Aus dem Zentrum für Lebensmittelwissenschaften Institut für Lebensmittelqualität und –sicherheit
– Milchhygiene –
der Tierärztlichen Hochschule Hannover
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Labgerinnungseigenschaften der Milch unter Berücksichtigung des Vitamin- und Mineralstoffstatus sowie der Eutergesundheit hochleistender Rinder
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin
der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Doris Klocke aus Münster/Westf.
Hannover 2004
Wissenschaftliche Betreuung: Univ. Prof. Dr. Dr. Jörn Hamann
1. Gutachter: Univ. Prof. Dr. Dr. Jörn Hamann
2. Gutachter: Univ. Prof. Dr. Martina Hoedemaker, PhD.
Tag der mündlichen Prüfung: 18. November 2004
Diese Arbeit wurde dankenswerterweise durch Mittel der Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH gefördert.
Doris Klocke: Labgerinnungseigenschaften der Milch unter Berücksichtigung des Vitamin- und Mineralstoffstatus sowie der Eutergesundheit hochleistender Rinder
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG ... 1
2 SCHRIFTTUM ... 2
2.1 Labgerinnung... 2
2.1.1 Milchproteine ... 2
2.1.2 Caseinmicellen... 5
2.1.3 Prozess der Labgerinnung ... 13
2.1.4 Erfassung der Labgerinnungsfähigkeit ... 16
2.1.5 Einflussfaktoren der Labgerinnung ... 20
2.1.5.1 Genetik ... 20
2.1.5.2 Fütterung und Haltung ... 22
2.1.5.3 Laktationsstadium... 24
2.1.5.4 Milchbehandlung... 25
2.2 Vitamine und Mineralstoffe... 27
2.2.1 Vitamine... 27
2.2.1.1 Vitamin A und β- Carotin... 29
2.2.1.2 Vitamin D ... 30
2.2.1.3 Vitamin E ... 31
2.2.1.4 Vitamin-B-Komplex ... 32
2.2.1.4.1 Vitamin B2... 32
2.2.1.4.2 Vitamin B12... 32
2.2.1.4.3 Biotin... 33
2.2.1.4.4 Folsäure... 33
2.2.1.4.5 Vitamin C ... 33
2.2.2 Mineralstoffe ... 34
2.2.2.1 Makroelemente ... 39
2.2.1.2 Mikroelemente ... 40
2.2.1.2.1 Lithium ... 40
2.2.1.2.2 Strontium ... 40
2.2.1.2.3 Barium ... 40
2.2.1.2.4 Bor ... 41
2.2.1.2.5 Silicium ... 41
2.2.1.2.6 Zinn... 41
2.2.1.2.7 Selen ... 41
2.2.1.2.8 Mangan... 42
2.2.1.2.9 Eisen... 42
2.2.1.2.10 Nickel ... 43
2.2.1.2.11 Kupfer ... 43
2.2.1.2.12 Zink... 44
2.3 Eutergesundheit ... 45
2.3.1 Definitionen... 45
2.3.2 Somatische Zellen ... 47
2.3.2.1 Einflussfaktoren auf den Zellgehalt... 48
2.3.3 Bakteriologie... 49
2.3.2.1 Kontamination, Invasion und Infektion ... 49
2.3.3.2 Erreger... 51
2.4 Interaktionen ... 52
2.4.1 Labgerinnung und Mastitis... 52
2.4.2 Labgerinnung und Vitamine/Mineralstoffe ... 55
2.4.3 Vitamine/Mineralstoffe und Mastitis... 55
2.4.3.1 Vitamine... 55
2.4.3.1.1 A und
β
-Carotin... 552.4.3.1.2 Vitamin D ... 56
2.4.3.1.3 Vitamin E und Selen ... 56
2.4.3.1.4 Vitamin B-Komplex ... 58
2.4.3.2 Mineralstoffe ... 58
3 MATERIAL UND METHODEN ... 60
3.1 Betrieb und Milchkühe ... 60
3.1.1 Betrieb ... 60
3.1.2 Milchkühe ... 60
3.2 Probengewinnung und -konservierung ... 61
3.2.1 Milch ... 61
3.2.1.1 Viertelanfangsgemelke (VAG) ... 62
3.2.1.2 Viertelhandgemelke (VHG)... 62
3.2.2 Blut... 62
3.3 Labgerinnungsfähigkeit der Milch ... 63
3.3.1 Material ... 63
3.3.1.1 Analysengerät... 63
3.3.1.2 Laborgeräte ... 64
3.3.1.3 Glasgeräte und Verbrauchsmaterial ... 64
3.3.1.4 Chemikalien, Reagenzien und Substrate... 65
3.3.1.5 Arbeitslösungen... 65
3.3.2 Grundlagen der Methode ... 66
3.3.3 Durchführung... 67
3.3.4 Qualitätssicherung ... 68
3.4 Vitaminanalytik ... 69
3.4.1 Milch ... 70
3.4.1.1 Vitamin A (Retinol) und Vitamin E (α-Tocopherol) in Milch... 70
3.4.1.2 Vitamin B2 (Riboflavin) in Milch und Blut (Flavinmononucleotid (FMN) und Flavin-adenin-dinucleotid (FAD)) ... 71
3.4.1.3 Vitamin C (L (+)-Ascorbinsäure) in Milch und Blut ... 72
3.4.1.4 Vitamin B12 und Folsäure in Milch und Blutplasma ... 73
3.4.1.5 Biotin (D-cis-Hexahydro-2-oxothieno(3,4-d)imidazol-4-valeriansäure) in Milch und Blutserum ... 74
3.4.2 Blut... 76
3.4.2.1 Vitamin A (Retinol) und Vitamin E (α-Tocopherol) im Blutserum ... 76
3.4.2.2 Vitamin D3 (25-Hydroxy-Cholecalciferol) in Blutplasma ... 77
3.5 Mineralstoffanalytik ... 78
3.6 Parameter des biochemischen Profils... 80
3.6.1 Analytik... 80
3.6.1.1 Milch ... 80
3.6.1.2 Blut ... 82
3.6.2 Mastitisdiagnostik ... 84
3.6.2.1 Somatische Zellen (SCC) ... 84
3.6.2.2 Bakteriologische Untersuchung ... 84
3.6.2.3 Kategorisierung von Einzeltieren - Anamnese ... 86
3.6.2.4 Kategorisierung von Einzeltieren - Hauptversuch ... 87
3.7 Statistische Auswertung ... 88
4 ERGEBNISSE ... 89
4.1 Eutergesundheitsstatus - Anamnese... 89
4.2 Eutergesundheitsstatus - Einteilung der Tiere des Hauptversuches ... 89
4.3 Parameteranalysen... 100
4.3.1 Korrelationen ... 100
4.3.1.1 Milch ... 100
4.3.1.2 Blut ... 104
4.3.2 Varianzanalysen... 112
4.3.2.1 Laktationseinfluss ... 112
4.3.2.1.1 Labgerinnung... 112
4.3.2.1.2 Vitamine... 113
4.3.2.1.2.1 Milch ... 113
4.3.2.1.2.2 Blut ... 114
4.3.2.1.3 Mineralstoffe ... 114
4.3.2.1.3.1 Milch ... 115
4.3.2.1.3.2 Blut ... 116
4.3.2.3 Eutergesundheit... 116
4.3.2.3.1 Eutergesundheitsparameter ... 117
4.3.2.3.2 Labgerinnung... 120
4.3.2.3.3 Vitamine... 125
4.3.2.3.3.1 Milch ... 125
4.3.2.3.3.2 Blut ... 131
4.3.2.3.4 Mineralstoffe ... 135
4.3.2.3.4.1 Milch ... 135
4.3.2.3.4.2 Blut ... 146
5 DISKUSSION ... 148
5.1 Intention der Untersuchung... 148
5.2 Eutergesundheitsstatus... 149
5.3 Parameteranalysen... 151
5.3.1 Korrelationen ... 151
5.3.1.1 Milch ... 151
5.3.1.2 Blut ... 153
5.3.2 Varianzanalysen... 153
5.3.2.1 Labgerinnung... 154
5.3.2.2 Vitamine... 156
5.3.2.2.1 Vitamin A ... 158
5.3.2.2.2 Vitamin D3... 158
5.3.2.2.3 Vitamin E ... 158
5.3.2.2.4 Vitamin B2... 160
5.3.2.2.5 Vitamin B12... 161
5.3.2.2.6 Folsäure... 161
5.3.2.2.7 Biotin... 162
5.3.2.2.8 Vitamin C ... 162
5.3.2.3 Mineralstoffe ... 163
5.3.2.3.1 Natrium ... 165
5.3.2.3.2 Magnesium ... 165
5.3.2.3.3 Strontium ... 166
5.3.2.3.4 Bor ... 166
5.3.2.3.5 Zinn... 167
5.3.2.3.6 Phosphor ... 167
5.3.2.3.7 Selen ... 168
5.3.2.3.8 Chrom... 168
5.3.2.3.9 Eisen... 168
5.3.2.3.10 Nickel ... 170
5.3.2.3.11 Zink... 170
5.3.2.3.12 Molybdän ... 171
5.4 Interaktionen ... 172
6 ZUSAMMENFASSUNG ... 179
7 SUMMARY ... 182
8 LITERATURVERZEICHNIS ... 185
9 ANHANG ... 211
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Schematisierte Darstellung einer Caseinmicelle im Querschnitt
nach WALSTRA (1999)... 11
Abb. 2: Modellvorstellung der wichtigsten Komponenten eines dynamischen Gleichgewichts zwischen Caseinmicellen und Milchserum (nach WALSTRA 1999)... 12
Abb. 3: Modell der Aggregation von Paracaseinmicellen und Umstrukturierung zu proteinösen Strängen (nach Bremer 1992)... 13
Abb. 4: Umwandlung der Caseine zu zusammenhängenden Kugelketten nach Labzugabe (KAMMERLEHNER 1999b) ... 15
Abb. 5: Einflussfaktoren auf die Gerinnungsfähigkeit der Rohmilch (mod. nach JAKOB 1988) ... 20
Abb. 6: Verlauf (W = Woche, M = Monat) von Zellgehalt (log10 (SCC/ml)) und NAGase (Unit/ml) in Vorgemelken (FM) und Viertel- gesamtgemelken (CM) eutergesunder Kühe (HAMANN 2001)... 24
Abb. 7: Funktionalität des Abwehrsystems und Neuerkrankungsrisiko während der peripartalen Phase der Milchkuh (HAMANN u. KRÖMKER 1999)... 50
Abb. 8: Mittlere Abweichungen (log 10) ausgewählter Milchinhaltstoffe von den Gesamtmittelwerten in Abhängigkeit von der Zellzahlklasse (HAMANN 2001), ... 53
Abb. 9: Graphische Darstellung der Messdaten eines Kanals und der über das Script zugänglichen Parameter ... 67
Abb. 10: Mögliche Wechselwirkungen zwischen Labgerinnung, Eutergesundheit und Vitaminen bzw. Mineralstoffen ... 148
Abb. 11: Laktationsphysiologische Veränderung des Integral-20... 155
Abb. 12: Milch- und Blutkonzentrationen von Vitamin E der Gruppe T... 159
