Relationships between fertility of cows and their milk yield, composition and infrared spectra

La produzione di latte ha un forte effetto sulla fertilità delle bovine e allo stesso tempo la riproduzione influisce sulla composizione del latte. Negli ultimi decenni, si è sviluppato un particolare interesse riguardo lo studio della composizione del latte e del suo rapporto con la salute, l'efficienza e la fertilità. Pertanto l'obiettivo principale di questa tesi è stato quello di valutare i rapporti tra la fertilità delle bovine da latte e la loro produzione di latte, la composizione e gli spettri a infrarossi del latte prodotto. I dati utilizzati sono stati raccolti dalla Federazione Allevatori dell’ Alto Adige / Südtirol di Bolzano / Bozen in Italia. I dati relativi al latte comprendono la produzione, la composizione e le proprietà fisiche. Per la fertilità, sono state considerate tutte le date di fecondazione e il giorno di parto. I campioni di latte raccolti sono stati analizzati utilizzando un MilkoScanTM FT + 6000 (Foss Electric, Hillerød, Danimarca), e lo spettro ricopriva 1,060 lunghezze d’onda, da 5,010 a 925 cm-1. Sono state utilizzate quattro razze: le razze specializzate Frisona e Bruna, e le razze a duplice attitudine Pezzata Rossa e Grigio Alpina. Nel secondo capitolo sono stati studiati gli effetti della razza e la sua interazione con la produzione di latte a livello di allevamento (Herd-L) e a livello individuale (di vacca entro allevamento) (Cow-L) sui caratteri di fertilità nelle bovine da latte. Per stabilire i livelli di produttività delle varie aziende e delle singole vacche, in base alla produzione di latte, è stato utilizzato un modello misto. L’intervallo dal parto alla prima inseminazione (iCF), l'intervallo dalla prima inseminazione al concepimento (iFC) e l’intervallo parto concepimento (DO) sono stati analizzati utilizzando un modello di rischio proporzionale di Cox. Il tasso di non ritorno a 56 giorni dopo il primo servizio (NRR), il tasso di gravidanza al primo servizio (PRF) e il numero di inseminazioni (INS) sono stati analizzati utilizzando una regressione logistica. Per tutti i caratteri è stata osservata una forte interazione tra la razza e la classe di produttività, sia a livello di allevamento che a livello individuale. Le razze a duplice attitudine Pezzata Rossa e Grigio Alpina hanno una migliore fertilità rispetto alle vacche da latte specializzate di razza Frisona e Bruna, anche a parità di produzione, e gli effetti della produttività aziendale e individuale differivano tra loro e tra le razze. In conclusione, una maggiore produttività dell’ azienda può determinare una maggiore fertilità nelle vacche, mentre una maggiore produzione di latte delle singole vacche all'interno di una azienda può risultare in una minore fertilità. Questi effetti, sia livello di allevamento che a livello individuale, hanno un andamento curvilineo e sono più forti nelle razze a duplice attitudine, essendo più evidenti passando da una produttività bassa a una intermedia, piuttosto che passando dal livello intermedio alle classi di produttività elevata. Nel terzo capitolo sono state valutate le relazioni tra le fasi dell’estro nei bovini da latte e la composizione, gli indicatori fisici e gli acidi grassi del latte. I giorni di campionamento attorno alla prima inseminazione dopo il parto, nell'intervallo da -10 a +10 giorni, sono stati selezionati e classificati in 5 fasi: diestro-alto progesterone (Diestrus-HP) da -10 a -4 giorni; proestro da -3 a -1 giorni; giorno di estro 0 (giorno di inseminazione); metestro da 1 a 2 giorni; e diestro-progesterone in aumento (Diestrus-IP) da 3 a 10 giorni. Per analizzare i componenti del latte e gli indicatori fisici delle proprietà del latte è stato usato un modello misto, includendo l'effetto dell’a fase estrale, e abbiamo stimato i contrasti tra di essi. La composizione del latte ha mostrato un'elevata variabilità tra le fasi diverse dell’estro, e i caratteri maggiormente influenzati sono stati il grasso, la proteina e il lattosio. Anche il profilo acidico e gli indicatori fisici sono stati notevolmente influenzati, indicando importanti differenze causate dalle modifiche ormonali e comportamentali delle bovine in estro. Nel quarto capitolo è stata valutata l’abilità di predizione dello stato di gravidanza delle vacche (PS) utilizzando grasso, proteina, caseina, lattosio e gli spettri FTIR . Per predire lo stato di gravidanza sono stati utilizzati modelli lineari generalizzati utilizzando grasso, proteina, lattosio, caseina e le singole lunghezze d’onda FTIR. È stato inoltre fittato un modello Bayesiano di selezione di variabile per predire lo stato di gravidanza utilizzando lo spettro FTIR completo . L’accuratezza di predizione è stata valutata utilizzando uno studio di validazione incrociata ripetuto 10 volte e calcolando l'area sotto a la curva del -receiver operating characteristic- (CV-AUC) basata sulle predizioni fenotipiche e sulle osservazioni. Nel complesso, le migliori accuratezze di predizione sono state ottenute per un modello che includeva i dati spettrali FTIR completi. Le vacche Grigio alpine hanno ottenuto il più alto CV-AUC (0.645), Brune e Pezzate Rosse hanno ottenuto risultati simili (0.630 e 0.628 rispettivamente), mentre le Frisone hanno ottenuto il valore più basso per gli spettri FTIR (0.607) completi. Per le singole analisi di lunghezza d'onda, picchi importanti sono stati rilevati: da wn 2,973 a wn 2,882 cm-1 corrispondente al filtro Fat-B delle analisi con monocromatore; wn 1,773 cm-1 dove è posizionato il filtro grasso-A; wn 1,546 cm-1 dove è posizionato il filtro della proteina; wn 1,468 cm-1 che è associato a urea e grasso; wn 1,399 cm-1 e wn 1,245 cm-1 associati con l’acetone; da wn 1,025 cm-1 fino a 1,013 x cm-1 dove è posizionato il filtro del lattosio. Questa ricerca fornisce nuove conoscenze riguardo a strategie alternative per lo screening dello stato di gravidanza dei bovini da latte.