Estudio de la conductividad eléctrica de la leche de oveja manchega como método de detección de mamitis

Resum

El objetivo general de la presente Tesis Doctoral es el estudio del uso de la conductividad eléctrica de la leche (CE) como método automático de detección de mamitis durante el ordeño mecánico de ovejas de raza Manchega. Para ello se han diseñado dos Ensayos con el fin de conseguir los siguientes objetivos específicos: 1. Estudiar el efecto de distintos factores no infecciosos (estado de lactación, número de parto, sesión de ordeño y fracción de ordeño) e infecciosos (estado sanitario de las glándula mamaria) en la lectura de la CE de la leche (Ensayo 1). 2. Estudiar el empleo de umbrales absolutos de CE para discriminar el estado sanitario de las glándulas mamarias (Ensayo 1). 3. Estudiar el efecto de la instauración de la infección intramamaria en la CE de la leche glandular y su evolución en el tiempo siguiente a la infección (Ensayo 2). 4. Evaluar la capacidad de detección de mamitis de diversos algoritmos basados en la medida diaria de la CE de la leche glandular utilizando un conductímetro de laboratorio y un prototipo diseñado para la lectura automática diaria de la CE de la leche a nivel de glándula mamaria durante el ordeño mecánico (Ensayo 2). En el Ensayo 1 se realizaron dos Experimentos en los que se estudió el efecto de distintos factores no infecciosos e infecciosos en la lectura de la CE de la leche y el empleo de umbrales absolutos de CE para discriminar el estado sanitario de las glándulas mamarias (Objetivos 1 y 2). En el Experimento 1, se estudió el efecto del estado sanitario de las glándulas y de diversos factores no infecciosos (estado de lactación, sesión de ordeño: mañana o tarde y número de lactación) que afectan al empleo de la CE de la leche como método de detección de mamitis en ganado ovino lechero. Así mismo, también se estudió la relación de la CE con la composición de la leche (macrocomposición y contenido mineral) y la relación existente entre la CE y el recuento de células somáticas (RCS). Finalmente, se evaluó el uso de umbrales de CE como método de detección de mamitis. Para ello, se realizó un seguimiento de la CE de la leche glandular a lo largo de dos lactaciones consecutivas durante las que se controlaron 42 y 43 ovejas, respectivamente. Se realizaron 7 controles quincenales en los que se analizó la CE, el RCS, la composición y el contenido mineral de la leche glandular en el ordeño matutino y vespertino. Antes del ordeño de la mañana, se tomaron muestras asépticamente para realizar un análisis bacteriológico, cuyos resultados junto con el RCS se utilizaron para la clasificación de las glándulas de acuerdo a su estado sanitario (sanas, con infección latente o infectadas). El estado de lactación (mayores valores de CE al inicio y final de lactación que en la mitad de la lactación), el número de lactación (mayor CE en las multíparas que en las primiparas), la sesión de ordeño (mayor CE en la mañana que en la tarde), el estado sanitario (mayor CE en las glándulas con mamitis infecciosa que en las sanas y con mamitis latente) tuvieron un efecto significativo en la CE y en el RCS de la leche. La CE de las ovejas multíparas fue significativamente superior a la registrada en las ovejas primíparas; esta diferencia se observó en ambos ordeños, independientemente del estado de lactación o el estado sanitario de las glándulas. De forma general, la CE no se mantuvo constante en toda la lactación. El valor máximo de CE se registró en el primer control (a las dos semanas del parto), observándose un descenso significativo entre la segunda y cuarta semana de lactación. A partir de la cuarta semana, la CE descendió paulativamente hasta alcanzar el valor mínimo en la décima semana, aunque ya no se observaron diferencias significativas entre controles sucesivos. En las cuatro últimas semanas del experimento, la CE se incrementó, pero sin llegar a alcanzar los valores registrados al inicio de la lactación. La correlación de la CE con el RCS solo fue significativo al analizar