盧 娜 劉高飛 王雅晶 邵 偉 余 雄** 李勝利**

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京市生鮮乳質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，北京 100193；3.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團)股份有限公司，呼和浩特 011500)

鈣是人體必需的常量元素，對調(diào)節(jié)機體系統(tǒng)、組織、器官的正常生理功能起著重要作用，人體細胞的活動也受鈣的調(diào)控。當長時間的攝入鈣缺乏時，可造成鈣代謝紊亂，引發(fā)骨質(zhì)疏松、內(nèi)分泌失調(diào)、心腦血管和神經(jīng)系統(tǒng)等疾病[1]。截至2011年，國家食品藥品監(jiān)督管理局批準的補鈣產(chǎn)品已高達1 740多種[2]。主要的含鈣藥物有如下特點：碳酸鈣等無機鈣雖鈣含量高，但吸收率低且對胃有強烈的刺激性；乳酸鈣和葡糖糖酸鈣等有機鈣吸收率優(yōu)于無機鈣，胃腸刺激小，但鈣含量低，胃內(nèi)分解為鈣離子(Ca2+)后易于結(jié)合草酸等阻礙鈣的吸收[3]。牛奶是人類優(yōu)質(zhì)的鈣源補充劑，其鈣、磷比例約為1.3∶1.0，恰好符合人體對鈣、磷的吸收比例，易于吸收[4-5]。我國牛奶中乳鈣含量通常為1 030 mg/kg[6]，而歐洲牛奶中乳鈣含量為1 020～2 200 mg/kg[7]。Mestawet等[8]試驗報道，不同品種山羊的牛奶中蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖和乳鈣含量等差異很大。同一品種奶牛的乳礦物質(zhì)含量個體差異也比較大，但同一個體在整個泌乳階段的乳鈣含量變化不大[9-10]。另外，Van Hulzen等[11]通過對388個牧場的1 860頭初產(chǎn)的荷蘭荷斯坦奶牛的乳成分研究表明，基因?qū)θ殁}、乳磷和乳鎂含量的影響比牧場管理對其的影響更大。因此，牛奶中乳鈣含量與奶牛品種密切相關(guān)，而有關(guān)乳鈣含量與產(chǎn)奶量、乳成分和血清生化指標相關(guān)性的研究甚少。因此，本試驗選擇國內(nèi)常見的4個奶牛品種，通過檢測產(chǎn)奶量、乳成分和血清生化指標，研究不同品種奶牛的乳鈣含量與產(chǎn)奶量、乳成分和血清生化指標的相關(guān)性，為獲取高鈣奶提供全面的理論依據(jù)，滿足人類對高鈣奶的需求。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗牛奶樣品采集于牧場1(河北唐山某牧場)的娟姍牛、牧場2(新疆某牧場)的西門塔爾牛、牧場3(內(nèi)蒙古通遼某牧場)的西門塔爾牛和荷斯坦雜交牛(西荷F1牛)、牧場4(北京某牧場)的荷斯坦牛，共計4個牧場的4個不同品種奶牛的牛奶樣品，牧場養(yǎng)殖規(guī)模均在1 000頭以上。分別選取4個牧場的泌乳天數(shù)為100～150 d、胎次1～3胎、健康無疾病的奶牛各50頭，于氣溫(14±4) ℃的某日采集樣品，記錄當日3次產(chǎn)奶量，采集當日早、中、晚3次奶樣，再從其中隨機挑選30頭采集早、中、晚3次血液樣品，即每個品種奶牛采集150個奶樣，90個血樣。各個牧場奶牛的飼糧均參照NRC(2001)配制，試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) %

續(xù)表1項目Items品種 Breed娟姍 Jersey西門塔爾 Simmental西荷F1 Simmental×Holstein F1荷斯坦 Holstein粗蛋白質(zhì) CP15.3115.3615.8316.98中性洗滌纖維 NDF33.9134.0334.2633.69酸性洗滌纖維 ADF18.2119.6219.8819.44粗灰分 Ash10.209.909.619.33粗脂肪 EE6.194.424.206.53鈣 Ca1.231.121.221.16磷 P0.310.330.350.34

1)精料為牧場自配。Concentrate was made up by farms.
2)產(chǎn)奶凈能為計算值，其他營養(yǎng)水平為實測值。NELwas a calculated value, while the other nutrient levels were measured values.

