chłodzenie organizmu. Zwiększa się przepływ krwi obwodowej, zwiększa się częstotliwość pracy serca. Zachodzi wiele różnych zjawisk fizjologicznych. Krowa przestaje spożywać odpowiednią ilość paszy, spożywa mniej wody, jeśli woda nie jest podawana w systemie ciągłym. Pamiętać należy, że do wyprodukowania jednego litra mleka przez gruczoł mlekowy przepływa ok. 450 litrów krwi. Aby żyć i produkować, krowa musi się pozbyć tego ciepła, co w gorące dni wcale nie jest łatwe. System termoregulacji u bydła pozwala znosić temperatury otoczenia w szerokim przedziale od -10 do +20°C (niskie lepiej znosi niż wysokie). Regulacja następuje przez promieniowanie, wydalanie ciepła z wyparowaną wodą i w wydychanym powietrzu. Dlatego już przy temperaturze 23°C krowa wypaca i wydycha z powietrzem do otoczenia ok. 30 litrów wody dziennie, co przy dużym stadzie daje tysiące litrów i to musi być odprowadzone, by wysoka wilgotność nie utrudniała termoregulacji zwierzęcia. Krowa, co prawda poci się 10 razy mniej niż człowiek, jednak jej powierzchnia jest znacznie większa i wraz ze zwiększoną częstotliwością oddychania stanowi najsprawniejszą drogę usuwania nadmiaru ciepła.
Gorączki, szczególnie w okresie letnim, narażają krowy na dyskomfort nazywany stresem cieplnym i wszystkie konsekwencje z nim związane.
Ze zjawiskiem tym zwierzęta mają do czynienia, gdy ilość ciepła, jaką wydalają jest mniejsza od ilości ciepła, jaką produkują. Sprawcami tego stresu są wysoka temperatura i wysoka względna wilgotność powietrza. Jak wspomniano we wcześniejszym artykule, opracowano indeks temperatury i wilgotności, na podstawie którego za pomocą termometru i higrometru można określić krytyczne miejsca w obrębie danego budynku. Niestety błędy naszych hodowców z tym związane wynikają często z braku odpowiedniej wiedzy, nie przywiązywaniu roli do warunków środowiskowych, w których przebywają zwierzęta. Zaniechanie często jest także po stronie spółdzielni, zakładów mleczarskich, gdzie nie prowadzi się szkoleń ani pokazów z zakresu stresu cieplnego u krów.
Nasze zakłady mleczarskie często nie zwracają uwagi na spadki skupu mleka w okresie letnim, ani na wzrost kosztów produkcji serów poprzez zmniejszenie wydatku w produkcji serów dojrzewających. A stres cieplny wpływa na wzrost kosztów produkcji, nie tylko serów dojrzewających, ale również twarogów. Warto tutaj podkreślić, iż w skandynawskich mleczarniach problem zauważono już w latach dziewięćdziesiątych, a praca hodowlana jest prowadzona wspólnie ze związkami hodowców bydła i rolnikami, producentami mleka. Dla przykładu warto wspomnieć, że w Izraelu stres termiczny staje się problemem numer jeden, gdy przy bardzo dużej wydajności krów, w długim i gorącym okresie letnim, temperatura w cieniu przekracza często 50°C.
W Polsce mamy do czynienia z krótkim, ale za to intensywnym okresem letnim z falą gorąca trwającą od 30 do 60 dni.
Już przy temperaturze wyższej od 22°C, szczególnie u krów wysokowydajnych, pojawiają się zauważalne symptomy stresu. Krowy stają się ospałe, ograniczają aktywność ruchową najwięcej czasu spędzają na leżeniu), szukają cienia oraz świeżego powietrza.
Towarzyszą temu symptomy, które zostały opisane w cz. 1 artykułu w Przeglądzie Mleczarskim 6/2020 r. W upalne dni spożycie wody przez krowy wzrasta, spada produkcja mleka oraz zdecydowanie pogarsza się płodność stada.
