乳成分随季节的变化规律及其相关性研究:主成成分分析

　　摘要：为探讨原料乳主要理化指标随季节的变化规律及其之间的相关关系，并分析原料乳指标产生变化的原因，采集武汉市某奶牛场７０头荷斯坦奶牛一个自然年度（２００９年６月至２０１０年５月）的奶样，检测原料乳的主要乳成分（乳脂率、乳蛋白率、乳干物质），根据所得数据绘制变化曲线图，并利用ＳＡＳ软件分析季节对乳脂率、乳蛋白率和乳干物质含量的影响及三者之间的相关性。结果表明，在试验期间季节对牛乳中脂肪、蛋白质及干物质含量影响明显。该牧场秋季的牛乳脂肪含量最高，稍高于冬季，夏季最低；乳蛋白和乳干物质含量冬季最高，夏季最低。相关性分析表明乳脂肪含量、乳蛋白质含量和乳干物质含量之间呈极显著的正相关。结果提示，在实际生产中应该根据季节的变化并结合奶牛的营养需求采取具体措施调控影响乳成分的因素，从而提高原料奶的质量。
　　关键词：乳脂肪；乳蛋白；乳干物质；季节；相关性
　　中图分类号：Ｓ８７９．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）11－2280-03
　　
　　Ｔｈｅ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｉｌｋ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｓｅａｓｏｎｓ
　　
　　ＣＨＥＮＧ Ｌｅｉ，ＷＡＮＧ Ｓｉ－ｊｉｕ，ＬＩＵ Ｘｉａｏ－ｈｕａ，ＷＡＮＧ Ｄｉｎｇ－ｆａ，ＷＡＮＧ Ｍｅｉ－ｇｕｉ，ＧＡＯ Ｑｉ－ｓｈｕａｎｇ
　　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ， Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅs， Ｗｕｈａｎ ４３００６５， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒａｗ ｍｉｌｋ ｉｎ ａ ｎａｔｕｒａｌ ｙｅａｒ （ｆｒｏｍ Ｊｕｎｅ ２００９ ｔｏ Ｍａｙ ２０１０）ｗas ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ７０ Ｈｏｌｓｔｅｉｎｓ ｉｎ ａ ｄａｉｒｙ ｆａｒｍ ｉｎ Ｗｕｈａｎ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｗ ｍｉｌｋ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅａｓｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｉｃｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆａｔ， ｐｒｏｔｅｉｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｗ ｍｉｌｋ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅａｓｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｔｏ ｐｌｏｔ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｕｒｖｅｓ． The effection of seasons on the content of fat， protein， and the dry matter of the raw milk， and the ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｉｚｅｄ ｂｙ ＳＡＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ｖｅｒ． ８．０）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆａｔ， ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ｍｉｌｋ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｓｅａｓｏｎｓ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆａｔ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ａｕｔｕｍｎ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ， ｗｈｉｌｅ ｌｏｗｅｓｔ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｗｅｒｅ ｂｏｔｈ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ， ｗｈｉｌｅ ｌｏｗｅｓｔ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｉｔ ｓｈｏｗｅｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｆａｔ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ａｎｄ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｌｋ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓ ｏｆ ｆａｒｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｅａｓｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｄａｉｒｙ ｃｏｗ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｍｉｌｋ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： mｉｌｋ ｆａｔ； mｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ； milk dｒｙ ｍａｔｔｅｒ； sｅａｓｏｎ； cｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
　　
　　随着生活水平的提高，人们对奶产品的消费观念已经由数量型向质量型转变。原料奶的质量直接关系到奶产品的质量和其收购标准，进而影响消费者的健康和奶牛场的经济效益。原料乳的评价指标主要包括乳脂率、乳蛋白率、乳干物质以及乳糖含量，其中乳脂率和乳蛋白率是决定牛奶营养质量的关键性指标。原料乳中乳成分的含量受季节、奶牛饲料、日粮组成、挤乳次数、泌乳时期、内分泌以及奶牛的健康状况等因素的影响［１］。其中，牛奶品质随季节温度变化有较大的差异。季节更替导致乳品质的改变主要表现在乳脂肪、乳蛋白和乳干物质三个方面［２］。了解牧场原料乳中乳脂肪、乳蛋白和乳干物质随季节的变化规律，可以及时发现饲养管理中存在的问题，以便采取针对性措施，提高乳品质。为此，我们于２００９年６月至２０１０年５月对武汉市某奶牛养殖场每日生产的生鲜牛奶进行了部分营养质量指标抽样检测，旨在了解该牧场原料奶营养质量随四季的变化规律及其之间的相关关系，以期为提高武汉市生牛奶的营养质量并实施科学管理措施提供依据，以推动武汉市奶牛养殖业的健康发展。
　　１材料与方法
　　１．１试验时间与地点
　　试验于２００９年６月至２０１０年５月在湖北武汉某乳品企业的中心化验室进行。
　　１．２材料
　　２００９年６月至２０１０年５月期间，将武汉市某奶牛养殖小区７０头泌乳牛每日生产的鲜牛奶装入罐中，用搅拌器搅拌均匀后，再用取样器伸入罐中取样，取一个样品放入采样瓶。
　　１．３检测指标及方法
　　用ＦＴ１２０多功能乳成分分析仪检测所采集乳样的脂肪含量（％）、蛋白质含量（％）、干物质含量（％）。
　　１．４统计分析
　　数据用Ｅｘｃｅｌ汇总归类整理，再用ＳＡＳ８．０进行统计分析，从而得出季节对乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质含量的影响及这３个主要乳品质性状的相关性关系。
　　２结果与分析
　　２．１乳成分随季节的变化规律
　　根据对２００９年６月至２０１０年５月所检测乳样的主要理化指标分析，得出季节对乳样的主要理化指标的影响结果见表１。同时根据２００９年６月至２０１０年５月共１２个月的原料乳理化指标，分别得出乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质随月份的变化曲线图，如图１～３所示。
　　统计分析表明，季节对乳脂肪含量影响非常明显（表１），其中秋、冬两个季节的乳脂肪含量极显著高于春季和夏季（Ｐ＜０．０１），春季的乳脂肪含量极显著高于夏季（Ｐ＜０．０１），而秋季和冬季的乳脂肪含量差异不显著（Ｐ＞０．０５）。对于各月份平均乳脂率而言，由图１可以看出，１１月份和１２月份的乳脂率最高，达到４．０９％；６月份的乳脂率最低，仅为３．５６％；从全年的总体趋势来看，６月份到１１月份乳脂率逐渐上升至最高，１２月份维持不变，之后一直到５月份逐步下降但３月份出现轻微波动。
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　　牛乳干物质含量随季节性变化在该研究３个重要指标中最为明显。从表１可见，春、夏、秋、冬四季两两之间的乳干物值含量差异均达到了极显著水平（Ｐ＜０．０１）。其中冬季乳干物质含量最高，秋季次之，春季较低，夏季最低。全年各月份乳干物质含量如图３所示，１２月份牛乳干物质含量最高，达１２．９３％；６月份乳干物质含量最低，仅为１２．０４％；从总体趋势来看，６～１２月牛乳干物质含量逐步上升至最高点，之后逐渐下降，３月份同样出现一些轻微波动。
