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在规模化种蛋孵化过程中,种蛋的贮存是一个不可忽视、不可回避的关键环节。较差的贮存条件必将导致孵化率的降低。以往,即使将种蛋贮存在适宜条件下但贮存时间一长,还是必然会给孵化结果带来重大损失。然而,近期的研究表明上述部分损失是可以避免的。
1 种蛋贮存:是必须经受的损失吗
在商业化孵化场中,种蛋的贮存是种蛋孵化过程中不可或缺的一个组成部分。首先,种蛋的贮存不可避免,因为商业化孵化器体积相当大,每台孵化器能容纳1万枚到多达10万枚种蛋,而一个繁殖群单日生产的种蛋量不足以放满整台孵化器。
使用小型孵化器不是一种理想的选择,因为不够经济。其次是市场行情的波动。一方面,种蛋的供应量并不稳定,因为繁殖群不得不进行周期性更替。另一方面,客户对1日龄雏鸡的需求每天都会变化,因为客户下单的数量和时间会改变,同时因为市场行情多变。
这意味着孵化场需要一个种蛋缓冲区域。从而让种蛋在此保存数日。贮存的目的是在种蛋放入孵化器之前抑制胚胎发育。
2 实际生产中的种蛋贮存
为了实现抑制种蛋胚发育的设想,贮存的温度应处于或低于胚胎发育的阈值温度或生理零度。
翻阅文献可以发现,生理零度的定义范围很广,从19 ℃~20 ℃到29 ℃,并没有就生理零度的具体数值形成统一意见,但是根据经验可知,贮存时间越长,贮存的温度应该越低;这是为什么种蛋贮存2~3周时,贮存温度设为10 ℃~12 ℃的原因。
3 长期存放的弊端
众所周知,种蛋贮存时间超过7 d,孵化率会降低。事实上,种蛋贮存时间越长,孵化率损失就越大。贮存过的种蛋在孵化的第2天和第3天胚胎死亡率更高,而且要花更长的时间完成孵化过程。这导致一些活雏在出雏时会因出壳时间太晚而被淘汰。
孵化率降低是因为种蛋蛋清变质和细胞坏死。在胚胎的发育过程中,活细胞的数目和其所处微环境的pH可能会影响贮存期和孵化早期胚胎的存活率,因而对最终的孵化率来说很重要。随着贮存期的延长,胚胎细胞有丝分裂数增加(在分裂中期被阻断并在贮存期间死亡),坏死指数上升。贮存种蛋的胚胎细胞发生有丝分裂的起始温度是20 ℃或 20 ℃以下,为了长时间贮存种蛋,存放温度应低于20 ℃(10 ℃~15 ℃),从而抑制这种细胞活动。
另外,蛋清pH和蛋清黏度的改变也可能是影响胚胎存活率的重要因素。胚胎一侧与蛋黄直接相连(蛋黄pH为6),另外一侧与蛋清的厚层部分(贮存超过4 d后pH在9左右)相邻。
蛋清与蛋黄之间在pH上的差异是跨卵黄膜特殊转运功能所必需的,但由于贮存时间的延长,延长了胚胎与高pH水平蛋清的接触时间,可能会对胚胎有害,因为孵化早期胚胎发育的最佳pH在7.9到8.4之间。
4 能否挽回孵化率
多项研究探讨了减少种蛋长期贮存后孵化率损失的可能性,研究结果不尽相同。Fasenko等(2001)和Lourens(2002)报道称,热处理可以降低肉鸡种蛋孵化率的损失。
近年来,在贮存种蛋期间甚至是大规模孵化试验中应用热处理成功减少种蛋孵化率损失的报道越来越多。Nicholson(2012)和Aviagen(2014)经过34项试验表明,应用1次或多次热处理能够提高长期贮存的种蛋(罗斯308和罗斯708种鸡蛋)的孵化率。
图1显示了孵化率提升的可能性随贮存时间的延长而提高。相似的结果在蛋鸡种蛋上也可见到:Schulte-Druggelte(2014)将产自商用罗曼白来航祖代(Lohmann White Leghorns,LSL)的种蛋贮存20 d,在贮存的第1天进行6 h的热处理,结果孵化率提高了11.5 %。
5 生物学背景
