CN104678022A - 一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法及应用，属于食品安全技术领域。本发明通过对产后奶牛所分泌的牛初乳进行β-雌二醇含量测定，对所得数据进行统计分析获得拟合方程，再对方程进行验证后获得预测方法，利用所得预测方程来预测产后奶牛泌乳中的β-雌二醇含量消退时间。该方法能够对牛初乳中β-雌二醇浓度和消退时间进行准确预测，适用于预测产后奶牛在泌乳过程中β-雌二醇浓度消退水平及消退至限量浓度以下所需时间，减轻了企业人力、物力的投入，节约成本、减少损失，同时也为乳品的安全提供有力可靠的保证。

Description

一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法及应用

技术领域

本发明涉及一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法及应用，属于食品安全技术领域。

背景技术

牛奶中含有丰富的营养物质，它被认为是最接近母乳的天然食品，近年来随着生活水平的不断提高，乳制品的消费量也迅速增加，饮用各种类型的乳制品已经逐渐成为人们的一种生活习惯。所谓“民以食为天，食以安为先”，乳制品作为人们的主要消费食品之一，其安全性极为重要，其中乳与乳制品中各种残留物就是乳品安全的重要隐患。

随着人们生活品质的提高，牛初乳制品也随之走入人们的生活，牛初乳具有较高的营养价值，在我国乳制品工业行业规范RHB 601-2005《生鲜牛初乳》中，对用于牛初乳制品加工的牛初乳原料是这样定义的：牛初乳是指从正常饲养的、无传染病和乳房炎的健康母牛于分娩后72h内所挤出的乳汁。牛初乳一般呈黄色，黏度较大，其成分和物理性质与常乳有较大差异，是一种生理异常乳，牛初乳中除了包含脂肪、蛋白质等常见的营养物质以外，还包含多种生物活性成分，如激素、免疫球蛋白和生长因子等。由于牛初乳中富含的免疫球蛋白可以提高免疫力，很多妈妈为了提高婴幼儿的免疫力，盲目给婴幼儿食用牛初乳制品，初乳中虽然富含免疫球蛋白，但同时雌激素和类胰岛素生长因子的含量也相对较高，一般会显著高于常乳和血浆中的含量，通常牛初乳中雌激素含量大约是常乳中雌激素含量的10倍至20倍左右，当人体摄入牛初乳及牛初乳制品时，其内残留的雌激素也会随之进入体内，通过不断累积后会对人类健康产生安全隐患。

近年来频繁发生食品安全事件，关于雌激素致癌、导致性早熟的报道也逐渐增多，越来越多的人开始关注牛初乳及乳制品中雌激素的残留问题。对人体来说牛初乳及乳制品中残留的雌激素也属于一种环境雌激素，牛初乳及乳制品是人体从外界摄入雌激素的一个潜在饮食来源，人类的日常饮食中，源自乳及乳制品的动物源雌激素，构成了雌激素总摄入量的60％～70％。雌激素残留物可以通过食物链进入人体，经过积累后会使血清中雌激素含量增加，血清中雌激素含量过高会增加女性患乳房癌，子宫癌，卵巢癌，男性患前列腺癌，以及患与内分泌相关的肿瘤的风险，而且还可能导致女性幼儿提前发育以及男性幼儿乳腺发育异常为了保证消费者的健康、尤其是婴幼儿的健康，对食品中内源性雌激素残留的监测尤为重要。

奶牛所泌牛初乳无法作为原料乳进行生产，但奶牛成本较大，多淘汰一天牛乳就会给企业带来很大的利益损失，增加企业经营成本，为了监测产后奶牛激素含量的消退水平及消退至常乳水品的时间，就必须对奶牛所分泌的牛初乳进行实时检测，增加了人力、物力及企业经营成本，增大了企业损失。因此，现有技术急需一种能够预测牛初乳中β-雌二醇含量消退的方法，以减轻企业人力、物力的投入，节约成本、减少损失，同时也为乳品的安全提供有力可靠的保证。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法。该方法是将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集牛初乳，测定所采集的牛初乳样品中β-雌二醇含量，对所得β-雌二醇含量数据进行统计分析获得拟合方程，再对拟合方程进行验证后获得预测方程，利用所得预测方程预测产后奶牛泌乳中的β-雌二醇消退水平和时间；

