牛群水平风险因素与乳头充血、乳头末端角化过度、乳汁流速动态及自动脱杯流量阈值关联的研究

《Journal of Dairy Science》：Herd-level risk factors associated with teat congestion, teat-end hyperkeratosis, milk flow dynamics, and take-off milk flow threshold

　　

摘要专业翻译 本研究的目的是探讨乳头充血、乳头末端角化过度、双峰泌乳曲线（bimodality）及自动脱杯系统（automatic cluster remover）的脱杯流量阈值（take-off milk flow threshold）的牛群水平风险因素。在这项重复横断面研究中，分析了来自133个奶牛场、作为康奈尔大学优质牛奶生产服务（Quality Milk Production Services, QMPS）推广项目一部分而开展的212次牛奶质量评估数据。研究人员于2016年10月至2026年2月期间收集了有关牛群特征、挤奶程序变量、挤奶机设置、访问类型（初次或随访）及乳头状况的数据。平均牛群规模为1,161头泌乳牛（范围：94至5,000头），大多数牧场使用传统挤奶厅（90.3%），少数使用转盘式挤奶厅（9.8%）；挤奶频率为每日2次（14.9%）、每日3次（82.2%）或每日4次（2.9%）。研究人员采用广义线性混合模型评估解释变量与结局之间的关联。乳头充血与牛群规模、手挤残余奶量（strip yields）、挤奶前准备滞后时间（preparation lag time）、乳头末端角化过度及牛群规模相关。牛群规模每增加1,000头，乳头充血减少3.5%（95% CI：?5.4，?1.5）。手挤残余奶量在150至250 mL之间的比例每增加10个百分点，乳头充血减少1.2%（95% CI：?2.4，?0.0），而挤奶前准备滞后时间<90 s的观察比例每增加10个百分点及乳头末端角化过度每增加10个百分点，乳头充血分别增加0.6（95% CI：0.0，1.2）和3.0%（95% CI：1.7，4.2）。乳头末端角化过度与脱杯流量阈值、平均手挤残余奶量、双峰泌乳曲线及挤奶内衬形状相关。脱杯流量阈值每增加1 kg，乳头末端角化过度减少8.3个百分点（95% CI：?15.8，?0.8）；双峰泌乳曲线比例每增加10个百分点，乳头末端角化过度减少2.1个百分点（95% CI：?3.5，?0.8）；而平均手挤残余奶量每增加10 mL，乳头末端角化过度增加1.7个百分点（95% CI：1.0，2.4）。圆形、三角形和方形内衬的最小二乘均值（LSM，95% CI）分别为29.8%（25.2，34.4）、25.9%（21.4，30.3）和18.4%（14.0，22.9）。双峰泌乳曲线与挤奶频率、挤奶前准备滞后时间及访问类型相关。每日挤奶2次、3次和4次的牛群，双峰泌乳曲线的最小二乘均值（95% CI）分别为13.4%（6.1，20.8）、31.8%（28.6，35.0）和20.1%（1.0，39.2）。平均挤奶前准备滞后时间每增加10 s，双峰泌乳曲线减少0.6个百分点（95% CI：?1.2，?0.0）。初次访问和随访访问的最小二乘均值（95% CI）分别为18.0%（10.7，25.3）和25.5%（18.0，33.0）。脱杯流量阈值因挤奶厅类型、挤奶频率和访问类型而异。传统挤奶厅和转盘式挤奶厅的脱杯流量阈值最小二乘均值（95% CI）分别为1.1（0.9，1.2）kg/min和1.4（1.2，1.5）kg/min。对于每日挤奶2次、3次和4次的牛群，初次访问的最小二乘均值（95% CI）分别为0.9（0.8，1.1）、1.1（1.0，1.2）和1.7（1.3，2.1）kg/min，随访访问则分别为1.1（0.7，1.5）、1.3（1.2，1.4）和1.2（0.9，1.5）kg/min。总之，牛群特征、挤奶管理和设备设置与乳头状况和乳汁流速动态相关，初次与随访访问之间观察到的改善表明，有针对性的推广工作可以提升挤奶管理和乳头状况。

