雞蛋蛋殼品質的營養(yǎng)調控研究進展

宿國強，王志躍，楊海明*，張 欣, 葉小其，王 瑩

(1.揚州大學 動物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009；2.江蘇鹽城源耀飼料有限公司，江蘇 東臺 224224)

蛋殼是雞蛋的重要組成部分，一方面它為發(fā)育中的胚胎提供機械保護和可控的氣體交換介質，另一方面它為雞蛋內容物提供保護和包裝。禽蛋業(yè)經(jīng)濟效益受蛋殼品質優(yōu)劣的影響。蛋殼的破損或破裂會嚴重降低雞蛋的經(jīng)濟價值。近年來的研究已經(jīng)尋找到了多種營養(yǎng)調控措施，為產(chǎn)業(yè)補救帶來機會，以確保蛋殼品質質量。鑒于目前生產(chǎn)實際，本文綜述了雞蛋蛋殼的鈣化過程，衡量蛋殼品質的指標以及通過營養(yǎng)調控提高蛋殼品質的作用機制，以期為試驗和生產(chǎn)中通過營養(yǎng)調控技術提高蛋殼品質的研究提供參考。

1 蛋殼的鈣化過程及其品質衡量指標

蛋殼鈣化是蛋殼膜上的一種沉淀現(xiàn)象的結果，這種現(xiàn)象發(fā)生在卵黃通過輸卵管不同區(qū)域的過程中，該過程具有精確的空間控制。卵黃沿著輸卵管向下移動至膨大部獲得蛋清，隨后在峽部獲得內外蛋殼膜。接下來在遠側峽部，有機聚集體(稱為乳突小結)隨機沉積在外膜表面。在蛋殼形成的下一個階段(排卵后5 h)，雞蛋進入子宮，并通過蛋清飽滿而變成卵形。子宮就是一個蛋殼腺，其黏膜細胞分泌以離子鈣、碳酸氫鹽以及可溶性有機前體為主要成分的子宮液(蛋殼液)。子宮中黏膜細胞代謝產(chǎn)生的CO在碳酸酐酶(CA)的催化下形成CO，再解離成HCO-，與Ca結合構成碳酸鈣，在蛋殼膜外表不斷沉積形成蛋殼。

蛋殼的超微結構被認為是其質量的主要決定因素，通常認為由內層膜、外層膜、乳突層、柵欄層、垂直結晶層、角質層(外層)六層組成。最內層的兩層是內層和外層膜，每一層都由包裹蛋白的纖維網(wǎng)組成。蛋殼的內部區(qū)域由不規(guī)則的錐狀突起組成，錐狀突起的尖端被外膜纖維穿透。柵欄層延伸到膜和膜的底部之外，在這里晶體垂直于蛋殼表面排列。角質層沉積在蛋殼表面，它的內部區(qū)域含有一層羥基磷灰石晶體薄膜，并且含有大量(2/3)表層蛋殼色素。蛋殼強度由乳突層決定，蛋殼厚度則由柵欄層決定。蛋殼厚度、蛋殼強度、蛋殼變形值、蛋比重、蛋形指數(shù)、蛋殼顏色、暗斑等指標被用來衡量蛋殼品質。表1為各項指標的正常值。

2 蛋殼品質的營養(yǎng)調控

2.1 礦物質對蛋殼品質的調控

2.1.1 鈣磷對蛋殼品質的影響 鈣對蛋殼品質有極大影響。蛋殼品質受飼料中鈣的來源、供應濃度、粒徑大小和溶解度的影響，同時與蛋雞對鈣的利用以及轉運機制是否完善有著密切的關系。有研究顯示，大顆粒鈣源可以通過提高蛋殼強度來改善蛋殼品質。Rathnayaka等研究表明，向55周齡海蘭白蛋雞飼糧中添加骨粉可提高蛋比重、蛋殼厚度，從而減少蛋殼損壞。與牡蠣殼和石灰石相比，骨粉是商業(yè)蛋雞最好的鈣源。這可能除了骨粉中含有豐富的脂肪、骨膠和三堿式磷酸鈣外，還可能是由于骨粉含有0.225 mm以下的細小顆粒，高于其他兩種來源，且骨粉中的顆粒分布也與其他兩種來源不同。還有研究指出，較大粒度的石灰石會增加肌胃和十二指腸可溶性鈣，保證蛋殼過程中鈣的供應，改善蛋殼品質。Cufadar等研究表明，不同鈣濃度、不同粒徑及其交互作用對蛋殼重和蛋殼厚度均無顯著影響，但鈣濃度與粒徑交互作用對蛋殼強度有顯著影響，隨著粒徑的增大，低鈣日糧(30 g/kg)提高蛋殼強度的效果最佳。

