中國(guó)荷斯坦牛乳中非脂乳固體及其組分的變化規(guī)律

張慧敏，朱小瑞，邢世宇，王文強(qiáng)，楊章平，劉 洵，岑 寧，毛永江＊

（1.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225009；2.徐州萬(wàn)荷奶業(yè)專(zhuān)業(yè)合作社，江蘇徐州221113）

牛奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，富含脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、無(wú)機(jī)鹽和維生素等，目前已成為人類(lèi)重要的營(yíng)養(yǎng)食品之一。由于牛奶的化學(xué)成分十分復(fù)雜，一般可分為水分和總固體兩部分，其中總固體包括脂肪和非脂乳固體（Solid Non Fat，SNF）。SNF 可由總固體含量減去脂肪含量而得，是原料乳質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要檢測(cè)項(xiàng)目［1］。乳中SNF 的變化主要取決于乳糖和乳蛋白的變動(dòng)。近年來(lái)，世界各地的研究者們對(duì)SNF的主要組分（乳糖和乳蛋白）進(jìn)行了部分研究，發(fā)現(xiàn)影響其含量的因素很多，主要分為營(yíng)養(yǎng)因素（飼糧組成）和非營(yíng)養(yǎng)因素。其中，非營(yíng)養(yǎng)因素主要包括飼養(yǎng)管理、奶牛的生理階段、產(chǎn)奶量、采樣方法和時(shí)間、季節(jié)等［2］。田樹(shù)清等［3］選取30頭中國(guó)荷斯坦奶牛進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著胎次的增加，乳糖有降低的趨勢(shì)，且在不同的泌乳階段乳糖含量也不同。黃文明等［4］則認(rèn)為乳糖含量比較穩(wěn)定，在整個(gè)泌乳周期內(nèi)變動(dòng)不大。常玲玲等［5］發(fā)現(xiàn)自然月份、產(chǎn)犢季節(jié)、泌乳期和胎次對(duì)乳蛋白含量的影響極顯著。然而，對(duì)于SNF、乳糖及乳蛋白三者的變化趨勢(shì)以及交互影響的相關(guān)研究尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

2014年我國(guó)荷斯坦牛接近1000 萬(wàn)頭，牛奶產(chǎn)量達(dá)3.725×104t，已成為世界第三大產(chǎn)奶國(guó)。但是我國(guó)人均牛奶量?jī)H是世界平均水平的1／3，同時(shí)我國(guó)生鮮乳的品質(zhì)低，乳蛋白含量普遍低于發(fā)達(dá)國(guó)家10%以上。隨著人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越趨向于選擇營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高的牛奶。因此如何提高原料乳中的SNF 是乳制品行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。本研究收集了江蘇某大型奶牛場(chǎng)5008頭中國(guó)荷斯坦奶牛2010年到2013年間131132條DHI記錄，擬系統(tǒng)分析SNF、乳糖及乳蛋白含量與年度、季節(jié)、產(chǎn)犢季節(jié)、泌乳月和胎次的關(guān)系，掌握三者的變化規(guī)律以及交互影響，為今后原料乳成分的調(diào)控提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)來(lái)源于江蘇某大型奶牛場(chǎng)5008頭中國(guó)荷斯坦牛2010年1月到2013年12月共4年度151 286條DHI測(cè)定日記錄。該記錄包括牛號(hào)、胎次、測(cè)定日期、日產(chǎn)奶量、乳脂含量、乳蛋白含量、乳糖含量、SNF等指標(biāo)。為保證結(jié)果的可靠性，數(shù)據(jù)不完整的記錄不納入分析，同時(shí)對(duì)DHI測(cè)定日記錄作如下限定：泌乳時(shí)間為產(chǎn)后第7天到365天，測(cè)定日產(chǎn)奶量為2～60kg，乳脂含量為2%～7%，乳蛋白含量為2%～6%，乳糖含量為2%～6%，SNF含量為3%～16%。經(jīng)篩選，DHI測(cè)定日記錄數(shù)從原來(lái)的151 286條減少到131 132條。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 16.0的一般線(xiàn)性模型（General Linear Model）分析不同因素對(duì)MUN 值的影響：

Y＝μ＋y＋s＋cs＋mm＋p＋e

式中：Y 為SNF、乳糖、乳蛋白含量的觀(guān)察值；μ為總體均值，y為年度的固定效應(yīng)，s為測(cè)試季節(jié)的固定效應(yīng)，cs為泌乳牛本胎次產(chǎn)犢季節(jié)的固定效應(yīng)，mm 為泌乳月的固定效應(yīng)，p 為胎次的固定效應(yīng)，e為殘差效應(yīng)。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，季節(jié)劃分如下：3～5月為春季，6～8為夏季，9～11為秋季，12月到下一年2月為冬季；泌乳月則根據(jù)產(chǎn)犢日期和泌乳天數(shù)進(jìn)行劃分，每30d為一個(gè)泌乳月，共分為13個(gè)泌乳月；一胎牛、二胎牛各為一個(gè)組，三胎及以上奶牛為一個(gè)組（簡(jiǎn)稱(chēng)“三胎?！保Ｓ肔SD 法對(duì)不同因素和水平的SNF、乳糖、乳蛋白含量進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

