寧夏產區荷斯坦牛乳體細胞數及乳成分影響因素

張海平，王海燕，高 鵬，張 靜，梁秀珍，葛武鵬,*

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西飛天乳業有限公司，陜西 寶雞 721100）

奶牛乳房炎是導致乳業經濟嚴重損失的一種生物性危害因子，其具有較低遺傳力（0.01～0.10），且臨床型乳房炎治愈困難[1-2]。早期監測診斷、積極治療可大幅提高乳產量，降低經濟損失，但隱性乳房炎發病率高，缺乏明顯臨床特征，易發展成為臨床乳房炎[3]。奶牛生產性能測定（dairy herd improvement，DHI）中的牛乳體細胞數（somatic cell count，SCC）可較為準確地反映牛乳質量及奶牛個體的健康狀況[4-5]。SCC檢測評價已被廣泛作為預測乳房炎的可靠指標[6]。研究表明，SCC受到奶牛場、產奶季節、品種及胎次等因素的影響[7-10]。同時，SCC與產奶量和乳成分（乳脂、乳蛋白、乳糖等）具有相關性[11-12]。產奶量、乳中主要成分也受到奶牛場、季節、胎次和泌乳天數等因素的影響。由于少有基于大數據分析評價牛乳SCC及乳中主要成分影響的研究，本研究利用寧夏地區2009年2月—2018年12月7 個規模化牛場的DHI數據，對SCC及產奶量、乳中主要成分等影響因素進行探析，為加強牛場管理、提高產奶量及牛乳品質提供依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

DHI數據均來自寧夏地區，覆蓋7 個牛場的19 020 頭中國荷斯坦牛，時間為2009年2月—2018年12月，共計198 855 次DHI測定記錄。數據內容包括個體號、胎次、產犢日期、測定日期、產奶量（kg/d）、乳脂含量（%）、乳蛋白含量（%）、乳糖含量（%）、乳中干物質含量（%）和體細胞數（104/mL）。

1.2 效應劃分

奶牛場根據DHI記錄數量由高到低編號為1～7；數據來源年份劃分為10 個水平（2009—2018年連續10 年的監測結果）；根據氣候特征將季節劃分為4 個時間段（3—5月、6—8月、9—11月、12—2月）；胎次按照1、2、3、4 胎、大于4 胎次劃分為5 個水平；泌乳期劃分為泌乳天數小于60 d、60～100 d、100～200 d、200～300 d、300～400 d、大于400 d共6 個時段；SCC分為小于10×104/mL、10×104～20×104/mL、20×104～30×104/mL、30×104～50×104/mL、大于50×104/mL共5 個等級。

1.3 數據處理

利用Excel軟件對DHI數據進行匯總及歸類整理。采用Minitab 18.0軟件計算奶牛場、測定年份、測定季節、胎次、產犢月份、泌乳期與SCC、產奶量及乳中主要成分間的皮爾遜（Pearson）相關系數，分析各因素與SCC、產奶量及乳中主要成分間可能存在的關聯。結果以平均值±標準差表示，以P＜0.05為顯著水平，以P＜0.01為極顯著水平。

2 結果與分析

2.1 不同因素對寧夏地區荷斯坦牛乳SCC的影響

表1 SCC、產奶量及乳成分基本統計量Table 1 Basic statistics of SCC, milk yield and milk composition

由表1可知：標準差和變異系數體現了SCC的離散和變異程度；偏度為8.9，表明SCC數據分布的偏斜程度較大并為正偏離，峰度度量了SCC數據分布的尾部厚度，二者反映了SCC數據的分布形狀。

表2 SCC與不同影響因素的相關系數Table 2 Correlation coefficient between SCC and different factors

