人工授精（AI）技术成功助力于牛类繁殖的关键科技基石
人工授精 (AI) 的成功或失败取决于众多变量。从种牛的健康状态、营养状况，到精液采集的频率，以及母牛发情周期的正确时机，都会是必须要考虑的重要参数。
然而，一个关键阶段是授精前精液的储存和处理。精液对看似无害的环境影响也非常敏感，比如外界环境的温度波动，甚至是纯净水的纯度。基本牛授精都是使用容量为 0.25 毫升或 0.5 毫升的精液细管。虽然冷冻精液可以延长储存时间数十年，但冷冻和解冻精液是非常精细的过程，不仅需要操作人员具备专业的知识和丰富的经验，并且高质量的专项设备也是必不可少的。
本文旨在概述从液氮罐储存、精液解冻一直到授精装置的准备过程中需要考虑的所有保持精液质量的因素。
精液的液氮罐储存和运输
为了在冷冻过程中尽可能地保持精液的质量，精液应储存在远低于 -80°C (-112°F) 的温度下。若未达到温度会因精液和稀释剂中的水分形成的冰晶并不完全稳定，导致对精子细胞造成威胁。因此，通常将精液储存在液氮罐中，容器内的温度恒定为 -196°C (-321°F)。
液氮罐由两层组成，外壳及内槽，内层中的空间称为内槽（内胆）。外壳和内胆中间的夹层程真空状态，用于增进罐体的绝热性能。液氮罐的外壳摸起来不应感觉过冷，颈管也不应该有积霜。这些都是液氮快速蒸发的明显迹象，很可能是由于外壳破裂并导致真空损失造成的。在这种情况下，应尽快将精液转移到备用的液氮容器中。
为了避免罐体受损，需要小心处理罐体，不得使其受到突然的剧烈运动或与其他物体碰撞。此外，液氮罐需要防潮，以免外壳被腐蚀。液氮罐应存放在干净、干燥、无尘、光照良好但无阳光直射的地方。定期维护包括监测液氮水平（液氮水平不应低于 8 厘米/3 英寸）并持续记录氮气损失情况。最简单的方法是使用测量棒。
必须使用符合国际规定的容器运输冷冻精液。在许多情况下，普通液氮罐无法安全运输。氮气罐可选MVE Vapor Shippers或 CryoCube™ Dry Shipper都是业内不错的专业品牌。这些氮气罐中的氮气可确保精液在低于 -150°C (-238°F) 的温度下运输至少五天。
液氮罐中取出精液
从液氮罐中取出精液是授精准备过程中的关键步骤，操作不当不仅会危及取出的精液质量，还会危及罐中其他所有精液的质量。由于细管中的精液的表面积与体积比很大，在暴露于过高的温度几秒钟内就会对其产生负面影响。
但为了能够提取和识别单个精液细管，需要将罐子内胆抬高到罐的颈管处，此处的温度超过了前面提到的 -80°C (-112°F)，这是对精子细胞极其危险的温度阈值。下图显示了液氮罐颈部的精确温度分布 [°F]（改编自 Saacke，1974）。
保护精液免受长时间暴露在危险高温下最重要的措施是建立并维护良好的库存系统，列出每个罐的内容，最好使用颜色以及编码的结合。这样，寻找特定精液的时间可以最小化。
每次取精液时，应将罐子尽可能保持在罐中的低位，并且仅将其抬高到霜冻线（frost line）以上最多 10 秒。如有必要，应将内槽放回罐中 10-15 秒以冷却下来后再试。同样，液氮罐中的精液细管应始终用镊子处理，而不要用裸手处理，以避免额外的热量暴露。通常，在处理精液时，快速而有序的操作模式是关键。
解冻精液
在解冻精液时，关键是最小化暴露于有害温度范围的时间，从而使精液能够非常快地解冻。因此，当在大约32-40°C（90-104°F）的温水中解冻精液 25-30 秒（0.25 毫升细管）或 30 秒（0.5 毫升细管）时，可实现最佳的精子细胞复苏。不建议将精液放置在口袋中或在母牛体内解冻，因为解冻速度太慢会导致精液损伤。
最好使用诸如 MiniThaw 之类的解冻设备来解冻精液。这种小巧轻便的设备可以提前注水并加热，可锁定并确保水温准确。
切记，温水解冻的注意事项：由于温度的大幅波动会永久性的损坏精子细胞，因此需要密切监测温度管理。细管在温水中的时间不得超过建议的 25-30 秒（0.25 毫升细管）或 30 秒（0.5 毫升细管），以使精液温度不超过约+22°C。
