瘤胃过酸问题的来源及其对牧场效益的影响（一）

    知名的奶牛营养暨代谢学研究学者暨牧场技术应用推广专家。于2002年获得美国密歇根州立大学奶牛营养博士学位，并于2004年在阿尔伯塔大学（加拿大）担任奶牛营养学的助理教授，2008年晋升为副教授，2014年成为正教授，目前在阿尔伯塔大学主讲反刍动物营养、奶牛管理、高级动物新陈代谢、可持续农业等课程。欧巴博士在应用奶牛营养研究方面有丰富的经验，他的学术研究领域涉及奶牛生产的全过程以及断奶犊牛，特别是在瘤胃酸中毒的研究方面颇有建树。他曾在同行评审期刊中发表过85篇学术论文，并担任美国乳业科学协会期刊动物营养栏目的编辑。欧巴博士曾被邀请到加拿大、美国、秘鲁、德国、中国和日本等多国参加奶业大会发表专题演讲。

    一、什么是瘤胃过酸及其对牧场效益的影响

    如图1，这是一头泌乳奶牛每天饲喂以后用仪器测出来的瘤胃酸碱值的变化。早上八点饲喂之后，大家可以看到pH值下降到5.8以下，可能还会继续往下或上升一点。再过几小时后， pH值慢慢上升，在下一次饲喂之前，pH值回到饲喂之前的水平。
    亚急性瘤胃过酸到底指什么？

    瘤胃pH值介于5.2～5.8之间（如图1阴影部分），叫作亚急性瘤胃过酸（或亚临床性瘤胃过酸）。亚急性瘤胃过酸和临床性瘤胃过酸不一样，临床性瘤胃过酸pH值在5.2以下，马上会有急性症状出现。亚急性瘤胃过酸或瘤胃过酸虽然不是急性的，但是对奶牛的表现也会有影响。（图2）
    亚急性瘤胃过酸的影响

    首先，瘤胃过酸会影响瘤胃纤维的消化率，间接导致乳脂率下降。其次，瘤胃过酸会影响干物质的采食量，导致干物质采食量降低，间接影响到奶量。第三，瘤胃过酸会导致蹄叶炎，如果母牛有蹄叶炎，会造成她走到饲槽所需要的时间比较久，导致采食量降低，进而影响到奶量。第四，瘤胃过酸也会导致肝脏脓肿，肝脏功能不好会导致系统性的发炎现象，也会间接引起其它健康问题。综上，所有因为瘤胃过酸所导致的负面影响都会对牧场效益产生损失。

    亚急性瘤胃过酸发生率到底有多高？

    以下我们讨论近期的一些研究，主要探讨北美和欧洲牧场亚急性瘤胃过酸发生率到底有多高。

    第一个研究是在威斯康辛州调查了15个牧场，发现泌乳早期有19%的牛有瘤胃过酸的现象，泌乳中期比例达到26%。这15个牧场中，有1/3牧场超过40%的牛有亚临床瘤胃过酸现象。

    第二个研究是在威斯康辛州的14个牧场中调查发现，泌乳早期和高产牛中有20%的牛有瘤胃过酸的现象。

    第三个研究是在德国调查26个牧场发现，20%的泌乳牛瘤胃pH酸碱值小于5.5，33%的泌乳牛瘤胃pH值在5.6～5.8之间。

    根据以上调查研究数据来看，虽然我们的奶牛可能没有表现出临床性瘤胃过酸症状，产生代谢性疾病，但是，我们的牧场20%甚至30%的牛有亚临床瘤胃过酸问题。

    要计算因为瘤胃过酸导致的牧场经济效益损失，其实很难。北美做了大量研究，计算出因瘤胃过酸导致的牧场损失约每头牛每年2600～3100元，但是我认为这是相当保守的数字。在研究当中，研究人员只计算了因为产奶量降低、乳脂率下降导致的损失，并没有计算因为瘤胃过酸导致的健康状况问题所造成的损失。如果加上健康问题所导致的损失，远远超过研究员所报告出的数字。

