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(dòng)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(duì)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(dòng)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(chǎng)的36匹伊犁馬為研究對(duì)象，并采集其泌乳期的產(chǎn)奶量，利用乳成分測(cè)定儀測(cè)定馬匹的乳脂率，分析乳脂率的影響因素，通過(guò)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(duì)影響乳品品質(zhì)的因素、不同胎次、不同時(shí)間段和不同泌乳月份進(jìn)行探討。結(jié)果表明在伊犁馬第8胎次、采樣時(shí)間點(diǎn)為16時(shí)、泌乳月份為8月時(shí)，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(guó)多民族聚居地，馬匹種類(lèi)眾多，而馬乳的資源也非常豐富。多個(gè)民族素有引用馬乳和酸馬乳的傳統(tǒng)習(xí)慣[1]。乳營(yíng)養(yǎng)豐富，是人類(lèi)膳食結(jié)構(gòu)中營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較完善的一種食物，富含人類(lèi)及新生兒所需的各種重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等，參與人類(lèi)大腦、免疫、神經(jīng)和骨豁等系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程[2]?？己巳槠焚|(zhì)質(zhì)量的重要指標(biāo)一般為乳中蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、脂肪、尿素氮以及體細(xì)胞數(shù)。乳蛋白質(zhì)主要成分的含量對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和加工工藝有重要的影響[3]。乳脂肪除可為機(jī)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(lèi)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(duì)牛奶過(guò)敏癥嬰兒來(lái)說(shuō)，馬乳是可以替代牛奶的食品。

在三歲之前對(duì)食物過(guò)敏的嬰兒約占3%，Iacono等進(jìn)行臨床研究，首次指出這類(lèi)兒童可食用驢奶，在后續(xù)研究中表明，馬屬動(dòng)物(馬、驢)乳的耐受性比反芻動(dòng)物乳的耐受性高，原因可能是單胃的馬屬動(dòng)物的特性與人類(lèi)的生理特點(diǎn)比較接近[5]。在人們生活水平提高的同時(shí)，人們因?yàn)轳R乳獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能而對(duì)馬乳的需求越來(lái)越高。因此有必要對(duì)乳用型馬匹培育，而且馬乳飲品在我國(guó)的市場(chǎng)前景非常廣闊。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)伊犁馬乳乳成分的研究較少，對(duì)乳的研究主要集中在奶牛方面。在吐?tīng)栠d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(qiáng)研究了不同泌乳階段、不同胎次以及不同產(chǎn)奶量對(duì)常規(guī)乳成分及主要物理指標(biāo)的影響[7]。本研究分析不同胎次、不同時(shí)間段以及不同泌乳月份對(duì)乳成分指標(biāo)（乳脂率）的影響，為乳成分的最佳平衡點(diǎn)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗(yàn)對(duì)象

以昭蘇馬場(chǎng)中的第4、7、8胎次各12匹伊犁馬為研究對(duì)象。

1.1.2產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)采集

根據(jù)馬的生理特點(diǎn)，母馬每天擠乳4次（11時(shí)、13時(shí)、16時(shí)、18時(shí)），然后對(duì)當(dāng)次泌乳量進(jìn)行稱(chēng)量并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

1.1.3日產(chǎn)奶量計(jì)算

利用薩伊金公式[8]，對(duì)母馬日產(chǎn)奶量進(jìn)行計(jì)算，用Excel整理產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)。

1.1.4乳樣的采集

在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，用流量計(jì)對(duì)36匹伊犁馬逐匹取樣，每匹馬的采樣量50 mL，使用專(zhuān)用的采樣瓶。

1.1.5乳樣的保存及運(yùn)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(cè)定實(shí)驗(yàn)室，盡量在運(yùn)輸中保持低溫條件，同時(shí)防止過(guò)度的搖晃。

1.1.6乳成分測(cè)定

利用乳成分測(cè)定儀測(cè)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(duì)乳品品質(zhì)的影響。

1.3乳品品質(zhì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以乳品品質(zhì)指標(biāo)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(shí)間點(diǎn)（X2）（11時(shí)、13時(shí)、16時(shí)）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(guò)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取不同胎次、不同時(shí)間段、不同泌乳期三個(gè)影響因子，乳脂率為指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，響應(yīng)面設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