表1 蛋殼品質衡量指標的正常值Table 1 The normal value of the measurement index of eggshell quality

磷對蛋殼品質同樣有很大影響，蛋雞飼料配制時會對總磷和有效磷進行區(qū)分。有效磷水平的高低會影響到蛋殼品質，當水平過低時會降低蛋殼強度。目前對磷的研究主要集中在植酸酶提高磷利用率方面。Bello和Korver研究發(fā)現(xiàn)，蛋雞日糧中加入巴氏桿菌植酸酶(BSP)后，其保持健康和維持正常生產(chǎn)力水平所需的鈣和有效磷量均會降低。這是因為BSP具有很高的植酸鹽降解功效，可將肉雞胃腸道中的植酸鹽濃度迅速降低60%至90%。Liu等研究表明，來自黑曲霉和大腸桿菌的植酸酶都能夠提高蛋雞回腸的鈣、磷消化率，進而增加蛋殼強度和厚度。以上研究表明，植酸酶可以通過提高磷的利用率和營養(yǎng)物質消化率來改善蛋殼品質。

2.1.2 錳鋅對蛋殼品質的影響 錳鋅作為金屬酶合成碳酸酯和粘多糖的輔助因子，對蛋殼晶體的形成和結構的改變產(chǎn)生影響。其中，錳通過激活糖基轉移酶來促進蛋白多聚糖的形成，蛋白多聚糖能夠調控晶體延伸，促進晶體正確生長并最終改善蛋殼晶體結構和蛋殼質量。Zhang等在研究有機錳和無機錳兩種錳源對蛋殼形成過程中的力學和超微結構變化的影響中發(fā)現(xiàn)兩種錳源均可以使蛋殼乳頭體厚度降低、乳頭節(jié)密度和成核位點增加、有效厚度與總厚度之比提高。因此，飼料中添加錳可以改善蛋殼形成過程中的斷裂強度和乳頭層、柵欄層的結構，進而改善蛋品質。氨基酸鰲合錳作為一種有機錳能夠代替無機錳進一步改善蛋殼品質。李東全研究表明，添加甘氨酸錳(25 mg/kg、40 mg/kg)有改善蛋殼顏色指數(shù)的趨勢。Cui等向23～46周齡海蘭褐蛋雞日糧中添加氨基酸鰲合錳(最適添加量為40 mg/kg)，能夠有效改善蛋殼強度和氧化還原狀態(tài)。

蛋雞飼料中添加一定水平、形式的鋅能夠有效改善蛋殼品質。首先，鋅是CA的輔助因子，能夠增強CA活性，從而促進CaCO的生成。其次，鋅能夠加速CA基因的轉錄及翻譯過程，增強CA活性，加速殼腺部CaCO沉積。Wang等研究表明，果膠寡糖鰲合鋅(適宜添加量為600 mg/kg、800 mg/kg)可以明顯提高雞血清中鋅金屬酶活性、肝臟和胰腺中鋅沉積，提高鋅利用率。衛(wèi)愛蓮等研究也表明，以酵母菌轉化的酵母鋅飼喂雞，相對與硫酸鋅中鋅，其鋅的利用率為114.83%。劉鳳霞研究表明，向海蘭褐蛋雞日糧中添加羥基蛋氨酸螯合鋅(適宜添加量為40、80 mg/kg)可提高蛋殼厚度、蛋殼強度、蛋殼比重，改善蛋殼品質。以上研究說明，與無機鋅相比，氨基酸螯合鋅、寡糖螯合鋅、酵母鋅等有機鋅可以通過提高蛋雞對鋅的吸收與利用率來進一步改善蛋殼品質。Cufadar等最新研究表明，納米鋅和有機鋅都可以對蛋殼品質起到改善作用。綜上所述，在改善蛋殼品質方面，無機鋅、有機鋅、納米鋅的作用效果依次增強。另外，張延翔等表明，日糧添加有機鋅、錳(適宜添加量為40 mg/kg+60 mg/kg)替代無機鋅、錳對蛋雞產(chǎn)蛋性能和骨質量無影響，但可以降低蛋雞由于年齡升高對蛋殼強度的不良影響。