需要对热处理背后的生物学原理进行细致研究,以便弄清为什么该方法能够部分恢复种蛋因保存而损失的孵化率以及该方法的局限性。众所周知,胚胎在产蛋时(蛋产下的时刻)所处的发育阶段各不相同,并且可能因品系以及亲本产蛋时的日龄不同而有所差异。
这可能是基因决定的细胞早期分裂和发育速度的一个直接作用,或可能与种蛋通过输卵管时的时间和/或体温间接相关。
事实上,家禽胚胎在输卵管漏斗部受精后就立即开始发育,并在接下来24 h~26 h的蛋白沉积与蛋壳包裹过程中继续进行。有报道称,产蛋时处于原肠胚前期的胚胎与处于原肠胚阶段的胚胎相比更不能经受长时间的贮存。
因此,贮存前的孵化能够提高长期贮存胚胎的孵化率,因其可促进胚胎进入内胚层形成完毕(据Eyal-Giladi所述处于Ⅻ期)的发育阶段。
然而,如果胚胎发育已经展开,且胚胎已经开始形成原条(ⅩⅢ期或超过ⅩⅢ期),实际上预贮存前的孵化对胚胎可能是有害的,因为这将把胚胎带入原条形成阶段的更晚期——活化细胞迁移与分化阶段,而在此阶段进行贮存会阻碍胚胎发育的关键进程。
因此,存在一个“未恢复节点”,一旦处于这一节点,胚胎的发育就不能再被中止。
贮存前的孵化和长时间贮存过程中周期性进行热处理或短期孵化必须加以明确区分,不过这两个热处理是相互联系的。在贮存期此所谓的亚阈值温度上,胚胎可能会出现某些部位的发育,但不是整个或成比例的发育。在这些早期胚胎中,不同的细胞或组织有不同的发育阈值温度,导致发育的不均衡或不成比例。
如果这种不成比例的发育持续过久,可能会影响胚胎的成活力,从而也会影响孵化率。在长时间贮存期间进行定期加热能够纠正发育的不一致性,并确保所有组织按比例进行均匀发育。
然而,这种技术可能会与产蛋时和种蛋贮存开始时的鸡胚发育阶段相互影响;当贮存时鸡胚发育过度(如发育超过了ⅩⅢ期),这可能会不利于胚胎今后的发育;(贮存期间的)定期加热与之类似,贮存太久,定期加热会使胚胎发育错过最佳发育阶段(原肠胚晚期)。 6 商业化应用
实现这种处理的潜力已经成为业界和设备制造商所面临的挑战。研究人员在商业和研究领域均进行了无数次的努力以利用该原理实现一致的提高,但两个领域都报道了多种结果。显然,不当的处理频率轻则带来有限的提高,重则使胚胎发育超越了“未恢复节点”,结果带来毁灭性后果。
同样重要的是处理参与数,特别是绝对温度和过渡时期的持续时间。过度处理,如种蛋加热过快或处于过高温的时间过长,会让胚胎发育超越“未恢复节点”。
这意味着胚胎发育已经超过了ⅩⅢ期,且胚胎发育已经再也不能被中止。将这些种蛋放回到冰冷的蛋库会对胚胎的成活力造成不良的影响。
Aviagen进行的一项调查已经在确定最佳温度、时间和贮存时热处理的操作温度范围等方面取得了重大进展。很明显,为了在孵化率和出雏后生产性能上获得稳定的提高,孵化器的主要参数需要得到精确的控制。
获得适宜的蛋壳温度至关重要。种蛋需加热到蛋壳温度高于 32 ℃;然而,如果将种蛋温度长时间保持在32 ℃以上会给孵化率造成不利影响。处理过程中另一重要因素是加热阶段与冷却阶段。
为此,Petersime公司研制了一种专门用于种蛋贮存期间进行热处理的孵化器,配备了OvoScan专利技术,该技术能够精确监控整个热处理过程中蛋壳的温度。这款孵化器可以产生一个精确、可控和一致的加热和冷却阶段,因为这对热处理结果的一致性至关重要。在实际生产中,贮存期间定期进行热处理对孵化场员工来说是非常耗时的。运用Petersime公司的热处理专用孵化器,可以在贮存过程中自动完成这些处理步骤。所需温度变化曲线可完全由孵化场负责人提前设置完成,并由OvoScan技术控制整个孵化周期的流程。Petersime公司已经对能容纳57 500枚种蛋的热处理专用孵化箱进行了多次大规模试验。第一阶段,试验采用祖代种蛋,在蛋壳温度控制、整个孵化箱的温度均一性、升温和降温阶段的平稳性以及孵化率恢复方面均取得了成功。在孵化过程上,整个处理周期的内部温度按照蛋壳温度进行控制。
