唐徐華，林 君，楊海明，楊 芷，王志躍,

（1.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

0 引言

【研究意義】蛋品質(zhì)是衡量家禽生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)。從生物學(xué)意義上來(lái)說(shuō)，禽類胚胎在蛋殼內(nèi)發(fā)育時(shí)，都需要蛋殼的特定結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)氣體交換及水分蒸發(fā)[1]。蛋殼一方面為胚胎生長(zhǎng)發(fā)育提供鈣，另一方面具有一定的固定形態(tài)和抗壓能力，提供了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，隔絕外部不利因素對(duì)禽蛋的侵害[2]；從經(jīng)濟(jì)意義上來(lái)說(shuō)，品質(zhì)好的蛋殼，既能夠顯著降低禽蛋在生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工過(guò)程中由于蛋殼破損導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，又能夠提高種蛋的孵化率和經(jīng)濟(jì)效益[3]。【前人研究進(jìn)展】蛋殼致密度是影響蛋殼質(zhì)量的主要因素，而超微結(jié)構(gòu)可直觀反映蛋殼致密度。將蛋殼橫切面在光學(xué)或電子顯微鏡下可以清楚地分辨出各層結(jié)構(gòu)，通常認(rèn)為蛋殼超微結(jié)構(gòu)包含5 層，由內(nèi)至外分別為蛋殼膜、乳突層、柵欄層、垂直晶體層和膠護(hù)膜[4]。目前，關(guān)于雞蛋和鴨蛋蛋殼結(jié)構(gòu)和成分的研究較多，對(duì)鵝蛋蛋殼的結(jié)構(gòu)和成分卻關(guān)注較少。陳金泉等[5]研究發(fā)現(xiàn)了鴨蛋殼外表面的裂紋比雞蛋殼更粗、更深且更長(zhǎng)，其氣孔也更大、更深，且兩種蛋殼表面晶體層的粗糙度、晶體形狀及排列方式差異明顯。蛋殼是蛋的重要保護(hù)部分，是晶體學(xué)與生物學(xué)結(jié)合的完美示例，不同家禽的禽蛋在形態(tài)、物理特征、蛋殼質(zhì)量等方面存在差異。蔣晶晶等[6]研究發(fā)現(xiàn)了盡管不同家禽之間蛋殼厚度整齊性具有多樣性、個(gè)性化特征，然而同種家禽之間卻表現(xiàn)出了更強(qiáng)的趨同性。范佳英等[7]研究發(fā)現(xiàn)固始鵝蛋殼重量占蛋重的比例為12.32%，此測(cè)定結(jié)果顯著高于雞蛋，說(shuō)明固始鵝蛋殼的厚度和致密度高。【本研究切入點(diǎn)】傳統(tǒng)蛋殼質(zhì)量評(píng)價(jià)體系多從結(jié)構(gòu)屬性考慮，主要測(cè)定指標(biāo)包括蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度、蛋形指數(shù)等。但近年來(lái)研究表明，蛋殼成分以及蛋殼結(jié)構(gòu)也會(huì)影響蛋殼質(zhì)量?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本試驗(yàn)選用鵝、雞、鴨3種家禽蛋殼為研究材料，通過(guò)對(duì)鵝蛋蛋殼結(jié)構(gòu)和成分與雞蛋、鴨蛋蛋殼的比較，豐富人們對(duì)于鵝蛋蛋殼 結(jié)構(gòu)和成分的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取嚴(yán)格按照飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)管理的江南白鵝（無(wú)水池地面平養(yǎng)）、如皋黃雞（籠養(yǎng)）和金定鴨（無(wú)水池地面平養(yǎng)）當(dāng)天所產(chǎn)的蛋，隨機(jī)選用表面潔凈，蛋殼完整無(wú)破損，且形狀和殼色符合品種標(biāo)準(zhǔn) 的蛋各30 枚用于試驗(yàn)。

1 .2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蛋品質(zhì)的測(cè)定 蛋形指數(shù)：用游標(biāo)卡尺測(cè)量橫徑與縱徑，通過(guò)計(jì)算得出蛋形指數(shù)（橫徑與縱徑的比值）。