所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度。

所述方法步骤为：

1)将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集产后奶牛所分泌的牛初乳；

2)对所采集的牛初乳进行样品前处理，检测牛初乳中β-雌二醇的含量；

3)对检测数据进行统计分析，获得得到拟合方程，对拟合方程进行验证后获得预测方程；所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度；

4)利用预测方程预测奶牛泌乳中β-雌二醇消退水平和时间。

步骤1)所述奶牛品种为荷斯坦奶牛，年龄2-5岁，体重400-500kg，胎次为二胎。

步骤1)所述初始浓度不高于12.725μg/kg。

步骤2)所述采样方案，奶牛产房产犊后立刻采集的乳样记为第1天第0h，第1天每4小时采样一次，第2天至第5天每8小时采样一次。

步骤3)所述检测牛初乳中β-雌二醇的含量，是采用气相色谱-质谱联用法进行检测。

步骤4)所述统计分析，是对β-雌二醇含量数据进行非线性拟合。

所述方法具体步骤为：

1)将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集产后奶牛所分泌的牛初乳；所述采样方案为：奶牛产房产犊后立刻采集的乳样记为第1天第0h，第1天每4小时采样一次，第2天至第5天每8小时采样一次；

2)对所采集的牛初乳进行样品前处理，采用气相色谱-质谱联用法检测β-雌二醇的含量；

3)对检测数据进行非线性拟合获得拟合方程，再对拟合方程进行验证获得预测方程；

4)所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度；

5)利用步骤3)所得的预测方程预测产后奶牛在泌乳过程中β-雌二醇浓度的消退水平和时间。

本发明所述奶牛不曾使用激素处理过的奶牛，饲养管理标准相同，健康状况良好。

本发明所述的方法应用于预测产后奶牛在泌乳过程中β-雌二醇浓度消退水平及消退时间。

本发明对产后奶牛进行隔离管理，对每天榨乳的样品进行采集、储藏等，为了达到预期良好效果，构建了大量的样本信息，保证了所采样品准确性，防止了非监测乳混入或样品间的交叉污染情况的发生。本发明对所采乳中β-雌二醇的检测准确度高，方法标准一致，同一人检测完成所有样本，以减少系统误差。本发明利用数学分析软件对采集后样品检测的结果进行统计分析，可对结果曲线进行非线性拟合，需要对拟合出的曲线进行有效的筛选评估，并进行大量的检测及计算验证，以筛选出最优的曲线拟合方程。

本发明有益效果：

本发明所述方法只需已知产后奶牛所泌牛初乳中β-雌二醇的初始浓度，即可通过方程预测此后每个时间点奶牛所产乳中β-雌二醇的浓度，无需对产后奶牛每天进行奶样的采集、检测，操作简便，准确度高。可以减少因需要对产后奶牛所产乳中β-雌二醇浓度的监测而消耗的人力成本，包括奶样的采集、贮存、检测等，物力成本包括收集牛奶样品所用的耗材成本，检测乳中β-雌二醇所用的实验方法的试剂、耗材、仪器分析等诸多成本。同时本发明所述方法是一种极为省时高效的牛初乳β-雌二醇浓度实时监测方法，预测准确性高，解决了传统监测方法用时比较长、监测结果滞后性等问题。此外，本发明所述方法对奶牛所产乳中β-雌二醇浓度消退的预测，为原料乳中β-雌二醇风险因子的监测提供了有效手段，为乳品安全提供了可靠的保证。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：样品的采集

选取40头未曾用激素处理过的临产荷斯坦奶牛，年龄2～5岁，体重400～500kg，胎次二胎，健康状况良好。对临产荷斯坦奶牛进行隔离饲喂，饲养管理标准相同，于产房产犊后立刻榨取牛初乳，连续采样5天，采样时间间隔及每日采集次数如表1所示，严格按照采样方案采集牛初乳，并做好标注。奶牛产房产犊后立刻采集的乳样记为第1天第0h，第1天每4小时采样一次，第2天至第5天每8小时采样一次。

使用小型榨乳机进行榨乳，收集牛初乳至榨乳机的奶桶中，然后从奶桶中收集200mL的牛初乳于离心管中，立即储存于-20℃的条件下待检测。每次榨乳后立即清洗榨乳机管道以及奶桶，再对下一头奶牛进行采样，以避免交叉污染。

