浅析牛的消化和吸收特性 [复制链接]

动物和植物一样，为了本身的生长和繁殖必须吸收各种养分，这种对食物进行加工并把它输送到血液中的整个过程就是消化。

消化包括把较大的颗粒破碎(咀嚼)成较小的颗粒，用化学的方法把较大的分子分解成较小的分子(把纤维素分解成挥发性短链脂肪酸)，利用微生物的方法把许多元素合成化合物，以及把许多小的分子转变成氨基酸和维生素。

一、牛的消化生理

1、牛是反刍家畜，从解剖结构来看，它共有4个胃，即瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。前3个胃没有消化腺，不能分泌胃液；第四个胃才是具有分泌胃液的真胃。

2、瘤胃虽不能分泌消化液，但胃内有大量的微生物，它对食物的分解与营养物质的合成起着极为重要的作用。所有这些特点与非反刍家畜在消化生理方面有很大差异。

二、牛的消化特点

1、消化是在消化道进行的，反刍家畜的消化道比其他动物要复杂得多，

2、乳牛的消化道包括口腔、食道、瘤胃、小肠和大肠。对中等的成熟乳牛，这些部分组成一条长约55m的曲折管道。

三、牛的消化系统功能：

1、摄取饲料；

2、短时间存贮饲料；

3、消化和吸收可消化的养分；

4、排出没有消化的部分。

四、牛各消化道功能

1、口腔：反刍家畜无上切齿或犬齿。因此，采食饲料时依靠上面的齿垫和下面的切齿以及吞和舌的协同活动。

2、胃：反刍家畜共有4个胃室，即瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。这种消化系统的构造与非反刍家畜相比，在营养学上有两个很重要的区别。

（1）反刍家畜因有4个胃室，这就为其消化饲草提供了充分的空间，有利于养分的吸收和利用。

（2）反刍家畜的瘤胃为数量庞大的微生物群体提供了十分理想的好环境。瘤胃内的微生物群体是反刍家畜能够主要以粗饲料维持生命的根本原因。

3、反刍：反刍是反刍家畜特有的生理现象。反刍时，家畜自瘤胃送出并反复在口腔内咀嚼粗糙饲料。每次反刍到口腔内的食团咀嚼约lmin后咽下。每天的反刍时间约为8h左右。还有很少一部分自瘤胃被血液吸收再通过肺脏内的气体交换而呼出。

4、反刍家畜与单胃动物在营养消化及利用上的重大差别主要表现在4个方面：

（1）可利用纤维素作为能量的来源，即通过瘤胃微生物的发酵作用使粗纤维变成低级挥发性脂肪酸，经机体吸收后用作合成糖的原料；

（2）瘤胃微生物可利用非蛋白氮(NPN)或氨合成菌体蛋白，成为优质蛋白质饲料资源之一；

（3）瘤胃微生物可合成B族维生素及维生素K等；

（4）是不饱和脂肪酸可经瘤胃微生物酶的作用加氢还原成饱和脂肪酸，这是反刍家畜独特的消化生理特点。其生物学价值的进一步开发已成为近年来生物工艺学研究的热点之一

什么是消化

从营养角度出发,摄入的饲料并不直接进入体内,营养物质通过消化道吸收经血液进入体内。消化的主要功能是将髙度复杂的营养成分转化成能被瘤胃壁或小肠壁吸收的简单化合物。例如，纤维素是一种复杂的碳水化合物，它不能被动物体内细胞直接利用，但是瘤胃发酵可将纤维素转化成挥发性脂肪酸。经血液吸收后挥发性脂肪酸可作为能源或者作为合成奶脂或乳糖的前身物。

—般来讲,饲料成分并不能完全被消化。不能消化的部分经粪便排出。另外,饲料中的一部分是由小分子化合物组成，这些化合物不经消化直接被吸收入体内(如单糖、氨基酸)。通常，这些化合物都是可溶性的(如喝咖啡或茶时所加的糖)。但是牛不能直接吸收这些简单化合物，而被瘤胃内的微生物首先利用。

消化场所

消化道各器官的消化过程。食物经舌卷入并通过食道进入瘤胃，瘤胃内的微生物立即开始发酵。大的纤维颗粒又回流到口中进一步咀嚼(称为反刍）,然后再吞咽。发酵产物通过瘤胃网壁被吸收进入血液如挥发性脂肪酸和氨。消化物在瘤-网胃内停留的时间长短相差极大。消化物的液体部分在瘤胃内仅停留10~12小时，而纤维性物质可滞留20~48小时。流出网瘤胃进入瓣胃和皱胃的消化物含有大量被细菌发酵后的小颗粒物质以及细菌蛋白。瘤胃内细菌靠发酵饲料生长。消化物通过网瓣口排入叶片状的瓣胃然后进入皱胃。皱胃内的强酸环境抑制了所有微生物的活性并降解饲料颗粒成分这一过程称为酸消化。在皱胃内消化几小时后，消化物经幽门进入小肠的第一部分即十二指肠。这些消化物与胰腺分泌的消化酶和肝脏分泌的胆汁相混合后进入十二指肠，这—步消化是酶消化又称为化学消化。

