氨基酸络合矿物元素对Ross 708肉种鸡群蛋壳性状与受精蛋孵化率影响的观察性现场关联研究

《Journal of Applied Poultry Research》：Observational Field Association of Amino Acid-Complexed Mineral Programs with Eggshell Traits and Hatch of Fertile Eggs in Ross 708 Broiler Breeder Flocks

　　

本观察性现场研究评估了氨基酸络合矿物（AACM；Zn、Mn和Cu）与Ross 708肉种鸡群的蛋壳性状及商业受精蛋孵化率（CHOF）之间的关联。根据各公司既有的营养方案将鸡群分为AACM组或非AACM组，该方案在采样前已确定，并非由研究人员分配。研究人员从美国多家商业孵化场的394个AACM和344个非AACM肉种鸡群中各采集30枚鸡蛋。对所有鸡蛋逐一评估其半透明度（TS）、亮度（L）、厚度（Th）和抗破强度（BS）。基于每群采集的30枚鸡蛋计算TS评分百分比（TS1、TS2、TS3）。从商业孵化场获取每群对应的CHOF数据。采用SAS 9.4中的ANCOVA模型对鸡群水平数据进行分析，以周龄作为协变量，显著性水平设为0.05。AACM鸡群的CHOF比非AACM鸡群高0.8个百分点（P=0.028）。两组鸡群的CHOF峰值均在约40周龄时达到91%，但45周龄后AACM鸡群的CHOF下降幅度较小，其TS3级鸡蛋的百分比较低（P < 0.01）。此外，AACM鸡群的CHOF数据更为均匀，标准差低于非AACM鸡群。两组的平均周龄均为44周。AACM鸡群的蛋壳亮度较高，L*值平均比非AACM组高0.7个单位（P < 0.01），同时蛋壳略薄（?0.005 mm；P < 0.01）。然而，两组间的蛋壳抗破强度无差异，平均值均为3.82 N/mm2。在该观察性数据集中，种鸡群的AACM饲喂方案与商业运营中较低的TS3级鸡蛋百分比和较高的CHOF相关联；需通过对照研究来确定这些关联是否存在因果关系。

研究背景

家禽是全球最经济实惠且易获取的动物蛋白来源之一，预计到2029年全球人均禽肉消费量将达到15公斤。遗传育种、饲养管理和营养科学的进步显著提升了家禽生产力以满足日益增长的需求。然而，孵化率并未跟上这些进展的步伐，过去几十年几乎没有改善，近期行业记录甚至显示其开始下降。若这一下降趋势持续，预测表明到2050年孵化率可能降至约60%。这一趋势凸显了识别影响孵化率的因素并制定有效干预措施的迫切性。

蛋壳在成功孵化中起着关键作用，它调控水分流失、气体交换、胚胎营养供给并抵御微生物污染。传统上，蛋壳质量通过厚度、颜色亮度、抗破强度、重量和比重进行评估。近年来，蛋壳半透明度（TS）作为一种非侵入性的蛋壳质量指标受到关注，因为它直接反映蛋壳的超微结构组成和功能完整性。高半透明度鸡蛋通常表现出微观结构异常，包括发育不良或不对称的乳突结节，形成外部分支或不规则的孔隙结构。这些缺陷会损害孵化过程中的水分调节和气体交换。此外，高半透明度鸡蛋中乳突和方解石晶体排列不一致会增加细菌入侵的风险。因此，半透明度评分较高的鸡蛋往往因蛋壳微结构不足及相关胚胎发育挑战而导致孵化率较低。

蛋壳质量下降与结构和微量矿物沉积减少有关，包括锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、硫（S）、钴（Co）和铁（Fe）等矿物质，它们在乳突结节超微结构和蛋壳形成中发挥重要作用。微量矿物质作为辅助因子参与合成蛋壳形成过程中钙结晶所需的酶。有机微量矿物质因其生物利用率高于无机形态，已在蛋鸡、肉鸡和肉种鸡中显示出改善繁殖性能、生长、骨骼完整性和蛋壳质量的益处。然而，关于微量矿物质对肉种鸡繁殖性能影响的研究大多依赖纵向研究，耗时耗力，导致样本量有限或仅聚焦于生产周期的特定时间点，缺乏对有机矿物质补充效果的群体层面全面认识。另一种方法是评估接受或不接受有机矿物质补充的商业鸡群，在商业化生产实践和大样本量下提供证据。尽管现场观察性数据固有地包含来自营养、管理和健康方面的混杂因素，但它们仍可为当前孵化率下降问题提供有价值的信息。本观察性现场研究的目的是在一个大型商业肉种鸡数据集中评估氨基酸络合矿物（AACM）补充与商业受精蛋孵化率（CHOF）、蛋壳半透明度、亮度、厚度和抗破强度之间的关联。