表1采样方案

实施例2：样品中β-雌二醇的检测

参照实施例1进行样品收集。

(1)样品前处理

a.提取

准备干净的50mL具塞离心管，准确称取2g样本(精确至0.01g)置于其中，加入5mL的pH 5.2的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，漩涡混匀，再加入5μLβ-葡萄糖醛酸酶/芳香基硫酸酯酶(β-glucuronidase/arylsulfatase，β-GLU/SUL)溶液，于37℃振荡酶解16h。取出后冷却至室温，加入1g氯化钠，漩涡混合器上振荡1min后，加入10mL乙腈，于漩涡混合器上高速旋涡混合2min，超声波清洗器中超声提取10min，4000r/min离心10min，上清液转入另一离心管，再次加入10mL乙腈于残渣中，重复提取，将两次所得上清液进行合并。

向上清液中加入10mL正己烷，振荡混匀2min，于4000r/min离心5min，将正己烷层弃去，下层溶液移入至梨形瓶中，然后加入0.5mL正丙醇，充分混合，旋转蒸发(40℃水浴)至液体体积约为1mL左右。加入2mL乙腈至梨形瓶中，旋涡振荡1min，再加入7mL超纯水，将附于梨形瓶上的物质充分洗下来。

b.净化

将HLB固相萃取柱固定到固相萃取仪上，将全部的提取液以不超过1mL/min的流速通过已活化的Oasis HLB柱(活化方法：依次用6mL甲醇，3mL质量分数为0.1％乙酸溶液和3mL纯水活化，始终保持柱子呈湿润状态)，滤过全部溶液后，加入3mL超纯水洗柱，淋出液全部弃去，抽干。最后用9mL乙腈进行洗脱，用玻璃管收集洗脱液，氮气流下吹干(使试管内壁无任何可视水分)。

c.衍生

在上述玻璃管中依次加入900μL苯，100μL BSTFA-TMCS试剂，用锡箔纸封口，涡旋混匀，将其置于70℃烘箱中恒温衍生30min，衍生后冷却至室温，转移全部衍生产物溶液于进样瓶中，利用GC-MS进行分析。

(2)气相色谱-质谱联用法检测β-雌二醇含量

利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)建立了牛初乳中β-雌二醇检测方法，能够实现牛初乳中β-雌二醇的定性和定量的要求。

气相色谱条件如表2所示：

表2气相色谱条件

质谱条件如表3所示：

表3质谱条件

监测离子、丰度比、允许相对偏差见表4。

表4监测离子、丰度比、允许相对偏差

实施例3：模型的建立

参照实施例1收集样品，参照实施例2检测样品中β-雌二醇含量。

本发明选取40头产后奶牛，其中30头用于建立模型，10头用于模型验证试验，牛初乳中β-雌二醇初始浓度为12.725μg/kg，因此本试验选取0～80h的数据，利用统计软件SPSSStatistics 19.0以牛初乳的采集时间(h)为横坐标，以牛初乳中β-雌二醇的含量(μg/kg)为纵坐标进行非线性曲线拟合，利用曲线估计拟合出与本试验所得到的荷斯坦奶牛牛初乳中β-雌二醇含量变化趋势相符合的曲线，因此本试验选择线性模型、二次多项式模型、三次多项式模型、复合模型、增长模型、指数分布模型以及Logistic模型进行拟合，经过曲线拟合得到模型汇总和参数估计值，如表5所示。

表5模型汇总和参数估计

综合考虑拟合方程的各个参数值，以及数据点在拟合曲线上的分布情况，选择了拟合效果最好的三次多项式模型作为本试验数据拟合的数学模型，三次多项式模型的公式为：Y＝c+b₁X+b₂X²+b₃X³，其中c为常数。因此，牛初乳中β-雌二醇的含量变化数学模型，即0～80h收集的牛初乳中β-雌二醇随着时间的变化关系符合三次多项式模型，拟合的回归曲线方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³，其中R²＝0.957，以牛初乳的采集时间为横坐标，以牛初乳中雌二醇的含量(μg/kg)为纵坐标。拟合曲线的拟合度R²值在0.900以上，符合曲线拟合可被接受的要求，拟合效果较好。