Abb. 13: Milch- und Blutkonzentrationen an Eisen der Gruppe T... 169
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Pro-Kopf-Verbrauch von Käse in der Bundesrepublik Deutschland (nach SØRENSEN 2001)... 2 Tab. 2: Nomenklatur der Milchproteine nach EIGEL et al. (1984) ... 4 Tab. 3: Zusammensetzung der Caseinmicellen in Kuhmilch bei
Raumtemperatur (nach SCHMIDT 1982)... 6 Tab. 4: Temperaturabhängigkeit der Monomeranzahl in Polymeren von
ß-Casein vom Typ i
β β
i in 0,2 m Na-Phosphatpuffer, pH 6,7(nach ARIMA et al. 1979)... 8 Tab. 5: Messgeräte und Messprinzipien zur Erfassung der Labgerinnung;
Teil 1 ... 18 Tab. 6: Messgeräte und Messprinzipien zur Erfassung der Labgerinnung;
Teil 2 ... 19 Tab. 7: Prozentuale Häufigkeiten erwünschter Milchprotein-Genotypen von
sechs deutschen Rinderrassen (nach BUCHBERGER 1990)... 21 Tab. 8: Veränderungen der Milchzusammensetzung und Auswirkungen auf
das Gerinnungsverhalten ... 23 Tab. 9: Freie Fettsäuren in Milch in Abhängigkeit vom Typ der Melkanlage
(nach WORSTORF et al. 1972) ... 26 Tab. 10: Auswirkungen mechanischer Beanspruchungen auf das
Gerinnungsverhalten der Milch ... 27 Tab. 11: Bedeutung von Vitaminen und Provitaminen für das Immunsystem
(nach KOLB, 1996) ... 28 Tab. 12: Vitamingehalte in Milch ... 28 Tab. 13: Vitamingehalte in Blut ... 29 Tab. 14: Substrate für die Statuserhebung von Spurenelementen beim Rind
(modifiziert nach GELFERT u. STAUFENBIEL 1998a)... 35
Tab. 15: Funktionsgebiete von Mineralstoffen (nach UNDERWOOD u.
SUTTLE 1999) ... 35
Tab. 16: Mineralstoffgehalte (Makroelemente) in Milch... 36
Tab. 17: Mineralstoffgehalte (Mikroelemente) in Milch... 37
Tab. 18: Mineralstoffgehalte (Makroelemente) im Blut von Rindern... 38
Tab. 19: Mineralstoffgehalte (Mikroelemente) im Blut von Rindern... 39
Tab. 20: Beurteilung zytologisch-mikrobiologischer Befunde von Viertelanfangsgemelkproben im Rahmen der Mastitis- Kategorisierung (HAMANN u. FEHLINGS 2002 in Anlehnung an IDF 1967, 1971) ... 45
Tab. 21: Einflüsse auf den Zellgehalt der Milch (nach HAMANN et al. 1990) .... 48
Tab. 22: Wichtige Reservoire von Mastitis-Erregern (modifiziert nach NEAVE 1971; HAMANN u. FEHLINGS 2002)... 52
Tab. 23: Beprobungsraster der frühlaktierenden Kühe ... 60
Tab. 24: Beprobungsraster der trockengestellten Kühe ... 61
Tab. 25: Analysierte Vitamine ... 69
Tab. 26: HPLC-Bedingungen für die Milchanalytik von Vitamin A und Vitamin E... 70
Tab. 27: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin A und Vitamin E (Milch)... 71
Tab. 28: HPLC-Bedingungen für die Analytik von Vitamin B2 in Milch und Blut... 71
Tab. 29: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin B2 (Milch und Blut)... 72
Tab. 30: HPLC-Bedingungen für die Analytik von Vitamin C in Milch und Blut .. 72
Tab. 31: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin C (Milch und Blut)... 73
Tab. 32: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin B12 und Folsäure (Milch
und Blut)... 74
Tab. 33: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Biotin (Milch und Blut) ... 75
Tab. 34: HPLC-Bedingungen für die Analytik von Vitamin A und Vitamin E aus Blutserum ... 76
Tab. 35: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin A und Vitamin E (Blutserum) .. 76
Tab. 36: Grenzen des Bestimmungsverfahrens sowie Wiederfindungsraten und Variationskoeffizienten für Vitamin D3 (Blut)... 78
Tab. 37: Analysierte Mineralien... 79
Tab. 38: Zur Bestimmung von Milchparametern angewandte Methoden ... 81
Tab. 39: Zur Bestimmung von Blutparametern angewandte Methoden ... 83
Tab. 40: Identifizierung der als Mastitiserreger infrage kommenden Keimarten... 85
Tab. 41: Differenzierung einzelner Streptococcaceae... 85
Tab. 42: Differenzierung einzelner Micrococcaceae ... 86
Tab. 43: Differenzierung einzelner Enterobacteriaceae ... 86
Tab. 44: Definition der Eutergesundheit anhand der zytobakteriologischen Befunde (VAG)... 86
Tab. 45: Schema der Blockbildung der in wöchentlichem Abstand erfolgten Probennahmen für die Mastitisdiagnostik ... 87
Tab. 46: Zytobakteriologischer Status der VAG im Versuchsbetrieb... 89
Tab. 47: Verteilung der nachgewiesenen Erreger auf die viertelbezogenen Diagnosen latente Infektion und Mastitis... 89
Tab. 48: Erkrankungen frühlaktierender Kühe auf Viertelebene (9 Kühe mit n=35 Eutervierteln)... 91
Tab. 49: Erkrankungen trockengestellter Kühe auf Viertelebene (17 Kühe mit n=68 Eutervierteln), Teil 1... 92 Tab. 50: Erkrankungen trockengestellter Kühe auf Viertelebene (17 Kühe mit
n=68 Eutervierteln), Teil 2... 93 Tab. 51: Eutergesundheitsstatus der allgemeingesunden, frühlaktierenden
Kühe (Gruppe F) ... 94 Tab. 52: Eutergesundheitsstatus der allgemeingesunden, trockengestellten
Kühe (Gruppe T), Teil 1 ... 95 Tab. 53: Gesundheitsstatus der allgemeingesunden, trockengestellten Kühe
(Gruppe T), Teil 2... 96 Tab. 54: Erstmaliges Auftreten von Eutererkrankungen während der
Frühlaktation in der Gruppe F (n=9 Kühe; Betrachtung auf
Tierebene)... 97 Tab. 55: Erstmaliges Auftreten von Eutererkrankungen während der
Frühlaktation in der Gruppe T (n=16 Kühe; Betrachtung auf
Tierebene)... 98 Tab. 56: Verteilung von Eutervierteln mit normaler bzw. anormaler Sekretion
der allgemeingesunden, frühlaktierenden Kühe (Gruppe F) (n=9) ... 99 Tab. 57: Verteilung von Eutervierteln mit normaler bzw. anormaler Sekretion
der allgemeingesunden trockengestellten Kühe (Gruppe T) (n=16)... 99 Tab. 58: Korrelationskoeffizienten zwischen Parametern der Labgerinnung
zum Zeitpunkt F4 (n=99 Viertel, 25 Kühe) ... 100 Tab. 59: Korrelationskoeffizienten zwischen Parametern der Labgerinnung
und der Eutergesundheit zum Zeitpunkt F4 (n=99 Viertel, 25 Kühe) . 101 Tab. 60: Korrelationskoeffizienten zwischen Vitamin- bzw.
Mineralstoffgehalten der Milch (VHG) und Parametern der
Eutergesundheit zum Zeitpunkt F4 (n=99 Viertel, 25 Kühe)... 102 Tab. 61: Korrelationskoeffizienten zwischen Parametern der Labgerinnung
und Vitamin- bzw. Mineralstoffgehalten der Milch (VHG) zum
Zeitpunkt F4 (n=99 Viertel, 25 Kühe) ... 103
Tab. 62: Korrelationskoeffizienten zwischen Labgerinnungs- (VHG) und ausgewählten Blutparametern zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit niedrigster Zellzahl (SCC lg = 3,686 ± 0,219) im VHG ... 105 Tab. 63: Korrelationskoeffizienten zwischen Labgerinnungs- (VHG) und
ausgewählten Blutparametern zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit höchster Zellzahl (SCC lg = 5,381 ± 0,565)
im VHG ... 106 Tab. 64: Korrelationskoeffizienten zwischen Milch- (VHG) und Blutgehalten
von Vitaminen bzw. Mineralstoffen zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit niedrigster Zellzahl (SCC lg = 3,686 ± 0,219) im VHG ... 108 Tab. 65: Korrelationskoeffizienten zwischen Milch- (VHG) und Blutgehalten
von Vitaminen bzw. Mineralstoffen zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit höchster Zellzahl (SCC lg = 5,381 ± 0,565)
im VHG ... 109 Tab. 66: Korrelationsanalysen von Vitamin- und Mineralstoffgehalten im Blut
und Parametern der Eutergesundheit zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit niedrigster Zellzahl
(SCC lg = 3,686 ± 0,219) im VHG ... 110 Tab. 67: Korrelationsanalysen von Vitamin- und Mineralstoffgehalten im Blut
und Parametern der Eutergesundheit zum Zeitpunkt F4 (n=25 Viertel, 25 Kühe); Viertel mit höchster Zellzahl
(SCC lg = 5,381 ± 0,565) im VHG ... 111 Tab. 68: Laktationsabschnitte der Gruppe T für die laktationsphysiologischen
und die Eutergesundheitseinflüsse ... 112 Tab. 69: Änderung der Labgerinnung im Laktationsverlauf für die Gruppen
