创新背景

气温上升对乳业构成了重大挑战——在温暖的天气里，热应激会使一只荷斯坦奶牛的牛奶产量会下降30%至70%。

奶牛的热应激是指在高温环境中奶牛机体对于热环境产生的非特异性应答的总和，它发生的目的就是动员机体防御功能，使其克服在高温环境的不良影响，保持机体的稳定。奶牛的正常体温在38.5度左右，适宜饲养温度在10-20度之间，在这个温度环境中，它不用消耗身体的的能量来调节体温，这时它的产奶量时最佳的。而如果饲养环境超过25度，它就要消耗能量来调节体温，出现热应激反应，如果在高湿的环境，23度左右就会出现热应激。

创新过程

康奈尔大学领导的一项新研究发现了一种基于营养的解决方案，可以在热应激事件中恢复牛奶产量，同时也找到了产量下降的原因。

这项研究发表在8月2日的《乳业科学杂志》上，首次证实热应激奶牛的肠道通透性或漏肠导致了牛奶产量的减少。研究人员还发现，通过给奶牛喂食有机酸和纯植物制剂，可以部分恢复牛奶产量。

这项研究将有助于保持乳制品行业的效率和可持续性，因为需求和温度都在上升。气候变化已经导致荷兰荷斯坦奶牛产量下降，并威胁到它们的健康，荷尔斯泰因是迄今为止美国奶牛养殖的主要品种。研究人员麦克法登表示，纽约州的乳制品行业并不安全，因为该州的气候相对凉爽——荷尔斯泰因的热应激在华氏75度（约23.9摄氏度）时开始出现。

热应激导致奶牛吃得更少，而食物摄入量的下降占到了牛奶产量下降的30%到50%——这是已知的。研究人员提供的证据表明，剩余的下降与肠道通透性的增加有关，肠道通透性会激活免疫系统。

以往的理论认为，激活的免疫系统将能量从牛奶生产中分离出来以支持免疫功能。当肠道变得可渗透时，细菌就会进入奶牛体内，激活免疫系统并引发炎症。但从来没有一项研究直接证实热应激奶牛会出现肠漏。之前的数据只是推测了这种可能性。

研究人员发现，暴露在热应激条件下的奶牛仅在3天后就会迅速出现肠漏。在热中性环境中的对照组，同样减少食物摄入量的情况下，肠道通透性增强的发展出现了延迟。

研究还发现，有机酸和纯植物制剂的摄入能够降低奶牛的肠道渗透性，从而增加食物摄入量和牛奶产量，每天可以恢复大约3公斤的牛奶。奶牛也表现出了更高的氮效率，这意味着排泄到环境中的氮更少。

目前，洒水器和风扇被用于缓解奶牛的热应激，但这些策略会燃烧化石燃料，只能恢复约60%的牛奶产量。据估计，热应激奶牛每年造成的经济损失超过15亿美元，超过任何其他家畜生产系统——这在很大程度上是因为荷斯坦奶牛对高温的不耐受。

麦克法登的团队正在与兽医学院的外科医生合作，他们分离出了牛的肠道样本，并与工程学院和约翰霍普金斯大学的同事一起分析牛消化道的微生物组和代谢物特征。这些研究将有助于确定热应激下肠道通透性发生的原因，并为如何保持奶牛健康提供进一步的见解。

进一步的研究可以揭示不同添加剂的功效，甚至可以通过优化康奈尔净碳水化合物和蛋白质系统（康奈尔净碳水化合物和蛋白质系统是一个广泛用于确定奶牛和肉牛应该吃什么的模型）来建议全美奶牛的主食饮食。

麦克法登认为，这种模式有助于营养学家制定奶牛的饮食。如果能改进这个模型，并了解奶牛在热应激事件期间的营养需求，就能确保它获得所需的营养，以保持最佳健康和性能。

创新关键点

康奈尔大学的研究团队经过研究首次证实热应激奶牛的肠道通透性或肠漏导致了牛奶产量的减少，并发现有机酸和纯植物制剂的摄入能够降低奶牛肠道的渗透性。

创新价值

该研究提出了通过喂食有机酸和纯植物制剂来缓解奶牛热应激的方法，该方法具有立即的应用价值。其研究成果有助于保持乳制品行业的效率和可持续性，同时也引发了对饮食方法的进一步研究。