2.1.3 銅鎂鐵對蛋殼品質的影響 日糧中銅供給不足會使賴氨酰氧化酶結構異常，進而殼膜纖維結構發(fā)生變化，蛋殼鈣化受阻。無機硫酸銅(綜合考慮以60 mg/kg為最適添加量)添加到蛋雞基礎日糧中能夠提高蛋殼強度和厚度，改善蛋殼品質。氨基酸螯合銅、殼聚糖銅等有機銅因為其生產(chǎn)成本較高，通常不被添加于蛋雞飼料中用來改善蛋殼品質。酵母銅等微生物富集銅可以作為營養(yǎng)補充劑有效改善蛋殼品質，同時能夠降低添加成本，但是微生物富銅能力遺傳穩(wěn)定性差的問題仍有待研究解決。

鎂參與許多生化過程，包括磷酸鹽的活化和碳水化合物代謝，其功能與鈣和磷密切相關。日糧鎂濃度會影響蛋殼質量，向蛋雞日糧中添加鎂(3 g/kg)能夠提高蛋殼強度，并且對產(chǎn)蛋性能無不良影響。鐵在動物體中參與許多必要的反應，包括氧氣的運輸和儲存、能量供應、蛋白質新陳代謝、抗氧化等。缺鐵會阻礙原卟啉-Ⅸ的生成，影響蛋殼著色。日糧中添加無機鎂和有機鐵能夠改善蛋殼強度和顏色。Seo等試驗結果表明，添加3 g/kg MgO和100 mg/kgFe-SP能有效提高蛋殼的強度、厚度、色澤等品質。

2.2 維生素對蛋殼品質的調控

2.2.1 VD對蛋殼品質的影響 VD參與蛋殼的形成，它在蛋雞體內經(jīng)過一系列代謝過程轉化為1,25-(OH)-VD，可以加速鈣結合蛋白生成，提高血鈣、血磷水平和鈣、磷吸收率。日糧中VD供給量如果不能滿足蛋雞需要，會降低蛋殼強度、提高破損率。Wen等研究表明，提高36～68周齡蛋雞日糧中VD添加量(最高可達35 014 IU/kg)可提高蛋殼強度、蛋比重。這說明在產(chǎn)蛋后期蛋雞日糧中添加高水平的VD可以有效改善蛋殼品質。Akbari等研究顯示，在不同鈣攝入量下追加1,25-(OH)-VD可線性增加蛋重，飼喂4.1～4.2 g/只·d可最大限度改善產(chǎn)蛋后期蛋殼品質。納米VD相比于普通VD有著更高的吸收率，并且能夠改變VD在畜禽體內的生理生化過程，提高VD的生物利用率。楊濤研究表明，納米VD可以替代普通VD作為蛋雞飼糧的VD來源，并且能夠增加蛋殼厚度、降低蛋殼破損率，結合生產(chǎn)性能、蛋品質等因素，適宜納米VD水平應在900～2 700 IU /kg內。

2.2.2 VC對蛋殼品質的影響 VC在家禽生產(chǎn)中被廣泛使用，具有改善熱應激條件下蛋殼品質的作用。熱應激蛋雞飼糧中添加VC(0.2 g/kg)，可通過提高蛋殼腺組織中CA及骨橋蛋白(OPN)的相對表達量來改善蛋雞蛋殼品質。OPN廣泛存在于內外蛋殼膜層、乳突層和柵欄層，與Ca轉運有關，當基因的轉錄及翻譯過程受阻，將影響蛋殼鈣化。將VC和VE聯(lián)合添加(150 mg /kg VC + 150 mg /kg VE)于蛋雞飼料中相比于單獨添加VC能夠更好地改善熱應激條件下蛋殼質量。唐會會研究也表明，日糧中添加萬壽菊葉黃素和VC合劑(180 mg/kg+200 mg/kg)能顯著增加熱應激條件下雞蛋的蛋殼厚度。因此可以看出，VC與其他營養(yǎng)成分混合添加可以更好的發(fā)揮其對熱應激條件下蛋殼品質的改善作用。

