奶牛健康评价的新方法
（农业部种猪质量监督检验测试中心 广东广州 510500）
牛奶的安全问题一直困扰着牛奶消费者和政府管理部门，如何从源头促进牛奶的食品安全是摆在科研工作者面前的重大课题。
那么，何谓“源头”？有人认为“源头”就是饲料原料，有人认为是环境，也有人认为是奶牛的生产管理，等等。其实，牛奶的源头就是奶牛，健康的奶牛当然生产出健康的牛奶，不健康的奶牛当然不能生产健康的牛奶。如果能够把奶牛看作是牛奶的源头，进行生产的质量控制就更加方便。
那么，如何确认奶牛是真正健康的奶牛呢？过去人们从病原学的角度出发，进行抗原、抗体的检测，或进行病原基因的检测。但奶牛的病原种类何其之多，加之环境的复杂性，仅仅依靠检测显然是无能为力的，且这样的检测需要大量的资金、大量的人力和物力。如果换个角度，以奶牛为核心，直接确认奶牛的健康程度将会大大方便牛奶生产的质量控制。
据此，可以利用目前猪群和人体的健康评价方法，建立奶牛健康评价模型将不失为一种良好的思路。检测发现奶牛体内血液的指标变化范围为：白细胞9.5±3.0；红细胞9.3±1.0；血小板450.0±180.0；血红蛋白15.0±0.5；根据此标准建立牛体健康评价的数学模型，并经过血液中某化学成分进行修正可以导出牛的健康指数。
该模型规定：健康指数在100以上，为健康奶牛；健康指数在70~100之间为亚健康奶牛；健康指数在70以下为病态奶牛 。亚健康和病态奶牛的牛奶不得作为食品流入市场，亚健康的奶牛需要进行兽医学干预，病态奶牛同样要进行兽医学处理。只有当其健康指数高于100时，方可投入生产。
1 材料
1.1 样本采集
采集来自全国规模化养牛企业牛群的血液样本。
血液样本采集方法：预先取血液样本保护液2 mL至注射器，随即采集血液2 mL，混合。样品采集采用随机取样原则。
1.2 仪器
血细胞计数仪:（日本希森美康）
冰箱:（海尔）
生物安全柜:（中国苏州）
移液器：（德国Eppendorf）
1.3 试剂
血液保护液（本实验室配制）
溶血素（日本希森美康）
血液稀释液（日本希森美康）
2 方法
2.1 样本处理
2.1.1 由于血液样本在采集时曾经使用血液保护液进行过稀释，血液样本必须预先进行稀释倍数的还原工作，通过数学修正恢复至原始浓度。
2.1.2 由于血细胞的自然沉淀特性，血液样本在进行检测前，亦必须混合均匀。
2.2参数确定
血液中的红细胞、白细胞、血小板、血红蛋白等指标与机体健康状态相关，利用上述指标建立机体健康状态的评价模型。
通过调查大量机体的血液学指标，按照临床健康、亚健康和病态等表现，将上述血液学指标归类，可以为评价模型的建立提供参数。
2.3数学模型的构建
将红细胞数、白细胞数、血小板数和血红蛋白含量等指标给予不同的加权值，计算机体的健康指数（Health Index，Hdx）。Hdx>100，健康状态；70<Hdx<100，亚健康状态；Hdx<70，病态。Hdx=R*t1+W*t2+P*t3+G*t4
在上述公式中，Hdx为健康指数，R为红细胞数，W为白细胞数，P为血小板数，G为血液中的血红蛋白含量，t1，t2，t3，t4分别为红细胞数、白细胞数、血小板数以及血红蛋白含量的加权系数值。
根据健康指数以及相关指标，利用数学模型进一步导出营养不良指数、机体中毒指数、免疫抑制指数、炎症指数和败血指数。
2.3 计算
获取原始数据，利用数学模型计算每个血液样本的健康指数（Hdx）。
3 结果
以下为某乳品场奶牛的健康评价结果
| 编号 | 健康评价/Health Evaluation | |||||||||
| 白细胞x103/ul | 红细胞x106/ul | 血小板x103/ul | 血红蛋白g/dL | 营养不良 | 中毒指数 | 免疫抑制 | 炎症指数 | 败血指数 | 健康指数 | |
| 1 | 7.7 | 7.9 | 352.8 | 15.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 86.1 |
| 2 | 9.0 | 9.1 | 414.0 | 15.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 104.3 |
| 3 | 6.0 | 8.1 | 334.8 | 15.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 91.7 |
| 4 | 6.8 | 9.1 | 351.7 | 13.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.0 |
| 5 | 8.5 | 7.9 | 344.9 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 71.3 |
| 6 | 4.6 | 9.0 | 332.5 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 137.2 |
| 7 | 8.4 | 8.2 | 16.8 | 14.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 94.0 |
| 8 | 12.4 | 10.2 | 375.5 | 15.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 117.8 |
| 9 | 15.8 | 9.9 | 511.1 | 15.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 183.6 | 0.0 | 87.0 |
| 10 | 10.6 | 8.4 | 416.8 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 180.4 |
| 11 | 8.9 | 11.1 | 673.8 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 92.9 |
| 12 | 15.1 | 10.8 | 848.0 | 14.6 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 258.4 | 0.0 | 62.3 |
| 13 | 11.1 | 8.8 | 376.0 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 123.8 |
| 14 | 9.2 | 9.6 | 424.6 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 113.7 |
| 15 | 7.5 | 8.8 | 285.0 | 14.6 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 101.6 |
