Субекти

Резюме

Въведение

Млякото и млечните продукти представляват важна част от диетата на човека 1. Що се отнася до човешкото здраве, има възможност за подобряване на приема на мастни киселини (FA) при хора 2 чрез увеличаване на полиненаситените мастни киселини (PUFA) за сметка на наситените мастни киселини (SFA) или чрез балансиране на съотношението n-6/n-3 3,4, тъй като млякото и млечните продукти представляват основна част от предлагането на FA и особено SFA 5. Екструдираното ленено семе (EL) е източник на мазнини, от които 54% ​​от общия FA е α-линоленова киселина (ALA, 18: 3 n-3) 5. Включването му в диетата на млечни крави може да промени по линеен начин реакция на дозата профила на млякото FA 6. През последното десетилетие се увеличава употребата на EL във френските ферми, главно за модифициране на профила на млякото FA 7, но също и за подобряване на репродуктивните характеристики на кравите 8. Независимо от това, продуктивните ползи от добавките с EL не са ясно известни 6 .

Храненето на млечни крави с фуражи с високо съдържание на мазнини може да подобри състоянието им на енергиен баланс чрез увеличаване на диетичната енергийна плътност, без да се увеличава съдържанието на нишесте в храните. Следователно допълнителните мазнини в диетата могат да подобрят млечността (MY), особено по време на ранна лактация, когато енергийното снабдяване не отговаря на изискванията за поддръжка и производство 9. Изборът на правилното съдържание на мазнини в храната обаче е важно управленско решение, което може да повлияе на успеха на тази добавка 10. Като се вземат предвид количествата мазнини, може би дори по-подходящи при добавянето на PUFA поради образуването на междинни продукти за биохидрогениране на преживни животни, които упражняват антилипогенни ефекти, водещи до намаляване на съдържанието на млечни мазнини (MFC) 11,12. Наскоро мета-анализ на експериментални проучвания разкри среден ефект на увеличаване на MY от +0,72 kg/ден при добавяне на EL в практически диапазон (т.е. 6 .

По същия начин, MFC намалява при млечните крави, допълнени с EL при високо ниво на включване или когато е свързано с диети на основата на царевичен силаж 6 .

Въпреки че е признато, че добавянето на EL в полеви условия е ограничено поради високата му цена 13, не е ясно какво въздействие може да има тази стратегия върху количеството и състава на млякото. Освен това само няколко експеримента са оценили ефектите, свързани с добавянето на EL при ниски нива като тези, използвани в търговските ферми, и са изследвали вариациите в този практически обхват. Следователно, има значителна необходимост да се изясни как добавянето на EL в полеви условия може да подобри устойчивостта на млекопроизводството.

Това наблюдателно проучване има за цел да определи количествено средните ефекти от добавянето на EL към млечни крави върху MY и състава на млякото (мазнини и протеини) при полеви условия. Това беше направено чрез оценка на експозицията на EL и оценка на записите за тестовия ден на френски млечни говеда от 2008 до 2015 г., използвайки линейни модели.

Методи

Общ дизайн на проучването и налични данни

Проведено е ретроспективно обсервационно проучване върху данни от френски стада млечни животни, включени в официалната схема за записване на мляко, и при които млечните крави са били допълнени с EL между януари 2008 г. и декември 2015 г. Млечни показатели на кравите във всеки ден за изпитване (крава-TD, за 24 часа ) по време на периоди на добавяне на EL в сравнение с TD на крави по време на периоди на неподаване на EL в рамките на същото стадо. Данните за експозиция на EL са получени от търговски компании, доставящи продукти, съдържащи EL през периода на проучването. Информацията за TD, получена от официалната схема за запис на мляко за лактация, включва датата на TD, MY, MFC и съдържанието на млечен протеин (MPC), дата на отелване, данни за паритет и движение на животните.

