牛奶体细胞评分、胎次、季节与产奶量及乳成分相关性分析

罗林，邹紫雯，宛麟，李鑫丽，王斯琦，沈冰蕾

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆 163319）

乳制品行业作为衡量畜牧业发展水平的标准之一，其行业产品品质优劣严重影响着畜牧业的发展，而影响乳制品品质好坏的关键因素在于原料奶的优劣情况。研究表明牛奶体细胞数（Somatic cell counts，SCC）作为衡量牛奶质量的标准之一，牛奶中SCC含量越低，就说明原料奶质量越高；相反SCC越高，原料奶的质量就越低[1]。同时SCC也可作为奶牛乳房炎的快速诊断标准，当SCC超过20万·mL-1时，使乳房分泌机能障碍，产奶量降低，从而引起乳房炎症。因此为了掌控牛群的健康动态，需对SCC进行严密监测。目前国内外常采用奶牛生产性能测定（Dairy herd improvement，DHI）体系对牛群SCC及奶牛生产性状进行监控。目前有学者针对于DHI数据结果进行研究：赵番番等[2]通过DHI数据研究表明SCC增加可导致奶牛的日产奶量与乳糖率下降、乳脂率与乳蛋白率增加；李馨等[3]研究发现SCC与日产奶量呈负相关，与乳蛋白率呈正相关，但是与乳脂率无相关性。然而，因为目前相关研究样本数不大，并且对于SCC做造成的损失研究较少。故研究收集黑龙江某牛场DHI数据，探索SCC、产奶量、乳成分间的关系以及SCC所造成的损失，科学利用DHI数据，为我国牛场现代化，规模化发展提供依据，从而间接促进我国牛奶品质和畜牧业的发展。

1 材料方法

1.1 数据来源

收集黑龙江某奶牛场2017～2019年成年荷斯坦奶牛DHI记录及生产数据。

1.2 数据处理

将收集的数据录入Excel 2019。由于SCC呈偏态分布，因此需对数据中的SCC数据转化体细胞评分（Somatic cell score，SCS）方能进行数据分析。转换公式如下[4]：SCS＝log2（SCC/100 000）+3，结果保留整数，剔除泌乳天数大于750 d等的异常数据（乳脂率，乳蛋白率，产奶量等处于平均值±3倍标准差之外）、无DHI记录个体数据、SCC为0数据，最终用于分析数据16 844条。

1.3 体细胞数，体细胞评分，胎次季节划分

将奶牛体细胞数划分为10个等级，分别为SCS=0，SCS=1，SCS=2，SCS=3，SCS=4，SCS=5，SCS=6，SCS=7，SCS=8，SCS≥9[2]。将胎次划分为1=1胎，2=2胎，3=3胎，4=大于等于4胎4个等级。季节按照自然季节划分3、4、5月为春季，6、7、8月为夏季，9、10、11月为秋季，12、1、2月为冬季。

1.4 统计分析

使用SPSS 26进行显著性分析以及相关性分析，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 乳体细胞数分布

按SCC等级划分牛奶SCC。根据资料显示，将SCC大于20万个作为奶牛隐性乳房炎的判断标准。对DHI数据进行分类汇总，结果如表1所示。统计结果表明奶牛总体SCC均值为19.50±71.86万个·mL-1，符合我国牛奶SCC规定标准。牛奶SCC小于20（万个·mL-1）占总样本数的81.79%；20～50（万个·mL-1）占总样本数的11.10%；50～100（万个·mL-1）占总样本数的3.72%；大于100（万个·mL-1）占总样本数的3.39%。乳房炎阳性率为18.21%；隐性乳房炎比率为11.10%；临床性乳房炎为7.11%。在乳房炎病例中，隐性乳房炎占61.00%。

表1 奶牛SCC分布情况Table 1 Distribution of SCCin dairy cows

2.2 SCS、产奶量、乳脂率和乳蛋白率之间相关性

当奶牛乳房受到葡萄球菌，链球菌等细菌感染时，机体为对抗有害菌，而分泌大量白细胞进入乳腺组织，使得牛奶中的体细胞数增加，从而使得产奶量、乳脂率、乳蛋白率的改变。但是目前对于SCS与乳成分的研究存在较大争议。而研究结果如表2所示，SCS与产奶量呈极显著负相关；与乳脂率，乳蛋白率呈极显著正相关；产奶量与乳脂率和乳蛋白率呈极显著负相关；乳脂率和乳蛋白率呈极显著正相关。对于胎次与产奶量与体细胞评分呈现极显著的正相关，与乳脂率及乳蛋白率无关。

表2 胎次、SCS、产奶量、乳脂率和乳蛋白率之间相关性Table 2 Correlation between parity，SCS，milk production，milk fat percentage and milk protein percentage