实施例4：模型验证

将剩余的10头产后奶牛作为模型验证组，收集奶样并检测乳中β-雌二醇的含量，根据本发明所提供的拟合方程对10头奶牛初乳中β-雌二醇浓度水平进行预测，然后通过实际检测IGF-1的浓度对预测结果的准确性进行验证。通过将预测浓度与实际检测浓度进行对比验证本发明所建立模型方程的准确度，同时对预测浓度的准确率进行计算，准确率＝100％-相对误差。

经过检测10头奶牛初始浓度分别为11.064、9.534、10.031、8.956、10.552、10.001、6.505、11.303、9.112、8.534μg/kg。通过模型拟合方程对10头奶牛所产乳中β-雌二醇浓度进行预测验证，得到预测浓度与实际测量浓度的相对误差，相对误差范围为4.94～8.86％，在合理误差范围内，准确率达92.02～96.28％，准确率在很好的范围内。表明本发明所得拟合方程能够对乳中β-雌二醇浓度进行准确预测，预测方法准确度较好。

根据本发明所提供的拟合方程对10头奶牛初乳中β-雌二醇浓度消退至2.5μg/kg以下时所需要的时间进行预测，通过实际检测β-雌二醇的浓度对预测结果的准确性进行验证。经过验证发现，预测时间与实际消退时间基本相符，预测时间与实际时间相对误差范围为2.94～8.26％，表明本发明所建立方程模型能够对乳中β-雌二醇浓度达某一浓度以下时所需时间进行准确预测。

因此，产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测预测方程为：

Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间(h)，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度(μg/kg)。

实施例5：利用模型进行预测

选取5头产后奶牛，每天收集奶样并检测乳中β-雌二醇的含量，同时利用本发明方程对这5头奶牛所产牛初乳中β-雌二醇浓度进行预测，结果表明，本方程预测牛初乳中β-雌二醇浓度准确率高达91.68～96.16％，对牛初乳中β-雌二醇浓度的监测有很好的实用性。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种产后奶牛泌乳中β-雌二醇含量消退的预测方法，其特征在于：将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集牛初乳，测定所采集的牛初乳样品中β-雌二醇含量，对所得β-雌二醇含量数据进行统计分析获得拟合方程，再对拟合方程进行验证后获得预测方程，利用所得预测方程预测产后奶牛泌乳中的β-雌二醇消退水平和时间；所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤如下：

1)将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集产后奶牛所分泌的牛初乳；

2)对所采集的牛初乳进行样品前处理，检测牛初乳中β-雌二醇的含量；

3)对检测数据进行统计分析，获得得到拟合方程，对拟合方程进行验证后获得预测方程；

所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度；

4)利用预测方程预测奶牛泌乳中β-雌二醇消退水平和时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述奶牛品种为荷斯坦奶牛，年龄2-5岁，体重400-500kg，胎次为二胎。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述初始浓度不高于12.725μg/kg。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述采样方案，奶牛产房产犊后立刻采集的乳样记为第1天第0h，第1天每4小时采样一次，第2天至第5天每8小时采样一次。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)所述检测牛初乳中β-雌二醇的含量，是采用气相色谱-质谱联用法进行检测。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)所述统计分析，是对β-雌二醇含量数据进行非线性拟合。

8.根据权利要求2所述方法，其特征在于，具体步骤为：

1)将待产奶牛隔离饲喂管理，产犊后立刻按照采样方案采集产后奶牛所分泌的牛初乳；所述采样方案为：奶牛产房产犊后立刻采集的乳样记为第1天第0h，第1天每4小时采样一次，第2天至第5天每8小时采样一次；

2)对所采集的牛初乳进行样品前处理，采用气相色谱-质谱联用法检测β-雌二醇的含量；

3)对检测数据进行非线性拟合获得拟合方程，再对拟合方程进行验证获得预测方程；所述预测方程为：Y＝11.625-0.759X+0.0190X²-0.0001374X³；其中，X为产后时间，Y为牛初乳中β-雌二醇的质量浓度；

4)利用步骤3)所得的预测方程预测产后奶牛在泌乳过程中β-雌二醇浓度的消退水平和时间。

9.权利要求1-8所述的方法应用于预测产后奶牛在泌乳过程中β-雌二醇浓度消退水平及消退时间。