todos los datos en conjunto (r = 0,33) y para RCS≥ 600.000 cel/mL (r = 0,25). Los cambios en el contenido graso de la leche, explican en gran medida la variación de la CE (R2parcial = 0,24). También se observó, que para un mismo umbral absoluto de CE, la especificidad (Sp) y la sensibilidad (Se) variaron en función del número de parto o de la sesión de ordeño. El punto en el que se registró la mejor combinación de Se y Sp fue al aplicar un umbral de 4,3 mS/cm en las ovejas primíparas (Se = 63,64% y Sp = 63,31%), pero al aplicar este mismo umbral de forma general, aunque se obtuvo una Sp ligeramente superior (64,67%) la Se disminuyó al 49,57%. En todos los casos se registró un bajo valor predictivo positivo (VPP). El valor máximo se registró en ovejas multíparas al aplicar un umbral de 5 mS/cm, pero con este umbral solo se obtuvo una Se = 18,96%. En cambio, el valor predictivo negativo (VPN) no fue en ningún momento inferior al 80%. En el Experimento 2, se estudió el efecto de la fracción de ordeño y el estado sanitario de las glándulas en la CE de la leche, así como la relación de la CE con la composición de la leche y la relación entre la CE y el RCS. Finalmente, al igual que en el Experimento 1, se evaluó el uso de umbrales absolutos de CE como método de detección de mamitis en las distintas fracciones de ordeño. Para ello, se realizó un único control en el que se analizó la CE, macro-composición de la leche y RCS de 178 glándulas de ovejas de raza Manchega en tres fracciones de ordeño: primeros 100 mL (F1); leche máquina (F2); leche de apurado (F3). Para la clasificación de las glándulas según su estado sanitario, se realizaron tres controles bacteriológicos (una semana antes, el día de toma de muestras y una semana después) en los que se recogieron muestras asépticamente antes del ordeño de la mañana para su posterior siembra y análisis bacteriológico. La fracción de ordeño, el estado sanitario de las glándulas y el número de parto de las ovejas tuvieron un efecto significativo en la CE y el RCS. La interacción del estado sanitario con la fracción de ordeño solo mostró un efecto significativo en el RCS. La CE registrada en F1 fue superior a la registrada en F2, y esta a su vez superior a la registrada en F3. Al clasificar las glándulas en función del estado sanitario, aunque se observó un descenso de la CE a medida que transcurría el ordeño, no se observaron diferencias significativas entre F2 y F3 en las glándulas mamíticas. La correlación de la CE con el RCS, aunque moderada, fue significativa en las tres fracciones de ordeño. Los cambios en el contenido en grasa y lactosa en la leche, explicaron en gran medida la variación de la CE (R2parcial = 0,45 y 0,30 respectivamente), observándose una relación negativa entre ambas variables y la CE de la leche. Para un mismo umbral de CE, la Sp y Se variaron ligeramente en función de la fracción de ordeño. El punto corte de ambas curvas, se dio para un umbral de 4,2, 4,1 y 4,0 mS/cm en la F1, F2 y F3 respectivamente, obteniendo en las tres fracciones valores de Se y Sp inferiores al 55%. El VPP se mantuvo en torno al 20% para umbrales inferiores a 4,4 mS/cm. Al incrementarse el umbral por encima de 4,4 mS/cm se mejoraba el VPP del método, pero se producía una pérdida de Se. El VPN se mantuvo por encima del 80% para todos los umbrales propuestos. En el Ensayo 2, se realizó un experimento con el fin de estudiar el efecto de la instauración de la infección intramamaria en la CE, el RCS y la producción de las glándulas y su evolución en el tiempo siguiente a la infección. También se evaluó la capacidad de detección de mamitis de diversos algoritmos basados en la medida diaria de la CE de la leche glandular utilizando un conductímetro de laboratorio y un prototipo diseñado para la lectura automática diaria de la CE de la leche a nivel de glándula mamaria durante el ordeño mecánico. Para ello se realizó un seguimiento diario en los dos ordeños (mañana y tarde) de la CE y de la producción de las glándulas de 26 ovejas libres de infección intramamaria durante 