    营养管理上一直存在一个矛盾，即饲喂高精料可以增加产奶量，但奶牛消化系统注定了不能健康地消化高精料日粮。能不能在提高产奶量的同时，又不增加瘤胃过酸的风险呢？

    首先我们要了解到底是什么原因导致瘤胃过酸，以及瘤胃pH值是如何调控的。

    二、导致瘤胃过酸的原因

    瘤胃发酵速度过快，咀嚼/反刍不足，对瘤胃发酵产酸吸收的不足。

    什么是pH酸碱值？

    简单来讲，pH酸碱值就是溶液里氢离子（H+）的浓度。当pH=7时，H+浓度是0.0000001，浓度相当低；如果我们在pH=7的溶液里增加10倍的H+浓度，那么pH就会下降到6（偏酸）；如果再加10倍的H+进去，H+浓度上升，则pH下降到5；以此类推。所以，当我们讨论瘤胃液pH值到底是多少时，其实是在讨论瘤胃液里氢离子浓度有多高。

    影响瘤胃pH值酸碱值平衡的因素

    我们在调配奶牛营养时，常常考虑到底喂多少精料、喂多少粗料，精料会不会导致瘤胃过酸等问题。根据我的理念，并不是配方里的精粗比影响了瘤胃的酸度。如图3，在瘤胃里，如果氢离子浓度很高，天平就会往右下压，pH值就会很低。日粮粗料里，不是一定要喂几公斤的草或比例达到多少才可以调控瘤胃pH值，主要是因为吃粗料奶牛的反刍会增加，唾液会变多，而唾液是最好的缓冲盐，瘤胃缓冲能力增加，氢离子浓度减少，瘤胃pH值就会提高（中和一些）。但实际上，日粮中不是中洗纤维（NDF）设定多少就能确保瘤胃pH值并不会过酸，而是要根据瘤胃当中氢离子浓度来定。
    瘤胃产酸

    瘤胃发酵产酸是挥发性脂肪酸，主要是乙酸、丙酸、丁酸。在正常情况下，主要是瘤胃的微生物分解脂肪酸，这些脂肪酸被瘤胃微生物制造出来以后马上分离，变成乙酸和离子，氢离子就会分解出来。（图4）
    瘤胃产酸的程度和奶牛吃进去的日粮或含精料、含淀粉量多少有关系，含量多发酵程度快，产酸就会比较多，这样游离出来的氢离子比较多，浓度会变高。每种精料在瘤胃当中消化分解以后，产酸的程度、速度跟谷物的种类有关系，如十公斤大麦和十公斤玉米产酸的程度和速度是不一样的。

    瘤胃消化率 和玉米比起来，大麦的瘤胃消化速度更快一些，除了谷物的不同种类以外（图5），不同的加工方式也会影响精料在瘤胃中发酵的速度和程度。

    不同的加工方式对玉米淀粉消化率也有影响。如图6是三种不同的粉碎程度，细磨的在瘤胃中消化速度达到60%，相对来看，粗磨的在瘤胃中消化率较低。假设十公斤细磨和十公斤粗磨的玉米，在纸上看配方是一样的，但实际上玉米进到瘤胃以后消化速率不一样，因为磨细程度不同。
    有些谷物会采用蒸汽滚压的加工方式，瘤胃消化速度虽然没有细磨那么好，但是比中度细磨或粗磨略好（图7）。不同的加工方式也会影响到密度，密度不同也会影响瘤胃消化速度。
    图8所示研究是不同蒸汽滚压做出来的产品密度对瘤胃消化速度的影响。容积310克/升代表蒸汽压片的程度比较大，压出来的产品比较薄，相对来说，490克/升蒸汽滚压程度就没有那么高，产品相对较厚。压的薄的消化速度比较快，压的粗的消化速度比较慢。蒸汽压片玉米的消化速度一般比玉米面、玉米粉高。

    为什么蒸汽压片加工方式可以让谷物消化率更高？首先，加工前做一个电子显微展示，可以看到谷物里的蛋白结构会把淀粉颗粒包围住、保护住，导致瘤胃微生物没办法接触到淀粉颗粒，从而消化速度较慢。而蒸汽压片的谷物蒸汽挤压过程中蛋白结构已经被破坏，增加瘤胃微生物与淀粉颗粒接触的表面积，提高了消化的速度与程度。由此可看出加工与不加工对于淀粉颗粒的消化速度影响有多大。

    综上我们知道，不同谷物种类、不同加工方式都会影响谷物在瘤胃当中消化的速度和程度，从而影响瘤胃产酸量。一般来说，蒸汽压片玉米比干玉米粉发酵速度快。加工玉米的消化率受两个因素影响：压片的密度（克/升）和磨细的玉米粉平均颗粒度（毫米）。鉴于以上三个原因，即使我们的日粮配出来的淀粉水平相同，但是因为不同谷物类型、不同加工方式，也可能导致配方进到瘤胃以后发酵产酸程度不同。

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