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吃醋的奶牛 精选

已有 6515 次阅读 2012-8-11 13:50 |个人分类:科学普及|系统分类:科普集锦| 发酵, 纤维素, 醋酸, 奶牛, 乙酸

 

寻正

 

牛是反刍性动物(Ruminant),它的胃特化成四个腔室,分别称为瘤胃(Rumen)、网胃(Reticulum)、瓣胃(Omasum)、以及皱胃(Abomasum)。其中皱胃跟人的胃在功能上相仿,能分泌胃酸与消化酶,杀灭来自前端胃的细菌,消化脂肪与蛋白。


牛胃最重要的是最大的瘤胃,这是牛摄入的食物发酵消化的地方。反皱性动物要消化植物性食品,特别是其中的细胞壁,靠的是瘤胃中的细菌。在瘤胃缺氧的环境下,这些细菌把食品的碳水化合物、脂肪、以及蛋白酵解为小分子,主要是乙酸、丙酸、丁酸、二氧化碳、以及甲烷。后二者是气体,牛间断性地打嗝,排出体外,因甲烷是温室气体,故而牛与养殖业也是温室效应的重要来源。


在瘤胃中,乙酸,也就是醋酸占70%,丙酸占20%,而丁酸占10%。它们合称挥发性未结合酸(Volatile Free Acid),是牛吸收食物能源的主要形式。丙酸入肝后被肝细胞用于合成葡萄糖,提供给全身用作能源,而乙酸与丁酸则直接运送至全身,用着能源与合成其它物质的基本单位。乙酸与丁酸是牛合成牛奶中脂肪的前体,所以说,牛吃的是草,吸收的是醋,然后再产生奶。


在牛的食物中,低热量食品——也就是草——主要含的是构成植物细胞壁的纤维素或半纤维素,它们分解产生乙酸,而高热量食品——主要是粮食——主要含的是淀粉与糖,则主要产生丙酸,回肝后再生为糖。对于牛来说,后者更好消化,但在自然条件下,牛能吃到的机会不多,因此,牛的胃天生就是吃草的命。


公牛可以只吃粮食不吃草,但奶牛每天摄入食量巨大,如果单单只吃粮食,她就会发生酸中毒。牛如果吃的是草,那么这些纤维在网胃就被拦住了,在网胃被拦住的食团(Cud)回到食管,通过逆蠕动回到口腔,牛再次咀嚼磨细,以增加其表面积,方便瘤胃中的细菌进一步发酵消化,这个过程称为反刍。牛的牙会持续终生地生长以适应反刍的需要,反刍也是其消化功能的一个重要环节。在反刍时,牛会分泌大量的唾液,这些唾液呈碱性,可以中和胃中食物发酵产酸带来的pH值变化。


对于消化纤维素的细菌来说,它们的最适工作pH是6.2-6.8,也就是稍微偏酸的环境。当酸性增强,pH下降到6.2以下,它们的效率就开始递减。当pH降至5.9以下,这些细菌就罢工了,再降至5.5以下,牛就开始出现酸中毒。酸中毒的症状包括牛蹄炎、牛奶脂肪减少、皱胃易位、牛粪变稀、食欲不振、反刍减少等等,如果给牛的饲料中有缓冲剂(碱性物质),牛会自己诊断治疗,主动选择摄入缓冲剂以中和胃酸。


牛奶中的脂肪主要来源于牛吸收入体的醋酸,如果酸中毒,胃内发酵终止,就会导致吃醋不足,牛奶产量大减。因此,奶牛饲喂是一定要喂草的。牛瘤胃内酸度跟高热量的食品比例成正比,在高热量食品只占20%时,pH值大约保持在6.5,而高热量食品占了80%时,pH值就会低至5.3。牛奶中的脂肪含量跟牛胃内的酸度成反比,如果脂肪含量低于3.1%,那么牛即使没有酸中毒,也有严重的消化不良,需要采取措施。在pH维持在6.3以上时,牛奶中的脂肪含量可达到4%,如果降低到5.6,则牛奶中的脂肪含量下降到2.5%。


现代工业化生产,喂牛的草会用切割机切成小段,如果切得过细,牛的反刍活动减少,同样地会降低瘤胃的pH值,让发酵的细菌在偏酸的环境中工作。因此,给牛的草料在切割中也是有讲究的,不同的食物配方,要求不同的草料长短,以便充分发挥消化细菌的作用同时给牛提供最多的营养。


牛无草则衰,奶无醋则竭,当我们喝牛奶时,应当不忘记吃醋奶牛的辛苦。



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