FG1 (n=11, 3 Kühe) und TG1 (n=24, 6 Kühe)... 113 Tab. 70: Änderung der Vitamingehalte in Milch im Laktationsverlauf für die
Gruppen FG1 (n=11, 3 Kühe) und TG1 (n=24, 6 Kühe)... 113 Tab. 71: Änderung der Vitamingehalte im Blut im Laktationsverlauf für die
Gruppen FG1 (n=3) und TG1 (n=5) ... 114
Tab. 72: Änderung der Mineralstoffgehalte in Milch im Laktationsverlauf für die Gruppen FG1 (n=11, 3 Kühe) und TG1 (n=24, 6 Kühe) ... 115 Tab. 73: Änderung der Mineralstoffgehalte im Blut im Laktationsverlauf für
die Gruppen FG1 (n=3) und TG1 (n=5)... 116 Tab. 74: Beeinflussung SCC (VHG) durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene: 1. zwischen den Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16), FK1 (n=8) und 2. zwischen den Gruppen TG1 (n=24 ), TG2 (n=18) und TK1 (n=22) ... 117 Tab. 75: Beeinflussung der SCC (VHG) durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 118 Tab. 76: Beeinflussung der SCC (VHG) durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 118 Tab. 77: Beeinflussung der NAGase (VHG) durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 119 Tab. 78: Beeinflussung der NAGase (VHG) durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 119 Tab. 79: Beeinflussung der Labgerinnung durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene:
1. zwischen den Gruppen F: FG1 (n=11), FG2 (n=16), FK1 (n=8) und 2. zwischen den Gruppen T: TG1 (n=24 ), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 120 Tab. 80: Beeinflussung des R-Wertes durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 121 Tab. 81: Beeinflussung des R-Wertes durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 121
Tab. 82: Beeinflussung des AR-Wertes durch die Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 122 Tab. 83: Beeinflussung des AR-Wertes durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 122 Tab. 84: Beeinflussung des A20-Wertes durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 123 Tab. 85: Beeinflussung des A20-Wertes durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 123 Tab. 86: Beeinflussung des Integral-20 durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 124 Tab. 87: Beeinflussung des Integral-20 durch die Eutergesundheit auf
Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 124 Tab. 88: Beeinflussung der Vitamingehalte in Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene:
1. zwischen den Gruppen F: FG1 (n=11), FG2 (n=16), FK1 (n=8) und 2. zwischen den Gruppen T: TG1 (n=24 ), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 125 Tab. 89: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin E durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 126 Tab. 90: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin E durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 126 Tab. 91: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin B2 durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 127
Tab. 92: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin B2 durch die Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 127 Tab. 93: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin B12 durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 128 Tab. 94: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin B12 durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 128 Tab. 95: Beeinflussung des Milchgehaltes an Biotin durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 129 Tab. 96: Beeinflussung des Milchgehaltes an Biotin durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24 ),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 129 Tab. 97: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin C durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 130 Tab. 98: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin C durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 n=18) und TK1 (n=22)... 130
Tab. 99: Beeinflussung der Vitamingehalte im Blut durch die Eutergesundheit:
1. zwischen den Gruppen F: FG (n=3), FK (n=6) und 2. zwischen den Gruppen T: TG (n=5), TK (n=10)... 131 Tab. 100: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin A durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 132 Tab. 101: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin A durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 132 Tab. 102: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin E durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 133 Tab. 103: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin E durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 133
Tab. 104: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin B12 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 134 Tab. 105: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin B12 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 134 Tab. 106: Beeinflussung der Mineralstoffgehalte in Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene:
1. zwischen den Gruppen F: FG1 (n=11), FG2 (n=16), FK1 (n=8) und 2. zwischen den Gruppen T: TG1 (n=24 ), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 135 Tab. 107: Beeinflussung des Natriumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 136 Tab. 108: Beeinflussung des Natriumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 136 Tab. 109: Beeinflussung des Magnesiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 137 Tab. 110: Beeinflussung des Magnesiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK (n=22)... 137 Tab. 111: Beeinflussung des Strontiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 138 Tab. 112: Beeinflussung des Strontiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 138 Tab. 113: Beeinflussung des Borgehaltes der Milch durch die Eutergesundheit
auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11), FG2 (n=16) und
FK1 (n=8)... 139
Tab. 114: Beeinflussung des Borgehaltes der Milch durch die Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24), TG2 (n=18) und
TK1 (n=22) ... 139 Tab. 115: Beeinflussung des Zinngehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 140 Tab. 116: Beeinflussung des Zinngehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 140 Tab. 118: Beeinflussung des Phosphorgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 141 Tab. 119: Beeinflussung des Selengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 142 Tab. 120: Beeinflussung des Selengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 142 Tab. 121: Beeinflussung des Eisengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 143 Tab. 122: Beeinflussung des Eisengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 143 Tab. 123: Beeinflussung des Nickelgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 144 Tab. 124: Beeinflussung des Nickelgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 144
Tab. 125: Beeinflussung des Molybdängehaltes der Milch durch die Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 145 Tab. 126: Beeinflussung des Molybdängehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 145 Tab. 127: Beeinflussung der Mineralstoffgehalte im Blut durch die
Eutergesundheit:
1. zwischen den Gruppen F: FG (n=3), FK (n=6) und 2. zwischen den Gruppen T: TG (n=5), TK (n=10)... 146 Tab. 128: Beeinflussung des Blutgehaltes an Natrium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 147 Tab. 129: Beeinflussung des Blutgehaltes an Natrium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 147 Tab. 130: Übersicht zu den Ergebnistabellen der Vitamingehalte in Milch und