重量：首先用電子天平（精確至0.1 g）對(duì)每一枚禽蛋進(jìn)行稱重；將蛋打破，分離蛋黃、蛋清和蛋殼，將蛋殼清洗干凈，用電子天平稱量蛋殼的重量，計(jì)算出蛋殼比例。

蛋殼厚度：用螺旋測(cè)微儀從禽蛋的鈍端、尖端和 赤道3 點(diǎn)測(cè)定厚度，取平均值作為蛋殼厚度。

1.2.2 蛋殼超微結(jié)構(gòu)的觀察與分析 取蛋殼內(nèi)表面、外表面及禽蛋尖端、赤道以及鈍端的橫斷面樣品（0.5～1 cm2）洗凈，晾干，噴金。在掃描電鏡（Gemini SEM 300，Carl Zeiss 公 司，德 國(guó)）合 適 倍數(shù)視野下觀察樣品的超微結(jié)構(gòu)。根據(jù)DUNN 等[8]的蛋殼模型測(cè)定蛋殼橫截面的殼膜層、乳突層、柵欄層、垂直晶體層厚度并計(jì)算有效層厚度。有效層包含 柵欄層和晶體層。

1.2.3 蛋殼元素分析 用能譜儀（EDS）對(duì)上述樣品進(jìn)行能譜定量分析，可得到樣品中C、O、Ca、Mg、Z n 元素所占比例。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，使用SPSS 20.0 軟件通過(guò)K-S （Kolmogorov-Smirnov）檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)確認(rèn)數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布后進(jìn)行單因素方差分析及相關(guān)性分析，LSD 法進(jìn)行各組間多重比較，結(jié)果用 平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同禽蛋品質(zhì)的比較

由表1 可見，蛋重、蛋殼重以及蛋殼厚度在雞蛋、鴨蛋和鵝蛋之間均差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為鵝蛋＞鴨蛋＞雞蛋；而鵝蛋蛋殼強(qiáng)度、蛋形指數(shù)和 殼重比例顯著高于雞蛋和鴨蛋（P＜0.05）。

表 1 3 種禽蛋蛋品質(zhì)的比較Table 1 Quality of 3 kinds of poultry eggs

2.2 不同禽蛋蛋殼內(nèi)、外表面的超微結(jié)構(gòu)

不同禽蛋蛋殼內(nèi)、外表面的電鏡掃描結(jié)果見圖1。由圖可見，鵝蛋和鴨蛋蛋殼內(nèi)表面的殼膜纖維較為密集且粗壯，主次較分明，纖維按層次呈直線狀交錯(cuò)，且同一層次的纖維方向比較統(tǒng)一，纖維上的突起數(shù)量也更多，而雞蛋蛋殼的殼膜纖維較為細(xì)小，分布均勻度差，其走向也雜亂無(wú)序，但纖維上的突起較鵝蛋和鴨蛋更大。

圖1 禽蛋蛋殼內(nèi)、外表面Fig. 1 Inner and outer surfaces of eggshell samples

鵝蛋和鴨蛋蛋殼外表面的裂紋較為均勻、密集且深，有首尾相接的趨勢(shì)，幾乎連接成網(wǎng)狀，而雞蛋蛋殼外表面較為平整，裂紋大小不一、稀少且淺。鵝蛋蛋殼外表面的氣孔直徑大且深，而雞蛋和鴨 蛋外表面的氣孔則較小。

2.3 不同禽蛋蛋殼橫斷面的超微結(jié)構(gòu)

2.3.1 蛋殼橫截面的超微結(jié)構(gòu) 不同禽蛋蛋殼橫截面的電鏡掃描結(jié)果見圖2。由圖可見，禽蛋蛋殼橫截面由內(nèi)到外可分為殼膜、乳突層、柵欄層、垂直晶體層和膠護(hù)膜，各層結(jié)構(gòu)比較清晰、排列緊密，但自外向里致密程度逐層降低[9]。鵝蛋蛋殼橫斷面較為堅(jiān)實(shí)，整體結(jié)構(gòu)致密，乳突層與蛋殼內(nèi)表面殼膜層連接較緊密；雞蛋和鴨蛋蛋殼橫斷面則較為松散，乳突層與蛋殼內(nèi)表面纖維層連接不緊密，可見明顯空隙。