圖1 不同奶牛場中牛乳的SCC變化Fig. 1 Changes in SCC of milk from different farms

圖2 不同測定年份牛乳的SCC變化Fig. 2 Annual changes in SCC of different milk samples

由表2及圖1～6可知，通過相關性分析得出，SCC與奶牛場呈極顯著負相關（r=－0.855，P＜0.01），其中6、7號奶牛場SCC水平較低可能是由于包含較少早年DHI數據，同時牛場管理水平差異對SCC也有一定影響（圖1）。SCC與測定年份呈顯著負相關（r=－0.811，P＜0.05），自2010年以來，SCC隨著年份增加而降低（圖2），說明近年來隨著奶牛場管理水平提高，SCC水平逐年下降。測定季節為夏季時，牛乳中SCC低于其他季節（圖3），與祝宇等[13]研究發現的夏季SCC水平較高相反，這可能是由于寧夏地區夏季氣溫適宜且較為干燥，不同于昆明地區夏季潮濕多雨，微生物極易繁殖。SCC與胎次呈顯著正相關（r=0.904，P＜0.05），隨著胎次的增加，SCC呈上升趨勢（圖4），與黃春華等[14]的研究結果一致。隨著胎次的增加，奶牛乳房長期受到擠奶擠壓，乳房損傷較多，且經產奶牛對各種疾病的抵抗力下降，患病率隨之升高，導致乳中SCC增加[15-16]。SCC與產犢月份呈顯著負相關（r=－0.639，P＜0.05），產犢月份為12月時，牛乳中SCC最低，產犢月份為1月時最高（圖5）。SCC在泌乳中期水平較低（圖6），自第2個泌乳時段后，牛乳中SCC隨泌乳時間的增加而增加，在泌乳末期達到較高水平，在泌乳前中期（泌乳時間200 d以內）SCC較低，說明牛場干奶期乳房炎治療效果較好，之后SCC隨著泌乳時間的增加而增加，其中奶廳環境、擠奶操作、擠奶程序等是造成SCC升高的主要因素，當泌乳時間超過400 d時，SCC最高，與王相根[17]、孫宇[18]、劉丹丹[19]等的研究結果相符。

圖3 不同測定季節牛乳的SCC變化Fig. 3 Seasonal changes in SCC of different milk samples

圖4 不同胎次牛乳的SCC變化Fig. 4 Changes in SCC of milk with parity

圖5 不同產犢月份牛乳的SCC變化Fig. 5 Changes in SCC of milk with calving month

圖6 不同泌乳階段牛乳的SCC變化Fig. 6 Changes in SCC of milk with lactation length

2.2 不同因素對寧夏地區荷斯坦牛產奶量及乳中主要成分的影響

2.2.1 SCC對產奶量及乳成分的影響

表3 SCC與產奶量及乳中主要成分的相關系數Table 3 Correlation coefficient between SCC and milk yield and main milk components

圖7 不同SCC下產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 7 Changes in milk yield and main milk components as a function of SCC

由表3及圖7可知，SCC與產奶量呈極顯著負相關（r=－0.983，P＜0.01），產奶量隨SCC升高而降低，與Litwinczuk等[20]研究結果一致，SCC作為診斷奶牛患有乳房炎的依據，患病的可能性及程度隨著SCC升高而增加，當奶牛患有乳房炎時，乳腺組織受到一定損傷，分泌機能失調，導致奶牛產奶量下降[21-23]。SCC與乳糖含量呈極顯著負相關（r=－0.988，P＜0.01），與乳脂含量（r=0.898）、乳蛋白含量（r=0.942）和乳中干物質含量（r=0.967）均呈顯著正相關（P＜0.05）。乳糖含量隨SCC升高而降低，這可能是由于乳腺上皮細胞載體被破壞，造成牛乳乳糖流失[13]。乳脂含量、乳中干物質含量隨SCC升高而增加可能是由于泌乳量減少，濃縮效應彌補乳脂合成和分泌的降低[24]，使得乳脂含量、乳中干物質含量升高。乳蛋白含量隨SCC升高而增加，可能是由于乳腺受外界細菌感染時，機體的免疫系統啟動，乳中免疫球蛋白的含量急劇上升[25]。