1.2 樣品采集及處理

1.2.1 飼糧

采集飼糧樣品，將所收集樣品置于65 ℃烘箱烘干48 h，回潮48 h后制成風干樣，粉碎后保存待測。

1.2.2 奶樣

各牧場均為3次擠奶制度，每次擠奶時采集奶樣100 mL，其中50 mL奶樣放入-4 ℃冰箱冷藏，冷藏樣品運送至蒙牛當?shù)厥聵I(yè)部實驗室進行乳脂率等常規(guī)檢測；剩余50 mL奶樣于-20 ℃保存，用于檢測乳鈣、乳磷、乳鎂和乳鋅含量。當日所采集的3次奶樣均分開檢測。

1.2.3 血樣

于采集奶樣的同時采血10 mL，將采集的血樣于4 000 r/min離心10 min后，將所得上清液分裝在1.5 mL離心管中，-20 ℃保存待測。

1.3 檢測指標及測定方法

1.3.1 飼糧的營養(yǎng)成分

分別采用GB/T 6435—2014、GB/T 6432—1994、GB/T 6433—2006、GB/T 6438—2007、乙二胺四乙酸二鈉絡合滴定法和鉬黃比色法檢測飼糧中的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、鈣和磷的含量。采用Van Soest等[12]的方法測定飼糧中中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量。

1.3.2 乳成分

乳蛋白率、乳脂率和乳糖率采用乳成分分析儀(Foss FT120)測定。乳鈣、乳鎂和乳鋅的含量采用日立(ZA3000)原子吸收分光光度計，分別按照GB/T 5009.92—2003、GB/T 5009.90—2003、和GB/T 5009.14—2003的方法測定。乳磷含量按照GB/T 5413.22—2010的方法測定。

1.3.3 血清生化指標

血清甲狀旁腺激素(PTH)含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法測定，試劑盒由上海朗頓生物科技有限公司提供。血清堿性磷酸酶(ALP)活性及鈣、磷和鎂的含量采用試劑盒(南京建成生物工程研究所)測定。血清維生素D含量采用高效液相色譜法測定。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)先用Eel 2007進行統(tǒng)計整理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析和一般線性模型(GLM)分析相關(guān)性。Duncan氏多重比較法進行差異顯著性檢驗，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著，結(jié)果以平均值±標準差表示。

2 結(jié) 果

2.1 不同品種奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分

由表2可知，荷斯坦牛的產(chǎn)奶量顯著高于其他品種奶牛(P<0.05)，其他3個品種之間差異不顯著(P>0.05)。娟姍牛的乳蛋白率顯著高于西門塔爾牛、西荷F1牛和荷斯坦牛(P<0.05)，且西門塔爾牛和西荷F1牛顯著高于荷斯坦牛(P<0.05)，西門塔爾牛和西荷F1牛之間差異不顯著(P>0.05)。娟姍牛和西門塔爾牛的乳脂率及乳鈣、乳磷、乳鋅含量顯著高于西荷F1牛和荷斯坦牛(P<0.05)；西荷F1牛的乳鈣、乳磷和乳鋅含量高于荷斯坦奶牛，但差異不顯著(P>0.05)；西荷F1牛和荷斯坦牛的乳糖率顯著高于娟姍牛(P<0.05)；娟姍牛的乳鎂含量顯著高于西門塔爾牛和西荷F1牛(P<0.05)，西門塔爾牛、西荷F1牛和荷斯坦牛之間的乳鎂含量差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同品種奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分Table 2 Milk yield and milk composition of different dairy cow breeds

同行數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。表3同。
In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as Table 3.

2.2 不同品種奶牛的血清生化指標

由表3可知，各品種奶牛的血清PTH和鎂含量差異不顯著(P>0.05)。娟姍牛和西門塔爾牛的血清ALP活性顯著高于西荷F1牛和荷斯坦牛(P<0.05)；西荷F1牛的血清鈣和磷含量顯著高于其他3個品種奶牛(P<0.05)，其他3個品種之間的血清鈣含量差異不顯著(P>0.05)；娟姍牛和荷斯坦牛的血清磷含量顯著高于西門塔爾牛(P<0.05)，且娟姍牛和荷斯坦牛之間差異不顯著(P>0.05)。西荷F1牛和荷斯坦牛的血清維生素D含量顯著高于娟姍牛和西門塔爾牛(P<0.05)。

表3 不同品種奶牛的血清生化指標Table 3 Serum biochemical indices of different dairy cow breeds

2.3 不同品種奶牛乳鈣含量與產(chǎn)奶量、乳成分、血清生化指標的相關(guān)性分析

由表4可知，4個品種奶牛的乳鈣含量與乳蛋白率及乳鋅、乳磷含量均呈顯著或極顯著正相關(guān)(P<0.05或P<0.01)，乳鈣含量與產(chǎn)奶量、乳脂率、乳糖率以及血清ALP活性和PTH、維生素D、鈣、磷、鎂含量均無顯著相關(guān)性(P>0.05)。