Blut... 157 Tab. 131: Übersicht zu den Ergebnistabellen der Mineralstoffgehalte
(Makroelemente) in Milch und Blut... 163 Tab. 132: Übersicht zu den Ergebnistabellen der Mineralstoffgehalte
(Mikroelemente) in Milch und Blut... 164 Tab. 133: Wechselwirkungen von Vitaminen und den wichtigsten
Mineralstoffen mit Laktationsstadium, Eutergesundheit (anhand
Varianzanalysen) und Labgerinnung (anhand Korrelationen) ... 173 Tab. A 1: Korrelationskoeffizienten zwischen Vitamingehalten der Milch
(VHG) zum Zeitpunkt F4 (25 Kühe mit n=99 Viertel)... 211 Tab. A 2: Korrelationskoeffizienten zwischen Mineralstoffgehalten der
Milch (VHG) untereinander zum Zeitpunkt F4 (25 Kühe
mit n=99 Viertel)... 212 Tab. A 3: Korrelationskoeffizienten zwischen Parametern der
Eutergesundheit (VAG, VHG) zum Zeitpunkt F4 (25 Kühe mit
n=99 Viertel)... 213
Tab. A 4: Korrelationskoeffizienten zwischen Vitamin- bzw.
Mineralstoffgehalten der Milch (VHG) und Milchinhaltstoffen zum
Zeitpunkt F4 (25 Kühe mit n=99 Viertel) ... 214 Tab. A 5: Korrelationskoeffizienten zwischen Vitaminen im Blut zum Zeitpunkt
F4 (n=25 Kühe) ... 215 Tab. A 6: Ergebnisse der Korrelationsanalysen von Blutparametern der
Gesundheit und Parametern der Eutergesundheit zum Zeitpunkt
F4 (n=25 Kühe) ... 216 Tab. A 7: Korrelationskoeffizienten zwischen Vitamin- bzw.
Mineralstoffgehalten des Blutes und Milchinhaltstoffen zum
Zeitpunkt F4 (25 Kühe mit n=99 Viertel) ... 217 Tab. A 8: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin A durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 218 Tab. A 9: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin A durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 218 Tab. A 10: Beeinflussung des Milchgehaltes an Folsäure durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 219 Tab. A 11: Beeinflussung des Milchgehaltes an Folsäure durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24 ),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 219 Tab. A 12: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin C durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK (n=8)... 220 Tab. A 13: Beeinflussung des Milchgehaltes an Vitamin C durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24 ),
TG2 (n=18) und TK (n=22)... 220 Tab. A 14: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin D3 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 221
Tab. A 15: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin D3 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 221 Tab. A 16: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin B2 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 222 Tab. A 17: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vitamin B2 durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 222 Tab. A 18: Beeinflussung des Blutgehaltes an Folsäure durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 223 Tab. A 19: Beeinflussung des Blutgehaltes an Folsäure durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 223 Tab. A 20: Beeinflussung des Blutgehaltes an Biotin durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 224 Tab. A 21: Beeinflussung des Blutgehaltes an Biotin durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 224 Tab. A 22: Beeinflussung des Lithiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 225 Tab. A 23: Beeinflussung des Lithiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 225 Tab. A 24: Beeinflussung des Kaliumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 226 Tab. A 25: Beeinflussung des Kaliumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 226 Tab. A 26: Beeinflussung des Calciumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 227
Tab. A 27: Beeinflussung des Calciumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 227 Tab. A 28: Beeinflussung des Bariumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 228 Tab. A 29: Beeinflussung des Bariumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 228 Tab. A 30: Beeinflussung des Aluminiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 229 Tab. A 31: Beeinflussung des Aluminiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 229 Tab. A 32: Beeinflussung des Siliciumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 230 Tab. A 33: Beeinflussung des Siliciumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 230 Tab. A 34: Beeinflussung des Bleigehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 231 Tab. A 35: Beeinflussung des Bleigehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 231 Tab. A 36: Beeinflussung des Arsengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 232
Tab. A 37: Beeinflussung des Arsengehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 232 Tab. A 38: Beeinflussung des Vanadiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 233 Tab. A 39: Beeinflussung des Vanadiumgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 233 Tab. A 40: Beeinflussung des Chromgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 234 Tab. A 41: Beeinflussung des Chromgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 234 Tab. A 42: Beeinflussung des Mangangehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 235 Tab. A 43: Beeinflussung des Mangangehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 235 Tab. A 44: Beeinflussung des Cobaltgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 236 Tab. A 45: Beeinflussung des Cobaltgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 236 Tab. A 46: Beeinflussung des Kupfergehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 237
Tab. A 47: Beeinflussung des Kupfergehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 237 Tab. A 48: Beeinflussung des Zinkgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen FG1 (n=11),
FG2 (n=16) und FK1 (n=8)... 238 Tab. A 49: Beeinflussung des Zinkgehaltes der Milch durch die
Eutergesundheit auf Viertelebene für die Gruppen TG1 (n=24),
TG2 (n=18) und TK1 (n=22)... 238 Tab. A 50: Beeinflussung des Blutgehaltes an Lithium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 239 Tab. A 51: Beeinflussung des Blutgehaltes an Lithium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 239 Tab. A 52: Beeinflussung des Blutgehaltes an Kalium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 240 Tab. A 53: Beeinflussung des Blutgehaltes an Kalium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 240 Tab. A 54: Beeinflussung des Blutgehaltes an Magnesium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 241 Tab. A 55: Beeinflussung des Blutgehaltes an Magnesium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 241 Tab. A 56: Beeinflussung des Blutgehaltes an Calcium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 242 Tab. A 57: Beeinflussung des Blutgehaltes an Calcium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 242 Tab. A 58: Beeinflussung des Blutgehaltes an Strontium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 243 Tab. A 59: Beeinflussung des Blutgehaltes an Strontium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 243