Оценка на експозицията на екструдирано ленено семе и определяне на състоянието на експозиция

Ежедневната експозиция на кравата на EL за всяко раждане във всяко стадо се изчислява от времевата линия на разпределение на доставката на продукта, доставеното количество, съдържанието на EL на продуктите и средния брой лактиращи крави в стадото през периода на разпределение на доставката . Счита се, че началото на добавянето на EL за млечни крави във всяко стадо настъпва веднага в деня след датата на пристигане на фуражите във фермата. Броят на кравите по стадо и ден се изчислява въз основа на данните за движението и записите от тестовия ден. Правейки това, сметнахме, че всички крави (т.е. независимо от етапа на лактация и МО) са били допълнени със същото количество EL в стадото. Когато фермер получава доставки от няколко фуражи, съдържащи EL едновременно (т.е. в един и същи ден), се добавят ежедневни експозиции на стадо от всяка доставка. В крайна сметка се изчислява средният прием на EL от крава по стадо за всеки ден от периода на изследване.

За всяка крава-TD, състоянието на експозиция се определя според експозицията на стадото в момента на TD. TD-крава се счита за изложена само ако кравата е била допълнена с EL непрекъснато от предишната TD (или след отелването й в случай на първата TD в рамките на лактация). За всяка TD на крава се изчислява среднодневна експозиция на EL през интервала между TD и предишна TD (или TD и отелване) чрез добавяне на всяка дневна експозиция (от всеки ден от този интервал), оценена, както е описано по-горе, разделена на броя дни от този интервал. Въз основа на констатациите от неотдавнашен мета-анализ и на препоръки за използване на EL на практика, дневният прием над 1500 g/крава/ден (0,13% от TD-крава) се счита за правдоподобен и свързаните лактации са премахнати от набора от данни 6. Прецизността във временната последователност на събитията на експозиция беше подобрена чрез изключване от набора от данни на всички записи на TD-крава, включващи първата TD след започване на добавянето на EL и първата TD след спиране на добавянето на EL. В обобщение, променливата на експозиция отчита както дозата, така и минималното време на експозиция.

За всяко стадо за проучването са взети предвид всички TD на крави, записани в схемата за запис на мляко по време на периода на изследване. Всички TD-крави, които са определени като неизложени, представляват референтната популация (неекспонирана категория).

Избор на данни

Статистически модели

Единицата за измерване на експозицията беше периодът на стадото на EL (не) добавка, докато млечните показатели бяха на разположение на ниво крава TD. Следователно, статистическото моделиране на връзката между експозицията на EL и ефективността е направено на ниво крава-TD. Асоциациите между MY, MFC и MPC и експозицията на EL са моделирани с линейни смесени модели. Всички модели имаха следната структура:

където Y.tij е резултатът от модела (MY, MFC или MPC) при TD т при крава i в стадото j, хtij е матрица на ковариати, β е вектор на асоциирани коефициенти, ϑj е вектор на случайни ефекти на стадото и εtij е вектор на остатъци. Остатъците са моделирани като имащи структура на автокорелация от ред 1 за крави между последователни TD в една и съща лактация (вж. Справка 17 за по-пълно описание на този модел).

Матрицата хtij включва EL (без) -добавка, която е променливата, която представлява интерес, както и други фактори на кравата и околната среда, които могат да повлияят на производителността на млякото 14,15. Тези други фактори бяха възрастта при първо отелване (само за записите на първородни крави), дни в мляко, бременност (8 категории), месец TD (12 категории), година TD (8 категории), географски район (7 категории). Дните в млякото са моделирани с помощта на линейни сплайни с възли на 30, 65, 125, 245, 305 и 365 дни в млякото, както предлага Бохманова и др. 16. За да се отчете фактът, че формите на кривата на лактация се различават между паритетите 15 и за възможните различни ефекти от добавянето на EL между паритетите, моделите бяха стратифицирани по паритет, т.е. коефициентите на модела бяха изчислени отделно за кравите от паритет 1, 2, 3, 4 и по-голяма от 4.