论文解读

一、研究背景与目的

机器挤奶过程中产生的机械力会对乳头造成应激，引发乳头管、周围组织和皮肤的变化。这些反应可分为短期、中期和长期变化。短期变化表现为单次挤奶过程中发生的血管内液体积聚，即乳头充血；长期变化则是乳头组织在2至8周内对机器挤奶的适应性改变，主要表现为乳头末端角质层增厚，即乳头末端角化过度。历史上，短期和长期变化均被认为与乳腺内感染风险增加相关，但研究结果并不一致。

乳头充血和乳头末端角化过度的风险因素包括奶牛个体特征（如胎次、泌乳阶段）和乳头特征（如长度、直径、形状），以及挤奶程序变量和机器设置。然而，大多数研究仅在有限数量的牧场开展，牛群水平风险因素的研究仍然不足。延迟排乳通常表现为双峰泌乳曲线，反映挤奶前乳房刺激与泌乳生理需求之间的不匹配，与挤奶效率降低、产奶量下降和乳房健康受损相关。自动脱杯系统的脱杯流量阈值近年来受到广泛关注，以改善挤奶效率、挤奶厅效率和奶牛挤奶舒适度，但商业牧场当前脱杯流量阈值设置的信息仍然有限。

大多数以往研究在受控条件下评估特定管理实践或挤奶机设置，通常在单一或有限数量的牧场进行，往往孤立地考察个别风险因素。相比之下，兽医和顾问进行牛群调查时评估的是完整挤奶系统，其中设备设置、管理实践、奶牛因素和操作人员行为同时相互作用。因此，本研究旨在：（1）探讨乳头充血、乳头末端角化过度、双峰泌乳曲线及自动脱杯系统脱杯流量阈值的牛群水平风险因素；（2）研究脱杯流量阈值与手挤残余奶量所反映的排乳完全程度之间的关系。

二、研究设计与方法

本研究为重复横断面研究，数据来源于2016年10月至2026年2月期间美国东北部133个奶牛场的212次牛奶质量评估。研究样本来自康奈尔大学优质牛奶生产服务（QMPS）的客户牧场，所有动物程序均经康奈尔大学机构动物护理和使用委员会审查批准。数据涵盖牛群规模、挤奶厅类型、挤奶频率、平均检测日体细胞数（SCC）、月临床乳房炎发病率、挤奶程序变量（挤奶前准备滞后时间、挤奶单元对位不良比例）、真空设置（平均集乳器真空度）、挤奶内衬特性、脉动设置、脱杯流量阈值、乳头状况（乳头充血和乳头末端角化过度）、双峰泌乳曲线及手挤残余奶量。

统计分析采用广义线性混合模型，以牧场作为随机效应，分别对乳头充血、乳头末端角化过度、双峰泌乳曲线和脱杯流量阈值建立模型。变量筛选采用单变量分析（P<0.20进入初始模型），逐步手动向后选择直至所有保留变量P<0.05，多重比较采用Tukey–Kramer方法校正。脱杯流量阈值与手挤残余奶量指标之间的关系采用Spearman相关系数评估。

三、研究结果

乳头充血：最终多变量模型保留了牛群规模、手挤残余奶量150–250 mL比例、挤奶前准备滞后时间<90 s比例和乳头末端角化过度。牛群规模每增加1,000头，乳头充血减少3.5%；手挤残余奶量150–250 mL比例每增加10个百分点，乳头充血减少1.2%；挤奶前准备滞后时间<90 s比例每增加10个百分点，乳头充血增加0.6%；乳头末端角化过度每增加10个百分点，乳头充血增加3.0%。模型伪R2为0.193。

乳头末端角化过度：最终多变量模型保留了脱杯流量阈值、平均手挤残余奶量、双峰泌乳曲线和挤奶内衬形状。脱杯流量阈值每增加1 kg，乳头末端角化过度减少8.3个百分点；平均手挤残余奶量每增加10 mL，乳头末端角化过度增加1.7个百分点；双峰泌乳曲线比例每增加10个百分点，乳头末端角化过度减少2.1个百分点。圆形内衬的乳头末端角化过度最小二乘均值为29.8%，三角形内衬为25.9%，方形内衬为18.4%，圆形和三角形内衬均显著高于方形内衬。模型伪R2为0.684。