2.2.2 環境因素對產奶量及乳成分的影響

項目 產奶量/（kg/d）乳脂含量/%乳蛋白含量/%乳糖含量/%乳中干物質含量/%奶牛場 r 0.831 －0.044 －0.096 －0.635 0.326 P 0.020* 0.925 0.838 0.126 0.475測定年份r 0.935 －0.763 －0.449 0.837 －0.765 P 0.000** 0.010* 0.193 0.003** 0.010*測定季節r －0.996 0.865 0.833 －0.560 0.470 P 0.004** 0.167 0.167 0.440 0.530

表5 不同奶牛場產奶量及乳中主要成分的基本統計量Table 5 Basic statistics of milk yield and main milk components in different farms

由表4可知，奶牛場僅與產奶量具有顯著相關性（r=0.831，P＜0.05）。由表5可知，7號奶牛場產奶量最高，7 個奶牛場的地理位置較接近，氣候條件差異不大，而各牛場間產奶量及乳成分存在差異，這可能是由牛只遺傳素質、胎次組成和飼養管理水平不同造成的，因此，提高牛群的遺傳素質、科學繁殖水平及生產管理水平十分重要[26]。

由表4及圖8可知，測定年份與產奶量呈極顯著正相關（r=0.935，P＜0.01），產奶量隨測定年份增加而升高，說明近年來牛場的生產管理水平不斷提高。測定年份與乳脂含量呈顯著負相關（r=－0.763，P＜0.05），乳脂含量隨年份增加呈下降趨勢。測定年份與乳蛋白含量無顯著相關性，但乳蛋白含量隨年份增加而下降。測定年份與乳糖含量呈極顯著正相關（r=0.837，P＜0.01），乳糖含量隨年份增加而上升。測定年份與乳中干物質含量呈顯著負相關（r=－0.765，P＜0.05），乳中干物質含量大體上呈先上升后下降的趨勢，與王愛芳等[27]的研究結果一致。由表4及圖9可知，測定季節與產奶量具有極顯著負相關性（r=－0.996，P＜0.01），春季產奶量最高，冬季產奶量最低。不同季節乳糖含量基本不變，乳脂含量、乳蛋白含量、乳中干物質含量均在夏季最低，這可能是由于夏季奶牛易產生熱應激反應，采食量及各項生理指標下降[28]，奶牛飲水量升高，乳脂含量、乳蛋白含量、乳中干物質含量相應降低。

圖8 不同測定年份產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 8 Annual changes in milk yield and main milk components

圖9 不同測定季節產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 9 Seasonal changes in milk yield and main milk components

2.2.3 奶牛自身因素對產奶量及乳中主要成分的影響

表6 產奶量及乳中主要成分與牛自身不同影響因素的相關系數Table 6 Correlation coefficient between milk yield and main milk components and cow's own factors

由表6及圖10可知，胎次與產奶量的關系呈一定規律性，奶牛頭胎產奶量較低，隨著胎次的增加，產奶量增加，3 胎時產奶量最高，之后隨胎次增加產奶量下降，與魏鵬飛等[29]研究結果相一致。奶牛的泌乳量隨奶牛的生長發育而增加，第1胎時由于奶牛處于生長發育階段，因此產奶量較低，之后隨著年齡和胎次的增長，奶牛泌乳系統發育健全，產奶量逐漸增加，但到第3胎達到高峰后，隨著奶牛胎次和擠奶次數的增加，奶牛免疫力下降，患病幾率逐漸增加，產奶量又開始下降[30-31]。乳脂含量隨胎次升高而降低，5 胎及以上牛乳脂含量最高；胎次與乳蛋白含量呈極顯著正相關（r=0.966，P＜0.01），5 胎及以上牛乳蛋白含量最高，但乳脂含量及乳蛋白含量均變化較小，且均在高胎次時達到較高值，與魏鵬飛等[29]的研究結果一致，但與魏琳琳等[31]的研究結果不相符，這可能是由于產奶量對乳脂含量和乳蛋白含量影響較大。乳糖含量隨胎次的增加先升后降，4 胎牛牛乳中乳糖含量最高，這可能是由于隨胎次增加，奶牛泌乳系統發育健全，乳糖分泌量升高，到第4胎達到最高值后，乳房易受到損傷，導致乳糖分泌量降低。乳中干物質含量隨胎次的增加先下降后上升，4 胎牛牛乳中干物質含量最低，第5胎及以上牛乳中干物質含量升高可能是由于濃縮效應。