随消化物在小肠内移动，酶消化后的最终产物穿过小肠壁进入血液。在小肠末端,未被消化的残留物进入盲肠，盲肠内生存着另一类细菌微生物群系可进一步消化。盲肠发酵与瘤胃发酵相似，但比瘤胃发酵的强度小得多。最后未消化的残留物从盲肠排入大肠。水主要在大肠被吸收。粪便在大肠中形成，最后经直肠排出。

咀嚼作用

进食时咀嚼的主要作用是：

(1)将饲料与唾液相混合；

(2)将饲料颗粒碾碎；

(3)提髙饲料内营养物质的可溶性,使瘤胃内的细菌能够即刻利用；

(4)将食物粘结成适当大小食团以便吞咽。

新鲜牧草、谷物饲料以及颗粒状饲料很快被咀嚼吞咽。但是较长的干草需要较长时间的咀嚼才能被吞咽。由于牛口腔的特殊构造,牛能很有效地将长饲料颗粒磨碎,但不能用上下牙咬合来切碎饲料。牛可直接将小块茎或球根吞入,但这样有时会发生食道阻塞，因此,球茎或块茎饲料如土豆、芜菁、甜菜头应切碎后饲喂。

唾液的作用

唾液至少有5种功用：

(1)增加瘤胃内含物的水分以稀释瘤胃内的酸性并协助饲料颗粒进出网瘤胃；

(2)增加瘤胃缓冲液以维持瘤胃内的健康环境；

(3)润滑饲料以便形成食团；

(4)为瘤胃微生物提供一些养料例如尿素中的氮，矿物质如钠、氣、磷和镁；

(5)抑制臌气,唾液含有黏液素可抑制泡沫形成。

反刍动物的唾液含有大量的钠离子和其他无机元素。唾液还含有髙浓度的碳酸氢根和磷酸二氢根，这些离子可作为缓冲液以阻止pH急剧降低(酸度增加）,瘤胃内的酸度升高是瘤胃内细菌发酵的结果。牛有多个唾液腺。进食时，每分钟可产毫升唾液，反刍时每分钟能产毫升唾液。即使是停止咀嚼时仍继续产生唾液，大约每分钟60毫升。饲喂含髙纤维的饲料，一头牛每天咀嚼时间可达10小时以上，每天唾液产生量可髙达升。每天唾液产生量的多少取决于饲料的物理特性。若日粮是由磨碎的饲料或高比例的精饲料组成时，则唾液产生量显著降低。如果没有足够的唾液，瘤胃的酸度上升,微生物活性降低(酸中*)。酸中*时,牛表现无食欲，严重时(pH低于4.5)所有的微生物活动停止,可引起牛死亡。

反刍作用

反刍期间瘤胃内的食团返流回口中。食团被压挤，其中的水分和小颗粒马上又被重新吞咽，食团内的长颗粒则滞留在口中,再咀嚼50-60秒后才吞咽。反刍是正常反刍动物消化和利用纤维素的重要步骤。反刍的作用可概述如下：

(1)增加唾液的产生；

(2)降低饲料体积，并增加饲料颗粒的密度，这是决定饲料颗粒在瘤胃内停留时间长短的两个重要因素；

(3)有助于将饲料颗粒按大小分开,使较大的颗粒词料可在瘤胃中停留足够的时间得以完全消化,而小颗粒物质即刻被排人网骨；

(4)增加饲料颗粒与微生物的接触面积,以提高纤维饲料的消化率。

反刍是一种条件反射作用,只有当瘤胃含有大量较长纤维性饲料时,反刍才能发生。牛反刍时间可长达每天8小时，若粗饲料被切的过细或日粮中含有高比例的精料时,反刍时间显著降低因而对纤维的消化和奶脂的产生均有副作用。牛咀嚼时间长,一般说明牛很健康。因为咀嚼可以诱导大量唾液生成，从而为瘤胃内微生物生长提供了良好环境。一头健康牛每天可咀嚼--次，在某一特定时间内，记录牛反刍次数可用于判断一群牛日粮中是否含有足够的纤维成分。如果有1/3以上的牛反刍说明日粮中含有足够的纤维成分。