利用響應(yīng)面法選擇最佳乳成分水平，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

續(xù)上表

2.3回歸模型分析

對(duì)模型進(jìn)行回歸方程系數(shù)顯著性分析見(jiàn)表3。

表3　Box-Behnken實(shí)驗(yàn)方差分析

對(duì)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(duì)76.49%響應(yīng)值的變化進(jìn)行解釋?zhuān)虼?，能夠用該模型分析及預(yù)測(cè)乳脂率。

由表3可知，模型中二次項(xiàng)X1X2、X1X3差異顯著（P<0.05）；二次項(xiàng)X12差異極顯著（P<0.01）；一次項(xiàng)X1差異極顯著（P<0.01），表明實(shí)驗(yàn)因素對(duì)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(lái)分析和預(yù)測(cè)乳脂率最佳變量水平。

2.4參數(shù)估計(jì)

利用Design Expert軟件對(duì)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸系數(shù)見(jiàn)表4。

表4　回歸模型參數(shù)估計(jì)

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(shí)間段的響應(yīng)曲面圖

圖1為泌乳月份固定在0水平即時(shí)間為9月，不同時(shí)間段與不同胎次的交互作用對(duì)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(shí)，隨著時(shí)間段的不同，乳脂率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。當(dāng)固定時(shí)間段不變時(shí)，隨著胎次的增加，乳脂率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

圖2　不同胎次與不同泌乳月的響應(yīng)曲面圖

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

圖3　不同時(shí)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(shí)，不同時(shí)間段與不同泌乳月份的交互作用對(duì)乳脂率的影響。由圖3可知，當(dāng)固定時(shí)間段不變時(shí)，隨著泌乳月份的增大，乳脂率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)不明顯。當(dāng)固定泌乳月份不變時(shí)，隨著時(shí)間段的增加，乳脂率呈現(xiàn)先上升的趨勢(shì)，上升趨勢(shì)不明顯。

3　討論

3.1響應(yīng)面法的應(yīng)用

兩個(gè)或者許多個(gè)因素之間的相互作用是通過(guò)響應(yīng)面法來(lái)研究的[9]。它是在設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)情況下，通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立數(shù)據(jù)與所研究的對(duì)象之間的一種數(shù)學(xué)關(guān)系，即數(shù)學(xué)方程，通過(guò)對(duì)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(duì)響應(yīng)值的影響進(jìn)行定量化[11]。近年來(lái)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(shí)踐中實(shí)際問(wèn)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(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)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(duì)乳品品質(zhì)的影響

3.2.1胎次對(duì)乳脂率的影響

胎次對(duì)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(shì)，即乳脂率從第4胎次開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，在第7胎次后開(kāi)始下降。在吐?tīng)栠d古麗對(duì)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(dòng)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(shí)最高，后隨著年齡增大，牛乳中乳脂的含量呈降低趨勢(shì)[16]。與本研究中在第7胎次后乳脂率呈降低趨勢(shì)的結(jié)果一致。

3.2.2不同時(shí)間段對(duì)乳脂率的影響

在對(duì)奶牛乳脂率的研究中，早上牛奶的乳脂率偏低，中午時(shí)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(duì)于不同的奶牛群，擠奶的時(shí)間應(yīng)當(dāng)不同，縮小時(shí)間對(duì)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(diǎn)與奶牛不同，同時(shí)在飼養(yǎng)管理方面也不同。

3.2.3泌乳月份對(duì)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(bào)道，在奶牛泌乳期的前2～3個(gè)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(shì)。在整個(gè)泌乳期中，乳成分一直處于波動(dòng)狀態(tài)，在分娩前后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)乳成分變動(dòng)最大。泌乳時(shí)期的不同，乳中的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂肪、維生素及無(wú)機(jī)物也不同，同時(shí)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(yàn)證實(shí)驗(yàn)

利用Design-Expert軟件預(yù)測(cè)乳脂率達(dá)到最大值時(shí)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(shí)間段）為16 h，X3（不同泌乳月份）為8月，乳脂率達(dá)到最大值1.01%。為方便控制實(shí)驗(yàn)的條件，確定最佳乳脂率因素為不同胎次在第8胎次，時(shí)間點(diǎn)為16 h，泌乳月份為8月。對(duì)結(jié)果的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，即在最佳水平下進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，所得乳脂率平均值為0.92%，與1.01%值比較接近，由此可見(jiàn)該模型能夠預(yù)測(cè)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(dòng)物生產(chǎn)。

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

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題（2012BAD44B01）；自治區(qū)重大專(zhuān)項(xiàng)課題（201130101-3）

中圖分類(lèi)號(hào)：S821

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-6377（2016）01-0023-07