对于SCS与产奶量，乳成分的变化结果如表3所示，结果表明产奶量随着SCS等级的增加而降低。产奶量最高为36.62 kg；当SCS为9时，奶牛产奶量为27.72 kg，产奶量下降率最高，高达12.80%。而乳脂率和乳蛋白率随着SCS的增加而增加，在SCS=9，奶牛的乳脂率和乳蛋白率最高，分别为4.76%和3.64%。但目前SCC对乳脂率及蛋白率的研究存在差异，其原因可能是“浓缩效应”所致，这需后续进行研究证明。

表3 不同SCS等级与产奶量、乳脂率和蛋白率的变化Table 3 Changes of different SCSgrades and milk production，milk fat percentage and protein percentage

2.3 不同胎次的SCC、产奶量及乳成分的变化

奶牛的生理因素是影响奶牛产奶性状的关键因素之一。一般情况下，初产牛和老龄牛的产奶量较低。研究发现，随着胎次的增加，奶牛的产奶量逐渐提升，胎次为3时到达最大，最大值为35.81 kg。奶牛胎次与乳脂率和乳蛋白率无显著差异。SCS伴随着胎次的增加而增加。

2.4 不同季节的SCC、产奶量及乳成分的变化

季节变化会引起温度变化，因为奶牛不耐高温，所以环境因素便成为影响奶牛产奶的重要因素之一，一般情况下奶牛在夏季时的产奶量低于冬季。实验基于DHI数据研究发现冬季奶牛的产奶量最高，最高值为34.04 kg，而春、秋季产奶量最低；秋季的乳脂率和乳蛋白率显著高于其他季节，达到最大值4.63%，秋、冬两季的体细胞分显著高于春、夏两季。

2.5 SCC过高造成的经济损失

当奶牛患有乳房炎后，引起产奶量下降，造成牛奶损失，对牛场造成巨大的经济损失，其中包括：奶损失（70%），提早淘汰（14%），废弃乳汁（7%）等。研究SCC造成的经济损失如表6所示。当乳SCC处于10～20万个·mL-1时，便会引起牛奶损失以及经济损失。当奶牛患有乳房炎时，造成的经济损失高达17 354.48元。其中隐性乳房炎造成的经济损失占总损失的32.00%，临床型占比最高为63.59%。

表4 胎次与产奶量、乳成分及体细胞数的变化Table 4 Changes in parity，milk composition and somatic cell count

表5 季节与产奶量、乳成分及体细胞数的变化Table 5 Seasons and changes in milk composition and somatic cell count

表6 SCC引起的奶损失及经济损失Table 6 Milk loss and economic loss caused by SCC

3 讨论

3.1 SCC的分布

Zwertvaegher等[6]研究表明SCC反应奶牛乳房健康状况，可作为奶牛乳房炎判断的重要指标。目前我国大多数学者认为应将SCC=20万个·mL-1定为是否患有奶牛乳房炎的评判标准[5，7]。对于牛奶质量方面，我国规定牛奶中的SCC不得高于50万个；英国规定SCC不得高于40万个；美国将SCC低于7.5万个作为A级奶的评判标准；瑞典甚至按照SCC来为牛奶定价[8-9]。数据研究结果表明有81.79%样品的SCC低于20万个，其中有42.51%低于5万个，乳房炎阳性率为18.21%。在奶牛乳房炎的病例中，隐性乳房炎为比例为58.73%。因此，该场对于奶牛乳房炎控制较好，奶牛乳房炎患病率低与国内多数牛场水平[7，10]。

3.2 SCC、产奶量、乳脂率和乳蛋白率之间相关性

3.2.1 SCC与产奶量的关系

牛奶中的体细胞大多为白细胞，当奶牛乳腺组织受到细菌感染，乳汁中的巨噬细胞吞噬细菌并发出预警信号，使毛血管扩张，血流加快，并且使血液中的中性粒细胞通过免疫机制穿越毛细血管壁和乳腺泡壁层，进入乳汁中，对病原菌进行破坏、吞噬，但同时也会对奶牛乳腺上皮细胞造成损伤，使细胞脱落数增加，进而造成牛奶中SCC大幅度增加的现象，使得产奶量与乳成分发生变化。目前有大量的研究结果表明，SCC与产奶量呈现显著的负相关性[11-13]。Garcia等[14]表明以20万个为基础，SCC每上升10万个，产奶量就会下降2.5%，若超过100万个，那么产奶量就会下降就会超过10%，SCC与产奶量呈现显著的负相关性。Gonçalves等[15]指出与正常乳区相比较，感染乳区产奶量减少0.7～1.4 Kg。研究结果表明，当SCC大于100万个时，产奶量减少了11%，研究结果与前人研究结果一致。