表4 不同品種奶牛乳鈣含量與產(chǎn)奶量、乳成分、血清生化指標的相關(guān)性Table 4 Correlations of milk calcium content with milk yield, milk composition and serum biochemical indices of different dairy cow breeds

*表示顯著相關(guān)(P<0.05)，**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。
* mean significant correlation (P<0.05), ** mean highly significant correlation (P<0.01)。

3 討 論

3.1 不同品種奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分

不同品種奶牛的生產(chǎn)性能、體型和生理特征的差異，導致其對于飼喂的營養(yǎng)水平、飼糧種類以及擠奶設備等需求差異很大[13]。因此，在同一牧場或統(tǒng)一營養(yǎng)條件下，4個品種不能同時并存。本試驗采樣的4個牧場，其飼喂管理均較符合該品種特有的生理特點。來自同一牧場的娟姍牛產(chǎn)奶量顯著低于荷斯坦牛，平均每天低4.92 kg[14]。西門塔爾牛和荷斯坦牛的年產(chǎn)奶量差異顯著，分別為4.7和6.5 t[15]。李亞昆等[16]研究表明，蒙荷F1與弗荷F1的305 d產(chǎn)奶量分別比荷斯坦牛少了398和538 kg。荷斯坦牛的日產(chǎn)奶量是本試驗選擇的4個品種中最高的，其余3個品種奶牛之間日產(chǎn)奶量差異不顯著。

娟姍牛原產(chǎn)于英吉利海峽的娟姍島，主要以乳蛋白率和乳脂率高而聞名[17]。與荷斯坦牛相比，乳蛋白率高20%左右[18]。西門塔爾牛的乳蛋白率為4.02%，顯著高于荷斯坦牛[19]。西荷F1牛的乳蛋白率比荷斯坦牛高0.07%，差異顯著[16]。本試驗結(jié)果與上述報道一致，娟姍牛、西門塔爾牛和西荷F1牛的乳蛋白率均顯著高于荷斯坦牛。

關(guān)于乳脂率，娟姍牛顯著高于荷坦牛[20]。孫悅等[19]研究表明，西門塔爾牛乳脂率顯著高于荷斯坦牛。同時西荷F1乳脂率顯著高于荷斯坦牛[21]。娟姍牛與荷斯坦牛的乳糖率差異不顯著[20]。孫悅等[19]研究表明，西門塔爾牛與荷斯坦牛乳糖率差異不顯著。傅春泉等[22]研究發(fā)現(xiàn)，西荷F1牛與荷斯坦牛的乳糖率分別為5.02%和5.11%，差異不顯著。本試驗除西荷F1牛與荷斯坦牛的乳脂率無顯著差異，娟姍牛乳糖率顯著低于荷斯坦牛，其他均與上述報道一致，娟姍牛和西門塔爾牛乳脂含量顯著高于西荷F1牛和荷斯坦牛。西門塔爾牛、西荷F1牛和荷斯坦牛3個品種之間乳糖率差異不顯著。

Van Hulzen等[11]對荷蘭388個牧場的1 860頭初產(chǎn)荷斯坦牛乳研究表明，基因?qū)θ殁}、乳磷和乳鎂含量的影響比牧場管理更大。林波等[23]通過采集不同品種奶樣分析，娟姍牛和荷斯坦牛的乳鈣含量分別為150和120 mg/dL，乳鎂含量分別為12.5和10.1 mg/dL，乳鋅含量分別為0.40和0.42 mg/dL。王陽等[24]研究報道，經(jīng)產(chǎn)娟姍牛和荷斯坦牛分娩后120 h的乳鈣含量分別為147.07和106.49 mg/dL，乳鎂含量分別為24.7和13.77 mg/dL。關(guān)于西門塔爾牛和西荷F1牛乳鈣、乳鎂和乳鋅含量報道較少。本試驗中，娟姍牛和西門塔爾牛乳鈣、乳磷和乳鋅含量顯著高于西荷F1牛和荷斯坦牛。關(guān)于乳鎂含量與上述報道不一致，娟姍牛與荷斯坦牛差異不顯著。