痛胃发酵作用

1毫升瘤胃液可含亿--亿个细菌和20万原生物。此外，真菌也是瘤胃内一类微生物群系。细菌和原生动物种类很多。摄人的饲料种类决定哪一类细菌为瘤胃内主要群系。而细菌的类群又决定了挥发性脂肪酸的生成量和比例。

瘤胃的环境最适合于微生物生长,瘤胃内的pH值在5.5--7.0，温度为39--40度。这一条件是许多酶活性的最佳条件。氧对生活在瘤胃内的细菌是有害的,因而瘤胃内是无氧的。瘤胃内有丰富的食物,这些食物大致呈连续性供给。发酵的终产物如挥发性脂肪酸和氨通过瘤胃壁被吸收。网瘤胃内的微生物密度相当髙。瘤胃发酵的主要功能如下：

(1)从纤维素和半纤维素中吸取能量,否则这两类植物纤维就无法被利用；

(2)将低质量的蛋白质和非蛋白氮(NPN)转变成细菌蛋白,后者可被牛利用合成奶蛋白;

(3)牛可利用瘤胃细菌合成的B族维生素复合物和维生素K,其优点是不用在牛饲料中补充B族维生素和维生素K;

(4)瘤胃发酵还可中和饲料中的一些有*成分。

然而,瘤胃发酵也会产生一些副作用：

(1)瘤胃内碳水化合物的发酵与部分能量损失有关(甲烷和二氧化碳的生成)。

(2)如果细菌没有足够的能量将氨转化成细菌蛋白,就会部分地降解饲料中髙营养价值的蛋白质从而使其以氨的形式丢失。

(3)牛采食大量的低能量植物纤维，这些物质需在瘤胃内停留较长时间以便逐渐发酵。但日粮植物纤维比例过高时,即使牛摄入大量这类饲料仍会发生能量不足。

虽然瘤胃内微生物对日粮成分的变化适应很快,但牛需要相当长的时间调整以适应不同挥发性脂肪酸比例的变化。因而,改变饲料成分应当是渐进的(需4--5天)。瘤胃内的每天细菌生成量直接与可被细菌利用的能源量相关。后者又与采食的饲料所含的能量成正比。虽然牛并不直接采食细菌，但是瘤网胃内每天可形成2.5千克的细菌蛋白(相当于克氮)排入小肠。这些细菌在小肠内被消化并作为氨基酸的主要来源。

皱胃和小肠消化

从皱胃开始，反刍动物的消化与单胃动物基本相同。皱胃中的强酸环境，使所有细菌活性完全停止。皱胃壁分泌盐酸、蛋白酶和凝乳酶。只有当皱胃的pH值降到很低时(pH=2),幽门才会打开，让消化物流入十二指肠（小肠第一部分）。胰腺、肝和小肠腺的分泌物与排入十二指肠的消化物相混合。这些分泌物含有各种消化酶如蛋白酶、淀粉酶和脂酶,这些酶可水解蛋白质、淀粉和脂肪。蛋白质被分解成多肽和氨基酸。与瘤胃发酵不同，小肠内的氨基酸不会被降解成氨。淀粉和其他非纤维性碳水化合物被水解成单糖如葡萄糖、果糖等。脂肪被水解成甘油和三个长链脂肪酸。

肠道吸收

肠道消化物的吸收主要在小肠的第二段进行。蛋白质消化后产生的氨基酸和小分子多肽,碳水化合物消化后产生的单糖均可穿过小肠壁内膜进入毛细血管。长链脂肪酸的吸收比较复杂并要有胆盐的帮助才能被吸收。大肠不分泌消化酶，消化物中的水分主要在大肠中被吸收。

粪和尿

通过直肠(大肠的最后一段)并从肛门排出的粪便主要组成如下：

(1)未消化的残留食物；

(2)消化酶；_

(3)消化道脱落下的细胞；

(4)未消化的残留微生物(细菌)。

牛每天粪便量的多少取决于进食量和饲料组成成分。饲喂高比例粗饲料比饲喂髙比例精饲料排便量大。排泄物干物质中含85%的有机物和15%的无机质。无机质包括氮、磷、钾、镁、钙、钠、硫、铁、锌、锰和铜。排泄物中50%的氮和60%的钾是来自尿，但90%的磷来自粪便。

小结

牛消化道的结构和功能非常适合于利用纤维性饲料。其特点是：

?饲料中应含有粗纤维以剌激反刍,正常反刍是维持牛健康的关键。

?饲喂牛，应该首先考虑瘤胃内的微生物。

?可饲喂不同种类的饲料，但改变饲料成分应是渐进的，最好有4--5天的过渡期。

?牛的排泄物富含有机物并含氮、磷、钾,是极好的肥料。