Tabela 1. Względne zmiany w oczekiwanym spożyciu suchej masy paszy, wydajności mlecznej oraz spożyciu wody przy wzrastającej temperaturze powietrza
gdzie:* 1°C = °F –32/1,8; ** 1 kg = 1 lb/2,2046; *** 1 l = 1 US Gal/0,26417
Źródło: National Research Council 1981. W: Effect of Environment on Nutrient Requirements of Domestic Animals. National Academy Press, Washington, D.C. Dr. Joe West, Extension Dairy Specialist, University of Georgia
Przy wystąpieniu stresu cieplnego znacząco rośnie podatność na stany zapalne kończyn i wymion, kulawizn, zatrzymanie łożyska, jak również choroby przemiany materii i przemieszczenia trawieńca. Stres cieplny powoduje także skierowanie większej ilości krwi z wnętrza organizmu na zewnątrz (w celu rozproszenia ciepła), co zaburza funkcjonowanie jelit i wchłanianie substancji odżywczych.
Stres cieplny a mleko
Wpływ stresu cieplnego na produkcję serów typu cheddar badany był w USA już w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Pochylono się nad informacjami farmerów, że w okresie letnim wysokowydajne krowy produkują mniej mleka, nawet o ok. 20%. Berry i wsp. (1964) [cyt. Summer A. et. Al. 2019] podali formułę, dzięki której można wyliczyć straty produkcji mleka: obniżka produkcji mleka [kg/dzień] = –1,075 – 1,736 * NL + 0,02474 * NL * THI
gdzie: NL – normalna produkcja mleka w kg/dzień, mierzona w czasie, gdy temperatura otoczenia mieściła się w zakresie od 10 do 18°C, THI – indeks stresu cieplnego w dniu pomiaru. Badania prowadzone w latach dziewięćdziesiątych XX wieku ukazały negatywny wpływ stresu cieplnego na wydatek sera i jakość. Szczególnie wpływ ten był widoczny w produkcji serów pochodzących z mleka surowego. W wyniku innych badań wykazano, że przyrost indeksu stresu cieplnego o jednostkę, powodował spadek wydajności mlecznej o 0,27 kg mleka. W przypadku wystąpienia stresu cieplnego u krów nie stwierdzono spadku zawartości laktozy w mleku. Białka mleka zasadniczo stanowią mieszaninę dwóch głównych ich rodzajów – kazeiny i białek serwatkowych. Mleko krowie zawiera ok. 77% frakcji kazeinowej. Zasadniczo uznaje się dzisiaj, że zmiany składu frakcji białek mleka, spowodowane porą roku, mają istotny wpływ na koagulację białek w mleku. Mleko od krów narażonych na stres cieplny (wartość indeksu stresu cieplnego powyżej 75) charakteryzuje się spadkiem zawartości białka, w tym kazeiny. W pracy Abeni i wsp. (1993) podają średnią zawartość białka w mleku na poziomie 3,02 g/100 g, przy indeksie < 75 oraz 2,89 g/100 g, przy wartości indeksu > 75. Także, gdy analizowano zawartość kazeiny w mleku pod kątem stresu cieplnego, wielu autorów doszło do tych samych wniosków. Natomiast zachodziły różnice w zawartości poszczególnych frakcji kazeiny: wzrost zawartości α s1-kazeiny, a spadek zawartości αs2-kazeiny. Z kolei w innych pracach zauważono wyraźny spadek zawartości α s1- i αs2-kazeiny, a wzrost κ-kazeiny, natomiast nie ulegała zmianie zawartość β-kazeiny. Według wielu badaczy te zmiany w składzie poszczególnych białek mleka przyczyniają się do spadku wydatków, a także jakości gotowego sera. Analizowano także zawartość substancji mineralnych w mleku w okresie oddziaływania stresu cieplnego. Zauważono spadek zawartości fosforu w mleku w okresie letnim, a jak wiadomo fosfor ma istotny wpływ na efektywne działanie enzymów w procesie koagulacji białek. Stres cieplny wpływa także negatywnie na wzrost wartości pH mleka oraz na spadek kwasowości mleka wyrażonej w stopniach Soxhleta-Henkla.