　　２．２三个主要乳品质性状间的相关性分析
　　利用该研究数据对影响乳品质的３个主要性状乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质含量进一步的相关分析表明（表２），该牧场原料乳的３个重要乳品质性状之间呈极显著的正相关（Ｐ＜０．０１）。其中，乳脂肪与乳干物质的相关性最强，达０．８４；乳蛋白与乳干物质的相关性次之，为０．７４；乳脂肪与乳蛋白的相关性最弱，为０．６１。
　　３讨论
　　３．１季节对原料乳乳品质的影响
　　从总体上来看，该牧场夏季的乳脂肪、乳蛋白和乳干物质含量最低；秋季的乳脂肪含量最高，稍高于冬季；冬季的乳蛋白和干物质含量最高。武汉的夏季温度很高，而且高温时间延续比较长。奶牛是耐冷不耐热的动物，环境最适宜的温度为１０～１６℃，气温超过２６℃的夏季极易使奶牛产生热应激。热应激会影响营养物质的消化速度，进而导致奶牛食欲下降，采食量减少，摄入能量减少，则生产性能相应降低，最终导致产奶量大幅度下降，奶中的营养成分也随之下降［３］。同时，热应激还会引起奶牛体况下降，乳房炎的发病率增加，进而影响产奶量和乳品质。另外，夏季奶牛所采食的青绿饲料比较多（主要为黄豆秸秆和菜叶类），而且饮水量相对增多，导致采食的干物质相对较低。干物质中消化能低，较低的能值限制了其潜在的营养优势［４］。基于以上多方面的原因导致夏季牛乳中脂肪、蛋白质和干物质的含量最低。
　　在秋、冬季该牧场饲喂的粗饲料主要为青贮饲料（玉米秸秆、菠萝皮）、花生藤和干草等。花生藤的能量、粗蛋白含量较高，粗纤维含量适中，各种营养比较均衡，其综合营养价值仅次于苜蓿草粉，明显高于玉米秸、大豆秸［５］。菠萝皮青贮后含粗蛋白７．６９％，粗纤维２９．００％，并且含有矿物质钙和磷，营养丰富，用于饲喂奶牛可以增强其体质，减少疾病的发生［６］；菠萝皮气味芳香，质地柔软，适口性好，可以提高奶牛的采食量。秋、冬季节粗饲料丰富而且优质，气候相对适宜，奶牛采食量也相对增加，从而使得奶牛能得到全面的营养物质，所以秋、冬季节的乳成分和干物质都处于较高的水平。而冬季气温比秋季低，奶牛热增耗增多，因此冬季乳脂肪含量稍低于秋季。在天气变暖的春季，粗饲料在长时间的存放过程中极可能由于保管不善引起花生藤霉变、青贮二次发酵等，从而导致粗饲料质量下降，影响牛奶中乳脂肪的含量。该牧场不同季节提供的日粮中的精料是相对均衡的，日粮的蛋白质水平基本保持一致，因此，虽然本试验结果显示冬、春季节乳蛋白质含量与秋季乳蛋白质含量在统计学上达到差异极显著的水平，但是它们之间的绝对差值并不大，最大差值仅为０．０４个百分点。
　　３．２乳品质之间的相关性
　　高树新等［７］研究表明，乳蛋白率与乳脂率呈极显著的正相关。吴蓬春等［８］认为，在对乳脂率的影响因素中，乳蛋白作用程度最大且为正作用。张丽萍等［９］研究结果表明，乳脂率与干物质含量之间存在较强的正相关，相关系数为０．７７。该试验研究结果显示，乳脂率、乳蛋白率和乳干物质含量这３个指标之间均有极显著的正相关性，与以上研究结果相一致。说明乳品质的这３个性状关系密切，而且变化趋势相同，也表明一些影响因素对三者的影响具有一致性。这种一致性从该研究的结果中也有所体现（图１至图３），如乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质含量从整体趋势上来看都是先上升后下降的，而且季节对这３个指标的影响相近，在夏季这３个指标的含量均处于最低水平，冬季乳蛋白质和乳干物质的含量最高，乳脂肪含量也接近最高水平。因此，季节对乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质含量的影响与这三者之间的相关关系也是吻合的。
　　４小结
　　该项研究结果充分表明，季节的变化会引起奶牛体况的变异，而且气候会影响奶牛的采食量和饮水量，同时粗饲料的种类与质量也会随之发生变化，这些因素都与牛乳中脂肪、蛋白质和干物质的含量息息相关。另外，乳脂肪、乳蛋白质和乳干物质含量呈极显著正相关，季节对这３个指标的影响具有一致性。因此，在实际生产中，应根据季节的变化并结合奶牛的营养需求，调节精粗饲料的搭配和饮水量，同时做好奶牛高温季节的防暑工作，可以充分发挥奶牛的生产潜力，并且提高原料奶的质量。
　　参考文献：
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　　［５］ 方热军，邢廷铣，陈惠萍．花生藤饲料营养价值特性的研究［Ｊ］．饲料研究，１９９２（６）：７－９．
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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