采用響應(yīng)面法對伊犁馬乳脂率影響條件的研究

韓　東，劉玲玲，何美升，于　茜，馬海玉，姜　鑫，曹　行，劉武軍*（.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆　烏魯木齊　830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)畜牧總站，新疆　烏魯木齊　830009）

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采用響應(yīng)面法對伊犁馬乳脂率影響條件的研究

韓東1，2，劉玲玲1，何美升1，于茜1，馬海玉1，姜鑫1，曹行1，劉武軍1*
（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)畜牧總站，新疆烏魯木齊830009）

摘要：以伊犁河谷地區(qū)昭蘇馬場的36匹伊犁馬為研究對象，并采集其泌乳期的產(chǎn)奶量，利用乳成分測定儀測定馬匹的乳脂率，分析乳脂率的影響因素，通過響應(yīng)曲面的分析獲得最佳變量水平。采用Box-Behnken Design響應(yīng)曲面法對影響乳品品質(zhì)的因素、不同胎次、不同時間段和不同泌乳月份進行探討。結(jié)果表明在伊犁馬第8胎次、采樣時間點為16時、泌乳月份為8月時，乳脂率為最佳水平，為1.01%，為乳品質(zhì)的選擇提供基礎(chǔ)參考。

關(guān)鍵詞：伊犁馬；乳脂率；響應(yīng)面法

10.16863/j.cnki.1003-6377.2016.01.006

新疆是我國多民族聚居地，馬匹種類眾多，而馬乳的資源也非常豐富。多個民族素有引用馬乳和酸馬乳的傳統(tǒng)習(xí)慣[1]。乳營養(yǎng)豐富，是人類膳食結(jié)構(gòu)中營養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較完善的一種食物，富含人類及新生兒所需的各種重要營養(yǎng)物質(zhì)，包括氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等，參與人類大腦、免疫、神經(jīng)和骨豁等系統(tǒng)的發(fā)育過程[2]?？己巳槠焚|(zhì)質(zhì)量的重要指標一般為乳中蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、脂肪、尿素氮以及體細胞數(shù)。乳蛋白質(zhì)主要成分的含量對其營養(yǎng)價值和加工工藝有重要的影響[3]。乳脂肪除可為機體提供能量外，還具有一些生理活性，研究指出，乳脂中的中短鏈脂肪酸及不飽和脂肪酸均有益于人類健康[4]。馬乳中的乳蛋白、乳脂肪含量和能量值都比較低，乳糖含量則較其他物種乳高。對牛奶過敏癥嬰兒來說，馬乳是可以替代牛奶的食品。

在三歲之前對食物過敏的嬰兒約占3%，Iacono等進行臨床研究，首次指出這類兒童可食用驢奶，在后續(xù)研究中表明，馬屬動物(馬、驢)乳的耐受性比反芻動物乳的耐受性高，原因可能是單胃的馬屬動物的特性與人類的生理特點比較接近[5]。在人們生活水平提高的同時，人們因為馬乳獨特的營養(yǎng)價值和保健功能而對馬乳的需求越來越高。因此有必要對乳用型馬匹培育，而且馬乳飲品在我國的市場前景非常廣闊。但是目前國內(nèi)對伊犁馬乳乳成分的研究較少，對乳的研究主要集中在奶牛方面。在吐爾遜古麗的研究中，探討荷斯坦牛乳脂率、乳蛋白率的影響因素及其之間的相關(guān)關(guān)系[6]。王文強研究了不同泌乳階段、不同胎次以及不同產(chǎn)奶量對常規(guī)乳成分及主要物理指標的影響[7]。本研究分析不同胎次、不同時間段以及不同泌乳月份對乳成分指標（乳脂率）的影響，為乳成分的最佳平衡點提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗對象

以昭蘇馬場中的第4、7、8胎次各12匹伊犁馬為研究對象。

1.1.2產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)采集

根據(jù)馬的生理特點，母馬每天擠乳4次（11時、13時、16時、18時），然后對當(dāng)次泌乳量進行稱量并對數(shù)據(jù)進行記錄。

1.1.3日產(chǎn)奶量計算

利用薩伊金公式[8]，對母馬日產(chǎn)奶量進行計算，用Excel整理產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)。

1.1.4乳樣的采集

在試驗結(jié)束時，用流量計對36匹伊犁馬逐匹取樣，每匹馬的采樣量50 mL，使用專用的采樣瓶。

1.1.5乳樣的保存及運輸

樣品保存在2℃～7℃條件下，樣品采集完成后，利用保溫箱盡快將樣品送回指定測定實驗室，盡量在運輸中保持低溫條件，同時防止過度的搖晃。

1.1.6乳成分測定

利用乳成分測定儀測定乳脂率。

1.2分析方法

采用Design Expert 8.05軟件中的Box-Behnken Design響應(yīng)曲面法不同因素對乳品品質(zhì)的影響。

1.3乳品品質(zhì)試驗設(shè)計

以乳品品質(zhì)指標乳脂率為響應(yīng)面值Y，以不同胎次（X1）（第4胎次、第7胎次、第8胎次）、不同時間點（X2）（11時、13時、16時）和不同泌乳月份（X3）（8月、9月、10月）為主要的考察因子（自變量），通過響應(yīng)曲面的分析獲得最佳變量水平。

2　結(jié)果與分析

2.1伊犁馬乳成分的響應(yīng)面實驗設(shè)計

根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計原理，選取不同胎次、不同時間段、不同泌乳期三個影響因子，乳脂率為指標進行響應(yīng)面實驗設(shè)計，響應(yīng)面設(shè)計因素水平如表1。

表1　響應(yīng)面分析因子和水平表

2.2響應(yīng)面實驗結(jié)果分析

利用響應(yīng)面法選擇最佳乳成分水平，實驗結(jié)果見表2。

表2　Box-Behnken實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析

續(xù)上表

2.3回歸模型分析

對模型進行回歸方程系數(shù)顯著性分析見表3。

表3　Box-Behnken實驗方差分析

對回歸模型的方差分析可看出：p模型<0.01，表明模型高度顯著，不同處理間的差異極顯著；本研究所得模型的修正系數(shù)R2adj為0.7649，表明此模型可以對76.49%響應(yīng)值的變化進行解釋，因此，能夠用該模型分析及預(yù)測乳脂率。

由表3可知，模型中二次項X1X2、X1X3差異顯著（P<0.05）；二次項X12差異極顯著（P<0.01）；一次項X1差異極顯著（P<0.01），表明實驗因素對響應(yīng)值（乳脂率）的影響是一種非線性關(guān)系。因此，可以用此模型來分析和預(yù)測乳脂率最佳變量水平。

2.4參數(shù)估計

利用Design Expert軟件對表2實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，回歸系數(shù)見表4。

表4　回歸模型參數(shù)估計

由表4可知，不同因素及各因素相互作用乳脂率的影響程度不同，從而得出二次多元回歸模型：Y= 0.85+0.026X1+0.073X2-0.044X3+0.075X1X2-0.093X1X3+0.01X2X3-0.11X12-0.014X22-0.016X32。

2.5伊犁馬乳中乳脂率響應(yīng)面分析

經(jīng)Box-Behnken Design響應(yīng)曲面法分析，乳脂率的響應(yīng)面如圖1。

圖1　不同胎次與不同時間段的響應(yīng)曲面圖

圖1為泌乳月份固定在0水平即時間為9月，不同時間段與不同胎次的交互作用對伊犁馬乳中乳脂率的影響。由圖1可知，當(dāng)胎次固定不變時，隨著時間段的不同，乳脂率呈現(xiàn)上升的趨勢。當(dāng)固定時間段不變時，隨著胎次的增加，乳脂率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

圖2　不同胎次與不同泌乳月的響應(yīng)曲面圖

圖2為時間段固定在0水平即時間在13時，不同胎次與不同泌乳月份的交互作用對乳脂率的影響。由圖2可知，當(dāng)胎次固定不變時，隨著泌乳月份的增大，乳脂率呈現(xiàn)上升的趨勢。當(dāng)泌乳月份固定不變時，隨著胎次的增大，乳脂率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，上升趨勢明顯。

圖3　不同時間段與不同泌乳月的響應(yīng)曲面圖

圖3為胎次固定在0水平即在第7胎次時，不同時間段與不同泌乳月份的交互作用對乳脂率的影響。由圖3可知，當(dāng)固定時間段不變時，隨著泌乳月份的增大，乳脂率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但變化趨勢不明顯。當(dāng)固定泌乳月份不變時，隨著時間段的增加，乳脂率呈現(xiàn)先上升的趨勢，上升趨勢不明顯。

3　討論

3.1響應(yīng)面法的應(yīng)用

兩個或者許多個因素之間的相互作用是通過響應(yīng)面法來研究的[9]。它是在設(shè)計合理的實驗情況下，通過對采集的數(shù)據(jù)進行處理，建立數(shù)據(jù)與所研究的對象之間的一種數(shù)學(xué)關(guān)系，即數(shù)學(xué)方程，通過對方程的研究，得出最佳的參數(shù)[10]。即建立因素與結(jié)果之間的公式，將因素與各因素之間的相互作用對響應(yīng)值的影響進行定量化[11]。近年來響應(yīng)面方法已成為降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化加工工藝條件[12-13]、解決實踐中實際問題的一種相當(dāng)有效的方法，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品加工、化學(xué)等領(lǐng)域。且有研究利用響應(yīng)面法對蛋白質(zhì)進行分析[14]，因此利用響應(yīng)曲面法分析影響乳脂率的因素是可行的。