該奶牛場(chǎng)的SNF、乳糖及乳蛋白的含量分別為（9.45±0.67）%、（4.94±0.26）% 和（3.33±0.38）%。不同年度、測(cè)試季節(jié)、產(chǎn)犢季節(jié)、泌乳月及胎次對(duì)這三個(gè)指標(biāo)的F檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，以上因素對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。

2.1 不同年度對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

不同測(cè)試年度間SNF、乳糖及乳蛋白含量差異顯著（P＜0.05）。三個(gè)指標(biāo)在測(cè)試年度內(nèi)的變化規(guī)律略有不同。其中，2012年的SNF 含量顯著高于其余幾個(gè)年度，而乳糖和乳蛋白含量則在2011年時(shí)最高。SNF和乳蛋白含量均在2010年時(shí)最低，而乳糖含量則在2012年時(shí)最低。

2.2 不同測(cè)試季節(jié)對(duì)牛奶中SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

不同測(cè)試季節(jié)對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響見(jiàn)表1。由表1可知，SNF含量在冬季時(shí)最高，春季時(shí)最低，夏秋兩季差異不顯著（P＞0.05）。但乳蛋白的變化規(guī)律與此不同，乳蛋白含量在春季時(shí)顯著高于其它季節(jié)，夏季有所下降，冬季與夏季基本持平，秋季時(shí)最低。乳糖同SNF 一樣，也在冬季時(shí)顯著高于其它季節(jié)，但在夏季時(shí)最低。

2.3 不同產(chǎn)犢季節(jié)對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

由表1 知，SNF 及乳蛋白的變化規(guī)律相同，均在夏季時(shí)最高，秋季次之，春季時(shí)最低，但春冬兩季產(chǎn)犢的乳蛋白含量差異不顯著。雖然乳糖含量也在春季產(chǎn)犢時(shí)最低，但隨后逐漸升高，在秋季時(shí)達(dá)到最高值，且夏冬兩季產(chǎn)犢的乳糖含量差異不顯著。

2.4 不同泌乳月對(duì)牛奶中SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

由表1知，SNF和乳蛋白含量在不同泌乳月的變化趨勢(shì)相似，前2個(gè)泌乳月有下降的趨勢(shì)，均在第2個(gè)泌乳月時(shí)顯著低于其余月份，隨后逐漸上升，分別在第12、13個(gè)泌乳月時(shí)達(dá)到最高值。而乳糖含量的變化趨勢(shì)與此相反，前2個(gè)泌乳月有緩慢上升的趨勢(shì)，并在第3個(gè)泌乳月時(shí)達(dá)到最高值，隨后逐漸下降，在第13個(gè)泌乳月時(shí)達(dá)到最低。方差分析可知，SNF含量在第1、8、9 泌乳月間、第6、7 泌乳月間、第10、11泌乳月間差異不顯著，其余各泌乳月間差異顯著；乳糖含量在第1、9泌乳月間、第2、5泌乳月間、第12、13泌乳月間差異不顯著，其余各泌乳月間差異顯著；乳蛋白含量?jī)H在第6、7泌乳月間差異不顯著，其余各泌乳月間差異顯著。

2.5 不同胎次對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

不同胎次間SNF、乳糖及乳蛋白含量差異顯著（P＜0.05）。SNF和乳蛋白含量在不同胎次間的變化趨勢(shì)相似，均在第二胎時(shí)最高，但SNF 在第一胎時(shí)最低，乳蛋白則在第三胎時(shí)最低。隨著胎次的增加，乳糖含量逐漸降低，即第一胎時(shí)最高，第三胎時(shí)最低。

表1 不同因素和水平SNF、乳糖及乳蛋白的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及F檢驗(yàn)Table 1 Mean，standard error and F test of SNF，lactose and milk protein for different factors and levels

2.6 SNF、乳糖、乳蛋白與其它泌乳性狀的相關(guān)性

SNF含量與其它泌乳性狀的相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果（表2）顯示：SNF 與乳糖、乳蛋白、乳脂、脂蛋白比、總固體及尿素氮（Milk Urea Nitrogen，MUN）呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.202、0.645、0.534、0.158、0.847和0.162；而與測(cè)定日產(chǎn)奶量、乳中體細(xì)胞數(shù)及SCS 呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.152、－0.035及－0.017。與SNF的分析結(jié)果不同，乳糖同乳蛋白、乳脂呈顯著負(fù)相關(guān)，而與日產(chǎn)奶量呈顯著正相關(guān)。乳蛋白同脂蛋白比、MUN 呈顯著負(fù)相關(guān)，而與體細(xì)胞數(shù)及SCS 呈顯著正相關(guān)，其余相關(guān)性分析結(jié)果與SNF相一致。