双峰泌乳曲线：最终多变量模型保留了挤奶频率、平均挤奶前准备滞后时间和访问类型。每日挤奶3次的牛群双峰泌乳曲线比例（31.8%）显著高于每日挤奶2次的牛群（13.4%）；平均挤奶前准备滞后时间每增加10 s，双峰泌乳曲线减少0.6个百分点；随访访问的双峰泌乳曲线比例（25.5%）高于初次访问（18.0%）。模型伪R2为0.046。

脱杯流量阈值：最终多变量模型保留了挤奶厅类型、挤奶频率和访问类型，以及挤奶频率与访问类型之间的交互作用。转盘式挤奶厅的脱杯流量阈值（1.4 kg/min）高于传统挤奶厅（1.1 kg/min）。对于每日挤奶3次的牛群，随访访问的脱杯流量阈值（1.3 kg/min）显著高于初次访问（1.1 kg/min），而每日挤奶2次和4次的牛群在访问类型之间无显著差异。模型伪R2为0.242。

手挤残余奶量：脱杯流量阈值与平均手挤残余奶量（r=0.36）、手挤残余奶量150–250 mL比例（r=0.37）和>250 mL比例（r=0.21）呈正相关，与<150 mL比例（r=?0.38）呈负相关，所有相关系数均具有统计学意义，但相关程度为可忽略至低度。

四、讨论与结论

乳头充血：单变量分析显示脱杯流量阈值、B相和D相持续时间、双峰泌乳曲线及访问类型与乳头充血相关，但多变量模型中未保留。B相和D相持续时间与乳头充血的关联方向与脉动生理学的当前理解难以调和，可能反映未测量的混杂因素。随访访问时乳头充血低于初次访问，表明推广干预措施可能改善了挤奶管理。手挤残余奶量150–250 mL比例与乳头充血的负相关可能反映了过度挤奶程度的降低。

乳头末端角化过度：脱杯流量阈值与乳头末端角化过度的负相关具有生物学合理性，因为较高的脱杯阈值减少了过度挤奶的持续时间，从而限制乳头组织在乳汁流速下降后暴露于真空的时间。平均手挤残余奶量与乳头末端角化过度的正相关表明较低的排乳完全程度与较好的乳头末端状况相关。挤奶内衬形状的差异与既往受控研究结果一致。

双峰泌乳曲线：每日挤奶3次的牛群双峰泌乳曲线比例较高，与乳房充盈程度随挤奶频率增加而降低的机制一致。挤奶前准备滞后时间与双峰泌乳曲线的负相关符合预期，表明充分的挤奶前刺激和较长的准备滞后时间可改善排乳。随访访问时双峰泌乳曲线比例升高可能与牧场为提高挤奶厅效率而缩短刺激时间和准备滞后时间有关，但也可能受到Lactocorder测量装置本身对集乳器真空和乳汁流速的影响。

脱杯流量阈值：转盘式挤奶厅采用更高的脱杯流量阈值可能反映了大型牧场优化挤奶厅效率的需求。每日挤奶3次的牛群在随访访问时脱杯流量阈值升高，表明推广项目对自动脱杯设置的调整建议主要在这类牛群中得到了实施。

研究结论：牛群特征、挤奶管理和设备设置与乳头状况和乳汁流速动态相关。初次与随访访问之间观察到的改善表明，有针对性的牛奶质量评估和推广工作可以优化挤奶程序和设备设置，从而改善乳头状况。脱杯流量阈值与手挤残余奶量之间的关联支持提高脱杯流量阈值可减少过度挤奶而不显著影响排乳完全程度的观点。然而，研究存在一定局限性，包括便利抽样可能引入选择偏倚、分析基于牛群水平汇总数据而非个体奶牛观察、以及未纳入胎次、泌乳阶段、产奶量和乳头形态等奶牛个体因素。