王 蕾 趙邦哲 張迎燕 田若寧 王雅婷 李 昂 梅景良 連森陽 吳 旭

(福建農(nóng)林大學動物科學學院(蜂學學院),福州 350002)

蛋殼質(zhì)量是衡量蛋品質(zhì)的一個重要指標,其不僅會影響到養(yǎng)殖場的經(jīng)濟效益,而且關系到食品安全隱患。蛋殼屬性包括結構屬性(蛋殼厚度、蛋殼強度、蛋形指數(shù)和超微結構等)和物質(zhì)屬性(蛋殼有機物、無機物和元素組成等)[1]。蛋殼的致密又多孔的結構可以滿足胚胎與外界進行水蒸氣、氣體轉換,并為胚胎提供足夠的鈣離子,還可以避免致病菌進入蛋內(nèi),保護胚胎免受外界不利因素的影響[2-3]。因此,改善蛋殼質(zhì)量問題具有重要的經(jīng)濟價值和生物學意義。目前研究主要集中于飼養(yǎng)環(huán)境、營養(yǎng)供給、蛋殼品質(zhì)性狀候選基因和蛋殼沉積形成機制等方面,以此來改善蛋殼質(zhì)量[1, 4-9]?，F(xiàn)對于蛋殼元素組成、鈣化殼基質(zhì)含量和超微結構等研究日益深入。王佩倫[10]研究發(fā)現(xiàn),低強度蛋殼中鈣含量低而鈉含量高;馬玲玲[11]研究認為,高強度蛋殼具有更高的磷含量。宋凌子等[12]對雞、鴨、鵝鈣化殼的有機基質(zhì)含量進行檢測,在蛋殼破碎強度低的雞蛋和鴨蛋的鈣化殼中,4類基質(zhì)的百分含量與蛋殼強度均無明顯關聯(lián),而在蛋殼強度更大的鵝蛋殼中,4類基質(zhì)的百分含量與蛋殼強度具有顯著差異。張亞男等[13]和唐徐華等[14]認為,蛋殼超微結構決定著蛋殼的力學特性,影響蛋殼質(zhì)量。龍巖山麻鴨作為福建省優(yōu)良地方品種,具有體型小、產(chǎn)蛋量大、早熟、適應性強等顯著特征[15]。而在高強度生產(chǎn)條件下,龍巖山麻鴨的蛋殼質(zhì)量參差不齊,探求生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋已迫在眉睫。因此,本試驗以龍巖山麻鴨作為研究對象,通過對蛋殼元素相對含量、基質(zhì)含量的測定和掃描電鏡觀察,深入研究影響龍巖山麻鴨蛋殼質(zhì)量的關鍵因素,為提高蛋殼質(zhì)量,改善蛋品質(zhì)提供新的思路,進一步促進龍巖山麻鴨養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與飼糧

選取體況相近、健康狀況相似的龍巖山麻鴨100只(300日齡),由龍巖山麻鴨原種場提供。試驗期間試驗鴨自由采食和飲水,單籠飼養(yǎng),每天收集全部鴨蛋于4 ℃保存,試驗期為2周,隨機取白殼鴨蛋300個。試驗山麻鴨飼喂玉米-豆粕型基礎飼糧,參照《蛋鴨營養(yǎng)需要量》(GB/T 41189—2021)配制,其組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)

飼糧代謝能(ME)計算參照《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》(2022年第33版)。飼糧中粗蛋白質(zhì)(CP)、鈣(Ca)和總磷(TP)含量的測定分別參照《飼料中粗蛋白的測定 凱氏定氮法》(GB/T 6432—2018)、《飼料中鈣的測定》(GB/T 6436—2018)和《飼料中總磷的測定 分光光度計》(GB/T 6437—2018)。氨基酸含量的測定參照《飼料中氨基酸的測定》(GB/T 18246—2019)。

