【牛專題】科學‧雜草如何變「黃金」? 牛消化生理淺談 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

【牛專題】科學‧雜草如何變「黃金」? 牛消化生理淺談

2009年02月01日
作者:陳品潔

「老闆,切一盤牛肚!」蔥花加上香油,輕脆的口感,是牛肉麵店好吃排行榜的常勝軍。我們常吃的牛肚就是牛的胃,通常有六角型小格狀市場常稱為「蜂巢肚」,常出現在牛肉麵攤,店家通常會先滷好放涼,作切片。如果要吃到俗稱「毛肚」的瘤胃,就可得多找找快炒店,可能還得先預約呢。說到牛的一生啊,牠們真是為人類「鞠躬盡瘁」啊~ 。生前不但得為主人產乳、耕田、勞役,連排泄物也被人拿來製作堆肥,或化為土地的養分;死後留下的皮革、肉、臟器,也被人食用或加工。但是牛吃下去的草料或粗纖維,如果沒通「牛胃」這個消化吸收的關鍵轉化成牛存活、生長所需要的能源,上面工作,牛胃究竟是怎麼將雜草化為能量、化為「黃金」呢?!

若說牛就像一台活的食物攪拌機,一點也不為過。牠嘴巴幾乎無時不刻蠕動,牠不是在磨牙,而是正在反芻。當你看見,一隻500公斤的成牛,一天的乾草的需求量約為35公斤,大概有6.3公斤是可以被消化吸收。飽食的牛,每日約有1,000個食塊返回口中,而約有5萬次咀嚼。青草再粗略地咀嚼後,會先進到瘤胃,混合攪拌食團中含重碳酸钙的唾液,蠕動纖維素磨成懸浮的物體,進行發酵,然後蜂巢胃,形成食糜,再吐回口腔嚼碎与唾液混勻,再吞入食道,依次通過重瓣胃和皺胃,最後到小腸和大腸消化與吸收。

牛的反芻結構

由微生物進行發酵分解,然後回到口中,混著唾液咀嚼,這就是所謂的「反芻」。這樣的過程會重覆數次,直到食物完全消化為止。之後食物再被送到其他的胃裏。經過蜂巢胃、重瓣胃、皺胃,連續3個胃一路讓細菌進行分解作用。算一算,牛好像有4個胃喔?沒錯,幾乎有角的草食性動物,都有4個胃。反芻是消化系統重要的前哨站,食物成分不對,或是反芻功能出了問題,一頭幾百公斤的大牛,馬上口吐白沫「嗝屁」。進食後30分鐘到1小時內,如果沒有外界干擾,就會開始反芻一段時間,這段時間稱為反芻週期。一頭成牛若以牧草為主食,每天约有8次,每個反芻週期約持續40~50分鐘。每個週期持續時間長度,會受到品種、年齡、食物性質、氣候和季節的影響。反芻動物短時間內大量採食,縮短野外危險採食環境的停留時間,而在安全的環境中仔细地「再咀嚼」,又保證了消化效率。據說,這在適應的演化上,有很大的意義。

通常瘤胃和蜂巢胃稱為反芻胃,這2胃中的細菌可以發酵食糜團。這些食糜團會再送回口中咀嚼。重瓣胃則可將食靡磨得更碎,吸收有機酸和水分,使進入皺胃的食靡,更好消化吸收。最末胃-皺胃,和人類的胃類似,具有腺體分泌消化的功能。牧草中的葉綠素可固定大氣中的二氧化碳與水製作萄葡糖,以纖維素的形式大量儲存,澱粉的儲存形式相對就很少了很多。因為哺乳動物無分解多糖的酵素,只能利用澱粉的形式,但是牛胃中的微生物軍團,卻可以將這些牧草中的纖維素分解與消化,將光能轉為可以吸收的養分。

瘤胃微生物是一複雜的微生態體系,以细菌為主,也有真菌和原生動物。瘤胃的容積相當大,乳牛通常是100~150公升,體型大的肉牛甚至可到200公升,通常維持保持温度39℃和pH6.5缺氧的恒定環境,適合微生物生長,也有助食糜發酵。瘤胃中微生物的數量高達1010~1011細胞/ml胃液,其中細菌有60多種,多為厭氧菌,除了消化食物的功能外,還合成氨基酸和维生素供牛體利用。食糜在瘤胃中约停留9~12小時,纤维可以在這裡將纖维素水解成纤维二糖和葡萄糖,部分的醣類經過發酵會產生乙酸、丙酸、丁酸等揮發性脂肪酸以及二氧化碳与甲烷。另外,像纖毛蟲的原生動也不少,约106/ml,能够水解纖维素和澱粉,也有發酵糖產生有机酸的作用。至於還有些需要再次加工的纖維素和半纖維素,則是又到進入一連串地反芻週期囉。

不過瘤胃细菌種群,卻會因為畜牧業者提供的飼料成分的不同而改變。一旦瘤胃微生物的種群驟變,不但會使牛生病,有的甚至會死亡。如果突然用飼料或尿素取代草料,很容易造成酸中毒而殺死正常瘤胃微生物群落。因為牛胃的微生物們很挑,所以不能夠隨便亂吃,但是也因為因循大自然古老法則,牛才能歷史悠久。看起來,牛不但善用天然資源,也是很進化的素食主義者。