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不同的物种，其乳腺大致的解剖学构造差异也比较大。奶牛，母猪和马的乳腺和奶头数量是不同的。但是不同动物的乳腺，从细微的解剖学角度来讲是非常相似的。
乳腺的发育早在胚胎时期就开始了，怀孕的第二个月奶头开始形成，不断发育直到第六个月。当小牛胚胎有六个月的时候，乳房已经发育完全，包括四个乳腺，中间韧带，奶头和乳腺池。
泌乳管和分泌组织的发育发生在奶牛的青春期和分娩期这一段时间里。在前5个哺乳期里，乳房中细胞的大小和数量都不断上升，因此产奶能力也相应地提高。但现在许多奶牛的产奶能力一般只有2.5个哺乳期，所以其潜力还没有充分发挥出来。
奶牛的乳腺包括4个独立的腺体，每个腺体都有一个奶头。一个腺体合成的牛奶不会到另外一个里去。乳房的左侧和右侧也被中间韧带分开，而前部和后部分隔得更加精细。
乳房是一个很大的器官，重约50公斤（包括奶和血液），当然也有100公斤的记录。因此，乳房必须很好地与骨架和肌肉相连。中间韧带由弹性纤维组织组成，而侧面韧带由弹性较弱的结缔组织组成。如果这些韧带受损，乳房就不适合机器挤奶，因为这个时候奶头常向外突出，见下图。
乳腺由分泌组织和结缔组织组成。分泌组织的大小，或者是分泌细胞的数量是乳房产奶能力的限制因素。人们都认为体积较大的乳房产奶能力也较高，事实上这并不科学，因为较大的乳房可能含有许多结缔组织和脂肪组织。牛奶在分泌细胞里合成，这一单层细胞位于一种叫做小泡的空间结构的基膜上。每个小泡的直径约为50到250mm。许多个小泡聚在一起形成小叶，这种结构和肺的结构非常相似。奶源源不断地在小泡区域合成，然后储存在小泡，泌乳管，乳房和奶池中。
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乳房的悬空结构（节旋自 奶牛乳房和乳腺炎 ed Sandholm 等. 1995）
60-80%的牛奶储存在小泡和小的泌乳管中，奶池只含有20-40%的奶。但是对于不同的奶牛来说，其奶池的储奶能力有较大的差异。这对于挤奶时操作流程的应用是至关重要的。（见后面的图示）
奶头由一个奶池和一个奶头导管组成，在两者连接的地方，形成6到10个纵向折叠，这个结构叫做Fürstenbergs花饰，是抵御乳腺炎的重要结构。奶头导管由很多束平滑肌纤维水平和纵向包围，在农场挤奶的间隔时间中，这些平滑肌负责关闭奶头导管，导管上还有角质蛋白或者类似的物质，是抵御病原细菌的屏障。
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乳腺上有致密的神经，尤其是在奶头。奶头的皮肤上有许多感觉神经，对小牛的吸奶动作很敏感，其敏感性受到压力，热度以及吮吸频率的影响。乳房也有神经，这些神经与循环系统和泌乳管中的平滑肌相连。但是，乳房没有直接控制产奶组织的神经分布。
乳腺由血管，动脉和静脉提供很好的营养支持。乳房的左侧和右侧都有自己的动脉相连，只有一些小的动脉连接将两侧串通起来。这些动脉系统的主要作用就是为牛奶合成细胞源源不断地提供营养。
乳房解剖学示意图
乳房血管系统示意图，动脉为乳房供应血液 ，静脉为将血液从乳房中输出
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每生产1升牛奶，流过乳房的血液就要达500升，当奶牛的日产奶量达到60升的时候，必须要有30000升的血液流过乳腺。因此，现在的高产奶牛所需要的营养是极其巨大的。
乳房中也有一个淋巴系统，负责清除里面的废物。淋巴结就像一个屏障一样，可以将外来物质隔开，同时产生淋巴细胞，抵御细菌感染。有时候，第一次分娩的母牛会得水肿，部分是由于乳房中的奶挤压了淋巴组织，见下图。
乳房中的淋巴组织
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牛奶在乳房小泡中合成，在这里，乳腺的牛奶分泌细胞可以不断地吸收营养物质，见下图。
乳房小泡细胞的结构示意图。
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牛奶脂肪的的主要成分是甘油三酯，后者由甘油和脂肪酸合成。长链脂肪酸从血液里吸收，短链脂肪酸则在乳腺里由醋酸盐和β-丁醇合成，这些原料也来自血液。牛奶中的蛋白质由氨基酸合成，后者来源于血液。这些蛋白质包括干酪素以及少量的乳清蛋白。乳糖是由牛奶分泌细胞中的葡萄糖和半乳糖合成的。血液中的维生素，矿物质，盐分和抗体通过乳腺小泡细胞的细胞质进入到内腔，见下图。
乳房中牛奶各种成分（脂肪，蛋白质，乳糖等）的前体以及转运
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不同品种奶牛生产的牛奶成分不同，而且同一种奶牛不同哺乳期牛奶的成分也是不同的，见下表。
| _____________________________________________________ |
| 品系 |
总固体量% |
脂肪% |
干酪素% |
乳清蛋白%
|
乳糖% |
奶渣% |
| Brown Swiss |
12.69 |
3.80 |
2.63 |
0.55 |
4.80 |
0.72 |
| Holstein |
11.91 |
3.56 |
2.49 |
0.53 |
4.61 |
0.73 |
| Jersey |
14.15 |
4.97 |
3.02 |
0.63 |
4.70 |
0.77 |
| _____________________________________________________ |
三个品种奶牛生产的牛奶成分比较（节选自B.L. Larson, 哺乳期 Bruce L. Larson 1985）.
在哺乳期的初期和末期，牛奶中脂肪和蛋白质的含量要比中期高，见下图。
哺乳期不同阶段中牛奶脂肪，蛋白质和乳糖含量的变化。（节选自R. Jenness, 哺乳期 B.L. Larson, 1985）.
在哺乳期开始的时候，牛奶中含有较高浓度的固体物质，这是为了满足小牛的营养需要。举个例子，小牛出生之后不久需要吸收大量的蛋白质，而这些是由牛奶中的免疫球蛋白提供的。一般来说，乳牛生产的牛奶其脂肪含量在3.0 和5.5%之间，蛋白质含量在3.0 和3.8%之间，乳糖含量为4.0 到4.8%。
大家都知道奶牛的进食量对牛奶产量影响很大。饲喂也可能影响到牛奶的成分，尤其是通过改变饲料的组成。举个例子，低纤维或者高淀粉的浓缩饲料可以降低牛奶中的脂肪含量。这种饲料可能改变了瘤胃中不稳定脂肪酸的组成，进而影响了乳腺中脂肪的新陈代谢。然而，通过饲料成分的变化来改变牛奶中蛋白质的含量却要难得多。通过挤奶技术的改进来改变牛奶成分也是有可能的，但是一般只能改变脂肪含量，蛋白质变化不多。牛奶中脂肪和蛋白质的含量也是小牛育种环节中的重要因素。
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