| 16 | 9.9 | 9.9 | 485.7 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 35.9 | 0.0 | 72.9 |
| 17 | 12.9 | 9.7 | 452.2 | 14.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 111.0 |
| 18 | 8.2 | 8.9 | 373.1 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 101.0 |
| 19 | 10.5 | 9.2 | 415.9 | 14.6 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 102.4 |
| 20 | 10.1 | 8.8 | 433.2 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 114.4 |
| 21 | 6.1 | 9.2 | 350.3 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 96.5 |
| 22 | 7.7 | 9.4 | 621.3 | 14.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 81.5 |
| 23 | 6.0 | 9.3 | 399.2 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.2 |
| 24 | 12.5 | 9.2 | 450.0 | 15.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 114.8 | 0.0 | 77.9 |
| 25 | 7.4 | 8.7 | 279.2 | 15.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 105.3 |
| 26 | 8.9 | 8.4 | 554.2 | 14.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 94.0 |
| 27 | 9.8 | 8.3 | 373.1 | 15.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 103.5 |
| 28 | 10.6 | 8.8 | 301.4 | 14.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.0 |
| 29 | 6.1 | 8.2 | 367.9 | 14.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 125.1 |
| 30 | 8.9 | 9.6 | 493.5 | 14.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 103.3 |
| 31 | 11.9 | 9.5 | 353.2 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 75.1 | 0.0 | 81.4 |
| 32 | 6.4 | 9.2 | 241.0 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 100.2 |
| 33 | 13.4 | 9.5 | 911.2 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 186.8 | 0.0 | 62.0 |
| 34 | 6.6 | 9.1 | 334.8 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 95.3 |
| 35 | 5.8 | 8.3 | 447.0 | 14.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 108.8 |
| 36 | 9.4 | 8.9 | 450.0 | 15.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 116.3 |
| 37 | 8.5 | 10.3 | 447.1 | 14.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 74.5 |
| 38 | 11.2 | 10.3 | 439.5 | 15.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 97.0 |
| 39 | 7.1 | 9.0 | 414.5 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 102.6 |
| 40 | 11.7 | 10.6 | 595.3 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.3 | 0.0 | 95.7 |
| 41 | 11.5 | 8.6 | 420.7 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 106.8 |
| 42 | 11.0 | 8.9 | 383.6 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.9 |
| 43 | 7.0 | 10.1 | 481.5 | 15.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 135.1 |
| 44 | 7.7 | 9.4 | 353.6 | 15.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 91.9 |
| 45 | 9.2 | 10.0 | 270.0 | 14.4 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 88.8 |
| 46 | 20.6 | 12.0 | 1285.7 | 14.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 561.7 | 0.0 | 51.7 |
| 47 | 12.4 | 8.9 | 528.8 | 14.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.2 |