Cechy koagulacji mleka
Warunki środowiskowe związane z temperaturą i wilgotnością powietrza, w jakim przebywają krowy mleczne, istotnie wpływają na właściwości koagulacji mleka. Koagulacja mleka i jej szybkość zależą od zawartości kazeiny w mleku, jego kwasowości, mierzonej w stopniach SH oraz ilości minerałów. W przypadku odnotowania wskaźnika indeksu stresu cieplnego powyżej 75 – obserwuje się wydłużenie czasu krzepnięcia. Wnioski takie wynikały z obserwacji prowadzonych w różnych miesiącach roku we Włoszech, gdzie w lipcu i sierpniu czas krzepnięcia wynosił średnio ok. 20 minut, a w styczniu ok. 15 minut. W badaniach włoskich odnotowywano także wydłużenie czasu krzepnięcia do ok. (sic!) 60 minut! Na spowolnienie czasu koagulacji mleka istotny wpływ ma również liczba komórek somatycznych (LKS). Także w polskich warunkach, w mleku u zdrowych krów, poziom LKS wzrasta w okresie letnim. W badaniach włoskich, amerykańskich czy skandynawskich zauważono statystycznie istotne wydłużenie czasu krzepnięcia mleka związanego właśnie ze wzrostem LKS.
Wydatek sera
Na koszty produkcji serów istotnie wpływa zawartość suchej masy, a przede wszystkim zawartość kazeiny w mleku. Jak wcześniej wspomniałem wraz ze wzrostem temperatury otoczenia spada zawartość kazeiny. Pomimo tego, że ogólna zawartość białka często pozostaje na podobnym poziomie, zmiana zawartości poszczególnych białek istotnie obniży wydatek serów, podnosząc koszt ich wytworzenia. W mleku pochodzącym od krów poddanych stresowi cieplnemu daje się zauważyć spadek zawartości kazeiny, wzrost zawartości białek serwatkowych, a także LKS. Jeśli przykładowo zakład mleczarski przeznaczał 200 000 l mleka na sery podpuszczkowe, to przy wydatku 11,5 l mleka otrzymywał ok. 17 300 kg sera. Teoretycznie, przy przeciętnych cenach 1 kg sera, mógł uzyskać 17 300 kg x 14 zł = 242 200 zł. Przy spadkach w skupie mleka - zamiast 200 000 l zakład mleczarski może przeznaczyć na produkcję serów 200 000 l – 20% = 160 000 l. Biorąc pod uwagę zmianę w wydatku sera ze średnio 11,5 l/1 kg do średnio 12,5 l uzyskujemy ok. 12 800 kg x 14 zł = 179 200 zł. Wynika z tego, że dzienne przychody ze sprzedaży sera zmalały o 63 000 zł. Oczywiście spadły istotnie koszty pozyskania surowca średnio o 1,40 zł/litr x 40 000 litrów = 56 000 zł. W tej zdecydowanie uproszczonej analizie nie uwzględniono kosztów przygotowania mleka, normalizacji, przychodów z przetworzenia uzyskanego tłuszczu itp. Łącznie wspomniane zmiany składu mleka surowego wynikające ze stresu cieplnego jakim oddawane są krowy mleczne, zdecydowanie negatywnie wpływają na podniesienie kosztów produkcji sera. Innym, ważnym czynnikiem, jest czas i temperatura przechowywania mleka surowego przed wykorzystaniem go do produkcji serów podpuszczkowych i twarogów. Według wstępnych danych dopiero temperatura przechowywania mleka w 3 i poniżej 3°C nie wpływa negatywnie na produkcję serowarską. Z pewnością, ciekawostką jest fakt, iż pierwsze badania w zakresie wpływu stresu cieplnego na skład mleka wykorzystywanego w produkcji serowarskiej, finansowany był wspólnie przez spółdzielnie mleczarskie, związki hodowców i jednostki naukowe. Zwiększona produkcja serowarska w Polsce winna połączyć wysiłki spółdzielni, zakładów mleczarskich, aby zwalczać negatywny wpływ stresu cieplnego u krów na koszty produkcji serowarskiej.
dr inż. Władysław Janikowski
Fundacja Pro Puritate Regio