1.2 蛋殼質(zhì)量常規(guī)測定及試驗分組

將收集到的300個鴨蛋進行消毒和編號。參照楊寧[16]方法測定蛋重(EW)、蛋形指數(shù)(ESI)、蛋殼厚度(EST)和蛋殼重量(ESW);蛋殼強度(ESS)使用蛋殼強度測定儀EFG-0503(日本Robotmation公司)測定,并根據(jù)蛋殼強度從高至低將300個鴨蛋分為高強度組、低強度組和中強度組,每組5個重復,每個重復20個蛋。最后,將這些蛋殼置于-70 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 蛋殼有機基質(zhì)的提取

隨機選取高強度組、低強度組和中強度組蛋殼各30個,每組10個重復,每個重復1個蛋殼。參照宋凌子[17]方法稍作修改,提取蛋殼有機基質(zhì)。蛋殼經(jīng)過5%乙二胺四乙酸鹽(EDTA-Na2)溶液浸泡、去膜、沖洗、烘干后分別研磨成粉后,加入15%乙酸提取3種有機基質(zhì)組分,分別為酸不溶性基質(zhì)(基質(zhì)1)、水不溶性基質(zhì)(基質(zhì)2)和酸水兼溶性基質(zhì)(基質(zhì)3),3種基質(zhì)組分的總和即為總基質(zhì)。

1.4 蛋殼元素組成和超微結構

分別從各組中選取本組中蛋殼厚度相近的蛋殼各9個,每組3個重復,每個重復3個蛋殼。取所有樣品蛋殼的中部面積(1 cm2)各1塊,將其橫斷面粘于觀測臺上,從蛋殼的晶體層、柵欄層和乳突層各選取同等面積的3個區(qū)域,使用Kevex SIGMATMX射線能譜儀(理學研究所扶桑工業(yè)株式會社)測定樣品蛋殼中各個元素的相對含量,取其平均值。測定后做噴金處理,置于S3400N型掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社)下觀察蛋殼各區(qū)域超微結構,并拍照保存。分別對蛋殼樣品的乳突層有效厚度(ETML)和乳突間隙(MG)進行測量。乳突層有效厚度為乳突核心到2個乳突融合點的垂直距離,乳突間隙為相鄰2個乳突單元融合點之間的距離。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

本試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0軟件one-way ANOVA程序進行單因素方差分析,采用Duncan氏多重比較法檢驗組間差異顯著性,P<0.05表示差異顯著。結果均用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同蛋殼強度組蛋殼質(zhì)量

由表2可知,高強度組、中強度組、低強度組蛋殼強度差異顯著(P<0.05);而各組間蛋重、蛋形指數(shù)、蛋殼厚度和蛋殼重無顯著差異(P>0.05)。

表2 蛋殼質(zhì)量測定結果

2.2 不同蛋殼強度組鈣化殼基質(zhì)含量

由表3可知,3個試驗組鈣化殼在蛋殼強度上存在顯著差異(P<0.05),高強度組的蛋殼強度顯著高于其他2組(P<0.05);而在高強度組、中強度組和低強度組間,總基質(zhì)、基質(zhì)1、基質(zhì)2和基質(zhì)3的含量均無顯著差異(P>0.05),基質(zhì)1含量是3種基質(zhì)中含量最高的。

表3 不同蛋殼強度組鈣化殼基質(zhì)含量

2.3 不同蛋殼強度組蛋殼元素相對含量

由表4可知,在高強度組、中強度組、低強度組間,晶體層、柵欄層和乳突層的碳(C)、氮(N)、氧(O)、鈉(Na)、鎂(Mg)、磷(P)、硫(S)、鉀(K)、鈣(Ca)的相對含量均差異不顯著(P>0.05)。3組內(nèi),各層氮的相對含量從低到高依次為:晶體層<柵欄層<乳突層;各層鈣的相對含量由高到低依次為:晶體層>柵欄層>乳突層。相對含量較高的元素為鈣、氧、碳、氮。