第二阶段,试验在商品代肉鸡场进行。在这些试验中,记录孵化率、雏鸡质量和出雏后生产性能数据并进行分析。最初调查的热处理试验获得了不一致的结果,但最终得出了最佳的参数配置。
根据已确定的参数,研究人员启动了一系列试验,试验中对来源相同的种蛋施加不同的处理:半数种蛋贮存3 d后进行孵化,其余一半种蛋用热处理并在贮存 12 d后进行孵化。试验总共进行了4次,结果孵化率均无损失(±0.2 %),而且出雏数据无显著差异(图2)。
一系列同类试验对贮存15 d的种蛋进行了进入的研究,并得到了类似的结果(图3)。这验证了热处理方法在提高长期贮存种蛋孵化率上的巨大潜力。进一步的最优化试验正在进行中,研究延长贮存期和早期处理对出雏后生产性能的影响。
7 结论
贮存种蛋是商业化种蛋孵化过程中的必然做法。种蛋产量和成品的产量不可能同步,这往往会带来巨大损失。种蛋贮存期间进行的热处理可以显著缩小这些后勤偏差上的差异。毫无疑问,这一方法在挽回贮存种蛋孵化率上有巨大的潜力,且甚至能够提高雏鸡出雏后的生产性能。
最初的一系列生产性试验表明,为了取得一定程度的好处,所需要的运行参数范围相对较宽,然而,要取得最佳的提升需要大大缩小参数的范围。
增加种蛋贮存环节,负责人需要尽量缩小孵化场内空间的占用,显然,有必要配备一台专门化、高精确度且拥有实用性容量的设备。关键是要能精确、稳定地控制主要孵化参数,因为该控制技术应用不当将产生不良的结果,甚至可能招致重大损失。
精确测量与控制孵化器中种蛋蛋壳温度,以及控制种蛋均衡升温和降温,是获得种蛋长期贮存后孵化率稳定、有效提高的关键。
原题名:Commercial application of heat treatment during egg storage (英文)
原作者:Roger Banwell、Eddy Decuypere和Rudy Verhelst (比利时Petersime公司)
1 种蛋贮存:是必须经受的损失吗
在商业化孵化场中,种蛋的贮存是种蛋孵化过程中不可或缺的一个组成部分。首先,种蛋的贮存不可避免,因为商业化孵化器体积相当大,每台孵化器能容纳1万枚到多达10万枚种蛋,而一个繁殖群单日生产的种蛋量不足以放满整台孵化器。
使用小型孵化器不是一种理想的选择,因为不够经济。其次是市场行情的波动。一方面,种蛋的供应量并不稳定,因为繁殖群不得不进行周期性更替。另一方面,客户对1日龄雏鸡的需求每天都会变化,因为客户下单的数量和时间会改变,同时因为市场行情多变。
这意味着孵化场需要一个种蛋缓冲区域。从而让种蛋在此保存数日。贮存的目的是在种蛋放入孵化器之前抑制胚胎发育。
2 实际生产中的种蛋贮存
为了实现抑制种蛋胚发育的设想,贮存的温度应处于或低于胚胎发育的阈值温度或生理零度。
翻阅文献可以发现,生理零度的定义范围很广,从19 ℃~20 ℃到29 ℃,并没有就生理零度的具体数值形成统一意见,但是根据经验可知,贮存时间越长,贮存的温度应该越低;这是为什么种蛋贮存2~3周时,贮存温度设为10 ℃~12 ℃的原因。
3 长期存放的弊端
众所周知,种蛋贮存时间超过7 d,孵化率会降低。事实上,种蛋贮存时间越长,孵化率损失就越大。贮存过的种蛋在孵化的第2天和第3天胚胎死亡率更高,而且要花更长的时间完成孵化过程。这导致一些活雏在出雏时会因出壳时间太晚而被淘汰。
孵化率降低是因为种蛋蛋清变质和细胞坏死。在胚胎的发育过程中,活细胞的数目和其所处微环境的pH可能会影响贮存期和孵化早期胚胎的存活率,因而对最终的孵化率来说很重要。随着贮存期的延长,胚胎细胞有丝分裂数增加(在分裂中期被阻断并在贮存期间死亡),坏死指数上升。贮存种蛋的胚胎细胞发生有丝分裂的起始温度是20 ℃或 20 ℃以下,为了长时间贮存种蛋,存放温度应低于20 ℃(10 ℃~15 ℃),从而抑制这种细胞活动。
