Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

In the recent decade, locally produced food has gained in interest among Swedish consumers. Consumer values for buying local food has to do with concerns about diversity, purity and authenticity of food as well as a desire to support rural areas. One type of product that has gained in interest is locally produced goat cheese. The goat industry in Sweden is small scaled, however, steadily increasing. In goats, the CSN1S1 gene regulates the expression of the protein αS1-casein (αS1-CN). This casein has been found to be important for the cheese yield. Over the years, breeding animals have been imported to Sweden from Norway. Historically a high frequency of the Norwegian goat population carried a polymorphism at the CSN1S1 gene. This polymorphism, called the Norwegian null allele (D), leads to zero or heavily reduced expression of αS1-CN. Consequently, in Sweden, the number of goats homozygous for the Norwegian null allele, increased dramatically. This study aimed to investigate how the expression of αS1-CN and the genetic profile of the CSN1S1 gene influence the proteolytic activity and milk composition of milk from Swedish dairy goats. Within the study, milk samples from 75 goats were analysed for total proteolysis, plasmin activity (PL) and plasminogen derived activity (PG). Total proteolysis was determined by a luminescent method, measuring the amount of free terminal amino groups present in the milk. For PL and PG analysis, a spectrophotometric method with chromogenic substrate was used, where PG was activated with urokinase. The results for gross composition, somatic cell count, protein profile and genotype were also included in this investigation. Milk samples were grouped according to level of αS1-CN (low 0-6.9% and medium-high 7-25% of total protein) and genotype (DD, DG and DA/AG/AA). For the statistical analysis, Pearson and Spearman correlations were applied. The groups were compared with two-sample T-test and one-way ANOVA. The frequency of individuals homozygous for the Norwegian null allele (DD) was 58%, and only 15% of the studied goats carried an A allele. A significant association was found between the level of αS1-CN in the milk and allele combination (p <0.001). Moreover, a significant positive correlation was found between αS1-CN with total protein (p ≤ 0.001). Total protein was negatively correlated with total proteolysis (p ≤ 0.001) and PG (p ≤ 0.01) and positively correlated with PL (p ≤ 0.05). However, no correlation between total proteolysis and PL was found. SCC, pH and FFA were significantly higher among the genotype homozygous for the null allele (DD) compared to genotypes with an A allele (p ≤ 0.05). This may have effects on milk processability and the sensory properties of the processed dairy product. Further research is needed to understand the relationship between αS1-CN and proteolytic activity, for example including additional parameters within the plasmin-plasminogen system such as the activity of plasminogen activators and plasmin inactivators. In addition, the bacterial status of the milk could be included.

Lokalt och småskaligt producerad mat har under de senaste åren erhållit ett ökat intresse hos de svenska konsumenterna. De värderingar som är drivande för att köpa lokalt producerad mat har bland annat att göra med mångfald och autenticitet, samt att konsumenten vill stödja landsbygden. En produkt med en ökad efterfrågan är lokalt producerad getost. Den svenska getindustrin är småskalig men har en uppåtgående trend. Hos getter finns en gen, CSN1S1, som reglerar uttrycket av proteinet αS1-kasein (αS1-CN). Detta kasein har i studier observerats vara gynnsamt för ostutbytet. Avelsdjur har förts från Norge till Sverige varför den svenska lantrasen är nära besläktad med den norska getpopulationen. Historiskt har en hög andel av den norska getpopulationen burit på en mutation i αS1-CN genen. Som en konsekvens, har antalet getter med den norska genvarianten ökat kraftigt inom den svenska getstammen. Denna studie syftade till att undersöka hur uttrycket av αS1-CN och den genetiska profilen av genen CSN1S1 påverkar proteolytisk aktivitet och mjölksammansättning i mjölk från svenska getter. Studien inkluderade mjölkprover från 75 getter som analyserades för totalproteolys samt aktivitet av plasmin (PL) och plasminogen (PG). Totalproteolys bestämdes med en luminiscensmetod genom att mäta mängden fria, terminala aminogrupper i mjölken. För PL och PG användes en spektrofotometrisk metod och ett kromogent substrat, varvid PG aktiverades med urokinas. Resultat för mjölksammansättning, somatiska celltal, proteinprofil och genotyp inkluderades också i denna undersökning. Mjölkproverna grupperades utifrån mängden αS1-CN i mjölken (låg 0-6,9% och medium-high 7-25% av totalprotein) och genotyp (DD, DG och DA/AG/AA). I den statistiska analysen testades korrelationer med Pearson och Spearman. Skillnad mellan grupper testades med t-test och envägs ANOVA. Andelen individer som var homozygoter för den norska null-allelen var 58% och endast 15% av individerna bar på en A-allel. Ett signifikant förhållande observerades mellan mängd αS1-CN i mjölken och kombinationen av alleler (p <0,001). Vidare observerades en positiv korrelation mellan αS1-CN och totalprotein (p ≤ 0,001). Totalprotein uppvisade en negativ korrelation med totalproteolys (p ≤ 0,001) och PG (p ≤ 0,01) och en positiv korrelation med PL (p ≤ 0,05). Studien kunde inte påvisa en korrelation mellan totalproteolys och plasmin. Medelvärdena för somatiskt celltal, pH-värde och fria fettsyror var signifikant högre i gruppen som var homozygoter för null-allelen (DD) jämfört med gruppen med A-alleler (p ≤ 0,05). Resultatet kan ha effekt på mjölkens lämplighet för vidare förädling samt för sensoriska egenskaper hos slutprodukten. Ytterligare studier krävs för att förstå relationen mellan αS1-CN och proteolytisk aktivitet. Ett förslag är att inkludera fler parametrar så som aktiviteten av aktivatorer av plasminogen samt inhibitorer av plasmin. Vidare bör även den mikrobiologiska statusen för mjölken inkluderas i framtida studier.