圖10 不同胎次產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 10 Changes in milk yield and main milk components in different parities

圖11 不同測定季節產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 11 Seasonal changes in milk yield and main milk components

由表6及圖11可知，夏季產犢的奶牛產奶量最低，這是由于熱應激及高溫導致機體抗病能力減弱，易引發乳房炎，使產奶量大幅降低，3月產犢的奶牛產奶量最高。乳脂含量、乳蛋白含量、乳糖含量及乳中干物質含量與產犢月份無顯著相關性，但隨產犢月份變化而波動。產犢月份對產奶量及乳成分的影響受到地域、氣候條件、奶牛飼喂方式等條件的限制[32-33]。

圖12 不同泌乳時間產奶量及乳中主要成分的變化Fig. 12 Changes in milk yield and main milk components with lactation length

由表6及圖12可知，泌乳期與產奶量呈極顯著負相關（r=－0.932，P＜0.01），隨著泌乳時間增加，奶牛產奶量表現為先增加后降少的趨勢，在60～100 d達到產奶高峰，高峰過后產奶量下降，與劉丹丹等[19]的研究結果相符。泌乳期與乳脂含量呈顯著正相關（r=0.815，P＜0.05），與乳中干物質含量呈顯著正相關（r=0.876，P＜0.05），泌乳早期（泌乳時間小于60 d）乳脂含量較高，60～100 d時乳脂含量降到最低，100 d以后乳脂含量持續增加，這可能是由于奶牛產犢前2 個月的干奶期內奶牛停止泌乳，圍產期后期進行適當補飼，乳腺細胞得以修復，導致產后泌乳早期乳脂含量處于較高水平[34]，之后隨著泌乳早期產奶量快速增加，機體處于能量負平衡狀態，同時從干奶期到泌乳早期日糧結構變化較大，瘤胃不能適應日糧結構，進而容易造成代謝紊亂和消化問題，乳脂含量和乳中干物質含量快速下降，而泌乳中期瘤胃功能逐漸適應，采食量增加，乳脂含量和乳中干物質含量恢復增長[19]。泌乳期與乳蛋白含量呈顯著正相關（r=0.970，P＜0.01），整個泌乳周期內乳蛋白含量持續增加，泌乳早期乳蛋白含量增長較緩慢，這可能與泌乳早期機體處于能量負平衡狀態有關[19]，泌乳中期及晚期乳蛋白含量增長較快，但增幅仍低于乳脂含量，與王若勇[35]、Lainé[36]、Olori[37]等的研究結果相符。在整個泌乳周期內，乳糖含量變化不明顯。

3 結 論

奶牛場、測定年份、產犢月份與寧夏地區2009—2018年中國荷斯坦牛SCC具有顯著負相關性（P＜0.05），胎次與SCC具有顯著正相關性（P＜0.05），SCC隨測定季節變化而波動，SCC隨泌乳期變化的趨勢為先降低后升高；產奶量、乳糖含量與SCC具有極顯著負相關性（P＜0.01），乳脂含量、乳蛋白含量、乳中干物質含量與SCC具有顯著正相關性（P＜0.05），產奶量和乳中主要營養成分均會受到環境因素（奶牛場、測定年份、測定季節）及奶牛自身因素（胎次、產犢季節、泌乳階段）的影響。