充满希望的酶工程牛胃的奥秘

离某夏令营营地不远处的奶牛场里，同学们看到许多奶牛都大口大口地吃着青草，不一会就将草吃完了。吃完青草半个多小时后，奶牛的嘴又开始不停地在动，像是在咀嚼什么东西。同学们弄不懂为什么牛可以不停地吃青草，而人和其他动物则不行？为什么奶牛只吃青草就能分泌出营养丰富的牛奶？为什么在吃完青草半个多小时后，奶牛的嘴巴又在不停地咀嚼？

牛有四个胃

原来，牛是一种反刍动物。反刍动物的胃比较特殊，是由好几个隔室组成的。比如牛胃就有四个相通的隔室。按照食物运转次序，从前到后分别叫做瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。前 3 个胃室合称为前胃，不分泌胃液，第 4 个胃室即皱胃才有真正的胃腺，可以分泌胃液，它的消化作用与单胃动物的胃相同。

反刍动物的瘤胃虽然没有胃腺，不能分泌胃液，但是它的构造比较特殊，容量也很大，而且瘤胃内不具有人胃那样的强烈酸性，且温度适宜，所以反刍动物的瘤胃像个天然的发酵罐，很适宜微生物的生存繁殖。经研究后人们发现，瘤胃中具有大量的、种类繁多的细菌等微生物和纤毛虫一类原生动物。在正常的情况下，每克瘤胃的内容物中可含有细菌 150～250 亿个，纤毛虫60～180 万个。它们中的许多成员都具有很强的分解纤维素的能力。当反刍动物吃进大量富含纤维素的草料后，就为瘤胃中能够分解纤维素的微小生物

提供了丰富的营养物质。

微生物是同盟军

反刍动物为瘤胃中的微生物提供了大量的营养物质和舒适的繁殖场所，而生活在瘤胃中的微生物也为反刍动物消化吸收营养物质作出了巨大的贡献。

在消化吸收营养物质方面，微生物对反刍动物的贡献主要有三个方面。首先是纤维素的分解。由于高等动物胃内没有分解纤维素的酶，所以任

何高等动物都不能直接利用纤维素。而生活在瘤胃中的微生物则具有丰富的、能够分解纤维素的酶，它们可以将反刍动物食入的草料中的纤维素分解成单个的葡萄糖和由两个葡萄糖分子组成的纤维二糖。这些分解产物又可被其他微生物利用，产生脂肪酸。脂肪酸在瘤胃中就被反刍动物作为营养物质直接吸收利用了。于是，动物原来不能利用的纤维素，经过不同微生物的加工后，就变成可被反刍动物直接吸收利用的营养物质。由此可见，牛等反刍动物能够消化纤维素是由于在这些动物的瘤胃中生活着大量的能够分解纤维素的微生物，而其他动物没有这种本领是因为在胃中不具有这些能够分解纤维素的微生物。

瘤胃中的微生物对反刍动物的贡献之二是蛋白质的分解与合成。在反刍动物摄入的草料中也含有少量的蛋白质，这些蛋白质在细菌蛋白酶的作用下，完全被分解成氨基酸，然后再合成为细菌本身的蛋白质。这些富含蛋白质的微生物随食物一同进入网胃、瓣胃和皱胃，最后到达小肠中，又可被肠道中分泌的蛋白酶所消化，成为反刍动物合成自身蛋白质的原料。

瘤胃中的微生物对反刍动物的贡献之三是提供维生素。在瘤胃中的微生物不仅可以为反刍动物分解纤维素和提供合成蛋白质的原料，而且还能合成大量的 B 族维生素和维生素 K。因此，反刍动物是不会患维生素缺乏症的。从反刍动物瘤胃中的微生物对反刍动物营养物质的消化和吸收来讲，反刍动物完全是在微生物的帮助下进行生活的。所以牛等反刍动物虽然只吃一些青草等食物，但它们在微生物的帮助下，同样也获得了大量的脂肪酸、蛋白质、糖类、维生素等营养物质。奶牛正是利用了这些营养物质而制造出了营养丰富的牛奶。

为什么要反复咀嚼

反刍类动物在吃草时都是先稍加咬嚼后就吞入瘤胃。食物进入瘤胃后，胃壁肌肉会有节律地运动，不断地搅拌瘤胃内的食团，使瘤胃中的微生物能更加均匀地接触食物，充分吸收利用里边的营养物质。当反刍动物休息时，它们会将这些未经充分咀嚼的食物返回口腔仔细咀嚼后再咽下，经网胃、瓣胃和皱胃进入小肠。这种将食物由胃逆行向上进入口腔重新再咀嚼的一系列动作称为反刍。这是反刍动物所特有的现象。牛、羊、鹿等动物都属于反刍动物。反刍活动一般是在采食后 0.5～1 小时开始的。如果没有外界干扰，反刍活动一旦开始，就能持续一段时间。奶牛在吃完草半个多小时以后，嘴里又开始不停地咀嚼就是在进行反刍活动。

反刍动物的反刍现象对于它们的生存是有利的。因为这样反刍动物可以

在短时间内大量采食，缩短了在危险采食环境中的停留时间，而在安全环境中从容仔细的“再咀嚼”，又保证了消化的效率。

“人造牛胃”

你也许不会想到，牛、羊等反刍动物的十分普通的瘤胃，对我们人类也有很大的参考价值。最近，我国有一些科学家已研制出一种类似牛的瘤胃的特殊装置，将自然界中到处可见的草料、水稻秆、小麦秆等农作物的废料，放在这个特殊的装置中进行处理，20 天后即可制成品质优良的“仿生饲料”。用这种“仿生饲料”养猪，不仅可以降低饲料的成本，还可以节约大量的粮食。目前，“仿生饲料”这一高科技生物技术已在上海地区推广利用，这对发展上海等地的养猪事业将起到极大的推动作用。