牛类反刍消化系统的奥秘：四个胃室如何分工处理纤维素？-中国转运服务网

瘤胃：发酵罐和纤维素分解中心

主要功能： 这是最大也是最重要的胃室（占胃总容量的80%），是整个反刍消化过程的核心。
纤维素处理：
- 微生物发酵： 瘤胃内栖息着庞大而复杂的微生物群落，包括细菌、原生动物和真菌。这些微生物产生纤维素酶，这是分解纤维素的关键酶。
- 发酵过程： 微生物将摄入的植物纤维（主要是纤维素和半纤维素）发酵分解。纤维素被分解成挥发性脂肪酸（主要是乙酸、丙酸、丁酸），这些脂肪酸被瘤胃壁吸收，成为牛主要的能量来源（提供牛所需能量的约70%）。
- 微生物蛋白合成： 微生物在发酵过程中还利用饲料中的非蛋白氮（如尿素）和碳源合成自身的菌体蛋白。
- 气体产生： 发酵过程会产生大量气体（主要是甲烷和二氧化碳），牛通过嗳气排出。
反刍功能： 粗糙的饲料在瘤胃中初步浸泡软化后，会形成食团。通过逆呕反射，食团被送回口腔进行反刍（再次仔细咀嚼）。这极大地增加了饲料的表面积，有利于微生物的附着和后续发酵。
环境： 温度适宜（约39°C），pH值相对稳定（6-7），厌氧环境，非常适合微生物生长。

网胃：过滤器与反刍辅助

主要功能： 与瘤胃紧密相连，内壁呈蜂窝状结构。
纤维素处理：
- 筛选过滤： 帮助筛选瘤胃内容物。未充分咀嚼或较大的饲料颗粒会被网胃“卡住”，触发逆呕反射，送回口腔重新咀嚼（反刍）。
- 推动食糜： 与瘤胃协同收缩，推动部分发酵过的食糜向下一胃室（瓣胃）移动。
环境： 同样为微生物发酵提供场所，但其主要角色更偏向于物理筛选和推动。

瓣胃：研磨与吸水器

主要功能： 胃壁内有许多纵向排列的皱褶（称为“叶片”）。
纤维素处理：
- 物理研磨： 通过叶片的有力收缩，对来自瘤胃和网胃的食糜进行进一步的物理挤压和研磨，使其变得更加细碎。
- 水分吸收： 吸收食糜中的大量水分和电解质（如钠离子）。
- 过滤： 防止过大的颗粒进入皱胃。只有足够细小的食糜才能通过叶片之间的缝隙进入皱胃。
作用： 使食糜更精细、更干燥，为皱胃的化学消化做准备。虽然不直接分解纤维素，但物理处理提高了纤维素的暴露程度，间接帮助后续微生物和酶的作用（在瘤胃未完全分解的纤维在此被进一步处理）。

皱胃：真正的“胃” - 化学消化

主要功能： 结构与功能上最接近单胃动物（如人、猪）的胃。
纤维素处理：
- 酶与酸消化： 分泌胃蛋白酶（分解蛋白质）、盐酸（提供酸性环境，杀死部分来自瘤胃的微生物，停止发酵）以及少量的脂肪酶。
- 消化对象： 主要消化的是在瘤胃中合成的微生物菌体蛋白（这是牛获取高质量蛋白质的主要来源）。皱胃的酸性环境使微生物死亡，其细胞壁被破坏，释放出蛋白质，被胃蛋白酶分解。
- 非纤维成分： 也消化饲料中在瘤胃未被完全分解的其他非纤维成分（如淀粉、蛋白质）。
作用： 这里是真正的酶解消化开始的地方，但主要的纤维素分解过程已在瘤胃由微生物完成。皱胃处理的是发酵的产物（VFAs已被吸收）和微生物本身。

总结协作过程：

摄入与初步发酵： 饲料被快速吞入瘤胃和网胃，进行初步浸泡和微生物发酵。 反刍： 粗糙饲料被送回口腔重新咀嚼，增加表面积。 深度发酵： 咀嚼后的细饲料在瘤胃中被微生物深度发酵，纤维素被分解为VFAs供能，并合成微生物蛋白。 筛选与移动： 网胃筛选并推动部分食糜。 物理处理： 瓣胃对食糜进行研磨、挤压并吸收水分，使其变细变干。 化学消化： 皱胃分泌酸和酶，主要消化微生物蛋白，为小肠吸收做准备。 吸收： 小肠吸收VFAs（已在瘤胃吸收大部分）、氨基酸（来自微生物蛋白和饲料蛋白）、矿物质、维生素等营养物质。

奥秘核心：微生物共生

牛本身并不能产生足够的纤维素酶来消化纤维素。其消化系统的奥秘和高效之处在于与瘤胃微生物形成了完美的共生关系：