| 48 | 16.0 | 11.0 | 695.7 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 413.4 | 0.0 | 50.7 |
| 49 | 12.0 | 9.7 | 339.1 | 15.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 105.6 |
| 50 | 9.4 | 10.1 | 423.8 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 111.5 |
| 51 | 6.2 | 8.7 | 360.4 | 14.8 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 97.6 |
| 52 | 8.2 | 9.7 | 344.1 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 105.1 |
| 53 | 6.7 | 9.3 | 435.2 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 114.9 |
| 54 | 12.0 | 9.1 | 557.3 | 14.9 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 102.0 |
| 55 | 9.4 | 9.3 | 527.4 | 14.7 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 106.8 |
| 56 | 5.9 | 8.2 | 478.6 | 14.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 95.1 |
| 57 | 9.2 | 9.4 | 541.8 | 14.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 142.3 |
根据表中数据分析得知，该场奶牛的牛群健康指数平均值高于100，为一健康奶牛场，但其中的亚健康奶牛（1号、3号、5号、7号、9号、11号、16号、21号、22号、24号、26号、31号、34号、37号、38号、40号、44号、45号、51号、56号）和病态奶牛（12号，33号，46号，48号）需要采用兽医学干预措施，在其健康指数恢复至100以上之前不得进行牛奶的生产。
以下为某水奶牛场奶牛的数值：
| 编号 | 健康评价/Health Evaluation | |||||||||
| 白细胞x103/ul | 红细胞x106/ul | 血小板x103/ul | 血红蛋白g/dL | 营养不良 | 中毒指数 | 免疫抑制 | 炎症指数 | 败血指数 | 健康指数 | |
| 1 | 8.6 | 7.9 | 411.6 | 15.0 | 0.0 | 123.3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 91.4 |
| 2 | 12.1 | 8.6 | 1009.6 | 15.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 26.7 | 0.0 | 82.0 |
| 3 | 10.5 | 9.3 | 496.6 | 15.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 46.4 | 67.0 |
| 4 | 9.0 | 9.1 | 597.9 | 15.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 109.3 |
上述数据中，只有4号奶牛健康，其余3头，均不得参与牛奶的生产。
4 讨论
4.1 健康评价将以红细胞数、白细胞数、血小板数和血红蛋白含量为参数构建数学模型，导出营养不良指数，中毒指数，免疫抑制指数，炎症指数和败血指数。
1）红细胞数：机体血液中的红细胞担负着运输氧气和二氧化碳的重要功能，同时也承担着一部分免疫功能，血液中的红细胞计数意义很大，但血液中的红细胞数量往往变化不大，除非受到体液因素的影响。不过，处于高原地区的动物和人红细胞含量较高，如藏猪体内的红细胞比容高达65%以上。
2）白细胞数:血液中的白细胞分为粒细胞，淋巴细胞和单核细胞。粒细胞分为嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。根据血液中的白细胞数量变化可以确定机体的免疫功能。如嗜中性粒细胞增多，与炎症反应密切相关；嗜酸性粒细胞增多，提示过敏反应发生。等等。
3）血小板数：血小板与机体的凝血功能密切相关，但血小板数量的变化幅度较大，原因是血液离开机体以后，血小板的数量受环境影响较大。所以，研制特殊的血液保护液就尤为重要。
血红蛋白含量：血红蛋白含量与红细胞比容密切相关，血红蛋白与机体的营养状态有一定的关联，但也受到其它因素的影响。
营养不良指数：营养不良指数与机体对营养物质的吸收和营养物质的供应关系较大，营养不良指数偏高指示机体出现营养物质缺乏症。在我国，猪群出现营养不良，剔除疾病因素影响外，绝大多数与猪用饲料的质量低下存在一定的关系。健康机体的营养不良指数为0。
4）中毒指数：中毒指数提示机体对毒素性物质的代谢和排泄能力，机体出现中毒状态会引起一系列的生产问题和临床问题，必须给予足够重视。健康机体的中毒指数为0。
5）免疫抑制指数：免疫抑制指数提示机体的免疫功能状态，若出现免疫功能低下，则未来不久猪群将出现健康问题，可以以此作为建立疾病预警体系的重要指标。健康机体的免疫抑制指数为0。
6）炎症指数：炎症指数显示机体当前的炎症状态，与猪群的临床状态有直接的关系。健康机体的炎症指数为0。
7）败血指数：出现败血指数说明机体功能开始出现衰竭，预后不良。健康机体的败血指数为0。
8）健康指数：健康指数表示机体总体的功能状态。经数学统计分析，70以下定为病态，70~100之间定为亚健康状态，100以上为健康状态。
4.2 血液样本的采集方法对于检测结果的影响较大，尤其是血液中的血小板数量会随着时间的变化而不断改变。本项目研制的血液保护液较好地避免了血液离开机体后成分的迅速改变。
4.3 血液样本和血液保护液的比例变化亦影响检测结果，故本研究中使用的血液保护液加入了标志物，可以对原始血液被稀释的比例进行校正。
4.4 健康机体的血液可以较长时间保持其成分的稳定性。但病态或亚健康态机体的血液保持其成分稳定性的能力较弱，所以必须尽快完成检测。
5 结论
通过对奶牛进行健康评价，方法简单，结果可靠，可以为牛奶的安全生产提供新的思路。
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