中国荷斯坦牛乳中非脂乳固体及其组分的变化规律

张慧敏，朱小瑞，邢世宇，王文强，杨章平，刘 洵，岑 宁，毛永江＊

（1.扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州225009；2.徐州万荷奶业专业合作社，江苏徐州221113）

牛奶营养价值极高，富含脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐和维生素等，目前已成为人类重要的营养食品之一。由于牛奶的化学成分十分复杂，一般可分为水分和总固体两部分，其中总固体包括脂肪和非脂乳固体（Solid Non Fat，SNF）。SNF 可由总固体含量减去脂肪含量而得，是原料乳质量评价的重要检测项目［1］。乳中SNF 的变化主要取决于乳糖和乳蛋白的变动。近年来，世界各地的研究者们对SNF的主要组分（乳糖和乳蛋白）进行了部分研究，发现影响其含量的因素很多，主要分为营养因素（饲粮组成）和非营养因素。其中，非营养因素主要包括饲养管理、奶牛的生理阶段、产奶量、采样方法和时间、季节等［2］。田树清等［3］选取30头中国荷斯坦奶牛进行研究，发现随着胎次的增加，乳糖有降低的趋势，且在不同的泌乳阶段乳糖含量也不同。黄文明等［4］则认为乳糖含量比较稳定，在整个泌乳周期内变动不大。常玲玲等［5］发现自然月份、产犊季节、泌乳期和胎次对乳蛋白含量的影响极显著。然而，对于SNF、乳糖及乳蛋白三者的变化趋势以及交互影响的相关研究尚未见文献报道。

2014年我国荷斯坦牛接近1000 万头，牛奶产量达3.725×104t，已成为世界第三大产奶国。但是我国人均牛奶量仅是世界平均水平的1／3，同时我国生鲜乳的品质低，乳蛋白含量普遍低于发达国家10%以上。随着人们生活水平的提高，人们越来越趋向于选择营养品质高的牛奶。因此如何提高原料乳中的SNF 是乳制品行业发展的关键所在。本研究收集了江苏某大型奶牛场5008头中国荷斯坦奶牛2010年到2013年间131132条DHI记录，拟系统分析SNF、乳糖及乳蛋白含量与年度、季节、产犊季节、泌乳月和胎次的关系，掌握三者的变化规律以及交互影响，为今后原料乳成分的调控提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验数据

试验研究数据来源于江苏某大型奶牛场5008头中国荷斯坦牛2010年1月到2013年12月共4年度151 286条DHI测定日记录。该记录包括牛号、胎次、测定日期、日产奶量、乳脂含量、乳蛋白含量、乳糖含量、SNF等指标。为保证结果的可靠性，数据不完整的记录不纳入分析，同时对DHI测定日记录作如下限定：泌乳时间为产后第7天到365天，测定日产奶量为2～60kg，乳脂含量为2%～7%，乳蛋白含量为2%～6%，乳糖含量为2%～6%，SNF含量为3%～16%。经筛选，DHI测定日记录数从原来的151 286条减少到131 132条。

1.2 统计分析

采用SPSS 16.0的一般线性模型（General Linear Model）分析不同因素对MUN 值的影响：

Y＝μ＋y＋s＋cs＋mm＋p＋e

式中：Y 为SNF、乳糖、乳蛋白含量的观察值；μ为总体均值，y为年度的固定效应，s为测试季节的固定效应，cs为泌乳牛本胎次产犊季节的固定效应，mm 为泌乳月的固定效应，p 为胎次的固定效应，e为残差效应。根据当地气候特点，季节划分如下：3～5月为春季，6～8为夏季，9～11为秋季，12月到下一年2月为冬季；泌乳月则根据产犊日期和泌乳天数进行划分，每30d为一个泌乳月，共分为13个泌乳月；一胎牛、二胎牛各为一个组，三胎及以上奶牛为一个组（简称“三胎牛”）。用LSD 法对不同因素和水平的SNF、乳糖、乳蛋白含量进行多重比较。

2 结果与分析

该奶牛场的SNF、乳糖及乳蛋白的含量分别为（9.45±0.67）%、（4.94±0.26）% 和（3.33±0.38）%。不同年度、测试季节、产犊季节、泌乳月及胎次对这三个指标的F检验结果见表1。由表1可知，以上因素对SNF、乳糖及乳蛋白含量均达到极显著水平（P＜0.01）。

2.1 不同年度对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

不同测试年度间SNF、乳糖及乳蛋白含量差异显著（P＜0.05）。三个指标在测试年度内的变化规律略有不同。其中，2012年的SNF 含量显著高于其余几个年度，而乳糖和乳蛋白含量则在2011年时最高。SNF和乳蛋白含量均在2010年时最低，而乳糖含量则在2012年时最低。

2.2 不同测试季节对牛奶中SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

不同测试季节对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响见表1。由表1可知，SNF含量在冬季时最高，春季时最低，夏秋两季差异不显著（P＞0.05）。但乳蛋白的变化规律与此不同，乳蛋白含量在春季时显著高于其它季节，夏季有所下降，冬季与夏季基本持平，秋季时最低。乳糖同SNF 一样，也在冬季时显著高于其它季节，但在夏季时最低。