同样，也需要有预防措施避免解冻后精液温度突然下降。这包括注意在操作时的环境温度、预热授精装置温度以及在运输给母牛的过程中保持好温度。如果考虑到这些要点，温水解冻明显优于其他解冻方法。鉴于水温需保持恒定，请反复搅动水以避免结冰，最多可以一次解冻 10 到 20 根细管。不建议解冻一轮的剂量超过10到15分钟内可以授精的剂量,否则精液质量会受到影响。
AI 设备
为了获得最佳授精效果，建议选择在拥有优质产品的可靠供应商处购买AI(人工授精)设备的所有组件。这样，每个单品都将得到精确协调并以便促进平稳、操作。
此外，只有适合母牛且符合操作者人体工程学的人工授精枪才能达到最佳效果。在这方面，Minitube的QuickLock 系列提供三种不同类型的 AI 枪（QuickLock Classic、QuickLock Ergo、QuickLock 2000），可满足各种偏好。万能套管有裂口式和非裂口式两种，可与所有三种类型的 QuickLock AI 枪完美匹配，确保完美贴合。下图显示了护套、AI 枪和细管开口之间的完美紧密贴合。
提示：护套不得长时间暴露在阳光直射或高温下。这可能会导致缩短或变形，甚至可能不可见，但会损害护套与细管和/或 AI 枪的密封性。
装载人工授精枪
为防止温度波动，在插入精液之前，应预热授精装置。一种方便的方法是使用可设置为理想温度的专用加热袋，例如 QuickLock Heater 4.0。
将细管从水浴容器中取出后，准备将其插入人工授精枪，首先需要将其完全干燥，因为水对精子是致命的。然后，确保气泡位于热封端口后，再切割细管至封口下，随后将棉塞端先装入授精装置。使用 MiniCutter 等专用设备可确保切割切口干净、笔直，从而降低授精过程中精液逆流的风险。
最后，将万能管套管套在授精枪上。投资购买高质的管套是值得的，因为廉价的管套也可能是人工授精枪中精液逆流的原因。细管通常无法与低质量鞘管的出口正确密封，因此精液在存放时会流入鞘管并丢失。安装鞘管后，按下准备好的授精仪器的柱塞，直到所有空气都离开细管。
组装人工授精设备后，应尽快进行授精。在到达需接受授精的母牛前，该仪器最好存放在 QuickLock Heater 4.0 中。
提示：应使用 70% 异丙醇清洁设备，以避免交叉污染。消毒剂和肥皂对精子细胞有很强的破坏性，因此不适合用作授精设备的清洁剂使用。
动物福利
为了将母牛的压力和不适降到最低，需要温柔而平静地对待动物。除了给动物造成不必要的压力外，大幅度的操作动作或粗暴的处理方式还会导致精液在动物生殖道中的植入通过率减少，从而降低受孕率。
为动物提供最高舒适感的一个重要因素是使用大量对精子友好的润滑剂，如 ReproJelly。
本文引用的文献：
Concepts in semen packaging and use; Saacke, R. G. 1974
Effect of Cold Shock after Thawing on Acrosomal Maintenance and Motility of Bovine Spermatozoa Frozen in Plastic Straws; Almquist, J.O. 1976
Influence of thawing temperature on sperm motility, structure, and metabolism of frozen bovine semen; Zenteno, E.S., Rojano, B., Betancur, G. R. 2023
Proper Semen Handling Improves Conception Rates of Dairy Cows; Looper, M. 2000
Semen handling Checklist – GENEX
Storing and handling frozen semen; O’Connor, M. L. 2016