表4 不同蛋殼強度組蛋殼元素相對含量

2.4 不同蛋殼強度組超微結構

如圖1所示,高強度組整體結構致密,乳突錐體小且排列緊密,乳突層與殼膜內(nèi)層連接較緊密,晶體層、柵欄層和乳突層之間分界不明顯(圖1-A1)。中強度組整體疏松,其中晶體層和柵欄層排列較為緊密,但乳突單元之間排列不甚整齊,已經(jīng)可以看到明顯縫隙(圖1-A2)。低強度組整體十分疏松,晶體層、柵欄層和乳突層分解明顯,各乳突單元間隔明顯增加,乳突層與殼膜內(nèi)層連接不緊密,致密性差(圖1-A3)。綜合觀察蛋殼橫斷面結構,隨著蛋殼強度的降低,乳突單元間隙越大,乳突與殼膜層聯(lián)系越疏松,氣孔通道越長,致密性越差。

觀察各組蛋殼乳突層發(fā)現(xiàn),高強度組乳突頂部連接十分緊密,整個頂部周圍的質(zhì)地致密,有少量小的氣孔洞,乳突層有效厚度最小,乳突間隙也最小(圖1-B1、圖1-C1);中強度組乳突頂部連接相對緊密,整個頂部周圍的質(zhì)地相對疏松且有較多大小不一的氣孔洞,乳突層有效厚度相較于高強度組比較大,乳突間隙也略大(圖1-B2、圖1-C2);低強度組乳突頂部連接極為疏松,整個頂部周圍的質(zhì)地非常疏松且乳突錐體較中、高強度組蛋殼更小,乳突層有效厚度最大,乳突間隙也是最大的(圖1-B3、圖1-C3)。

通過對不同強度蛋殼超微結構的量化統(tǒng)計分析,由表5可知,高強度組、中強度組、低強度組間的乳突層有效厚度差異顯著(P<0.05),高強度組、低強度組的乳突間隙差異顯著(P<0.05)。

表5 不同蛋殼強度組超微結構測定結果

3 討 論

蛋殼強度主要是指蛋殼每平方厘米可以承受的抗壓能力,蛋殼強度越高,蛋殼對壓力的抵抗程度就越強,能更好地保持蛋殼的完整度和新鮮度。Solomon[18]指出,蛋殼厚度與蛋殼強度具有顯著正相關,說明較厚的蛋殼具有較高的蛋殼強度。然而在本試驗中發(fā)現(xiàn),當?shù)皻姸却嬖陲@著差異時,蛋殼厚度卻沒有明顯的差異,說明蛋殼厚度并不是唯一影響蛋殼質(zhì)量的因素,這與傳統(tǒng)蛋殼質(zhì)量評價體系認識相悖。同樣,Blanco等[19]也證實了蛋殼厚度并不是決定蛋殼強度的唯一因素,加強了蛋殼的力學性不能通過簡單的厚度測量來定義的觀點。

蛋殼主要由94%～97%無機物質(zhì)(主要是碳酸鈣等)和3%～6%有機基質(zhì)(主要是基質(zhì)蛋白等)組成[20]。本試驗所選蛋殼的鈣、氧、碳元素相對含量均較高,但在不同蛋殼強度組間差異不顯著,且其他所測定的元素相對含量也無顯著差異,說明蛋殼強度并不取決于元素相對含量的高低,這與俞路等[25]研究結果一致。而與王佩倫[10]研究發(fā)現(xiàn)的蛋殼中鈣沉積量的高低是影響蛋殼質(zhì)量的關鍵,強度低的蛋殼中鈣含量低而鈉含量高以及馬玲玲[11]研究所得高強度蛋殼具有更高的磷含量的結果均不一致。這可能與試驗蛋殼來自不同禽類以及飼糧營養(yǎng)水平有關。本研究還發(fā)現(xiàn),蛋殼中氮相對含量較高,而氮是基質(zhì)蛋白的主要組成部分,基質(zhì)蛋白可通過調(diào)節(jié)晶體生長和纖維網(wǎng)致密度來影響蛋殼鈣化過程,從而影響蛋殼致密度[21]。但本研究氮相對含量的高低對蛋殼強度無顯著影響,說明基質(zhì)蛋白的含量并不是決定蛋殼強度的主要因素,可能是基質(zhì)蛋白組成的不同對蛋殼強度產(chǎn)生影響。