Tab. A 60: Beeinflussung des Blutgehaltes an Barium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 244 Tab. A 61: Beeinflussung des Blutgehaltes an Barium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 244 Tab. A 62: Beeinflussung des Blutgehaltes an Bor durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 245 Tab. A 63: Beeinflussung des Blutgehaltes an Bor durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 245 Tab. A 64: Beeinflussung des Blutgehaltes an Aluminium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 246 Tab. A 65: Beeinflussung des Blutgehaltes an Aluminium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 246 Tab. A 66: Beeinflussung des Blutgehaltes an Silicium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 247 Tab. A 67: Beeinflussung des Blutgehaltes an Silicium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 247 Tab. A 68: Beeinflussung des Blutgehaltes an Zinn durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 248 Tab. A 69: Beeinflussung des Blutgehaltes an Zinn durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 248 Tab. A 70: Beeinflussung des Blutgehaltes an Blei durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 249 Tab. A 71: Beeinflussung des Blutgehaltes an Blei durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 249 Tab. A 72: Beeinflussung des Blutgehaltes an Phosphor durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 250 Tab. A 73: Beeinflussung des Blutgehaltes an Phosphor durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 250
Tab. A 74: Beeinflussung des Blutgehaltes an Arsen durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 251 Tab. A 75: Beeinflussung des Blutgehaltes an Arsen durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 251 Tab. A 76: Beeinflussung des Blutgehaltes an Selen durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 252 Tab. A 77: Beeinflussung des Blutgehaltes an Selen durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 252 Tab. A 78: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vanadium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 253 Tab. A 79: Beeinflussung des Blutgehaltes an Vanadium durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 253 Tab. A 80: Beeinflussung des Blutgehaltes an Chrom durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 254 Tab. A 81: Beeinflussung des Blutgehaltes an Chrom durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 254 Tab. A 82: Beeinflussung des Blutgehaltes an Mangan durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 255 Tab. A 83: Beeinflussung des Blutgehaltes an Mangan durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 255 Tab. A 84: Beeinflussung des Blutgehaltes an Eisen durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 256 Tab. A 85: Beeinflussung des Blutgehaltes an Eisen durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 256 Tab. A 86: Beeinflussung des Blutgehaltes an Cobalt durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 257 Tab. A 87: Beeinflussung des Blutgehaltes an Cobalt durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 257
Tab. A 88: Beeinflussung des Blutgehaltes an Nickel durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 258 Tab. A 89: Beeinflussung des Blutgehaltes an Nickel durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 258 Tab. A 90: Beeinflussung des Blutgehaltes an Kupfer durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 259 Tab. A 91: Beeinflussung des Blutgehaltes an Kupfer durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 259 Tab. A 92: Beeinflussung des Blutgehaltes an Zink durch die Eutergesundheit
für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 260 Tab. A 93: Beeinflussung des Blutgehaltes an Zink durch die Eutergesundheit
für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 260 Tab. A 94: Beeinflussung des Blutgehaltes an Molybdän durch die
Eutergesundheit für die Gruppen FG (n=3) und FK (n=6)... 261 Tab. A 95: Beeinflussung des Blutgehaltes an Molybdän durch die
Eutergesundheit für die Gruppen TG (n=5), und TK (n=9)... 261
Abkürzungsverzeichnis
A / A-Wert Gallertfestigkeit
ATP Adenosin-Tri-Phosphat
CCP colloidales Calciumphosphat
Chemische Elemente s. Tab. 37 auf S. 79
Cn Casein CNS Coagulase negative Staphylokokken C-Terminale Kohlenstoffende der Peptidkette
DNA Desoxyribonucleinsäure DVG Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft ELISA Enzyme Linked Immuno Sorbant Assay
F Gruppe der Frühlaktierenden
FAD Flavin-Adenin-Dinukleotid
FFS freie Fettsäuren
FMN Flavin-Mono-Nukeotid FPC fermentativ produziertes Chymosin
Fx Probentermin in der Frühlaktation (1, 2, ...bzw. 8 Wochen nach der Kalbung)
HF Holstein Frisian
HL Euterviertel hinten links
HPLC High Performance Liquid Chromatographie HR Euterviertel hinten rechts
ICP-OES Inductively Couples Plasma Optical Emission Spectroscopy
IDF International Dairy Federation
K / K-Wert Dauer zum Erreichen einer definierten Festigkeit KM Körpermasse
LI latente Infektion
M Mastitis
MCP Micellares Calciumphosphat MKV Milchkontrollverband
MPA / DDT-Lösung Metaphosphorsäure (MPA) und 1,4-Dithiothreitol (DTT) im Verhältnis 1:3 gemischt
n.s. nicht signifikant
NAGase N-Acetyl-β-D-glucosaminidase
NPN Nicht-Protein-Stickstoffverbindungen
NS normale Sekretion
N-Terminale Stickstoffende der Peptidkette
p.p. post partum
PMN Polymorphkernige neutrophile Granulozyten
PO4 anorganisches Phosphat
R / R-Wert Gerinnungszeit
RIA Radio Immuno Assay
RNA Ribonucleinsäure ROS hochreaktive Sauerstoffverbindungen S. agactiae/ dysgalctiae Streptococcus agactiae/ dysgalctiae
S. aureus Staphylococcus aureus
S. uberis Streptococcus uberis
SCC Zellzahl/ml (Somatic Cell Count)
sd Standardabweichung SDS Sodium-Dodecyl-Sulfat
T Gruppe der Trockensteller (ProbenahmeT-2 bis F8) TM Trockemasse
TRx Probentermin in der Trockenstehzeit (2, 4, 6 Wochen nach Trockenstellung)
Tx Probentermin vor der Trockenstellung (-2, -1, 0 Wochen)
UM unspezifische Mastitis
UV-VIS Ultraviolet Visible
VAG Viertelanfangsgemelke
VDR Vitamin-D-Rezeptor VHG Viertelhandgemelke
VL Euterviertel vorne links
VR Euterviertel vorne rechts
Xa arithmetischer Mittelwert
ZA Zentrumsabteilung
Zeichenerklärung
< kleiner
≤ kleiner oder gleich
> größer
≥ größer oder gleich
p > 0,05 nicht signifikant (n.s.)
0,05 ≥ p >0,01 * = signifikant, sofern nicht anders angegeben 0,01 ≥ p > 0,001 ** = signifikant, sofern nicht anders angegeben p ≤ 0,001 *** = signifikant, sofern nicht anders angegeben
∅ durchschnittlich, Durchschnitt, Durchmesser
1 EINLEITUNG
In allen milchwirtschaftlich hochentwickelten Ländern ist im Verlauf der letzten 50 Jahre eine mittlere jährliche Leistungssteigerung von ca. 2 Prozent zu verzeichnen.
So beträgt die durchschnittliche Laktationsleistung heute in Israel ca. 11.000 kg, in den USA ca. 8000 kg und in der Bundesrepublik Deutschland 6300 kg pro Kuh. Trotz enormer Fortschritte an Erkenntnissen zu Haltung und Management von Hochleistungsmilchkühen umfasst die mittlere Nutzungsdauer der Kühe heute weniger als drei Laktationen, wobei als Hauptursachen für Abgänge Fertilitätsprobleme, Mastitiden, Lahmheiten und Stoffwechselstörungen zu nennen sind. Diese Krankheitskomplexe sind sämtlich multifaktorieller Natur und in erheblichem Umfang durch Haltungs- und Fütterungseinflüsse geprägt.
Die vorliegenden Kenntnisse zur Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen unter Berücksichtigung der laktationsphysiologischen Dynamik im Hinblick auf das Abwehrpotential gegenüber Neuinfektionen der bovinen Milchdrüse sind nicht umfassend.
Zwar wurden Ergebnisse des Zusammenhanges zwischen Stoffwechselstörungen und einer erhöhten Mastitisanfälligkeit veröffentlicht, jedoch basieren derartige Daten auf Analysen der Gesamtgemelke der Tiere und nicht auf Resultaten der Viertelgemelke als Einheiten der sekretorischen Aktivität. Umfassende parallele Untersuchungen von Blut- und Milchproben auf Viertelebene zu Vitamin- und Mineralstoffgehalten sind bislang nicht verfügbar.