Следователно статистическата единица беше TD-кравата. Интересните асоциации бяха между резултатите от модела и EL (не) добавките. Резултатите от модела, както и останалите включени ковариати, бяха на разположение на ниво TD на крава, докато добавянето на EL беше оценено на ниво TD на стадото и се считаше за еднакво за всички крави, регистрирани в същия TD. И накрая, линейността на асоциацията беше проверена, като първо беше включена експозицията на EL като категорична променлива с 4 нива на експозиция („1–50“, „51–300“, „301–600“ и „601–1500“ (g/крава/ден), допълнителна таблица S6). След като провери дали връзката е линейна, експозицията на EL е включена като непрекъсната променлива в моделите. Включването на експозицията на EL като непрекъсната променлива, за разлика от категоричната, доведе до намаления в модела AIC в диапазона от 62 до 4294.

Всички статистически анализи бяха извършени в R (версия 3.3.2) 17, използвайки пакета nlme 18 и визуализирани с помощта на интелигентния пакет 19. P-стойности ≤ 0,05 се считат за значими.

Резултати

Разпределение на данните и некоригирана ефективност на млякото

Окончателната проба е съставена от 1294 стада, 196426 крави и 404161 лактации и 3847319 TD (Таблица 1). Почти половината от избраните TD бяха неекспонирани. Почти 80% от изложените TDs получават концентрация между 51 и 600 g/крава/ден EL. Средният дневен прием на EL в изложената популация е 311 (± 234,20) g/крава/ден. Средствата за MY, MFC и MPC са съответно 28,03 (± 8,12) kg/ден, 40,11 (± 6,84) g/kg и 32,55 (± 3,73) g/kg при неекспонираната популация и съответно 29,19 (± 8,33) kg/ден, 39,40 (± 6,67) g/kg и 32,40 (± 3,62) g/kg в цялата изложена популация. Броят на ТД намалява с нарастващ паритет с повече от 36% от ТД, свързани с първородни крави (Таблица 2). Средният MY се увеличава линейно по паритет до 4 паритета, а MFC се увеличава от паритет 1 до паритет 5 + (Таблица 1), докато MPC достига максимална концентрация при паритет 2 и след това намалява.

Дозозависимо увеличение на количеството и състава на млякото, свързано с излагане на екструдирано ленено семе

За всеки 100 g увеличение на експозицията на EL, MY се увеличава с 0,113, 0,129, 0,137, 0,147 и 0,121 kg/ден за крави съответно с паритет 1, 2, 3, 4 и над 4 (Таблица 2). В рамките на квартилите на дневна експозиция на EL, MY се е увеличил средно от 0,29 до 2,76% за паритет 1, от 0,28 до 2,65% за паритет 2, от 0,29 до 2,78% за паритет 3, от 0,31 до 3,00% за паритет 4 и от 0,28 до 2,72% за паритет 5 + (Таблица 2 и Фиг. 1). За всеки 100 g увеличение на експозицията на EL, MFC намалява с -0,063, -0,099, -0,101, -0,133 и -0,108 kg/ден за крави съответно с паритет 1, 2, 3, 4 и над 4 (Таблица 2) . В рамките на квартилите на дневна експозиция на EL, MFC намалява средно от 0,10 до 1,02% за паритет 1, от 0,16 до 1,59% за паритет 2, от 0,16 до 1,57% за паритет 3, от 0,22 до 2,09% за паритет 4 и от 0,17 до 1,70% за паритет 5 + (Таблица 2 и Фиг. 1). За всеки 100 g увеличение на експозицията на EL, MPC намалява с -0,006, -0,012, -0,019, -0,023 и -0,022 kg/ден за крави съответно с паритет 1, 2, 3, 4 и над 4 (Таблица 2) . В рамките на квартилите на дневна експозиция на EL, MPC намалява средно от 0,01 до 0,12% за паритет 1, от 0,02 до 0,23% за паритет 2, от 0,03 до 0,37% за паритет 3, от 0,04 до 0,45% за паритет 4 и от 0,04 до 0,43% за паритет 5 + (Таблица 2 и Фиг. 1).

върху

Резултати от модела за връзката между състоянието на експозиция на екструдирано ленено семе и добив и състав на млякото според всеки паритет в 1294 млечни стада във френски Холщайн през периода на проучване 2008–2015 (n = 3847319 записи на тестовия ден за крави). Състоянието на експозиция е събрано според квартилите на средния дневен прием на EL на крава на ден през интервала между две TD или между отелването и първата TD. Баровете представляват млечността (Kg/ден/крава), черните шестоъгълници подреждат съдържанието на млечна мазнина (g/Kg), а сивите кръгове подреждат съдържанието на млечен протеин (g/Kg).

