一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用及其方法

本发明涉及产后奶牛酮病诊断，具体为一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用及其方法。

背景技术：

1、奶牛酮病(cow ketosis)是奶牛围产期高发的一种重要营养代谢性疾病，此期因需泌乳，产生乳糖，使奶牛大量分解糖原供能，当糖原分解耗尽，机体开始分解脂肪，产生酮体，而酮体只有脑和肝脏能够利用，当机体产生的酮体高于脑和肝脏所能应用的最高酮体含量时，便会引起奶牛酮病，酮病会引起代谢应激导致代谢紊乱，发生能量负平衡。目前我国临床型酮病奶牛发病率为2％-20％，亚临床型酮病奶牛发病率10％-30％；其他国家亚临床型酮病发病率：美国5％、印度14.6％、日本43.1％，仅对一头奶牛的治疗以及产奶的损失便高达151-312美元，因此酮病越来越被养殖人员重视。奶牛酮病虽然很少造成奶牛死亡，但酮病奶牛在整个产奶期中的产奶量严重低于不受酮病影响的奶牛，亚临床型所占比例很大，且亚临床型奶牛会随着时间推移逐渐转变为表现出临床症状的临床型奶牛，随之而来的治疗、治疗无效后的淘汰扑杀、生殖障碍等都导致其经济成本的升高，减少奶牛收入，增加治疗所需费用。据中国奶业协会统计，2021年酮病影响全国约15.0％-30.0％的奶牛泌乳期，而在2023年，酮病在农场层面的发病率为20％-40％之间。

2、体内酮体的变化情况可以在血液、乳液和尿液中检测到，目前国际上认可的黄金标准为血液中的酮体含量：当奶牛血液中β-羟丁酸(bhba)含量bhba≥3.0mmol/l时为临床型酮病奶牛，1.2mmol/l<bhba<3.0mmol/l为亚临床型酮病奶牛，bhba≤1.2mmol/l为健康奶牛。酮病和奶牛之间的联系对于农场来说至关重要，临床型酮病奶牛患有其他围产期疾病的几率更大，如真胃移位、真胃炎以及乳房炎等。

3、目前临床上关于奶牛酮病的检测主要有血酮测量仪和酮粉法，血酮测量仪虽然简捷，但过程较复杂，费用高，如需静脉采血，易引起奶牛应激反应，需消耗采血针、试管、试纸条，血酮法检测成本在25元/次，除此之外，国内有的农场用最原始的酮粉法测酮病：将亚硝基铁氰化钠3g,无水碳酸钠50g,硫酸铵100g,研细、混匀备用。用药勺移取少许粉剂于载破片上,再用滴管吸取新鲜的尿样、乳样或血清2～3滴滴于粉剂上,约3min后判读结果。无颜色变化为阴性,颜色变粉红色以上者即为阳性。该方法的准确率约为60％，已经不适用于临床。因此急需寻找一种准确率高、操作简单且尽可能降低奶牛应激的奶牛酮病诊断方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用及其方法，以解决了背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用，其特征在于：建立电子鼻诊断奶牛酮病鉴别诊断模型，应用电子鼻测定产后奶牛乳液，通过与模型比对，可鉴别诊断健康型奶牛、亚临床型酮病奶牛和临床型酮病奶牛。

4、一种运用电子鼻诊断产后奶牛酮病的方法，其特征在于，包括如下步骤：

5、步骤一、指标测定方法：以ogm-161血酮测量仪检测血液中酮值结果为标准区分健康、亚临床、临床型酮病奶牛，在奶牛尾静脉进行血液采集，将一滴新鲜全血滴在血酮测量试纸条上进行检测。血液bhba≥3.0mmol/l为临床型酮病奶牛，1.2mmol/l<bhba<3.0mmol/l为亚临床型酮病奶牛，bhba≤1.2mmol/l为健康奶牛；

6、步骤二、样品采集与处理：挑选健康、亚临床、临床型奶牛各10头，对所选奶牛进行乳液的采集，每头奶牛采集2ml乳液，放于顶空瓶中对其进行电子鼻检测。所述电子鼻使用cyranose 320电子鼻；使用前，调整电子鼻参数：基线中速吹扫15s，样品1进样中速25s，第一进气口高速5s，第二样气高速20s，其余为0，基板加热42℃，方法选择knn；

7、步骤三、数据分析：对电子鼻所有数据进行整体分析并建立主成分分析(pca)模型。

8、主成分分析(principal component analysis,pca)是将一组观测的可能相关变量，通过正交变换转换为线性不相关变量(即主成分)的统计方法。其可以揭示数据的内部结构，从而更好的解释数据变量。

9、所述电子鼻通过模仿动物嗅觉器官，其主要由气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成，通过传感器对不同气体进行检测，检测出不同乳液之间的差异，从而对奶牛酮病的类型进行鉴定。

10、本发明具有如下有益效果：本发明用于牧场诊断奶牛酮病具有便捷、准确、减少奶牛创伤和应激等特性，并为奶牛酮病的无创伤诊断提供了可靠的依据。

技术特征：

1.一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用，其特征在于：建立电子鼻诊断奶牛酮病鉴别诊断模型，应用电子鼻测定产后奶牛乳液，通过分析主成分(pca)区分健康型奶牛、亚临床型酮病奶牛和临床型酮病奶牛。

2.一种运用电子鼻诊断产后奶牛酮病的方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种运用电子鼻诊断产后奶牛酮病的方法，其特征在于：在步骤一中，bhba≥3.0mmol/l为临床型酮病奶牛，1.2mmol/l<bhba<3.0mmol/l为亚临床型酮病奶牛，bhba≤1.2mmol/l为健康奶牛。

4.根据权利要求2所述的一种运用电子鼻诊断产后奶牛酮病的方法，其特征在于：在步骤二中，所述电子鼻为cyranose 320电子鼻；使用前，调整电子鼻参数：基线中速吹扫15s，样品1进样中速25s，第一进气口高速5s，第二样气高速20s，其余为0，基板加热42℃，方法选择knn。

技术总结
本发明涉及产后奶牛酮病诊断技术领域，具体为一种电子鼻在产后奶牛酮病诊断中的应用，所述电子鼻通过模仿动物嗅觉器官，其主要由气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成，通过传感器对健康型奶牛、亚临床型酮病奶牛和临床型酮病奶牛乳液样本顶空气体进行检测，应用主成分分析法(PCA)建立奶牛酮病的诊断模型，应用该模型可鉴别诊断奶牛酮病。本发明用于牧场诊断奶牛酮病具有便捷、准确、减少奶牛创伤和应激等特性，并为奶牛酮病的无创伤诊断提供了可靠的依据。

技术研发人员：胡俊杰,张恩秋,段宏伟,张丽鸿,马晓菲,马小军,杜向宏,贺钰烜
受保护的技术使用者：甘肃农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10