3,5 semanas. Tras este periodo, se simularon varias situaciones desfavorables para el estado sanitario de las glándulas mamarias (SDS) que pueden darse en explotaciones comerciales, evaluando el estado sanitario de las glándulas durante ese periodo. Las SDS se prolongaron hasta que se tuvo un número suficiente de glándulas infectadas, tras lo cual, el experimento se prolongó durante 3,5 semanas durante las que se realizó un seguimiento diario de la evolución de la CE y la producción y se continuaron realizando análisis bacteriológicos y midiendo el RCS. Las muestras de leche para determinar su composición se tomaron el día de inicio de las SDS y transcurridos 4, 7, 11, 18, 21 y 28 días de la instauración de la infección. Con los valores registrados de CE (con el conductímetro de laboratorio y con el prototipo) en ambos ordeños, se estudió el comportamiento de distintos algoritmos de cálculo basados en detectar desviaciones sobre el historial de la CE en ordeños consecutivos. El establecimiento de la infección intramamaria produjo un incremento del RCS y una disminución significativa de la producción, más acusada en ovejas infectadas bilateralmente que unilateralmente. La CE tras la instauración de la infección solo se elevó de forma significativa cuando la infección se produjo de forma bilateral. Con las medidas diarias de CE se aplicaron varios algoritmos basados en la detección de variaciones anómalas de la CE de la glándula individual y en variaciones de la RELCE (Relación de CE entre glándulas colaterales), observándose mejores resultados al utilizar las segundas. Los mejores resultados (Se = 91,7%; Sp = 90,9%; VPP = 91,7% y VPN = 90,9%) se obtuvieron al aplicar una regla basada en la detección de una desviación de la RELCE de tres veces la desviación típica con respecto a la media de RELCE de los registros tomados durante los 10 días anteriores (|RELCE - RELCEmed (10 días)| > 3 σ (10 días) ), al tener en cuenta el conjunto de los 5 días posteriores a la instauración de la infección. Con los datos registrados por el prototipo también se obtuvieron altas Se y Sp, pero los VPP y VPN fueron inferiores, atribuyéndose a la descalibración del equipo observada a lo largo del experimento. Por ello, se recomienda que en el desarrollo de equipos para la medida on-line de la CE se integren métodos de autocalibración. En este experimento, los cambios registrados en la CE se explicaron en gran medida por la variación del contenido en lactosa (R2parcial = 0,43). En cuanto a la correlación entre la CE y el RCS, fue significativa pero moderada en ambos ordeños, obteniéndose mayor coeficiente de correlación cuando el RCS > 400.000 cel/mL y en el ordeño de la tarde respecto al ordeño de la mañana. A partir de los resultados obtenidos se puede concluir que la CE de la leche en ganado ovino Manchego está muy relacionada con la composición de la leche, por lo que puede ser utilizada como método de detección de mamitis siempre y cuando la infección llegue a provocar daños en la glándula mamaria capaces de alterar la composición de la leche. También hay otros factores no infecciosos que afectan a la CE de la leche: el estado de lactación, el número de lactación, el tipo de ordeño (mañana o tarde) o la fracción de ordeño, por lo que no es recomendable el uso de umbrales absolutos de CE para la detección de mamitis. El uso de algoritmos de cálculo basados en la comparación de la CE con medidas previas diarias de la CE de una misma glándula que permitan detectar variaciones anómalas de la variable ha obtenido resultados satisfactorios para la detección de mamitis. Para una correcta medida de la CE “on-line”, serían necesarios más estudios enfocados al diseño de sensores de menor tamaño que puedan de ser integrados en el tubo corto de leche o en la pezonera, dotados de un sistema de autocalibración, cuidando en todo momento que su fabricación sea a base de materiales autorizados para su uso en la industria agroalimentaria y que no se vean afectados por los detergentes utilizados en el lavado diario de las máquinas de ordeño.