Променливи за корекция, свързани с производителността на млякото

За всички паритети променливите за корекция, включени в моделите, бяха свързани с MY, MFC и MPC. Пълните резултати от моделите са представени отделно в допълнителни таблици S1, S2, S3, S4 и S5. Коефициентите, свързани с линейните сплайн функции на дни в млякото, са значителни и прогнозираните криви са в съответствие с настоящите познания за производството на мляко. В противен случай MY има тенденция да намалява, а MFC и MPC се увеличават с увеличаване на дните в бременността. Млечността добива тенденция да се увеличава през пролетните месеци в сравнение с месеците на есента и зимата, докато MFC и MPC има тенденция да намалява през месеците на пролетта и лятото в сравнение с месеците на зимата. В рамките на паритетите минималните и максималните оценки на MY бяха записани съответно през 2008 г. и 2015 г. и с изключение на паритет 1. По същия начин, по отношение на географските области по паритети, MY минимални и максимални оценки бяха записани за „Площта на полевите култури“ и „Планински влажни зони в Централния масив ”, съответно. И накрая, въпреки че ефектите върху MFC и MPC са свързани с годината и проучените географски области, не се наблюдават тенденции между или в рамките на паритетите за тези променливи.

Дискусия

Това проучване, базирано на голям набор от данни, съставен от 404161 лактации, записани на 1294 стада, и доколкото ни е известно, е първото голямо теренно епидемиологично проучване, изследващо връзката между храненето (т.е. излагане на фураж) и ефективността на млечното краве мляко. Високата статистическа мощност, произтичаща от големия ни размер на извадката, ни позволи да покажем, че добавянето на EL в търговски ферми може да представлява икономически жизнеспособна стратегия за подобряване на производителността на млечните крави. Всъщност излагането на EL е свързано линейно с увеличаване на MY, намаляване на MFC и в по-малка степен на MPC. Във Франция частните търговци на мляко определят цената на суровото мляко, като коригират дисбаланса в съдържанието на мазнини (38 g/L) и протеини (32 g/L). Следователно може да се очаква фермерите, които допълват EL, да компенсират намаляването на MFC с предимствата на увеличената MY.

Като алтернатива на този подход на стадото, проспективно кохортно проучване със специфичен дизайн за записване на състава на диетата за всяка група крави би могло да увеличи точността на експозицията на EL, за да намали всякакви пристрастия, свързани с приема. Въпреки това все още има грешка в измерването между разпределението на диетата и истинския прием от всяка крава поради вариабилността на кравите в приема на фуражи и конкуренцията за достъп до фуражи. Друг вариант би могъл да се състои в използването на биомаркери със специфичен прием, който има нарастващ интерес към хранителните епидемиологични проучвания при човека 20,21. Съдържанието на ALA в млякото би било целевият биомаркер в настоящото проучване. В действителност, средно-инфрачервената спектроскопия се предлага рутинно и на достъпна цена, за да се оцени профилът на мляко FA. Въпреки това, съдържанието на ALA в млякото i) все още не е добре оценено от средно-инфрачервената спектроскопия 22,23 и ii) е тясно зависимо от биохидрогенирането на преживни животни и модулирано от други хранителни компоненти като трева или люцерна 24. Каквато и опция да бъде избрана за увеличаване на надеждността на експозицията на EL, такива кохортни проучвания биха били трудни за извършване поради тяхната цена и липсата на практическа осъществимост.