2.3 不同产犊季节对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

由表1 知，SNF 及乳蛋白的变化规律相同，均在夏季时最高，秋季次之，春季时最低，但春冬两季产犊的乳蛋白含量差异不显著。虽然乳糖含量也在春季产犊时最低，但随后逐渐升高，在秋季时达到最高值，且夏冬两季产犊的乳糖含量差异不显著。

2.4 不同泌乳月对牛奶中SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

由表1知，SNF和乳蛋白含量在不同泌乳月的变化趋势相似，前2个泌乳月有下降的趋势，均在第2个泌乳月时显著低于其余月份，随后逐渐上升，分别在第12、13个泌乳月时达到最高值。而乳糖含量的变化趋势与此相反，前2个泌乳月有缓慢上升的趋势，并在第3个泌乳月时达到最高值，随后逐渐下降，在第13个泌乳月时达到最低。方差分析可知，SNF含量在第1、8、9 泌乳月间、第6、7 泌乳月间、第10、11泌乳月间差异不显著，其余各泌乳月间差异显著；乳糖含量在第1、9泌乳月间、第2、5泌乳月间、第12、13泌乳月间差异不显著，其余各泌乳月间差异显著；乳蛋白含量仅在第6、7泌乳月间差异不显著，其余各泌乳月间差异显著。

2.5 不同胎次对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

不同胎次间SNF、乳糖及乳蛋白含量差异显著（P＜0.05）。SNF和乳蛋白含量在不同胎次间的变化趋势相似，均在第二胎时最高，但SNF 在第一胎时最低，乳蛋白则在第三胎时最低。随着胎次的增加，乳糖含量逐渐降低，即第一胎时最高，第三胎时最低。

表1 不同因素和水平SNF、乳糖及乳蛋白的平均值、标准差及F检验Table 1 Mean，standard error and F test of SNF，lactose and milk protein for different factors and levels

2.6 SNF、乳糖、乳蛋白与其它泌乳性状的相关性

SNF含量与其它泌乳性状的相关系数分析结果（表2）显示：SNF 与乳糖、乳蛋白、乳脂、脂蛋白比、总固体及尿素氮（Milk Urea Nitrogen，MUN）呈显著正相关，相关系数分别为0.202、0.645、0.534、0.158、0.847和0.162；而与测定日产奶量、乳中体细胞数及SCS 呈显著负相关，相关系数分别为－0.152、－0.035及－0.017。与SNF的分析结果不同，乳糖同乳蛋白、乳脂呈显著负相关，而与日产奶量呈显著正相关。乳蛋白同脂蛋白比、MUN 呈显著负相关，而与体细胞数及SCS 呈显著正相关，其余相关性分析结果与SNF相一致。

表2 SNF、乳糖、乳蛋白与其它泌乳性状的相关系数Table 2 The correlation coefficient of SNF，lactose，milk protein with other lactation traits

3 讨论

原料乳是一切乳制品的源头，其质量的好坏直接关系到乳制品的质量，原料乳中的SNF主要包括乳糖、乳蛋白、无机盐、维生素以及一些乳中的内源酶等，它的含量是衡量牛奶质量的重要指标。为此，我国的原料乳国家标准中明确规定，原料乳中SNF含量不得低于8.3%［6］。而在本研究中，SNF 含量为（9.45±0.67）%，符合国家规定，表明测试奶牛场的原料乳质量达标。

乳中SNF的变化是受多种成分影响的，其中受乳糖、乳蛋白的影响较大。牛奶中的碳水化合物主要是乳糖，其甜度仅为蔗糖的1／5，是维持渗透压的主要成分。乳糖的浓度远远超过了牛奶中的其他碳水化合物，含量可达到4.5% ～5.0%，平均为4.7%［7］。而在本研究中，乳糖的含量为（4.94±0.26）%，在正常范围之内。在原料乳成分中，蛋白质在营养上具有举足轻重的意义，蛋白质是牛奶的主要成分，乳蛋白含量在2.8%～3.8%，平均为3.3%［3］。而在本研究中，乳蛋白的含量为（3.33±0.38）%，虽符合国家规定，但稍低于新西兰（3.7%）和荷兰（3.5%）等奶业发达国家生鲜乳中乳蛋白含量的标准［8］。

3.1 不同年度对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

该奶牛场不同年度间SNF、乳糖及乳蛋白含量的差异水平显著，且在所测的4个年度内，三个指标总体呈现出先上升后下降的趋势。2011年的乳糖和乳蛋白含量显著高于其余几个年度，但SNF含量却不是最高的，这可能与奶牛场在2011年调整了日粮配方有关。研究表明通过饲料营养调控改善牛奶成分时，在提高牛奶中某一指标浓度的同时往往会降低另一指标的含量，不同成分合成途径中可能存在拮抗作用［9］。

