說(shuō)起奶牛為什么要反芻，就要說(shuō)說(shuō)什么是反芻。反芻（chú）我們俗稱(chēng)倒嚼，是某些動(dòng)物進(jìn)食經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后將半消化的食物從胃里返回嘴里再次咀嚼粉碎，然后再將食物送進(jìn)胃中繼續(xù)消化。反芻主要是一些像奶牛、羊、鹿等一些草食性動(dòng)物所具有的生理特征。這些動(dòng)物被統(tǒng)稱(chēng)為反芻動(dòng)物。反芻動(dòng)物采食時(shí)一般都比較匆忙，稍加啃咬就立馬吞下去了，等到休息時(shí)才發(fā)覺(jué)吃飽了，但是消化不了，于是將食物逆嘔至口腔慢慢咀嚼，混入唾液然后再吞咽下去，我們將這種行為稱(chēng)為反芻行為。
那么奶牛為什么要反芻呢？因?yàn)槟膛Ｋ墒车氖澄锓N類(lèi)比其他種類(lèi)的動(dòng)物更豐富，食物組成結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，更主要的是草料中的粗纖維含量較高導(dǎo)致其在胃中難以消化，必須要對(duì)食物進(jìn)行二次咀嚼幫助消化，營(yíng)養(yǎng)才能被身體吸收。
奶牛反芻主要是因?yàn)樗芴貏e的生理特點(diǎn)，那就是奶牛具有四個(gè)胃，即：瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃和皺胃。
瘤胃是食物進(jìn)入奶牛胃腸道內(nèi)第一個(gè)接觸的“暗室”，也是食物消化的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。它是一個(gè)密閉的活體發(fā)酵罐，罐子里面棲息著許多種類(lèi)的微生物，主要包括原蟲(chóng)、細(xì)菌和真菌三大類(lèi)。通常，每一毫升瘤胃液中就含有160-400億個(gè)細(xì)菌、20萬(wàn)個(gè)纖毛蟲(chóng)以及大量的真菌。可別小看了這些微生物，它們可是瘤胃發(fā)揮消化生理功能的具體執(zhí)行者。但因奶牛采食時(shí)食物沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分咀嚼，吞咽的食物顆粒較大，沒(méi)有更多的表面積與微生物充分接觸，因此奶牛就會(huì)將之前吞咽下去的食物在此翻入口中再次進(jìn)行粉碎。
當(dāng)食物到達(dá)瘤胃后，大量微生物立馬緊貼在食物的表面，同時(shí)分泌纖維素酶、半纖維素酶以及β-糖苷酶等消化酶，于是食物中的纖維素、半纖維素和果膠等多糖類(lèi)物質(zhì)很快就被“切割”成單糖，并“變身”為揮發(fā)性的脂肪酸和CO2等，前者可為奶牛提供60-70%的能量來(lái)源。而這些多糖類(lèi)植物營(yíng)養(yǎng)素，奶牛本身是無(wú)法消化的，必須借助于微生物這一強(qiáng)大的“兵力”，因?yàn)榱鑫阁w積雖大，但它的粘膜并沒(méi)有消化腺，也不能夠分泌消化液。食物在瘤胃內(nèi)經(jīng)微生物充分消化后，約50%的粗纖維可在瘤胃內(nèi)被消化。
經(jīng)瘤胃初步消化的食物就會(huì)進(jìn)入網(wǎng)胃，網(wǎng)胃是緊貼著瘤胃的一個(gè)胃室，它的黏膜形似蜂巢，像個(gè)漁網(wǎng)故稱(chēng)為網(wǎng)胃。實(shí)際上，網(wǎng)胃與瘤胃在空間結(jié)構(gòu)上并未完全分開(kāi)，食物顆粒可以自由地在兩個(gè)胃室間來(lái)回穿梭。
