Forskjellig

Kaseinvarianter avgjørende for osteutbyttet

Sammensetningen av kaseinvarianter i mjølka er styrt av gener, og noen kaseinvarianter fungerer bedre i produksjon av ost enn andre.

Siv Skeie

Forsker ved NMBU

siv.skeie@nmbu.no

Roger Abrahamsen

Forsker ved NMBU

roger.abrahamsen@nmbu.no

Jorun Øyaas

Forsker, Tine

jorun.oyaas@tine.no

Melkas proteiner deles vanligvis inn i to grupper: Kaseiner (som danner ost ved ysting) og myseproteiner (serumproteiner, som går ut med mysa). Kaseinene utgjør omtrent 80 prosent og myseproteinene 20 prosent av melkens proteiner. Kasein­ene består av fire hovedgrupper:

  • αs1-kasein (ca. 38 prosent)

  • αs2-kasein (ca. 10 prosent)

  • β-kasein (ca. 32 prosent)

  • κ-kasein (ca. 15 prosent)

Kaseinene er ordnet i det som omtales som kaseinmiceller, der κ-kasein i hovedsak befinner seg på micellenes overflate. κ-kasein har negativ overskuddsladning og dette bidrar til at micellene frastøter hverandre og proteinet i melka lager en såkalt kolloidal løsning.

Koagulering av melk

Ved koagulering av melk ved hjelp av løpe, som er et enzym som splitter κ-kasein i to deler og kaseinmicellen mister sin negative ladning. For å holde seg stabile starter micellene da å koagulere (gå sammen) og danner et tredimensjonalt nettverk som inneslutter melkas fettkuler, og et ostekoagel dannes. Om du ønsker å lese mer om melkeprotein og ysting se: https://www.melk.no/Meierileksikon/Naeringsstoffer/Kaseiner)

Ved syrekoagulering som man bruker ved produksjon av yoghurt og fermentert melk vil syren nøytralisere den negative overskuddsladningen og få melka til å koagulere.

Kasein har ulike genetiske varianter

Det har lenge vært kjent at proteiner i melk kan forekomme i forskjellige genetiske varianter, noe som kan gi forskjeller i melkas sammensetning ved at enkelte genetiske varianter kan gi høyere totalt proteininnhold, høyere kaseininnhold og høyere fettinnhold enn andre varianter. Det foregår stadig en kartlegging av genetiske proteinvarianter i melk fra forskjellige storferaser og i melk fra dyr av samme rase. Det har tidligere vært få studier av hvilke kaseinvarianter NRF-kua har. I 2017 ble det imidlertid ferdigstilt en doktorgradsavhandling med tittel: «Effekt av genetiske melkeproteinvarianter på melkens koaguleringsegenskaper» av Isaya Appelesy Ketto ved NMBU, som var en del av et forskningsprosjekt mellom Tine, Geno og NMBU.

Per dags dato er det genotypet om lag 76 000 dyr i NRF-populasjonen. I resultatene fra genotypingen, som blir presentert i Kukontrollen, får man blant annet informasjon om hvilke kaseinvarianter dyr i besetningen er bærer av. Oksekatalogen vil også etter hvert få på plass denne informasjonen.

Kartlegging av kasein­varianter hos NRF-kyr

Noen kaseinvarianter i melk gir bedre osteutbytte enn andre.

Foto: Tine Mediebank.

Ketto undersøkte i sin studie av 118 NRF kyr ved Ås gård og han fant to varianter av alfakasein (αs1-kasein): B (91,1 prosent av dyrene) og C (8,9 prosent av dyrene).

Det er gjort en endring på måten αS1-kasein blir presentert i Kukontrollen. Tidligere var statusen på alfakasein A og B. Disse skulle være B og C og er nå korrigert.

Når det gjelder beta kasein (β-kasein), har det vist seg at alle kuraser har varianten A2. I NRF-kyrne ved Ås gård fant Ketto at denne varianten forekom oftest (79,9 prosent), men at også variantene A1 (19,1 prosent) og B (1,2 prosent) var til stede i melka.

Det antas at A2-varianten er den opprinnelige, og at A1 har oppstått ved mutasjon. Forskjellen mellom de to er en enkelt aminosyre. A2A2 er den vanligste varianten, og utgjør 64 prosent av alle genotypede dyr i NRF populasjonen. A1A2 utgjør 30 prosent og A1A1 utgjør mindre enn 3 prosent.

Blant de 118 dyrene fra Ås gård forekom det tre genetiske varianter avkappa-kasein (κ-kasein): A (48,3 prosent), B (45,7 prosent) og E (6 prosent).