3.2不同因素對乳品品質(zhì)的影響

3.2.1胎次對乳脂率的影響

胎次對乳脂率有顯著影響。隨著胎次的增加，乳脂率呈先上升后下降的趨勢，即乳脂率從第4胎次開始呈上升趨勢，在第7胎次后開始下降。在吐爾遜古麗對荷斯坦牛的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳脂率在第2胎次有所下降，在第4胎次之后又波動性上升[15]。與本研究結(jié)果不一致，原因可能是伊犁馬產(chǎn)奶量變化導(dǎo)致。在陳艷珍的研究中發(fā)現(xiàn)，乳牛的胎次不同，其產(chǎn)奶量和乳成分的含量也不相同，乳成分一般在第1胎時最高，后隨著年齡增大，牛乳中乳脂的含量呈降低趨勢[16]。與本研究中在第7胎次后乳脂率呈降低趨勢的結(jié)果一致。

3.2.2不同時間段對乳脂率的影響

在對奶牛乳脂率的研究中，早上牛奶的乳脂率偏低，中午時乳脂率比較高，晚上的乳脂率在一天中最高，但是產(chǎn)奶量卻是最低的，對于不同的奶牛群，擠奶的時間應(yīng)當(dāng)不同，縮小時間對乳脂率造成的差異[17]。本研究結(jié)果為下午乳脂率最低，與鄭瑞波等的研究結(jié)果不一致，原因可能是伊犁馬的泌乳特點與奶牛不同，同時在飼養(yǎng)管理方面也不同。

3.2.3泌乳月份對乳成分的影響

泌乳月不同，乳脂肪含量有不同變化。本研究結(jié)果中，在泌乳后期乳脂率含量較高。據(jù)報道，在奶牛泌乳期的前2～3個月中，乳脂率的含量較低，后隨著泌乳期的增加，乳脂率呈現(xiàn)上漲的趨勢。在整個泌乳期中，乳成分一直處于波動狀態(tài)，在分娩前后的幾個小時內(nèi)乳成分變動最大。泌乳時期的不同，乳中的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、維生素及無機物也不同，同時含有不同的脂肪組成[18]。

3.3最佳乳蛋白率條件的確立和模型驗證實驗

利用Design-Expert軟件預(yù)測乳脂率達到最大值時各因素的最佳水平。結(jié)果表明，當(dāng)X1（不同胎次）為7.74，X2（不同時間段）為16 h，X3（不同泌乳月份）為8月，乳脂率達到最大值1.01%。為方便控制實驗的條件，確定最佳乳脂率因素為不同胎次在第8胎次，時間點為16 h，泌乳月份為8月。對結(jié)果的可靠性進行驗證，即在最佳水平下進行3組平行實驗，所得乳脂率平均值為0.92%，與1.01%值比較接近，由此可見該模型能夠預(yù)測乳脂率的高低。

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Study on Influence Against Butterfat Content of Ili Horse by Response Surface Methodology

HAN Dong2,LIU Ling-ling1,HE Mei-sheng1,YU Xi1,MA Hai-yu1,JIANG Xin1, CAO Hang1,LIU Wu-jun1*
（1.College of Animal Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,830052，China; 2.Animal Husbandry Station of Xinjiang Uygur Autonomus Region,Urumqi830009，China）

Abstract:The paper studies 36 Ili horses from Zhaosu Horse Farm in Yili River Valley through collecting their milk yield during their lactation period,measuring their butterfat content by using of milk component tester,analyzing the factors that affect butterfat content to obtain the best variable level via Response Surface Methodology,and discusses the factors that affect milk quality in different parities,period,and months of lactation by means of Response Surface Methodology of Box-Behnken Design,and it is concluded that the butterfat content of 1.01% is the bestwhen Ili horses have 8th fetus with the sampling time of 16:00 and in August as their lactation period,which provides basic reference for the selection ofmilk quality.

Key words:Ilihorse;butterfat content；response surfacemethodology

收稿日期：2015-12-03，修回日期：2015-12-16

通訊作者：劉武軍（1966-），女，新疆人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：分子遺傳學(xué)、反芻動物生產(chǎn)。

作者簡介：韓東（1981-），男，新疆人，本科，碩士研究生，研究方向：動物遺傳育種。

基金項目：國家科技支撐計劃項目課題（2012BAD44B01）；自治區(qū)重大專項課題（201130101-3）

中圖分類號：S821

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6377（2016）01-0023-07