3.2 不同品種奶牛中乳鈣含量與乳成分的關(guān)系

Gaucheron[25]報道，不同品種奶牛乳鈣含量變化很大，且乳蛋白率較高的牛奶中礦物質(zhì)含量也較高。Poulsen等[26]通過對乳制品加工廠2010年整年大約275個供應商(不同品種)的奶樣進行匯總分析得出結(jié)論，乳鈣含量和乳蛋白率呈顯著正相關(guān)，認為可能是由于它們具有相同的代謝途徑。2010年，Bijl等[27]對20個乳企每周的大罐奶采集奶樣檢測乳成分，并與20世紀30～60年代乳成分比對，分析后得到結(jié)論，牛奶中總鈣含量和乳蛋白率呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.725。本試驗與上述報道基本一致，單個品種奶牛的乳蛋白率和乳鈣含量呈均顯著正相關(guān)。Bijl等[27]研究發(fā)現(xiàn)，乳鈣含量與乳磷含量呈顯著正相關(guān)。Rodríguez等[28]在1995年整年期間，針對8個不同牧場平均每15 d采集1次新產(chǎn)牛大罐奶樣品，分析乳鈣、乳鎂和乳鋅等礦物質(zhì)元素含量，結(jié)果顯示，乳鈣含量顯與乳鋅含量顯著相關(guān)，與乳鎂含量相關(guān)性不大。本試驗中，4種品種的乳鈣含量與乳磷、乳鋅含量均具有正相關(guān)性。這也說明，奶牛品種的差異并未影響乳蛋白率和乳鈣、乳鋅的分泌。

對乳鈣含量與乳蛋白率和乳磷、乳鋅含量高度相關(guān)性的解釋是：乳蛋白的80%是由酪蛋白組成，牛奶中的酪蛋白不是單獨存在的，而是和其他陰陽離子相互纏繞在一起而形成的復合物，即酪蛋白膠束[29]。牛奶中72%鈣和48%磷含量存在于酪蛋白膠束。此外，酪蛋白膠束還與不同的陽離子[三價鐵離子(Fe3+)、銅離子(Cu2+)、Ca2+、鋅離子(Zn2+)和鎂離子(Mg2+)]結(jié)合后存在于牛奶中，牛奶中的陽離子與酪蛋白膠束結(jié)合的順序為Fe3+>Zn2+>Ca2+> Cu2+>Mg2+[30]。這說明乳中Zn2+比Ca2+與牛奶中的酪蛋白結(jié)合能力更強。因此，乳鈣、乳蛋白、乳磷和乳鋅均結(jié)合在酪蛋白膠束并大量分布在乳蛋白中，所以乳鈣含量與乳蛋白率和乳磷、乳鋅含量呈高度正相關(guān)。

3.3 不同品種奶牛血清生化指標與乳鈣含量的相關(guān)分析

PTH是調(diào)節(jié)血清鈣、磷水平的主要激素之一。傅春泉等[22]試驗發(fā)現(xiàn)，西門塔爾牛與荷斯坦牛的雜交后代第1胎泌乳母牛(西荷F1牛)與同齡荷斯坦奶牛的血清PTH含量分別為66.25和76.08 nmol/L，差異不顯著。與上述報道相似，本試驗不同品種奶牛的血清PTH含量差異不顯著。此外，本試驗結(jié)果表明，乳鈣含量與血清PTH含量相關(guān)系數(shù)很低。甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白(PTHrP)和PTH有一定的同源性，且通過相同的受體發(fā)揮相似的生物學作用[31-32]。Barlet等[33]和Van Houten等[34]報道，在哺乳動物特別是山羊和老鼠的研究表明，PTHrP是提高乳鈣含量的主要因素。Onda等[35]在荷斯坦奶牛的研究中得出結(jié)論，牛奶中PTHrP的合成和分泌與乳鈣含量密切相關(guān)。然而，本試驗中乳鈣含量的差異性是否與PTHrP有關(guān)，還需要開展進一步的研究。

ALP是一種糖蛋白，正常生理狀態(tài)下該酶是在乳脂肪球形成過程中作為漿膜的一部分進入血中的，在泌乳早期和中期血清ALP活性較高。血清ALP活性是反映鈣、磷代謝的重要指標，也是反映動物機體成骨細胞和骨生成的一種重要的生化指標。彭潔等[36]對檳榔江水牛、摩拉水牛和荷斯坦奶牛的血清ALP活性比對，2種水牛的血清ALP活性顯著高于荷斯坦奶牛。本研究中娟姍牛和西門塔爾牛血清ALP活性顯著高于西荷F1和荷斯坦奶牛，表明娟姍牛和西門塔爾牛鈣和磷在骨骼中沉積多，骨生成代謝旺盛。