Es war daher Ziel dieser Arbeit an einem selektierten Tiermaterial in der Trockenperiode bzw. der Frühlaktation (8 Wochen) den Verlauf von Vitaminen und Mineralien in Blut- und Milchproben zu erfassen und unter Berücksichtigung der Eutergesundheit mögliche Einflüsse auf die Labgerinnung der Milch zu ermitteln.
Als Mitglied der Arbeitsgruppe Mastitisforschung der AG Hygiene und Technologie der Milch des Institutes für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover wurden mir folgende Aufgaben gestellt:
• den Einfluss der Eutergesundheit auf die Labgerinnungsfähigkeit der Milch darzustellen
• Referenzwerte für in Milch für bisher weniger untersuchte Vitamine und Mineralstoffe zu ermitteln
• laktationsdynamische Variationen dieser Parameter (Labgerinnung, Vitamine und Mineralstoffe) aufzuzeigen
• Wechselwirkungen zwischen der Eutergesundheit und Vitamin- bzw.
Mineralstoffgehalten von Milch und Blut zu analysieren.
2 SCHRIFTTUM 2.1 Labgerinnung
Insgesamt ergibt sich für die Bundesrepublik Deutschland (Agrarbericht der Bundesregierung 2001) bei einem Selbstversorgungsgrad von 98 % ein Milchverbrauch von ca. 27343 x 103 t (1999) bzw. ein Marktverbrauch von 334 kg/Kopf.Dabei werden 7485 x 103 t Frischmilcherzeugnisse, 1584 x 103 t Käse (ohne Schmelzkäse), 548 x 103 t Butter, 151 x 103 t Vollmilchpulver und 120 t Magermilchpulver hergestellt. Tab. 1 stellt den Pro-Kopf-Verbrauch von Käse nach Käsegruppen getrennt dar (SØRENSEN 2001).
Tab. 1: Pro-Kopf-Verbrauch von Käse in der Bundesrepublik Deutschland (nach SØRENSEN 2001)
kg/Kopf 1995 1996 1997 1998 1999
Hart-/Halbfettkäse 7,2 7,6 7,8 7,9 8,1
Weichkäse 1,9 1,9 2,2 2,2 2,3
Blauschimmelkäse (Harzer) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
Frischkäse 8,9 8,6 8,7 8,5 8,6
Schmelzkäse 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2
Total 19,5 19,6 20,3 20,3 20,6
Hieraus wird ersichtlich, dass aufgrund der über den Beobachtungszeitraum steigenden Nachfrage der Käseproduktion und damit auch dem Prozess der Labgerinnung eine wesentliche Bedeutung zukommt. Um eine möglichst hohe Effizienz der Käseausbeute zu gewährleisten, muss es somit für die Molkereien darauf ankommen, eine Anlieferungsmilch zu erhalten, die zu keiner Beeinträchtigung der Labgerinnung führt.
2.1.1 Milchproteine
Die Trockenmassebestandteile der Milch lassen sich in die Hauptfraktionen Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Mineralstoffe und Nicht-Protein- Stickstoffverbindungen (NPN) einteilen. Gewisse Minorbestandteile wie Vitamine, Enzyme und Spurenelemente können wegen ihrer besonderen Bedeutung als
weitere Fraktionen angegeben werden, obwohl sie sich aufgrund ihrer chemischen Beschaffenheit größtenteils den Hauptfraktionen zuordnen lassen.
Unter den Hauptmilchbestandteilen ist die Proteinfraktion die komplexeste. Der Anteil des Caseins, definiert als die bei pH 4,6 und 20° C unlösliche Fraktion (EIGEL et al.
1984), am Gesamtproteingehalt der Kuhmilch beträgt etwa 80 %. Caseine (Käsestoff) fallen im Gegensatz zu den Molkenproteinen, die in der Molke gelöst bleiben, bei Labfällung aus. Weder die Caseine noch die bei pH 4,6 und 20° C löslichen Molkenproteine, die ca. 20 % der Milchproteine ausmachen, sind chemisch homogen. MELLANDER (1939) konnte erstmals mit Hilfe der Elektrophorese drei Komponenten unterscheiden, die er in der Reihenfolge abnehmender Migrationsgeschwindigkeit als α-, β- und γ-Casein bezeichnete. Später zeigten WAUGH u. VON HIPPEL (1956), dass das α-Casein aus zwei Komponenten besteht, einer calciumsensitiven als αS-Casein bezeichneten und einer calciumunlöslichen, aber labempfindlichen, die sie κ-Casein nannten. Die klare elektrophoretische Darstellung von κ-Casein, das aufgrund seines Cysteingehaltes polymere Komplexe bildet, gelang unter Zusatz von 2-Merkaptoethanol zur Reduktion der Disulfidbrücken (NEELIN 1964). Dabei wurde auch die durch den unterschiedlichen Glykolysierungsgrad bedingte Heterogenität des κ-Caseins erkannt. Die mengenmäßig bedeutendste κ-Caseinfraktion (30-50 %) ist jedoch frei von Kohlenhydraten. N-Acetyl-neuraminsäure (Sialinsäure), Galactose und N-Acetyl- galactosamin stellen den etwa 5-prozentigen Kohlenhydratanteil des κ-Caseins dar, wodurch dieses sich von allen anderen Caseinen unterscheidet (KIELWEIN, 1994).
Es gilt als gesichert, dass der Kohlenhydratanteil aus N-Acetyl-neuramimsäure enthaltenden Oligosachariden besteht, welche O-glykosidisch an verschiedenen Threoninresten gebunden sein können (EIGEL et al. 1984).
Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die αS-Caseinfraktion sich aus mindestens 7 Proteinen, αS0 -, αS1 -, αS2 -,... αS6 -Casein, zusammensetzt (ANNAN u.
MANSON 1969). Durch die Aminosäuresequenzierung wurde später festgestellt, dass der αS-Caseinkomplex lediglich zwei eigenständige Proteine umfasst, deren monomere Subfraktionen sich im Grad der Phosphorylierung unterscheiden. Eine Ausnahme stellt das αS5-Casein dar, das nach HOAGLAND et al. (1971) ein über Disulfidbrücken verbundenes Dimer aus αS3-Casein (neu: αS2-Cn 12P) und αS4-Casein (neu: αS2-Cn 11P) ist. Die aufgrund dieser Erkenntnisse von EIGEL et al.
(1984) eingeführte neue Nomenklatur gibt die Tabelle 2 wieder.
Die γ-Caseine stellen im Gegensatz zur ursprünglichen Annahme keine Primärprodukte der Proteinbiosynthese dar, sondern sind Spaltprodukte des β-Caseins. Es handelt sich dabei um die C-terminalen Abbauprodukte (GROVES et al. 1972), welche infolge der Einwirkung von Plasmin, einer in der Milch an die Caseinmicellen gebundenen Proteinase, entstehen. Plasmin spaltet die
Peptidbindungen des C-Terminale von Arginin und Lysin, wobei die Bindung des Lysins schneller gespalten werden kann als die des Arginins (EIGEL 1977;
KIELWEIN 1994). Die N-terminalen Hydrolyseprodukte des β-Caseins sind wesentliche Bestandteile der sogenannten Proteose-Peptonfraktion (PP-Fraktion), die nach kombinierter Säure-Hitze-Fällung der Proteine in Lösung verbleiben (ROWLAND 1938). Deshalb wurde von EIGEL et al. (1984) auch für die β-Caseine und ihre Spaltprodukte, die γ-Caseine und die als β-Casein-Spaltprodukte identifizierten Proteose-Pepton-Komponenten, eine neue Nomenklatur vorgeschlagen (Tab. 2).