Добавянето на EL към млечни крави на ниско ниво (първи квартил 67,66 g EL/крава/ден) е свързано с леко въздействие върху производителността на млечните крави във всички паритети, както се очаква. Независимо от това, добавянето на EL към млечни крави при средното количество, отчетено в това проучване 311 (± 234,20) g/крава/ден, е свързано с увеличение на MY от 0,34 до 0,43 kg/ден/крава. Добавянето на EL в тези умерени количества може да има повишена енергийна плътност в диетата без негативни ефекти като намаляване на приема на сухо вещество или намаляване на смилаемостта на фибрите в сравнение с храненето с високо ненаситени мазнини 10,25. Въпреки това, степента на увеличение на MY в този диапазон от EL добавки е по-висока от съобщената по-рано. В действителност, в неотдавнашен мета-анализ на експериментални проучвания, средното увеличение на MY от 0,70 kg/ден беше оценено чрез съставяне на 19 отговора на приема на EL със среден прием от 715 g/крава/ден 6. Възможно обяснение за нашата констатация е, че диетите на полето са по-малко правилно балансирани в сравнение с контролните диети, използвани в експериментални опити. Следователно, добавянето на EL при полеви условия може да подобри благоприятния ефект върху MY, наблюдаван при експериментални условия.

Намаляването на MFC, свързано с добавки с EL (диапазон: 0,04 до 0,85 g/kg (паритет първи квартил1 и четвърти четвърт паритет 4, съответно) се очаква, тъй като EL съдържа PUFA.Всъщност добавянето на PUFA към диетата на млечните крави доведе до намаляване на прекурсори на млечна мазнина и до образуването на междинни продукти за биохидрогениране, инхибиращи синтеза на млечна мазнина в млечната жлеза 26,27. Освен това този резултат е в съответствие с намаляването на дозата от 0,30 g/kg с 250 g EL, оценено в предишен мета-анализ 6., естеството на фуража в диетата не може да бъде проучено, докато този фактор играе основна роля в модулирането на реакциите на млечната мазнина във взаимодействие с добавка на мазнини 28,29. Например, добавките с EL при диета с високо съдържание на царевичен силаж намаляват MFC с 2,8 g/kg в сравнение с добавките на EL при диета с ниско съдържание на царевичен силаж 6. В противен случай, според скорошно проучване, синтезът на млечен протеин не е бил повлиян от добавянето на който и да е източник на мазнини, включително маслодайни семена 30. Следователно, лекото намаляване лекотата на MPC, записана в това проучване, може да е резултат от разредителния ефект, свързан с увеличеното производство на мляко на изложените крави.

Това проучване изчислява средния дневен прием на EL в полето от 311 g/крава/ден. Цената на EL, както и добре известните негативни ефекти от храненето с високо съдържание на мазнини, могат да ограничат количеството EL, добавено в търговска диета с млечни стада. Доколкото ни е известно, много малко експериментални проучвания са изследвали ефектите от такъв нисък прием на EL върху производителността на млякото. Средният прогнозен дневен прием в нашето проучване представлява 25% от експерименталните дози (1180 g/крава/ден) 6. В тези експериментални проучвания бяха добавени големи количества EL, тъй като те бяха предназначени основно за изследване на развитието на профила на FA мляко след добавяне на EL. Ефектът на EL върху ефективността на млякото рядко се обсъжда в тези проучвания. И накрая, настоящото проучване беше проведено върху голям набор от данни, предназначен да открие дори малки ефекти от практически набор от добавки EL върху ефективността на млякото, ако те съществуват. Всъщност открихме значителни ефекти върху млечните показатели на добавките EL в ниски нива на млечните крави.

В заключение, при полеви условия, добавянето на EL към млечни крави е свързано с линейно увеличение на MY и намаляване на съдържанието на млечни мазнини. Ясно демонстрирахме, че широкомащабните епидемиологични проучвания в търговски стада допълват експерименталните опити, за да се определи количествено връзката между храненето на кравите и производителността на кравите, въпреки липсата на точни данни за диетата на кравите. Доколкото ни е известно, за първи път по този начин се оценява връзка между храненето на кравите и производителността на млякото. Необходими са по-нататъшни проучвания при полеви условия, изследващи връзката между експозицията на EL и здравето и ефективността на кравите, за да се оцени как производителите на млечни продукти, желаещи да подобрят човешкото здраве, могат да се възползват от тази практика на хранене.

Наличност на данни

Данните, които подкрепят констатациите от това проучване, са достъпни при разумно искане от съответния автор.