表2 SNF、乳糖、乳蛋白與其它泌乳性狀的相關(guān)系數(shù)Table 2 The correlation coefficient of SNF，lactose，milk protein with other lactation traits

3 討論

原料乳是一切乳制品的源頭，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到乳制品的質(zhì)量，原料乳中的SNF主要包括乳糖、乳蛋白、無(wú)機(jī)鹽、維生素以及一些乳中的內(nèi)源酶等，它的含量是衡量牛奶質(zhì)量的重要指標(biāo)。為此，我國(guó)的原料乳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，原料乳中SNF含量不得低于8.3%［6］。而在本研究中，SNF 含量為（9.45±0.67）%，符合國(guó)家規(guī)定，表明測(cè)試奶牛場(chǎng)的原料乳質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

乳中SNF的變化是受多種成分影響的，其中受乳糖、乳蛋白的影響較大。牛奶中的碳水化合物主要是乳糖，其甜度僅為蔗糖的1／5，是維持滲透壓的主要成分。乳糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了牛奶中的其他碳水化合物，含量可達(dá)到4.5% ～5.0%，平均為4.7%［7］。而在本研究中，乳糖的含量為（4.94±0.26）%，在正常范圍之內(nèi)。在原料乳成分中，蛋白質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)上具有舉足輕重的意義，蛋白質(zhì)是牛奶的主要成分，乳蛋白含量在2.8%～3.8%，平均為3.3%［3］。而在本研究中，乳蛋白的含量為（3.33±0.38）%，雖符合國(guó)家規(guī)定，但稍低于新西蘭（3.7%）和荷蘭（3.5%）等奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生鮮乳中乳蛋白含量的標(biāo)準(zhǔn)［8］。

3.1 不同年度對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

該奶牛場(chǎng)不同年度間SNF、乳糖及乳蛋白含量的差異水平顯著，且在所測(cè)的4個(gè)年度內(nèi)，三個(gè)指標(biāo)總體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。2011年的乳糖和乳蛋白含量顯著高于其余幾個(gè)年度，但SNF含量卻不是最高的，這可能與奶牛場(chǎng)在2011年調(diào)整了日糧配方有關(guān)。研究表明通過(guò)飼料營(yíng)養(yǎng)調(diào)控改善牛奶成分時(shí)，在提高牛奶中某一指標(biāo)濃度的同時(shí)往往會(huì)降低另一指標(biāo)的含量，不同成分合成途徑中可能存在拮抗作用［9］。

3.2 不同測(cè)試季節(jié)對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

在四個(gè)測(cè)試季節(jié)中，SNF 含量呈現(xiàn)逐漸上升的變化趨勢(shì)，而乳糖和乳蛋白含量則呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，其中SNF 和乳糖含量均在冬季時(shí)最高，分別在春、夏兩季最低，但乳蛋白含量在春季時(shí)最高，秋季時(shí)最低。這種變化可能與溫度調(diào)控相關(guān)，隨著溫度的上升，奶牛的采食量下降，往往使乳中SNF及乳糖含量有所降低，而溫度下降后，奶牛熱應(yīng)激減少，舒適度提高，乳中各種營(yíng)養(yǎng)成分也隨之提高，所以在冬季達(dá)到較高水平。此外，由于季節(jié)變化導(dǎo)致牧草供應(yīng)情況改變，從而改變了日糧的營(yíng)養(yǎng)組成［10］，因此最終會(huì)引起各種營(yíng)養(yǎng)成分含量的變化。

本研究所得的乳蛋白含量變化趨勢(shì)與常玲玲［5］的研究結(jié)果不同，她發(fā)現(xiàn)秋冬兩季乳蛋白含量比其它季節(jié)高，夏季最低，這可能是由于樣本量、牧場(chǎng)飼養(yǎng)管理等因素不同所致。

3.3 不同產(chǎn)犢季節(jié)對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

在四個(gè)產(chǎn)犢季節(jié)中，三個(gè)指標(biāo)總體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，其中SNF及乳蛋白的變化規(guī)律相同，均在夏季時(shí)最高，春季時(shí)最低。而乳糖含量在秋季產(chǎn)犢時(shí)最高，春季時(shí)最低。吳紅岳等［11］研究表明，秋季產(chǎn)犢產(chǎn)奶量高，冬季次之，夏季和春季最低，本研究中的相關(guān)性分析結(jié)果顯示乳糖與日產(chǎn)奶量呈顯著正相關(guān)，秋季產(chǎn)犢時(shí)的乳糖含量最高，春季產(chǎn)犢時(shí)最低。通過(guò)分析DHI記錄，我們發(fā)現(xiàn)夏季產(chǎn)犢的日產(chǎn)奶量最低，而SNF和乳蛋白與日產(chǎn)奶量呈顯著負(fù)相關(guān)，因此SNF及乳蛋白含量均在夏季最高。