Tab. 2: Nomenklatur der Milchproteine nach EIGEL et al. (1984)
Protein Subfraktionen alte Bezeichnung neue Bezeichnung
αS1-Casein αS0-Cn X* αS1-Cn X-9P αS1-Cn X αS1-Cn X-8P αS2-Casein αS2-Cn X αS2-Cn X-13P
αS3-Cn X αS2-Cn X-12P αS4-Cn X αS2-Cn X-11P αS5-Cn X entfällt
αS6-Cn X αS2-Cn X-10P
β-Casein β-Cn X** β-Cn X-nP (A, B, E: n = 5;
C, D: n = 4)
γ-Casein γ1-Cn X β-Cn X-1P (f29-209)1 γ2-Cn X β-Cn X (f106-209)2 γ3-Cn X β-Cn X (f108-209)3 Proteose-Peptone (PP) PP 5 β-Cn (X)-5P (f1-105)4
β-Cn (X)-5P (f1-107)4 PP 8-slow β-Cn (X)-1P (f29-105)4
β-Cn (X)-1P (f29-107)4 PP 8-fast β-Cn (X)-4P (f1-28)4
* X steht für eine bestimmte genetische Variante, die in Großbuchstaben angegeben wird (A, B, ...)
** bei den β-Caseinen sind die ersten drei mit A1, A2 und A3 bezeichnet, erst danach erfolgt die alphabetisch fortlaufende Bezeichnung
1 Das γ1-Cn C bzw. β-Cn C-1P (f29-209) existiert nicht (GROVES 1972)
2 Die genetischen Varianten A1 und A2 des β-Caseins ergeben dasselbe Fragment, als β-Cn A2 (f106-209) benannt
3 Alle A-Varianten ergeben dasselbe Fragment, als β-Cn A (f108-209) bezeichnet
4 Die Nomenklatur der PP-Fraktion wurde noch nicht weiter differenziert, die aus dem β-Casein stammenden PP 5- und PP 8-slow-Komponenten sind aber ebenfalls genetisch polymorph.
Neben den Caseinen finden sich in der Milch auch Molkenproteine, definiert als die bei pH 4,6 und 20° C löslichen Polypeptide. Hauptbestandteile der Molkenproteinfraktion sind β-Laktoglobulin (knapp 60 %), α-Laktalbumin (ca. 20 %), Serumalbumin und Immunglobuline. Da aber auch die Fragmente des β-Caseins enthaltende PP-Fraktion nach dieser Definition in diese Gruppe gehört, wird die erwähnte Definition der Molkenproteine in Frage gestellt (EIGEL et al. 1984). Den Molkenproteinen ist das Vorhandensein mehrerer Cysteinbausteine innerhalb der Aminosäuresequenz gemeinsam (SWAISGOOD 1982), wodurch es zur Ausbildung von Disulfidbrücken kommt, die einerseits intramolekular die Tertiärstruktur der Proteine beeinflussen, andererseits intermolekular zu Komplexbildung (α-Laktalbumin, β-Laktoglobulin, Serumalbumin) führen können. Beim α-Laktalbumin sind alle acht Cysteinreste intramolekular als Disulfidbrücken verknüpft, wohingegen beim β-Laktoglobulin zwei intramolekulare Disulfidbrücken und eine freie Sulfhydril- Gruppe bestehen. Von den 35 Cysteinresten des Serumalbumins sind 34 zu 17 intramolekularen Disulfidbrücken verbunden und nur eine verbleibt als freie Sulfhydril-Gruppe.
Die enorme Heterogenität der Milchproteine ist multifaktoriell bedingt. Zum einen existiert ein genetischer Polymorphismus, zum anderen wird durch posttranslationale Modifikationen, d.h. Phosphorylierung (αS-Caseine, β-Caseine) und Glykosylierung (κ-Caseine), sowie Komplexbildungen zwischen SH-Gruppen enthaltenden Molekülen (αS2-Caseine, κ-Caseine, β-Laktoglobulin) eine Vielzahl von Milchproteinen erzeugt, die durch das Auftreten von Spaltprodukten infolge des proteolytischen Abbaus noch erhöht wird.
2.1.2 Caseinmicellen
Das Casein liegt in der Milch in Form einer kolloidalen Dispersion vor, welche für die Trübung der Magermilch verantwortlich ist. Die Partikel dieser Dispersion liegen in der Größenordnung von 20 bis 600 nm und werden im allgemeinen als Caseinmicellen angesprochen. Ihre Trockenmasse besteht zu 93 % aus Casein und dem restlichen anorganischen Material, welches als Hauptbestandteile Calcium und Phosphat, als kolloidales Calciumphosphat (CCP) bezeichnet, enthält. Dieses spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Integrität der Caseinmicellen (SCHMIDT 1982). Die Zusammensetzung der Caseinmicellen gibt die Tab. 3 wieder.
Auf der Ebene der Einzeltiere können die Werte beträchtlich schwanken, insbesondere beim Auftreten von Mastitiden.
Tab. 3: Zusammensetzung der Caseinmicellen in Kuhmilch bei Raumtemperatur (nach SCHMIDT 1982)
Bestandteil Gehalt [g/100g Micellen]
αS1-Casein 35,6 α S2-Casein 9,9 β-Casein 35,9 κ-Casein 11,9
Gesamtcasein 93,3 Calcium 2,87 Magnesium 0,11 Natrium 0,11 Kalium 0,26 Anorganische Phosphate
(PO4)
2,89
Citrat 0,40 Anorganisches Material total 6,60
Die Caseine stellen eine Gruppe stark interagierender Proteine dar, da zwischen den Proteinmolekülen eine Vielzahl von Wechselwirkungen, wie hydrophobe Bindungen, Wasserstoffbrücken, elektrostatische Wechselwirkungen, Disulfidbrücken und bei Vorhandensein von Calcium auch Calciumbindungen, möglich ist.
Die Assoziation der αs1-Caseine hängt stark vom pH-Wert und der Ionenstärke ab, wodurch hier elektrostatische Wechselwirkungen von Bedeutung sind, wohingegen die Temperatur kaum eine Rolle spielt (SCHMIDT 1982). PAYENS (1966) schloss aus Sedimentationsstudien, dass sich die αS1-Caseine in einer Reihe von konsekutiven Assoziationsschritten aneinander lagern:
αi+ α1
αi+1 i = 1, 2, 3…Die Ausflockung wird von elektrostatischer Abstoßung und Anziehung bestimmt, die durch hydrophobe Bindungen und Wasserstoffbindungen verursacht werden.
Während der Reaktion entstehen 13 hydrophobe Bindungen und ein bis zwei Wasserstoffbrücken. Die genetische Variante C assoziiert stärker als die Variante B, wohingegen es zwischen B und D trotz der höheren negativen Ladung keine Unterschiede gibt. Bei pH 8,0 ist der Zusammenhalt der αS1-Caseine geringer als bei pH 6,6, was der Zunahme negativer Ladung der Moleküle, die sich aus der Aminosäure-Zusammensetzung berechnen lässt, zuzuschreiben sein könnte. Bei pH 2,5 ist αs1-Casein positiv geladen und auch hier ist eine starke Assoziation feststellbar. In Gegenwart von Calcium-Ionen nimmt die Assoziation von αs1- Caseinen bei pH 6,6 beträchtlich zu und letztendlich kommt es zur Präzipitation.
Calcium-Ionen adsorbieren an αS1-Casein, wodurch eine Reduktion der elektrischen
Ladung bewirkt wird, die die Entstehung von reaktiven Seiten, an denen Aggregation erfolgen kann, ermöglicht (HORNE 1977; PARKER et al. 1977; DALGLEISH et al.
1979, 1980). Die nachfolgende Koagulation kann als polyfunktionale Kondensationsreaktion beschrieben werden, die von der Anzahl an potentiell reaktiven Seiten der Moleküle (PARKER et al. 1977; DALGLEISH et al. 1979) und der elektrischen Ladung dieser Komplexe abhängt (HORNE 1977; DALGLEISH et al.
1980). DALGLEISH u. PARKER 1979 fanden für αS1-Casein durchschnittlich 2 reaktive Seiten.