圖2 禽蛋蛋殼橫截面Fig. 2 Cross-section view of eggshells

2.3.2 蛋殼橫截面殼膜層的超微結(jié)構(gòu) 不同禽蛋蛋殼橫截面殼膜層的電鏡掃描結(jié)果見圖3。由圖可見，鵝蛋和鴨蛋的殼膜層厚度更大且致密，纖維也更粗；雞蛋殼膜層則厚度較小，纖維也較小。在蛋殼橫截面中，殼膜層位于橫截面最里層，分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層蛋殼膜與蛋清相接，較容易被手工去除，外層蛋殼膜則與乳突緊密嵌合在一起[10]。

圖3 禽蛋蛋殼殼膜層Fig. 3 Membrane layer of eggshells

2.3.3 蛋殼橫截面乳突層的超微結(jié)構(gòu) 不同禽蛋蛋殼橫截面乳突層的電鏡掃描結(jié)果見圖4。由圖可見，鵝蛋蛋殼乳突層厚度更大，乳突比雞蛋和鴨蛋的突起更高，形狀更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也更加緊密；乳突層頂端的錐核（也稱有機(jī)核心）及周邊質(zhì)地致密，與纖維層連接較好，乳突間隙相對(duì)較大。乳突層放大后，鵝蛋蛋殼的乳突層呈現(xiàn)規(guī)律的層狀結(jié)構(gòu)，較為平整，而雞蛋和鴨蛋蛋殼的乳突層則有很多的氣孔 ，較難分出層次。

圖4 禽蛋蛋殼乳突層Fig. 4 Mammillary layer of eggshells

2.3.4 蛋殼橫截面柵欄層的超微結(jié)構(gòu) 不同禽蛋蛋殼橫截面柵欄層的電鏡掃描結(jié)果見圖5。由圖可見，鵝蛋蛋殼的柵欄層晶體呈顆粒狀，單位空間內(nèi)的柱狀晶體數(shù)明顯較多，晶體間的排列更加復(fù)雜而不規(guī)則；鴨蛋蛋殼的柵欄層是斜向排布，緊密度也較好，結(jié)構(gòu)均勻；雞蛋蛋殼的柵欄層為橫向排布，均 勻度不佳，紋理較為模糊雜亂，結(jié)構(gòu)缺乏立體感。

圖5 禽蛋蛋殼柵欄層Fig. 5 Palisade layer of eggshells

2.3.5 蛋殼橫截面垂直晶體層的超微結(jié)構(gòu)圖 不同禽蛋蛋殼橫截面垂直晶體層的電鏡掃描結(jié)果見圖6。由圖可見，鵝蛋蛋殼垂直晶體層結(jié)構(gòu)致密、均勻且整齊；雞蛋蛋殼垂直晶體層斷面平整性略差，且質(zhì)地松散，氣孔明顯易見；鴨蛋蛋殼垂直晶體層與膠護(hù)膜分層清晰可辨，晶體排布雜亂無(wú)章，均勻度最 差。

圖6 禽蛋蛋殼晶體層Fig. 6 Crystal layer of eggshells

2.4 不同禽蛋蛋殼橫斷面結(jié)構(gòu)層比較

由表2 可見，蛋殼柵欄層及有效層厚度在雞蛋、鴨蛋和鵝蛋之間均差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為鵝蛋＞鴨蛋＞雞蛋；其次，鵝蛋蛋殼的乳突層及晶體層厚度顯著大于（P＜0.05）雞蛋和鴨蛋蛋殼；而鵝蛋和鴨蛋蛋殼的殼膜層厚度顯著大于（P＜0.05）雞蛋蛋殼。鵝蛋和雞蛋蛋殼的殼膜層所占比例顯著小于（P＜0.05）鴨蛋蛋殼；鵝蛋和鴨蛋蛋殼的乳突層所占比例顯著小于（P＜0.05）雞蛋蛋殼；鵝蛋和鴨蛋蛋殼的柵欄層及有效層所占比例均顯著大于（P＜0.05）雞蛋蛋殼；而3 種禽蛋蛋殼的晶 體層所占比例均差異不顯著。

表 2 3 種禽蛋蛋殼橫斷面各層厚度及占比Table 2 Thickness and proportion of eggshell layers in transverse section of poultry eggs