另外,蛋清pH和蛋清黏度的改变也可能是影响胚胎存活率的重要因素。胚胎一侧与蛋黄直接相连(蛋黄pH为6),另外一侧与蛋清的厚层部分(贮存超过4 d后pH在9左右)相邻。
蛋清与蛋黄之间在pH上的差异是跨卵黄膜特殊转运功能所必需的,但由于贮存时间的延长,延长了胚胎与高pH水平蛋清的接触时间,可能会对胚胎有害,因为孵化早期胚胎发育的最佳pH在7.9到8.4之间。
4 能否挽回孵化率
多项研究探讨了减少种蛋长期贮存后孵化率损失的可能性,研究结果不尽相同。Fasenko等(2001)和Lourens(2002)报道称,热处理可以降低肉鸡种蛋孵化率的损失。
近年来,在贮存种蛋期间甚至是大规模孵化试验中应用热处理成功减少种蛋孵化率损失的报道越来越多。Nicholson(2012)和Aviagen(2014)经过34项试验表明,应用1次或多次热处理能够提高长期贮存的种蛋(罗斯308和罗斯708种鸡蛋)的孵化率。
图1显示了孵化率提升的可能性随贮存时间的延长而提高。相似的结果在蛋鸡种蛋上也可见到:Schulte-Druggelte(2014)将产自商用罗曼白来航祖代(Lohmann White Leghorns,LSL)的种蛋贮存20 d,在贮存的第1天进行6 h的热处理,结果孵化率提高了11.5 %。
5 生物学背景
需要对热处理背后的生物学原理进行细致研究,以便弄清为什么该方法能够部分恢复种蛋因保存而损失的孵化率以及该方法的局限性。众所周知,胚胎在产蛋时(蛋产下的时刻)所处的发育阶段各不相同,并且可能因品系以及亲本产蛋时的日龄不同而有所差异。
这可能是基因决定的细胞早期分裂和发育速度的一个直接作用,或可能与种蛋通过输卵管时的时间和/或体温间接相关。
事实上,家禽胚胎在输卵管漏斗部受精后就立即开始发育,并在接下来24 h~26 h的蛋白沉积与蛋壳包裹过程中继续进行。有报道称,产蛋时处于原肠胚前期的胚胎与处于原肠胚阶段的胚胎相比更不能经受长时间的贮存。
因此,贮存前的孵化能够提高长期贮存胚胎的孵化率,因其可促进胚胎进入内胚层形成完毕(据Eyal-Giladi所述处于Ⅻ期)的发育阶段。
然而,如果胚胎发育已经展开,且胚胎已经开始形成原条(ⅩⅢ期或超过ⅩⅢ期),实际上预贮存前的孵化对胚胎可能是有害的,因为这将把胚胎带入原条形成阶段的更晚期——活化细胞迁移与分化阶段,而在此阶段进行贮存会阻碍胚胎发育的关键进程。
因此,存在一个“未恢复节点”,一旦处于这一节点,胚胎的发育就不能再被中止。
贮存前的孵化和长时间贮存过程中周期性进行热处理或短期孵化必须加以明确区分,不过这两个热处理是相互联系的。在贮存期此所谓的亚阈值温度上,胚胎可能会出现某些部位的发育,但不是整个或成比例的发育。在这些早期胚胎中,不同的细胞或组织有不同的发育阈值温度,导致发育的不均衡或不成比例。
如果这种不成比例的发育持续过久,可能会影响胚胎的成活力,从而也会影响孵化率。在长时间贮存期间进行定期加热能够纠正发育的不一致性,并确保所有组织按比例进行均匀发育。
然而,这种技术可能会与产蛋时和种蛋贮存开始时的鸡胚发育阶段相互影响;当贮存时鸡胚发育过度(如发育超过了ⅩⅢ期),这可能会不利于胚胎今后的发育;(贮存期间的)定期加热与之类似,贮存太久,定期加热会使胚胎发育错过最佳发育阶段(原肠胚晚期)。 6 商业化应用
实现这种处理的潜力已经成为业界和设备制造商所面临的挑战。研究人员在商业和研究领域均进行了无数次的努力以利用该原理实现一致的提高,但两个领域都报道了多种结果。显然,不当的处理频率轻则带来有限的提高,重则使胚胎发育超越了“未恢复节点”,结果带来毁灭性后果。