Die Assoziation von αS2-Casein erfolgt ebenfalls als eine Serie aufeinander folgender Schritte (SNOEREN et al. 1980). Das Maximum der Assoziation bei 20° C und pH 6,7 liegt bei einer Ionenstärke von 0,2, wobei sowohl niedrigere als auch höhere Ionenstärken geringere Assoziation bewirken. Das hydrodynamische Volumen nimmt trotz reduzierter intramolekularer Kräfte, die eigentlich eine Größenabnahme bewirken sollten, mit der Ionenstärke zu. SNOEREN et al. (1980) konnten zeigen, dass dieses Verhalten der speziellen Aminosäuresequenz mit einer Anhäufung von 13 positiven Ladungen am C-Terminale und einem Rest mit hoher negativer Ladung zuzuschreiben ist. Die beiden gegensätzlich geladenen Teile des Moleküls führen zu einer stärkeren intramolekularen elektrostatischen Anziehung und damit zu einer kompakteren Struktur, wenn die Ionenstärke abnimmt. Bei niedrigeren Ionenstärken führen die weitreichenden elektrostatischen Abstoßungen zwischen den in Summe negativ geladenen Molekülen zu einer geringeren Verbindung. Bei mittleren Werten der Ionenstärke wird diese Abstoßung geringer und elektrostatische Wechselwirkungen zwischen dem positiven Ende des einen und dem negativen Rest eines anderen Moleküls αS2-Casein können stattfinden. Eine weitere Erhöhung der Ionenstärke schwächt diese Interaktionen und die Assoziation der Moleküle nimmt wieder ab.
Eine starke Temperaturabhängigkeit ist für die Assoziation von ß-Casein zu beobachten. Bei 4° C liegt es nur in Form von Monomeren vor, aber schon bei 8,5° C ist eine erhebliche Assoziation feststellbar (PAYENS et al. 1963). Tab. 4 gibt die Molekülanzahl in den Assoziaten von ß-Casein bei unterschiedlichen Temperaturen wieder.
Tab. 4: Temperaturabhängigkeit der Monomeranzahl in Polymeren von ß- Casein vom Typ i
β β
i in 0,2 m Na-Phosphatpuffer, pH 6,7 (nach ARIMA et al. 1979)Temp. [° C] n
20 49 15 22 10 12
PAYENS et al. (1963, 1969) ermittelten die folgende Gleichung für das Reaktionsgleichgewicht: i
β β
i i >> 1 .Dieser Typ Assoziationsgleichgewicht entspricht dem von ionischen Detergenzien.
Die Primärstruktur von ß-Casein, mit einem Cluster von ungefähr 20 negativen Ladungen am Anfang der Kette (50 Aminosäuren) und einem sehr hydrophoben Rest ähnelt in ihrem Aufbau anionischen Detergenzien wie Sodium-Dodecyl-Sulfat (SDS).
Auch der Einfluss der Ionenstärke und der Temperatur auf die kritische Micell- Bildungskonzentration ähnelt dem ionischer Detergenzien, nämlich eine Abnahme mit zunehmender Ionenstärke und/oder Temperatur. Mit Hilfe elektronenmikroskopischer Aufnahmen konnte bei 22° C, pH 6,7 und einer Ionenstärke von 0,2 eine bimodale Häufigkeitsverteilung der Partikelgröße mit Maxima um 10-12,5 und 30-37,5 nm festgestellt werden. Unter der Annahme, dass das Partikelgewicht proportional zum Volumen ist, ergibt sich ein Polymerisierungsgrad von 38 (BUCHHEIM u. SCHMIDT 1979). Der für monomeres ß-Casein gefundene Durchmesser von ca. 10 nm ist weit größer als für kompakte globuläre Moleküle dieses Molekulargewichts zu erwarten wäre (ca. 4 nm), was für eine sehr lockere Struktur der ß-Casein-Moleküle spricht.
Untersuchungen zum Assoziationsverhalten von κ-Casein erweisen sich als schwierig, da zum einen Moleküle unterschiedlichen Glykolysierungsgrades zeitgleich vorkommen und zum anderen Aggregation durch Disulfidbrücken erfolgt.
Für die kohlenhydratfreie Fraktion ergibt sich nach Reduktion der Disulfidbrücken dasselbe Assoziationsverhalten wie für ß-Casein (nP1
Pn ; n >> 1). Das κ-Casein- Polymer besteht aus 30 Monomeren und hat einen Durchmesser von 23 nm, wobei Größe und Molekulargewicht durch die Ionenstärke nicht sonderlich beeinflusst werden. Die kritische Micell-Bildungskonzentration wird kleiner, wenn die Ionenstärke zunimmt (VREEMAN 1979). Da die elektrischen Kräfte im κ-Casein klein sind, können sie nicht für die Begrenzung der Micellengröße verantwortlich sein.VREEMAN (1979) vermutete deshalb, dass Raumbedarf oder entropische Abstoßung für die Größenbegrenzung der Micellen verantwortlich sein könnten.
Für die Struktur der Caseinmicellen ist die komplexe Gestaltung zwischen den einzelnen Caseinkomponenten von großer Bedeutung. Die Schwierigkeit der Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen den Molekülen einer Caseinart lässt schon die Komplexität der Wechselwirkungen in den natürlich in Milch vorkommenden Micellen erahnen. Da diese an der Anordnung und damit am Aufbau der Micellen wesentlich beteiligt sind, ist die wahre Struktur nur durch Modelle zu beschreiben, deren Wahrheitsgehalt i.d.R. nur teilweise zu beweisen ist. Micellen sind grob kugelförmige ziemlich voluminöse Aggregate, größtenteils mit einem Durchmesser zwischen 40 und 300 nm, die eine Menge einer dem Milchserum ähnlichen Lösung enthalten. Sie bestehen im wesentlichen aus vier Caseinarten mit einem molaren Verhältnis von αS1:αS2:(β+γ):κ = 4:1:4:1,3 und zu ca. 7 % der Trockenmasse aus anorganischem Material, im wesentlichen Calcium und Phosphat.
Die Micellen zeigen erhebliche Variationen in ihrer Größenverteilung, Struktur und Zusammensetzung (WALSTRA 1989). Die Existenz von Submicellen ist noch nicht definitiv geklärt.
Aus der Arbeit zahlreicher Autoren (u.a. Morr, Slatterry, Schmidt u. Walstra) ist über Jahre hinweg ein Modell der Caseinmicelle entstanden. Danach sind die Micellen annähernd kugelförmig, wobei die Oberfläche nicht glatt ist. Sie werden aus kleineren Untereinheiten, den Submicellen, gebildet, welche vornehmlich Casein enthalten und eine gemischte Zusammensetzung aufweisen. SCHMIDT u. BOTH 1982 konnten an artifiziellen Micellen zeigen, dass κ-Casein an der Oberfläche lokalisiert ist, wohingegen αS -und β-Casein auch im Inneren der Micelle verteilt sind.
Es gibt zwei Haupttypen von Submicellen, der eine besteht überwiegend aus αS- und β-Caseinen und der andere aus αS- und κ-Caseinen (SCHMIDT 1980). Die Submicellen können über kleine Calciumphosphatgruppen, die als Brücke fungieren, verbunden werden (SCHMIDT u. BUCHHEIM 1970). So aggregieren sie bis sie eine Micelle formen, wobei die Submicellen mit den κ-Caseinen außen angelagert sind ihre Ketten des C-terminalen Endes herausragen und eine „haarartige“ Schicht (hairy layer) bilden (HOLT u. HORNE 1996). Diese verhindert sterisch und durch elektrostatische Abstoßung eine weitere Anhäufung von Submicellen und schützt die Micelle vor der Ausflockung. Für das Vorhandensein von Submicellen spricht u.a., dass auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen unterschiedlicher Fixierungs- techniken kleine annähernd kugelige Untereinheiten zu erkennen sind, und die Oberfläche der Micellen dem Aufbau aus Untereinheiten entsprechend uneben ist.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Magermilch lassen freie Partikel in der Größe der Submicellen in der Lösung finden. Ferner zeigen Diffraktionsstudien, d.h.
Untersuchungen der Neutronen- oder Röntgen-Streuung, eine interne Struktur der Micellen, die mit dem Vorhandensein von ca. 15 nm großen Submicellen vereinbar ist. Nur schwer in dieses Modell zu integrieren ist das Auftreten von in der ganzen Micelle verteilten, einige nm großen Regionen mit micellarem Calciumphosphat