2.5 鵝蛋蛋殼強(qiáng)度、厚度與蛋殼結(jié)構(gòu)相關(guān)性分析

由表3 可知，禽蛋蛋殼強(qiáng)度與柵欄層厚度、晶體層厚度以及有效層厚度均顯著相關(guān)（P＜0.05），其中蛋殼強(qiáng)度與有效層厚度的相關(guān)性最強(qiáng)，其相關(guān)系數(shù)為0.603。

表3 鵝蛋蛋殼強(qiáng)度、厚度與蛋殼結(jié)構(gòu)相關(guān)性Table 3 Correlation between strength, thickness, and structure of goose eggs

2.6 不同禽蛋蛋殼中元素的相對(duì)含量

由表4 可見，鵝蛋和鴨蛋蛋殼中只有鎂的相對(duì)含量顯著低于（P＜0.05）雞蛋，而3 種禽蛋蛋殼中碳、氧、鈣、鋅的相對(duì)含量均差異不顯著，相對(duì)含量 較高的元素均為氧、鈣、碳。

表4 3 種禽蛋蛋殼元素相對(duì)含量Table 4 Relative contents of chemical elements in shells of poultry eggs

3 討論

在傳統(tǒng)禽蛋質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中，蛋重、蛋形指數(shù)、蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度等是必測(cè)的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。3 種家禽禽蛋品質(zhì)的研究結(jié)果表明，3 種禽蛋蛋殼厚度的差異顯著，但同一種禽蛋之間蛋殼厚度的差異并不顯著，說(shuō)明3 種禽蛋的蛋殼厚度一致性有趨同傾向，不論蛋殼絕對(duì)厚度如何，同一個(gè)蛋殼中厚度的相對(duì)變異相似。最后，3 種禽蛋的蛋殼強(qiáng)度差異顯著，并且也表現(xiàn)為鵝蛋大于雞蛋和鴨蛋；大量研究利用同一種禽蛋，證明了蛋殼破碎強(qiáng)度與蛋殼厚度密切相關(guān)[11]，本文3 種禽蛋的研究結(jié)論也說(shuō)明了這種關(guān)系。

殼膜位于蛋殼的最里層，與蛋白直接相連，主要由粗細(xì)不等、縱橫交錯(cuò)的蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成，纖維平行于殼表面，方向各異，層疊交織形成了比較致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。纖維上分布有大小形狀各異的孔隙和很多顆粒狀的突起[12]。比較鵝、雞、鴨蛋蛋殼內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)差異，可以發(fā)現(xiàn)鵝蛋蛋殼內(nèi)表面殼膜層結(jié)構(gòu)更緊密，主次分支清晰，層次分明，纖維上突起數(shù)量更多但較小。

蛋殼外表面由鈣化基質(zhì)構(gòu)成，在蛋殼形成過(guò)程中，表層沉積了由蛋殼腺上皮細(xì)胞分泌的原卟啉、膽綠素等不同色素物質(zhì)，從而呈現(xiàn)出褐、粉、白、綠等多種蛋殼顏色[13]。通過(guò)電鏡觀察，蛋殼外表面粗糙不平，有眾多程度不一的龜背狀裂紋、突起以及氣孔。分別比較鵝、雞、鴨蛋蛋殼外表面的結(jié)構(gòu)差異，可以發(fā)現(xiàn)鵝蛋蛋殼外表面裂紋更為均勻、密集且深，氣孔較另外兩種禽蛋也更大。