3.4 不同泌乳月對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

在整個(gè)泌乳期內(nèi)，SNF 及乳蛋白總體趨勢(shì)都是第1個(gè)月較高，第2個(gè)月下降后就開(kāi)始逐漸回升，直至泌乳末期達(dá)到最高值。常玲玲等也得出了相同的結(jié)論，而田樹(shù)清則認(rèn)為，乳蛋白含量在第5、6個(gè)泌乳月時(shí)最低，在第10個(gè)泌乳月時(shí)最高，這些差異可能是由不同泌乳階段日糧組成的不同造成的。

奶牛在分娩前會(huì)有2個(gè)月的干奶期，此時(shí)奶牛停止泌乳，圍產(chǎn)期后期會(huì)適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)飼，使奶牛的乳腺細(xì)胞得以修復(fù)，使得產(chǎn)后泌乳的產(chǎn)量和質(zhì)量都處于較高水平，SNF 及乳蛋白含量也高［12］，而這種高峰也只能維持1個(gè)月。隨著泌乳高峰的到來(lái)，產(chǎn)奶量上升，而SNF和乳蛋白則呈輕微的下降趨勢(shì)；但泌乳高峰過(guò)后，產(chǎn)奶量逐漸下降，乳SNF 和乳蛋白則持續(xù)緩慢上升。

乳糖含量則在泌乳初期逐漸升高，泌乳后期又逐漸降低。一些研究者也得出了類(lèi)似的乳糖變化規(guī)律［13］。有研究表明乳腺生成的乳糖量與產(chǎn)奶量密切相關(guān)，因此隨著泌乳月的增加，乳腺的泌乳功能、分泌乳糖的能力減弱，乳產(chǎn)量降低，乳糖含量則相應(yīng)減少。

3.5 不同胎次對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白含量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)胎次對(duì)SNF、乳糖及乳蛋白有明顯的影響，與以往報(bào)道的結(jié)果不同，該奶牛場(chǎng)不同胎次間乳蛋白含量的高低順序?yàn)椋憾ヅ＃疽惶ヅ＃救ヅ?。而許多研究表明，隨著胎次的增加，乳蛋白含量有逐漸降低的趨勢(shì)［14］。本研究中還發(fā)現(xiàn)SNF 也在第二胎時(shí)最高，但在第一胎時(shí)最低，乳糖含量從第一胎開(kāi)始逐漸下降，到第三胎時(shí)達(dá)最低。可能是因?yàn)榈谝惶ヅｓw組織仍處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，飼料的利用率較高，因此乳腺中合成的SNF和乳蛋白含量偏低，而隨著奶牛年齡的增長(zhǎng)和胎次的提高，牛奶質(zhì)量有下降的趨勢(shì)，因此在第三胎時(shí)SNF、乳糖及乳蛋白有下降的趨勢(shì)。

3.6 SNF含量與其它泌乳性狀的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明SNF 與乳糖、乳蛋白呈正相關(guān)，說(shuō)明乳糖和乳蛋白含量的增高可導(dǎo)致SNF的增高。而乳糖同乳蛋白、乳脂、體細(xì)胞數(shù)、SCS間呈負(fù)相關(guān)，研究表明乳糖含量同體細(xì)胞數(shù)間存在明顯的負(fù)相關(guān)，Kalit［15］等研究表明，隨著體細(xì)胞數(shù)的增加，乳糖含量由4.66%減少到4.41%，且差異顯著（P＜0.05）。此外，有研究表明乳蛋白與SNF、乳脂、體細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān)，與日產(chǎn)奶量呈負(fù)相關(guān)［5，16－17］，這些報(bào)道與此次分析結(jié)果相一致。

4 結(jié)論

不同年度、季節(jié)、產(chǎn)犢季節(jié)、泌乳月和胎次均對(duì)SNF、乳糖、乳蛋白含量的影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。SNF與乳糖、乳蛋白呈顯著正相關(guān)，而乳糖同乳蛋白間呈顯著負(fù)相關(guān)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)SNF、乳糖及乳蛋白的變化規(guī)律，調(diào)整不同季節(jié)、不同泌乳階段、不同胎次的日糧結(jié)構(gòu)，以期實(shí)現(xiàn)原料乳成分的調(diào)控，滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)奶產(chǎn)品不斷變化的需求。

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