2.2.3 B族維生素及衍生物對蛋殼品質的影響 劉松等研究表明，向19～42周齡蛋雞飼糧中添加氯化膽堿(適宜添加量為1 000 mg/kg)能提高蛋殼厚度、蛋殼強度。但Zhai研究發(fā)現(xiàn)，向19～68周齡蛋雞飼糧中依照規(guī)定梯度添加0～6 800mg/kg氯化膽堿對蛋殼厚度和蛋殼強度均無顯著影響。這可能是由于不同飼糧配方、不同飼養(yǎng)環(huán)境、不同品種蛋雞對氯化膽堿的耐受能力不同。因此氯化膽堿的具體應用應根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定。還有研究指出，日糧中合理使用膽堿、葉酸和VB，可以通過調控雞蛋大小，在不影響生產(chǎn)性能的條件下提高產(chǎn)蛋后期蛋殼強度。但是總體來說，有關B族維生素對改善蛋殼品質的研究目前還比較少，具體機理也尚未明確。

2.3 蛋白質和糖類對蛋殼品質的調控

2.3.1 蛋白質、氨基酸、肽對蛋殼品質的影響 基質蛋白是生物礦化結構的蛋白質組分，它通過影響碳酸鈣晶體的生長、定向及沉積，調節(jié)蛋殼腺內的pH來改善蛋殼品質。具體調控機理如下。第一，蛋殼晶體在乳突層、鈣化外層及基質膜的沉積受免疫類基質蛋白的調控。第二，蛋殼晶體在乳突層和柵欄層的生長和定向受磷酸化基質蛋白的影響。第三，蛋殼晶體的切割、生長速度和質地受糖基化基質蛋白的調控。第四，礦物質、有機酸等營養(yǎng)物質影響基質蛋白的表達或作用方式而調節(jié)蛋殼結構和品質。因此，對免疫類基質蛋白的基因表達和糖基化、磷酸化基質蛋白的生成過程進行調控，可以影響基質蛋白對蛋殼晶體的作用，進而改善蛋殼品質。

氨基酸通常是以與礦物元素鰲合的形式發(fā)揮對蛋殼品質的營養(yǎng)調控作用。蛋氨酸錳相比于無機錳能夠有效增加蛋殼強度和蛋殼厚度。低水平的蛋氨酸鋅、蘇氨酸鋅也能夠有效增加蛋殼厚度。與上述氨基酸鰲合物不同，?；撬?Tau)可以獨自發(fā)揮營養(yǎng)調控作用。首先，Tau能夠增加甲狀腺激素的生成量，從而提高鈣的吸收利用率。其次，Tau能夠增強細胞對VD的吸收與利用，從而加速蛋殼表面鈣的沉積。武曉紅等研究表明，添加Tau于產(chǎn)蛋后期羅曼褐殼蛋雞飼日糧中(添加水平為0.075%)，可使蛋殼強度提高，蛋殼破損率下降。

小肽是動物蛋白質降解過程中的中間產(chǎn)物，具有促進氨基酸吸收，加快蛋白質合成，以及促進鈣、鋅、銅、鐵等礦物質元素的吸收等營養(yǎng)功能。在蛋雞產(chǎn)蛋后期配方基礎上添加0.5%的小肽制劑，并調整產(chǎn)蛋后期配方，能提升蛋殼質量，降低暗斑蛋比例。FGF-23表位肽是一段含有8～12個氨基酸的短肽，Cook等向蛋雞注射FGF-23表位肽明顯提高了蛋殼強度。另外，小肽礦物元素螯合物相比于氨基酸礦物元素螯合物來說制備工藝更加簡單、制備成本更加低廉，應用于營養(yǎng)調控前景廣闊。

2.3.2 糖類物質對蛋殼品質的影響 包括多糖和寡糖在內的糖類物質作為益生素在家禽營養(yǎng)中應用受到了關注。食用功能性多糖可以刺激蛋雞的繁殖性能并改善雞蛋品質。研究發(fā)現(xiàn)，將海藻多糖(MDP)添加于產(chǎn)蛋后期羅曼蛋雞日糧中可以線性提高蛋殼強度、蛋殼厚度，其作用機理可能是MDP增加鈣的腸道吸收和利用率。中草藥多糖對改善蛋殼品質也具有很好的效果。研究表明，基礎飼糧中添加5%的白術多糖可以提高蛋殼厚度和蛋形指數(shù)，地黃多糖也能夠提高蛋殼強度。Bozkur等研究表明，甘露寡糖和精油混合物(1 g/kg+24 mg/kg)可作為自由基清除劑增加蛋殼厚度和蛋殼強度，但是甘露寡糖和精油混合物影響蛋殼結構的機制仍不清楚。