3.2.2 SCC与乳成分的关系

乳脂和乳蛋白作为评价牛奶质量的总要指标之一，其含量多少关乎到乳制品的好坏。高乳脂牛奶使乳制品风味更佳，使得产品的质构和保型性更好。而乳蛋白作为乳制品中价值最高的营养成分，其含量多少在牛奶中至关重要。但是目前研究发现乳脂率和蛋白率随着SCC的变化呈现差异性。其中王铁灵[16]，毛永江等[17]和张慧林[18]研究发现体细胞数与乳脂率、乳蛋白率无显著相关性。但是李馨等[3]研究发现SCC与蛋白率呈显著正相关，与乳脂率无显著相关性。研究结果显示，SCC与乳脂率及乳蛋白率呈现正相关，造成此结果的原因可能是因为奶牛产奶量减少而引起的“浓缩效应”导致的，同时乳蛋白率的增加也有可能是为了应对奶牛乳房炎，使血液中血清蛋白和免疫球蛋白增加，最终导致乳蛋白率增加。但对于SCC与乳脂率和蛋白率的差异性，还需进一步研究表明。

3.3 不同胎次的体细胞评分、产奶量及乳成分的变化

日前奶牛普遍产奶年龄均在2.5岁左右，且此阶段的乳腺尚未发育完全，导致前几胎的产奶量均低于后几胎，而对于经产牛，经过上一个泌乳阶段，多少对奶牛乳腺本身造成影响。因此研究发现从第4胎起，奶牛产奶量开始下降，且随着胎次的增加，SCS也逐渐升高。目前的研究对于胎次与体细胞数及产奶量与乳成分的研究结果各有纷争，肖西山等[19]和王若勇[20]研究发现奶牛产奶量在第2胎大于第1胎和第3胎；刘贤侠等[21]的研究发现产奶量在第1胎到第3胎是呈现逐步上升的趋势；梁爱心等[22]研究发现奶水牛体细胞评分随着胎次先升高后降低的趋势，即胎次到4时最高，之后缓慢下降。对于奶牛正常来说其产奶量与胎次的关系应是随着胎次的增加而逐渐增加，当胎次到达5时，产奶量到达最大。研究发现的第3胎产奶量到达最大值与大多数学者研究发现有所出入。因此既对比数据发现，随着胎次的增加，样本数逐渐减少，因此推测牧场可能存在“被动淘汰”现象，即当奶牛产奶量越大，其患病率越高，使得牧场不得不淘汰产奶量高的奶牛，而对于产奶量低的奶牛，其患病率低，就不易被淘汰。不过大多数学者[23-25]研究发现随着胎次的增加，SCS也逐渐增加的总体趋势，这与研究结果不谋而合。

3.4 不同季节的体细胞评分、产奶量及乳成分的变化

夏季高温潮湿，对奶牛造成热应激，加上牧场环境条件较差，奶牛隐性乳房炎患病率增加，使得奶牛体细胞数增加，进而影响奶牛生产效能。王相根等[10]发现夏末秋初奶牛SCC较高；汪湛等[26]发现夏秋的体细胞数高于秋冬两季。而对于季节对奶牛产奶量与乳成分的影响，Rajcevic等[27]和黄春华等[28]研究表明，夏季是奶牛产奶量最高的季节，而乳成分却最低；但刘燕飞等[29]研究发现秋季奶牛的产奶量最高。王爱芳、童雄、常玲玲和熊本海等[30-33]研究发现季节对乳成分产生极显著影响，与研究结果相似。但还是对于某一单一季节对乳成分的影响，仍然存有争议。随着畜牧业的发展以及对奶牛疾病研究的深入，大多数牧场逐渐关注到夏秋高温高湿，卫生等不良的环境易引起奶牛乳房炎的发生。因此对于大多数的牧场采用物理降温的方法加上对牛场的卫生的及时处理，使得夏秋两季奶牛体细胞数降低。于此应建议牧场在关注夏秋两季是，也不要对春秋两季放松警惕。

3.5 体细胞数过高造成的经济损失

奶牛乳房炎作为奶牛常见的三大疾病之一，其造成的经济损失却远远高于其他疾病。全球因乳房炎造成的损失高达350亿美元[34-35]；我国因隐性乳房炎造成的损失就高达1.35亿人民币；张丹凤等[36]曾认为一个均年产奶6 t的奶牛群，若SCC为40万个·mL-1，其经济损失约在4.8万元左右。而研究发现SCC在10万以下不会造成奶损失和经济损失，但是当SCC高于10万SCC时就会造成经济损失。对于此情况，牧场应特别注意SCC大于10万以上的奶牛。

4 结论

研究通过收集2017年～2019年DHI数据，经统计分析后，发现SCS与产奶量呈负相关，与乳脂率和蛋白率呈正相关，胎次与SCS和产奶量密切相关；随着SCS的变化，产奶量，乳脂率，乳蛋白率均产生相应变化；季节、胎次会对SCS、产奶量，乳脂率，乳蛋白率造成不同程度的影响；且从SCC大于10万开始，会对牛场造成经济损失，建议对于SCC大于10万的奶牛应该提高关注程度。