鈣化殼是禽蛋殼的主要結構,也是蛋殼抵抗機械損傷的重要貢獻者。在蛋殼形成過程中,有機基質(zhì)中有特定作用的蛋白質(zhì)在蛋殼形成的每個階段都存在于子宮液中,對于蛋殼的質(zhì)地結構及其鈣化過程有重要的調(diào)節(jié)作用,并影響蛋殼質(zhì)量[21-22]。本試驗結果表明,在不同蛋殼強度組的鈣化殼中,4類基質(zhì)的含量均無顯著差異,這與Liu等[23]的試驗結果一致,說明有機基質(zhì)含量對蛋殼質(zhì)量無顯著影響。但有研究發(fā)現(xiàn),蛋殼形成過程中不同蛋白譜可影響晶體的生長[24]。因此,有機基質(zhì)的其他特性可能會調(diào)節(jié)蛋殼質(zhì)量。根據(jù)以上分析,推斷蛋殼強度的高低不取決于蛋殼元素相對含量和基質(zhì)含量,而取決于蛋殼超微結構致密度,這與俞路等[25]觀點相符。

蛋殼的微觀結構類似于傘狀結構,由內(nèi)到外可分為蛋殼膜、乳突層、柵欄層、晶體層和膠護膜[26]。周光玉[27]和劉靜靜等[28]研究表明,隨著蛋殼強度的增大,蛋殼表面皸裂紋數(shù)量減少,裂紋變淺,蛋殼內(nèi)表面纖維結構、排布致密度增高,纖維間空隙面積減小,橫斷面結構致密性越好,這與本研究結果一致,說明蛋殼超微結構對蛋殼質(zhì)量具有重要作用。然而有關超微結構不同層次對蛋殼質(zhì)量影響的觀點并不統(tǒng)一[29-31]。其中,俞路等[25]證明了乳突層有效厚度對蛋殼堅實度有重要影響,Bain[1]提出有效厚度是一種更有意義的評價蛋殼強度的方法。周光玉[27]研究顯示,高強度組有效厚度與中、低強度組存在極顯著差異。梁素蕓[32]提出,乳突間隙也會對蛋殼強度造成很大的影響,高強度組的乳突間隙均小于中強度組和低強度組,這說明蛋殼乳突間隙越小,其蛋殼強度越大,與本試驗結果一致。這說明乳突層才是決定蛋殼質(zhì)量的主要結構,乳突層有效厚度和乳突間隙是影響蛋殼質(zhì)量的重要因素。出現(xiàn)這種結果的原因可能是乳突是蛋殼鈣化的開始部位,乳突層的結構影響著柵欄層和晶體層的排列[1],且乳突單元之間的融合點是斷裂的起點,乳突層有效厚度越大,蛋殼內(nèi)部結構越易被破壞。

綜上所述,在本試驗中,不同蛋殼強度組的龍巖山麻鴨蛋在元素相對含量和基質(zhì)含量上無顯著差異,而超微結構對蛋殼強度有較大影響。高強度蛋殼組的超微結構具有較小且少的空隙,乳突排列規(guī)則且緊密,乳突頂部與殼膜纖維層銜接良好,柵欄層和晶體層排列有序緊密等特點,其蛋殼強度明顯優(yōu)于其他2組。

4 結 論

① 蛋殼元素相對含量和有機基質(zhì)含量對龍巖山麻鴨蛋殼強度無顯著影響。

② 蛋殼超微結構致密度對蛋殼質(zhì)量具有重要作用,其中乳突層有效厚度和乳突間隙是影響蛋殼質(zhì)量的重要因素。