研究方法

这是一项观察性现场研究，研究人员未分配日粮处理，未进行随机化、分配或鸡群匹配。根据一体化企业在鸡蛋采样前已实施的微量元素方案，将每群鸡分类为AACM组或非AACM组。AACM组鸡群饲喂含有氨基酸络合矿物产品（Availa ZMC，Zinpro Corp.，Eden Prairie，MN）的日粮，分别提供40、40和7 mg/kg的氨基酸络合Zn、Mn和Cu。非AACM组鸡群则未饲喂此AACM方案。基础日粮组成、其他微量矿物质来源和水平以及饲喂制度均遵循各一体化企业的营养方案。孵化场和肉种鸡场选自美国不同地区，尽可能覆盖广泛的商业化生产系统，使数据集具有代表性。2021年至2023年间，研究人员从美国394个AACM肉种鸡群采集了11,820枚鸡蛋，从344个非AACM肉种鸡群采集了10,320枚鸡蛋，所有鸡群均为Ross 708品种。每群仅在23至65周龄间的一个时间点采样一次，随机收集30枚可入孵鸡蛋。CHOF数据直接从商业孵化场记录中获得，代表对应批次鸡蛋所在整个鸡群的实际受精蛋孵化率。蛋壳半透明度采用Zinpro BlueBox^TM通过3分制评分系统进行评估：TS1为无或少量小半透明斑点；TS2为多个小半透明斑点；TS3为多个大半透明斑点。每群30枚鸡蛋逐一评估蛋壳亮度（L*）、厚度（Th，mm）、抗破强度（BS，N/mm2）和半透明度评分（TS1、TS2、TS3，%），并计算每群各项参数的平均值及三种半透明度评分鸡蛋的百分比。统计分析方面，以鸡群为观察单位，采用SAS OnDemand for Academics中的PROC GLM程序进行单因素协方差分析（ANCOVA），以种鸡周龄作为协变量控制潜在年龄效应。使用Cook距离识别离群值和潜在影响点，残差与拟合值图表明方差齐性，因此不对百分比数据进行转换。利用R语言中的ggplot2包生成核密度图以可视化各组鸡群水平观测值的分布。采用R语言metafor包中的二次元回归模型描述AACM补充与CHOF及蛋壳质量随种鸡周龄变化的关联。

研究结果

孵化性能与均匀度

非AACM组的平均总体CHOF为87.7%，而AACM组为88.5%（P=0.028），相差0.8个百分点。尽管数值差异看似不大，但在商业规模下可能具有实际意义。例如，假设美国孵化场每周约设置2.5亿枚肉鸡型鸡蛋，若该差异具有因果性，则相当于每周多出约200万只雏鸡。CHOF的核密度图显示，AACM组呈现更窄更高的峰值，而非AACM组分布更平坦宽广，表明后者鸡群间变异性更大。具体而言，非AACM组的标准差和变异系数均高于AACM组（非AACM SD=6.0，CV=6.8%；AACM SD=4.7，CV=5.3%）。估计的孵化率曲线显示，两组均在约40周龄达到相似峰值性能，但随着种鸡周龄增加，非AACM组的CHOF下降速度比AACM组更快。

年龄相关的孵化率下降与蛋壳质量

种鸡周龄已被认为是孵化率和雏鸡质量的主要决定因素。随着种鸡老化，蛋壳超微结构恶化，伴随蛋白pH升高、蛋白高度和哈氏单位下降，从而导致胚胎死亡率增加和孵化率降低。近期转录组学研究显示，蛋鸡多个组织存在显著的年龄依赖性变化，其中生殖系统的功能衰退最为明显，包括老龄母鸡产蛋率和蛋壳质量下降。这些年龄相关变化涉及钙信号传导和矿物质代谢改变、线粒体功能障碍以及核糖体活性受损，共同导致生产力和蛋品质下降。补充Zn、Mn和Cu等微量矿物质，尤其是生物利用率更高的有机或络合来源，可以改善老龄母鸡的蛋壳质量。