那么，網(wǎng)胃到底具有什么生理功能呢？其實(shí)，奶牛在采食時(shí)都是簡(jiǎn)單咀嚼后吞咽，因此食物中有可能會(huì)含有一些異物，此時(shí)，網(wǎng)胃就如同一個(gè)篩子，將這些異物存于其中，既起到了過(guò)濾的作用，又防止了異物對(duì)其他腸道內(nèi)表面的傷害。此外，網(wǎng)胃黏膜上的傳感器可接受來(lái)自青草或干草的機(jī)械刺激信號(hào)，并通過(guò)瘤網(wǎng)胃胃壁上的肌肉發(fā)生收縮從而啟動(dòng)反芻行為。
然后食物就會(huì)進(jìn)入瓣胃，瓣胃前通網(wǎng)胃，后接皺胃，由于其黏膜面向內(nèi)凹陷形成許多大小不等的葉瓣，故又稱(chēng)重瓣胃。其實(shí)這就是我們大家所熟悉的百葉。此胃對(duì)食物的消化更像是瘤胃消化的“續(xù)曲”，它就像是一個(gè)水泵，來(lái)自瘤胃的食糜中粗糙部分在這里被濃縮，移去水分和電解質(zhì)后被進(jìn)一步磨細(xì)，同時(shí)將較稀的食糜推送入皺胃。在瓣胃內(nèi)，食物中20%的纖維素可被消化。
通過(guò)瓣胃，食物被送達(dá)到皺胃。皺胃是后接小腸的胃室，也是唯一具有分泌功能的胃，具有真正意義上的消化功能，因此也被稱(chēng)為真胃。皺胃可分泌大量的胃液，包括鹽酸、胃蛋白酶和凝乳酶等消化酶以及大量的黏液。這些分泌物主要對(duì)前三個(gè)胃消化的食物初級(jí)代謝物進(jìn)行進(jìn)一步化學(xué)性消化。
在皺胃內(nèi)消化幾小時(shí)后，消化物經(jīng)幽門(mén)進(jìn)入小腸的第一部分即十二指腸。這些消化物與胰腺分泌的消化酶和肝臟分泌的膽汁相混合后進(jìn)入十二指腸，這一步消化是酶消化又稱(chēng)為化學(xué)消化。
從皺胃開(kāi)始，反芻動(dòng)物的消化與單胃動(dòng)物基本相同。皺胃中的強(qiáng)酸環(huán)境，使所有細(xì)菌活性完全停止。皺胃壁分泌鹽酸、蛋白酶和凝乳酶。只有當(dāng)皺胃的pH值降到很低時(shí) (pH=2),幽門(mén)才會(huì)打開(kāi)，讓消化物流入十二指腸（小腸第一部分）。胰腺、肝和小腸腺的分泌物與排入十二指腸的消化物相混合。這些分泌物含有各種消化酶如蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶,這些酶可水解蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪。蛋白質(zhì)被分解成多肽和氨基酸。與瘤胃發(fā)酵不同，小腸內(nèi)的氨基酸不會(huì)被降解成氨。淀粉和其他非纖維性碳水化合物被水解成單糖如葡萄糖、果糖等。脂肪被水解成甘油和三個(gè)長(zhǎng)鏈脂肪酸。
其中脂肪的消化吸收依賴(lài)于胰脂肪酶和膽汁的催化參與，膽汁酸是膽汁的主要活性成分，較重要的功能是消化食物中的脂肪和脂溶性物質(zhì)。在食物的消化過(guò)程中，膽汁酸不僅起到輔助脂肪酶的作用，同時(shí)能夠增強(qiáng)脂肪酶的活性。食物中的脂肪通過(guò)膽汁酸的作用而被乳化，并且被脂肪消化酶消化。消化產(chǎn)物包含在膽汁酸的微粒中，并被小腸中的絨毛膜吸收。
除了微生物和消化酶的消化作用外，奶牛對(duì)食物的消化還依賴(lài)瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃四個(gè)胃體的肌肉收縮運(yùn)動(dòng)來(lái)協(xié)助完成。試想一下，如果食物在胃室間無(wú)法流動(dòng)，那奶牛的四個(gè)胃豈不是要被漲破？它們的節(jié)律性收縮形成了一個(gè)定向壓力梯度，從而引起各胃室食糜的流動(dòng)與排空。胃壁的肌肉運(yùn)動(dòng)主要起到三個(gè)方面的作用：貯藏食物功能、混合食物與胃液以形成半流質(zhì)食糜功能以及排空食物功能。