同样重要的是处理参与数,特别是绝对温度和过渡时期的持续时间。过度处理,如种蛋加热过快或处于过高温的时间过长,会让胚胎发育超越“未恢复节点”。
这意味着胚胎发育已经超过了ⅩⅢ期,且胚胎发育已经再也不能被中止。将这些种蛋放回到冰冷的蛋库会对胚胎的成活力造成不良的影响。
Aviagen进行的一项调查已经在确定最佳温度、时间和贮存时热处理的操作温度范围等方面取得了重大进展。很明显,为了在孵化率和出雏后生产性能上获得稳定的提高,孵化器的主要参数需要得到精确的控制。
获得适宜的蛋壳温度至关重要。种蛋需加热到蛋壳温度高于 32 ℃;然而,如果将种蛋温度长时间保持在32 ℃以上会给孵化率造成不利影响。处理过程中另一重要因素是加热阶段与冷却阶段。
为此,Petersime公司研制了一种专门用于种蛋贮存期间进行热处理的孵化器,配备了OvoScan专利技术,该技术能够精确监控整个热处理过程中蛋壳的温度。这款孵化器可以产生一个精确、可控和一致的加热和冷却阶段,因为这对热处理结果的一致性至关重要。在实际生产中,贮存期间定期进行热处理对孵化场员工来说是非常耗时的。运用Petersime公司的热处理专用孵化器,可以在贮存过程中自动完成这些处理步骤。所需温度变化曲线可完全由孵化场负责人提前设置完成,并由OvoScan技术控制整个孵化周期的流程。Petersime公司已经对能容纳57 500枚种蛋的热处理专用孵化箱进行了多次大规模试验。第一阶段,试验采用祖代种蛋,在蛋壳温度控制、整个孵化箱的温度均一性、升温和降温阶段的平稳性以及孵化率恢复方面均取得了成功。在孵化过程上,整个处理周期的内部温度按照蛋壳温度进行控制。
第二阶段,试验在商品代肉鸡场进行。在这些试验中,记录孵化率、雏鸡质量和出雏后生产性能数据并进行分析。最初调查的热处理试验获得了不一致的结果,但最终得出了最佳的参数配置。
根据已确定的参数,研究人员启动了一系列试验,试验中对来源相同的种蛋施加不同的处理:半数种蛋贮存3 d后进行孵化,其余一半种蛋用热处理并在贮存 12 d后进行孵化。试验总共进行了4次,结果孵化率均无损失(±0.2 %),而且出雏数据无显著差异(图2)。
一系列同类试验对贮存15 d的种蛋进行了进入的研究,并得到了类似的结果(图3)。这验证了热处理方法在提高长期贮存种蛋孵化率上的巨大潜力。进一步的最优化试验正在进行中,研究延长贮存期和早期处理对出雏后生产性能的影响。
7 结论
贮存种蛋是商业化种蛋孵化过程中的必然做法。种蛋产量和成品的产量不可能同步,这往往会带来巨大损失。种蛋贮存期间进行的热处理可以显著缩小这些后勤偏差上的差异。毫无疑问,这一方法在挽回贮存种蛋孵化率上有巨大的潜力,且甚至能够提高雏鸡出雏后的生产性能。
最初的一系列生产性试验表明,为了取得一定程度的好处,所需要的运行参数范围相对较宽,然而,要取得最佳的提升需要大大缩小参数的范围。
增加种蛋贮存环节,负责人需要尽量缩小孵化场内空间的占用,显然,有必要配备一台专门化、高精确度且拥有实用性容量的设备。关键是要能精确、稳定地控制主要孵化参数,因为该控制技术应用不当将产生不良的结果,甚至可能招致重大损失。
精确测量与控制孵化器中种蛋蛋壳温度,以及控制种蛋均衡升温和降温,是获得种蛋长期贮存后孵化率稳定、有效提高的关键。
原题名:Commercial application of heat treatment during egg storage (英文)
原作者:Roger Banwell、Eddy Decuypere和Rudy Verhelst (比利时Petersime公司)