蛋壳厚度、亮度和抗破强度

蛋壳厚度、亮度和抗破强度的变化模式与CHOF不同，尤其是在考虑周龄作为协变量后。AACM组的鸡蛋与较薄（0.427 mm）和较亮（76.2）的蛋壳相关联，而非AACM组分别为0.432 mm和75.5（P<0.001）。然而，两组的蛋壳抗破强度相似，非AACM组为3.824 N/mm2，AACM组为3.836 N/mm2。进一步分析显示，年轻鸡群中两组蛋壳亮度相近，但45周龄后AACM组鸡蛋继续变得更亮。AACM组的蛋壳在所有周龄均一致地薄于非AACM组，而抗破强度在所有周龄均保持相似。AACM组观察到更亮的蛋壳可能是周龄、壳厚和蛋壳微结构共同作用的复杂结果。值得注意的是，尽管AACM组的蛋壳更薄，但其CHOF却更高。先前研究也报道过高半透明度鸡蛋尽管壳更厚但CHOF更低，表明半透明度捕捉到了厚度测量无法反映的蛋壳质量特征。均匀的蛋壳结构，包括一致的矿物质分布和优化的孔隙结构，似乎比绝对的壳厚或抗破强度对成功孵化更为重要。

蛋壳半透明度及其与孵化率的关联

在整个生产周期中，非AACM组TS1评分的鸡蛋比例（19.8%）高于AACM组（14.7%；P<0.001）。相反，AACM组的TS3鸡蛋比例（17.6%）低于非AACM组（24.9%；P<0.001），而TS2在AACM组中较高（66.8%）相比非AACM组（55.3%，P<0.001）。时间趋势显示，尽管非AACM组最初有更多TS1鸡蛋，但这种优势随时间减弱，AACM组在后期阶段超过非AACM组。同时，非AACM组的TS3鸡蛋略有增加，且始终高于AACM组。这些模式表明AACM组在两个极端半透明度类别（TS1和TS3）中的鸡蛋都较少，这可能与观察到的孵化率均匀度提高有关。高半透明度鸡蛋因蛋壳电导率受损而限制气体和水分交换，已被证明孵化率较低。值得注意的是，TS1和TS3的高度变异性（CV>80%）与更稳定的TS2（CV<35%）形成对比，表明这些类别在采样期间分布不均。周龄似乎是重要因素，随着年龄增长TS3逐渐增加，表明严重半透明度在老龄鸡群中可能更为普遍，这可能导致随周龄增长的孵化率下降，但这种增加在AACM组中不那么明显。尽管本研究未评估，但老龄鸡群中TS3发生率较高的几种机制可能包括产卵时间延迟、产蛋序列缩短导致的休产日增多，以及排卵模式不规则等。

讨论与结论

当前数据集的结果表明，AACM方案与CHOF之间的关联在中老龄鸡群中更为明显，并与高半透明度（TS3）鸡蛋发生率较低相一致。尽管种鸡周龄被纳入作为协变量，但管理、孵化场实践、健康状况和营养方案等重要商业因素未能标准化，可能对观察到的差异有所贡献。由于AACM的使用反映了一体化企业的营养决策而非随机分配，不能假定AACM是组间唯一的差异因素。日粮规格、鸡群来源、农场和孵化场管理、孵化方案和健康方案在不同一体化企业之间可能存在差异，从而可能在组间有所不同，这些因素可能促成或部分解释观察到的关联。尽管选择了代表广泛商业化生产系统的孵化场和农场，且大量鸡群减少了单个农场或孵化场的影响，但仍不能排除残余混杂因素。此外，蛋壳性状是在每群30枚未孵化鸡蛋的子样本上测量的，而CHOF来自整批设定，因此蛋壳性状和孵化率在鸡群水平而非个体鸡蛋水平上关联。最后，CHOF无法分解为早期、中期或晚期胚胎死亡率，限制了机制解释。

有趣的是，关于蛋壳厚度和抗破强度的观察结果与已有认知不同，提出了关于营养实践对蛋壳质量及其最终对孵化率和后代质量影响的重要问题。这些差异凸显了进行对照研究以量化这些效应并探究潜在机制的必要性。未来研究应聚焦于蛋壳微结构，包括孔隙分布和矿物晶体取向，以更好地理解有机矿物质补充如何影响孵化率。

结论与应用

1. 1.
   在本观察性现场数据集中，肉种鸡的氨基酸络合微量矿物质（AACM）方案与更高的CHOF和更低的鸡群间CHOF变异相关，尤其是在中后期生产阶段。
2. 2.
   饲喂氨基酸络合微量矿物质方案的鸡群具有更高的CHOF，这与蛋壳半透明度和亮度的差异相关，而非与更大的蛋壳厚度或抗破强度相关。
3. 3.
   在本数据集中，组间CHOF的差异与蛋壳半透明度的差异比与抗破强度或厚度的差异更为一致。
4. 4.
   由于AACM的使用并非随机分配，需要通过对照研究来确定这些关联是否具有因果关系。