3.2 不同测试季节对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

在四个测试季节中，SNF 含量呈现逐渐上升的变化趋势，而乳糖和乳蛋白含量则呈现出先下降后上升的趋势，其中SNF 和乳糖含量均在冬季时最高，分别在春、夏两季最低，但乳蛋白含量在春季时最高，秋季时最低。这种变化可能与温度调控相关，随着温度的上升，奶牛的采食量下降，往往使乳中SNF及乳糖含量有所降低，而温度下降后，奶牛热应激减少，舒适度提高，乳中各种营养成分也随之提高，所以在冬季达到较高水平。此外，由于季节变化导致牧草供应情况改变，从而改变了日粮的营养组成［10］，因此最终会引起各种营养成分含量的变化。

本研究所得的乳蛋白含量变化趋势与常玲玲［5］的研究结果不同，她发现秋冬两季乳蛋白含量比其它季节高，夏季最低，这可能是由于样本量、牧场饲养管理等因素不同所致。

3.3 不同产犊季节对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

在四个产犊季节中，三个指标总体呈现出先上升后下降的趋势，其中SNF及乳蛋白的变化规律相同，均在夏季时最高，春季时最低。而乳糖含量在秋季产犊时最高，春季时最低。吴红岳等［11］研究表明，秋季产犊产奶量高，冬季次之，夏季和春季最低，本研究中的相关性分析结果显示乳糖与日产奶量呈显著正相关，秋季产犊时的乳糖含量最高，春季产犊时最低。通过分析DHI记录，我们发现夏季产犊的日产奶量最低，而SNF和乳蛋白与日产奶量呈显著负相关，因此SNF及乳蛋白含量均在夏季最高。

3.4 不同泌乳月对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

在整个泌乳期内，SNF 及乳蛋白总体趋势都是第1个月较高，第2个月下降后就开始逐渐回升，直至泌乳末期达到最高值。常玲玲等也得出了相同的结论，而田树清则认为，乳蛋白含量在第5、6个泌乳月时最低，在第10个泌乳月时最高，这些差异可能是由不同泌乳阶段日粮组成的不同造成的。

奶牛在分娩前会有2个月的干奶期，此时奶牛停止泌乳，围产期后期会适当进行补饲，使奶牛的乳腺细胞得以修复，使得产后泌乳的产量和质量都处于较高水平，SNF 及乳蛋白含量也高［12］，而这种高峰也只能维持1个月。随着泌乳高峰的到来，产奶量上升，而SNF和乳蛋白则呈轻微的下降趋势；但泌乳高峰过后，产奶量逐渐下降，乳SNF 和乳蛋白则持续缓慢上升。

乳糖含量则在泌乳初期逐渐升高，泌乳后期又逐渐降低。一些研究者也得出了类似的乳糖变化规律［13］。有研究表明乳腺生成的乳糖量与产奶量密切相关，因此随着泌乳月的增加，乳腺的泌乳功能、分泌乳糖的能力减弱，乳产量降低，乳糖含量则相应减少。

3.5 不同胎次对SNF、乳糖及乳蛋白含量的影响

本研究发现胎次对SNF、乳糖及乳蛋白有明显的影响，与以往报道的结果不同，该奶牛场不同胎次间乳蛋白含量的高低顺序为：二胎牛＞一胎牛＞三胎牛。而许多研究表明，随着胎次的增加，乳蛋白含量有逐渐降低的趋势［14］。本研究中还发现SNF 也在第二胎时最高，但在第一胎时最低，乳糖含量从第一胎开始逐渐下降，到第三胎时达最低。可能是因为第一胎牛体组织仍处于生长发育阶段，饲料的利用率较高，因此乳腺中合成的SNF和乳蛋白含量偏低，而随着奶牛年龄的增长和胎次的提高，牛奶质量有下降的趋势，因此在第三胎时SNF、乳糖及乳蛋白有下降的趋势。

3.6 SNF含量与其它泌乳性状的相关性

相关性分析表明SNF 与乳糖、乳蛋白呈正相关，说明乳糖和乳蛋白含量的增高可导致SNF的增高。而乳糖同乳蛋白、乳脂、体细胞数、SCS间呈负相关，研究表明乳糖含量同体细胞数间存在明显的负相关，Kalit［15］等研究表明，随着体细胞数的增加，乳糖含量由4.66%减少到4.41%，且差异显著（P＜0.05）。此外，有研究表明乳蛋白与SNF、乳脂、体细胞数呈正相关，与日产奶量呈负相关［5，16－17］，这些报道与此次分析结果相一致。

4 结论

不同年度、季节、产犊季节、泌乳月和胎次均对SNF、乳糖、乳蛋白含量的影响达到极显著水平（P＜0.01）。SNF与乳糖、乳蛋白呈显著正相关，而乳糖同乳蛋白间呈显著负相关。因此在实际生产中，可根据SNF、乳糖及乳蛋白的变化规律，调整不同季节、不同泌乳阶段、不同胎次的日粮结构，以期实现原料乳成分的调控，满足人类对奶产品不断变化的需求。

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