Determination of protein content and fatty acid profile in milk of Girgentana goat breed for evaluation of nutritional characteristics of dairy products

Goat casein genes showed high polymorphism, which influences not only the quantity of caseins in milk but also the structural and nutritional characteristics and technological properties of milk. One of the aims of this thesis was to separate and quantify the most common allelic variants of caseins in milk of Girgentana goat breed, a Sicilian autochthonous breed, and to evaluate the effect of casein polymorphisms on casein content. The genotypes and, therefore, the alleles at different casein genes were detected using PCR, PCR-RFLP, AS-PCR protocols and sequencing analysis. Milk samples were prepared following the method proposed by Bobe et al. (1998) and analyzed by RP-HPLC method. A reversed-phase analytical column C8 (Zorbax 300SB-C8 RP, 3.5µm, 300Å, 150×4.6 I.D.) was used and the detection was made at wavelength of 214 nm. The procedure was developed using individual raw milk samples of Girgentana goat breed. For calibration experiments, pure genetic variants were extracted from individual milk samples of animals with known genotypes, considering that commercial standards for goat allelic variants were not available. In particular, were used animals with AA, BB, FF and NN genotypes at alphas1-casein; CC and C'C' genotypes at beta-casein; AA and FF genotypes at alphas2-casein; and AA and BB genotypes at kappa-casein. Method validation consisted in testing linearity, repeatability, reproducibility and accuracy. A linear relationship between the concentrations of proteins and peak areas was observed over the concentration range, with low detection limits. Repeatability and reproducibility were satisfactory for both retention times and peak areas. Another aim of this thesis was to investigate the interactions between nutrition and the genotype at s1-casein locus (CSN1S1) in goats, evaluating the impact of fresh forage-based diets and an energy supplement on the casein and fatty acid (FA) profiles of milk from Girgentana goat breed. Twelve goats were selected for having the same genotype at the s2-casein, β-casein, and κ-casein loci and differing in the CSN1S1 genotype: homozygous for strong alleles (AA) or heterozygous for strong and weak alleles (AF). Goats of each genotype were divided into three groups and, according to a 3×3 Latin square design, fed ad libitum with three diets: Sulla fresh forage (SFF), SFF plus 800 g/d of barley (SFB), mixed hay plus 800 g/d of barley (MHB).

I geni delle caseine caprine mostrano un elevato polimorfismo, che influenza non solo la quantità di caseine nel latte ma anche le caratteristiche strutturali e nutrizionali e le proprietà tecnologiche del latte. Uno degli obiettivi di questa tesi è stato quello di separare e quantificare le più comuni varianti alleliche caseiniche nel latte di capra di razza Girgentana, una razza autoctona siciliana, e di valutare l’effetto dei polimorfismi caseinici sul contenuto di caseina nel latte. I genotipi e, quindi, gli alleli ai diversi geni delle caseine sono stati rilevati utilizzando protocolli di PCR, PCR-RFLP, AS-PCR e analisi di sequenziamento. I campioni di latte sono stati preparati seguendo il metodo proposto da Bobé et al. (1998) e analizzati mediante metodo RP- HPLC. È stata utilizzata una colonna analitica in fase inversa C8 (Zorbax 300SB - C8 RP, 3.5μm, 300A, 150 × 4.6 ID ) e la rilevazione è stata effettuata ad una lunghezza d'onda di 214 nm. La procedura è stata sviluppata utilizzando campioni di latte individuale crudo di capre di razza Girgentana. Per gli esperimenti di calibrazione, le varianti genetiche pure sono state estratte da campioni di latte individuale di animali con genotipo noto, in quanto commercialmente non erano disponibili le varianti alleliche estratte da latte caprino. In particolare, sono stati utilizzati animali con genotipo alla alphas1-caseina AA, BB, FF e NN, genotipo alla beta-caseina CC e C'C', genotipo alla alphas2-caseina AA e FF, e genotipo alla kappa-caseina AA e BB. La validazione del metodo prevedeva il test di linearità e le stima di ripetibilità, riproducibilità e precisione. Una relazione lineare è stata osservata tra le concentrazioni delle proteine e le aree sottese dal picco nell’intervallo di concentrazione in analisi, con l’ottenimento di limiti di rilevabilità bassi. La ripetibilità e riproducibilità sono risultate soddisfacenti sia per i tempi di ritenzione e che per le aree sottese ai picchi. Un altro obiettivo di questa tesi è stato quello di studiare le interazioni tra nutrizione e genotipo al locus dell’s1-caseina (CSN1S1) caprina, valutando l’impatto delle diete a base di foraggio fresco e di un supplemento energetico sui profili di caseina e di acidi grassi (FA) nel latte di capra di razza Girgentana. Dodici capre sono state selezionate aventi lo stesso genotipo ai loci di s2-caseina, β-caseina e κ-caseina, e differente genotipo alla CSN1S1: omozigote per alleli forti (AA) o eterozigoti per alleli forti e deboli (AF). Le capre di ciascun genotipo sono state divise in tre gruppi e alimentate ad libitum con tre diete, secondo un disegno di quadrato Latino 3×3: foraggio fresco, Sulla, (SFF), SFF più 800 g/d di orzo (SFB), fieno misto più 800 g /d di orzo (MHB).