蛋殼膜是由許多交織的含有多種膠原蛋白成分的纖維組成，構(gòu)成殼膜的蛋白質(zhì)纖維平行于蛋殼的表面，層疊盤繞，縱橫交錯(cuò)，很難分出層次，蛋白質(zhì)纖維的表面分布許多顆粒狀突起。乳突層是整個(gè)蛋殼礦化層形成的基礎(chǔ)，與蛋殼膜相接的柱狀或圓錐狀的礦化結(jié)構(gòu)即是乳突，它起始于蛋殼膜上的成核位點(diǎn)。乳突呈不規(guī)則多角形，在大小形狀上略有差異，乳突間隙有較大氣孔；乳突中央部位上的錐核，方解石結(jié)晶以此為軸心以不同方式呈散射狀沉積，在乳突上形成較大盤狀、似花瓣?duì)詈筒灰?guī)則小塊狀乳突[14]。柵欄層緊貼乳突層，在各層中所占比例最大，是蛋殼的主體結(jié)構(gòu)部分。柵欄層由致密堆疊的塊柱狀單元組成，密布大小、形狀和深淺不一的氣孔，是蛋殼中最致密且占比最高的一層。但它的結(jié)構(gòu)是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的，由晶體緊密結(jié)合在一起而構(gòu)成。晶體之間的縫隙構(gòu)成了貫穿內(nèi)外的氣孔，用于胚胎發(fā)育時(shí)內(nèi)外氣體的交換[15]。柵欄層外側(cè)是垂直晶體層，它是柵欄層向外生長(zhǎng)的延續(xù)，與柵欄層相比，它的晶體排列更為細(xì)密、有序，晶體的生長(zhǎng)方向與蛋殼表面垂直[16]。

蛋殼超微結(jié)構(gòu)與蛋殼的品質(zhì)有關(guān)。RODRIGUEZNAVARRO 等[17]研究表明，蛋殼的超微結(jié)構(gòu)對(duì)蛋殼品質(zhì)具有決定性作用。目前有關(guān)超微結(jié)構(gòu)不同層次對(duì)蛋殼質(zhì)量影響的報(bào)道不一，有研究稱，決定蛋殼質(zhì)量的是柵欄層[18]。FATHI 等研究則發(fā)現(xiàn)，柵欄層和晶體層是構(gòu)成蛋殼厚度的主要結(jié)構(gòu)，柵欄層厚度占有效層厚度的2/3 以上，乳突層與蛋殼品質(zhì)直接相關(guān)[19]。于曦等研究發(fā)現(xiàn)，乳突結(jié)構(gòu)直接影響整個(gè)蛋殼的形成，蛋殼是從乳突結(jié)構(gòu)開始鈣化[20]。研究發(fā)現(xiàn)，乳頭結(jié)構(gòu)中乳頭數(shù)量多的蛋殼硬度更低，乳頭數(shù)量少反而更加堅(jiān)硬，蛋殼不容易損壞[21]。而在本試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，3 種禽蛋的蛋殼結(jié)構(gòu)大體相同，但是緊密度等方面存在差異，分別比較鵝、雞、鴨蛋蛋殼的橫斷面，發(fā)現(xiàn)鵝蛋蛋殼的橫斷面致密度和平整性都更好，乳突層與殼膜層聯(lián)系也更加緊密；鵝蛋蛋殼柵欄層的厚度與所占比例均顯著大于雞蛋和鴨蛋，蛋殼強(qiáng)度與柵欄層厚度密切相關(guān)。由于蛋殼強(qiáng)度與蛋殼有效層厚度間呈較高的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.603，所以有效層厚度可能是決定蛋殼強(qiáng)度的主要因素。有研究表明，柵欄層決定蛋殼質(zhì)量，柵欄層厚度與蛋殼強(qiáng)度呈正相關(guān)，這與本試驗(yàn)的結(jié)果也是相符的[22]。雖然蛋殼結(jié)構(gòu)與蛋殼質(zhì)量之間的關(guān)系、蛋殼各組成層對(duì)蛋殼質(zhì)量所起的作用和影響還需要進(jìn)一步的研究，但可以肯定的是蛋殼的超微結(jié)構(gòu)致密性直接影響了蛋殼質(zhì)量。

蛋殼中無(wú)機(jī)物質(zhì)約占整個(gè)蛋殼質(zhì)量的94%～97%（主要為碳酸鈣），有機(jī)物僅占3%～6%。本試驗(yàn)所測(cè)蛋殼中均含較高的鈣、氧、碳，這與前人報(bào)道相一致[23]。有研究認(rèn)為蛋殼質(zhì)量變差時(shí)，鈣含量也隨之降低。在本試驗(yàn)中不同強(qiáng)度禽蛋蛋殼元素相對(duì)含量差異并不顯著，說(shuō)明蛋殼質(zhì)量并不完全取決于蛋殼鈣及其他相關(guān)元素相對(duì)含量的高低，而應(yīng)當(dāng)結(jié)合蛋殼微觀結(jié)構(gòu)等物質(zhì)屬性觀察來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)判。