一般認為，乳鈣含量與血清中Ca2+的濃度相關(guān)。Boudon等[37]報道，通過調(diào)整飼糧陰陽離子差(DCAD)值至400時，可以降低血清中Ca2+的濃度，卻提高了牛奶中Ca2+的濃度，證實了血清鈣含量和乳鈣含量不存在相關(guān)性。主要是因為：當血清中鈣含量降低時，泌乳期動物大量動員骨骼中沉積的鈣，滿足乳腺中乳鈣的含量；當血清中鈣含量增高時，機體將多余的鈣重吸收，一部分沉積于骨骼，一部分排出體外。因此，血清鈣含量對于乳鈣含量的影響不大。另外，居星耀等[38]和何麗等[39]指出，血清中維生素D、鈣、磷、鎂的共同作用能夠促進骨骼生長。本試驗結(jié)果證實，乳鈣含量與血清中鈣代謝的常規(guī)指標的含量無顯著相關(guān)性。

4 結(jié) 論

品種對于乳鈣含量的影響較大，娟姍牛和西門塔爾牛乳鈣含量較高，荷斯坦奶牛的乳鈣含量最低但產(chǎn)奶量最高。乳鈣含量與乳蛋白率和乳鋅、乳磷含量呈正相關(guān)，與血清ALP活性和PTH、維生素D、鈣、磷、鎂含量無相關(guān)性。

StudyonCorrelationsbetweenMilkYield,MilkCompositionandSerumBiochemicalIndiceswithMilkCalciumContentofDifferentDairyCowBreeds

LU Na1,2LIU Gaofei1,3*WANG Yajing2SHAO Wei1YU Xiong1**LI Shengli2**

(1.

CollegeofAnimalScienceandTechnology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.BeijingEngineeringTechnologyResearchCenterofRawMilkQualityandSafetyControl,StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition,CollegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China; 3.InnerMongoliaMengniuDairy(Group)Co.,Ltd.,Hohhot011500,China)

Abstract: This study was conducted to test the milk yield, milk composition and serum biochemical indices of different dairy cow breeds, and to research the correlations between them with milk calcium content, to provide the theoretical basis for acquisition of high calcium milk sources. There were 4 different breeds of healthy dairy cows with the condition of 100 to 150 lactation days and parity 1 to 3, which were from 4 farms including Jersey, Simmental, Simmental×Holstein (S×H F1) and Holstein as the experimental subjects, and collected the samples at a certain date when the temperature was (14±4) ℃. Milk yield was recorded 3 times a day,milk samples were collected from all cows 3 times a day in the morning, noon and night. Then serum samples were collected from 30 cows randomly selected from the above 50 cows in each farm, 3 times a day in the morning, noon and night. Thereby we got 150 milk samples for testing milk components and 90 serum samples for testing the serum biochemical indices from each breed of dairy cow. The correlation of milk calcium content with milk yield, milk composition and serum biochemical indices were analyzed. The results showed as follows: 1) the milk yield of Holstein cows was significant higher than that of other breed cows (P<0.05), the milk protein rate of Jersey cows was significant higher than that of other breed cows (P<0.05), the milk fat rate and contents of calcium, phosphorus and zinc in milk of Jersey and Simmental cows were significant higher those of S×H F1and Holstein cows (P<0.05), the milk lactose content of S×H F1and Holstein cows was significant higher than that of Jersey cows (P<0.05), the milk magnesium content of Jersey cows was significant higher than that of S×H F1and Simmental cows (P<0.05). 2) The serum alkaline phosphatase (ALP) activity of Jersey and Simmental cows was significant higher than that of S×H F1and Holstein cows (P<0.05), the contents of calcium and phosphorus in serum of S×H F1cows were significant higher those of other breed cows (P<0.05), the serum phosphorus content of Jersey and Holstein cows was significant higher than that of Simmental cows (P<0.05), the serum vitamin D content of S×H F1and Holstein cows was significant higher than that of Jersey and Simmental cows (P<0.05). 3) The milk calcium content was significantly positively correlated with milk protein rate and contents of zinc and phosphorus in milk of the 4 dairy cow breeds (P<0.05 orP<0.01), while there was no correlation between milk calcium content with other indices including milk yield, milk fat rate, milk lactose rate and ALP activity and parathyroid hormone (PTH), vitamin D, calcium, phosphorus, magnesium contents in serum (P>0.05). In conclusion, breeds has great influence on milk calcium content, the milk calcium content of Jersey and Simmental cows is relatively higher whereas the Holstein cows has the lowest milk calcium content and the highest milk yield. Milk calcium content is positively correlated with milk protein rate and contents of zinc and phosphorus, and has no correlation with the ALP activity and PTH, vitamin D, calcium, phosphorus, magnesium contents in serum.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2018,30(8)：3302-3310]

Keywords: dairy cows; breed; milk composition; milk calcium; correlation