Det er flest genotypede dyr med bærerstatus AA og BB (henholdsvis 43 prosent og 36 prosent av NRF-populasjonen), mens BE, AB og AE utgjør mindre enn 10 prosent av genotypede dyr i populasjonen.

De genetiske kasein­variantenes påvirkning på melkens koagulering

De individuelle genetiske variantene påvirker koaguleringen, men også kombinasjonen av de ulike genetiske variantene påvirker koaguleringen. Dette er forsøkt vist i Tabell 1.

Tabell 1. Skjematisk oversikt over de genetiske kaseinvariantenes påvirkning på løpe- og syrekoagulering.

Løpekoagulerings egenskaper

Syrekoagulerings egenskaper

Gode

Dårligere

Gode

Dårligere

Kasein varianter (allele)

Alfa C

Kappa B

Beta A1

Alfa A og B

Kappa A og E

Beta A2

Kappa A

Kappa B

Sammensatte genotyper

(alfa – beta - kappa)

BC – A2A2- BB

BB-A2A2-AA

BB-A2A2-BB

BB-A2A2-BE

BB-A2A2-AA

BC-A2A2-BB

BB-A2A2-BB

BB-A2A2-BE

Som tabellen viser gir noen av de mest forekommende variantene dårligere koagulerings­egenskaper enn de som er mindre vanlige, for eksempel gir alfa B dårligere løpegel enn alfa C. Men det er også forskjell på hva som er dårlig, Alfa B gir fortsatt et ok koagel, men dårligere enn C-varianten for løpekoagel eller A-varianten for syrekoagel. ­Imidlertid er det slik at E-variant­en av kappa-kasein ga svært dårlig koagel både ved løpe og syrefelling.

Effekten av de sammen­satte kaseinene

Effekten av de sammensatte kaseinene er illustrert i figur 1, der fastheten og koaguleringshastigheten til et løpekoagel og et syrekoagel med de mest vanlige ­kombinasjonene er målt. Ved måling av løpekoagel benyttes en formagraf, som måler fastheten på koagelet etter 30 minutter, som er vanlig koaguleringstid under osteproduksjon. Ved måling av et syrekoagel brukes et rehometer som registrerer viskositeten (hvor lett en væske flyter).

Figur 1 viser at kombinasjonen BC-A2A2-BB (alfa-, beta- og ­kappa-kaseinvarianter) og BB-A1 A2-AA, markert med røde piler er assosiert med raskere koagulering (lav K20-gul søyle - se forklaringer av koaguleringsbegreper i boksen til høyre) og fastere ­koagel (høy A30 – grå søyle a30). I syrekoagelet er det kombinasjonen BB- A2A2-AA som gir det fasteste koagelet (G60 – blå søyle). Her var det liten forskjell mellom variant­ene i koaguleringshastigheten (GT – orange søyle).

(Se egen boks med forklaring av K20, A30, G30 og GT).

Figur 1: Effekt av sammensatte genetiske varianter av alfa (α), beta (β)- og kappa (κ) kasein på løpe- og syrekoaguleringsegenskaper (se egen boks med forklaring av K20, A30, G30 og GT).

Om kappa-kaseinet inneholdt E-varianten dannet melka et ­svakere koagel både med løpe og med syre. Dette er også vist for andre ­kuraser, og det vil være ønskelig å fjerne E-varianten av κ-kasein.

Figur 1 viser også at noen kombinasjoner gir et godt løpekoagel, men ikke noe godt syrekoagel og vice versa. Et eksempel på dette er kombinasjonen BC-A2A2-BB, mens med BB- A2A2-AA er det omvendt.

K20: Hvor raskt melken koagulerer, dette måles ved å ta tiden fra start koagulering til koagelet oppnår en gitt fasthet.

A30: Hvor fast koagelet er 30 minutter etter løpetilsetning

G60: Fasthet i syrekoagelet.

Dette måles 60 minutter etter tilsetning av glukono delta ­lakton (dette er et stoff som ­frigir syre gradvis, og som simulerer en syrning med ­melkesyrebakterier).

GT: Hvor raskt melken koagu­lerer, dette måles ved å ta ­gjennomsnittet av stignings­tallet til kurven som oppnås i måle­instrumentet fra melken starter å koagulere til melken er koagulert.

Felleskjøpet

Svenske Hushållningssälskapet inngår i et strategisk samarbeid for digitalisering og presisjonslandbruksteknologi sammen med Dataväxt, Lantmännen og Felleskjøpet Agri.