2.4 生物活性物質對蛋殼品質的調控

2.4.1 激素對蛋殼品質的影響 激素類物質能夠改善蛋殼品質。硬殼蛋和軟殼蛋在鈣化過程中性腺激素和子宮轉錄組存在差異，這說明性腺激素能夠調控蛋殼質量。向蛋雞日糧中添加皮質酮可以使蛋殼厚度增加，但不改變蛋殼的重量和強度，這說明皮質酮可能使蛋殼結構發(fā)生改變，但是具體作用機理尚不清楚。

孕酮(P4)通過調控輸卵管子宮部CaBP-d28k的表達量來影響蛋殼鈣化過程。另外，在蛋殼鈣化過程中P4對輸卵管子宮部鈣離子轉運和Ca-ATPase表達起抑制作用。因此，P4可以通過影響相關基因的表達來改變蛋殼超微結構，影響蛋殼品質。Zhang等研究表明，P4對蛋殼品質的影響因產(chǎn)卵后注射時間的不同而不同。產(chǎn)卵后2 h注射P4，可促進乳突節(jié)的早期融合，延長蛋殼在子宮內的鈣化期，導致乳突層厚度減少和有效層厚度增加，改善蛋殼品質。與之相反，產(chǎn)卵后5 h注射P4可降低蛋殼有效層厚度，降低蛋殼品質，其具體作用機理還不清楚，但推測其抑制了子宮Ca的轉運。這一發(fā)現(xiàn)提供了P4對蛋殼品質改善機理的新認識。P4對蛋殼品質的影響與產(chǎn)卵后的注射時間有關的試驗結果還表明，內源性P4在特定時間點的調節(jié)是改善蛋殼品質的一條新途徑。

2.4.2 其他生物活性分子對蛋殼品質的影響 有研究顯示，半胱胺(適宜添加量為400 mg/kg)能夠增加蛋殼重、二氫吡啶(適宜添加量為150 mg/kg或者200 mg/kg)能夠增加蛋殼厚度、蛋殼相對重和蛋比重，但目前對這些生物活性分子的研究不多，可參考的資料有限。

2.5 新型添加劑對蛋殼品質的調控

Gongruttananun等研究表明，飼喂木薯粉換羽日糧4周能有效地誘導蛋雞換羽并顯著提高換羽后蛋殼重、蛋殼厚度和蛋殼強度，體現(xiàn)最佳的換羽后蛋殼質量。金針菇莖廢料、脫脂黑水虻幼蟲粉和竹醋液對蛋殼品質也有改善作用。桉樹葉添加于日本鵪鶉日糧中，可以明顯提高蛋殼厚度和蛋殼強度，未來可以研究其在蛋雞中的實際作用效果。

3 小 結

綜上所述，蛋雞日糧中添加一定水平和形式的礦物質、維生素、蛋白質和糖類及其相關物質、生物活性物質等能夠改善蛋殼品質，達到降低蛋殼破損率、美化蛋殼外觀的營養(yǎng)調控目標。蛋殼品質的營養(yǎng)調控還需要進行更加深入地研究，以達到高效、準確、安全的營養(yǎng)控制效果。今后可從以下四個方面入手。第一，積極探索多種、多形式營養(yǎng)物質聯(lián)用對改善蛋殼品質的研究，如同一礦物元素的不同形式混合添加、不同礦物元素有機形式的混合添加、氨基酸與糖類的混合添加等。第二，把握營養(yǎng)物質改善蛋殼品質與基因間的關系，篩選特定蛋殼性狀基因進行營養(yǎng)調控。第三，研究各種營養(yǎng)調控措施在親子代之間傳遞的影響變化，提高微生物富集礦物元素能力遺傳穩(wěn)定性。第四，開發(fā)新型飼料添加劑應用于改善蛋殼品質，在改善其他禽蛋品質上有明顯效果的營養(yǎng)物質可應用于蛋雞。