有机与常规奶牛养殖模式下原料奶微生物组的季节性动态变化及其对乳品质量的影响研究

本研究针对有机与常规养殖模式下原料奶微生物群落季节性变化的差异问题，系统分析了俄勒冈州7个奶牛场为期一年的微生物组数据。通过16S rRNA测序和多样性分析，发现两种养殖体系的微生物组成总体相似（Escherichia-Shigella为优势菌属），但常规牧场原料奶的需氧菌平板计数（APC）在冬夏季显著更高，且有机奶的α多样性呈现显著季节性波动。研究成果为优化牧场卫生管理和可持续乳业发展提供了微生物生态学依据。

　　

随着美国有机乳制品市场自1990年代以来的快速增长，消费者对可持续生产、动物福利和产品透明度的关注日益提升。至2019年，有机乳品年销售额已达15.85亿美元，成为全美价值最高的有机商品。然而，有机与常规奶牛养殖实践如何影响原料奶的微生物组成——这一关乎乳品质量、安全性与保存期限的核心问题——仍缺乏系统研究。奶牛场管理措施（如饲料类型、垫料材料、挤奶卫生等）和季节性环境因素（温湿度、降水等）均可显著塑造原料奶微生物群落，但有机体系特有的放牧要求（每年至少120天放牧，30%干物质摄入来自草场）与禁用抗生素等规定，可能引入独特的微生物生态特征。为此，俄勒冈州立大学食品科学与技术系的Daria Van De Grift、Eiseul Kim、Seung-Min Yang等研究者开展了一项为期一年的追踪研究，比较有机与常规养殖模式下原料奶微生物组的季节性变化，相关成果发表在《Journal of Dairy Science》上。

研究团队选取俄勒冈州4个有机牧场与3个常规牧场，在2020年的冬、春、夏、秋四个季节进行季度采样，收集原料奶及环境样本（垫料、饲料、草场、土壤、擦拭毛巾等）。通过16S rRNA基因V4区测序（Illumina MiSeq平台）、需氧菌平板计数（APC）和结肠菌计数（CC）等分析，结合随机森林模型和多样性指数计算，系统评估了微生物群落结构、季节动态与养殖模式的关联。

研究结果显示，所有牧场原料奶的核心优势菌属为Escherichia-Shigella，其在各季节均保持最高相对丰度（有机牧场 fall 季节达67±13%）。需氧菌平板计数（APC）在常规牧场原料奶中显著更高，尤其冬季（4.98±0.24 vs. 3.56±0.44, P=0.003）和夏季（4.70±0.35 vs. 3.34±0.50, P=0.008）差异明显。α多样性（Shannon指数）分析表明，有机原料奶呈现显著季节性波动（冬季1.81±0.40 → 秋季1.01±0.34），而常规奶则相对稳定。β多样性（Bray-Curtis相异度）显示两种养殖体系微生物组成无显著区别，但PERMANOVA分析表明养殖类型、季节与农场因素的联合效应可解释11.0%的群落变异（R2=0.110, P=0.001）。

在微生物分类组成方面，随机森林模型识别出Acetobacter、Clostridium sensu stricto 1和Klebsiella为区分养殖体系的关键判别菌属。有机原料奶在放牧季节（春、夏）与草场/土壤共享13–8个菌属，而在舍饲期（冬、秋）与垫料共享6–19个菌属；常规奶因全年舍饲，始终与垫料共享最多菌属（12–19个）。值得注意的是，Lactobacillus仅见于常规奶样本，而有机奶在冬季含有独有菌属Acetobacter、Acinetobacter和Glutamicibacter。

该研究结论指出，尽管有机与常规养殖体系的原料奶微生物整体结构相似，但微生物负荷（APC）与多样性季节变化模式存在显著差异。有机牧场因放牧实践减少青贮饲料摄入，可能降低微生物污染风险；而舍饲期垫料成为主要微生物源。这些发现强调了养殖管理策略（特别是放牧与舍饲的转换）对原料奶微生物生态的关键影响，为开发基于微生物组的牧场卫生监测技术提供了科学依据，同时为有机乳品的品质调控与可持续生产策略提供了重要参考。