《Animal Welfare》：Part 1: Assessment of upright restraint of broilers for head-only electrical stunning
编辑推荐：
与浸水式电击晕（water-bath stunning）相关的福利问题，尤其是翻转（inversion）与吊挂（shackling），已被广泛认识。本研究旨在开发、优化并评估一种用于肉鸡（broilers）的直立式保定（upright restraint）原型
与浸水式电击晕（water-bath stunning）相关的福利问题，尤其是翻转（inversion）与吊挂（shackling），已被广泛认识。本研究旨在开发、优化并评估一种用于肉鸡（broilers）的直立式保定（upright restraint）原型系统，该系统可避免对清醒禽只进行翻转与吊挂。该装置由水平传送带与成对的垂直侧带构成，侧带装有橡胶指（rubber fingers），以贴合禽只体形，实现保定并防止扑翼。50只屠宰体重肉鸡（1.7–3.6 kg）每只接受最多5次保定运行，同时评估其痛苦、不适、创伤及体位结局的行为学指标。迭代式设计改进改善了禽只呈递状态，使侧带间距缩小，提高了出现类正常节律性呼吸（normal-like rhythmic breathing）的优势比，并移除顶部指排减少了缩头行为。未观察到严重痛苦或创伤的明显迹象；然而，发声（vocalisations）随运行次数增加而增多。重复暴露可能通过习惯化（habituation）或敏化（sensitisation）影响反应。但在商业使用中，禽只仅进入装置一次即被击晕并放血，因此多次运行的观察结果不应过度推广至屠宰条件。上述发现支持直立式保定作为较基于翻转系统更优福利替代方案的概念验证（proof of concept）。
研究背景方面，家禽在屠宰前普遍采用浸水式电击晕（water-bath stunning），该方式在世俗市场与清真（Halal）市场均有应用；在英国，主要见于中小型屠宰场及清真屠宰。然而，浸水式电击晕伴随广泛的福利问题：吊挂（shackling）已被证实可引起疼痛与痛苦；将禽只置于倒挂（shackle）或锥形筒（cone）中的翻转体位（inversion）对家禽而言是非自然且应激的体位；此外还存在击晕前电击（pre-stun shocks）疼痛风险与电流不足等击晕有效性问题。部分国家已由控制气氛击晕系统（controlled atmosphere stunning，CAS）取代，但清真屠宰中CAS击晕致死（stun-to-kill）系统不被认为符合清真要求。因此，亟需改进击晕保定系统，去除对清醒禽只的吊挂与翻转需求。头部电击晕（head-only electrical stunning）被视为中小规模世俗与清真市场的替代方案，其保定多采用吊挂或锥形筒，但锥形筒仍需翻转清醒禽只，机械化锥形筒/吊挂联合系统仍含一定吊挂，带来疼痛。此前的替代击晕/致死（alternative stun/kill，ASK）系统采用直立保定加头部电击晕、随后经躯体施加致死电流，已建立原理验证，但研究者指出仍需进一步改进以保证性能一致性与商业可行性。本研究总体目标是在ASK项目经验基础上，开发、优化并评估一种新型家禽屠宰直立保定系统的动物福利性，该系统无需翻转或吊挂清醒禽只；本研究中禽只未被击晕，重点在于验证原型作为保定方法的性能。
研究人员开展了以下工作：研究在英国内政部项目许可（Home Office Project Licence X7897A582）下进行，从商业室内养殖场购入50只肉鸡，转入研究单元适应5天后开始实验；禽只分群饲养于垫有木屑、配有栖架与平台的栏舍，自由采食标准育肥饲料与饮水；实验开始时38日龄，结束时45日龄；每只最多接受5次保定循环，24 h内不超过2次，总计50只禽只、最多250次保定循环。保定系统与Solutions for Research共同设计，由水平底部传送带、两侧各一条垂直侧带组成，侧带装4排×27列橡胶指（250×20×10 mm，中等硬度，Plumatech），用于保持禽只直立并防止击晕前及击晕中扑翼；传送带速度可调，各带同步以防禽只错位；另配颈与头部定位导板（neck and head positioning guides），由两片塑料构成，置于顶排橡胶指上方10 cm，用于使头颈对齐进入击晕电极（未安装）。数据收集前先用假禽模型多次运行以校正入位与橡胶指高度，随后以2只活禽进行预试验，监测保定程度、痛苦与损伤迹象、电极放置的头部可及性与放置便利性，确认可充分保定；预试验数据不计入总体结果。实验日以5只一批用标准鸡笼从栏舍运至研究房间（距离10 m），每只佩戴随机分配的腿环标识，与同批禽只置于圆形铁丝网暂存栏（150×100 cm，直径×高度），垫木屑并供水，佩戴腿环后适应20 min；暂存栏与保定系统同室以减少额外抓取；实验前及整个适应期保定系统持续运行以使禽只熟悉其声音。行为评估方面，禽只处理顺序用随机数生成器随机分配；适应期后于圆形暂存栏（5只组栏）在保定前与保定后即刻、保定过程中（连续）以及保定前后进行病变/损伤/状况评估。称为暂存区评估（Holding Area Assessments）的行为评估在每只禽只首次通过保定系统之前与之后（禽只返回同一组暂存栏）直接进行，每次5 min，使用预先设计的行为谱（ethogram）；部分行为互斥，仅记录一种状态（如休息、站立、侧卧、行走），其他行为独立记录并可与姿势/活动状态同时发生（如站立与觅食）；行为与活动以二元结局（有/无）扫描采样，间隔15 s（每只5 min共20次扫描）；此外禽只在保定前与后（暂存区评估后）称重并评估，记录禽只ID、体重、总体状况及面部、腿、足与躯体所见病变。禽只置于保定中时，用直接观察与事后视频分析按行为谱评估头、翼与足的位置；试验过程中对保定系统进行累积性修改以改善保定性能。统计分析方面，对所有评估身体状况（保定前后）、保定中呈现的行为及通过保定前后观察到的行为进行描述性统计；采用混合效应二项模型（以禽只ID为随机效应以考虑重复测量）评估暂存区评估中通过保定前后行为的差异；用方差分析（ANOVA）评估研究期间平均体重变化。采用多变量逻辑回归评估保定系统引入的修改与各行为间关系，并校正禽只体重（分类变量）与进入保定系统次数的潜在混杂效应；为获得足够观察数，将相似修改合并：速度0.1与0.2 m s–1合并为一类；颈导板形状与颈导板间距缩小合并为一类；禽只体重以四分位距（interquartile range）为界分类。分析在R 3.5.1中进行，所有检验显著性水平为P < 0.05。主要结论为：研究证明直立保定系统用于家禽头部电击晕的可行性，系统旨在减少击晕前保定中翻转与吊挂相关的福利问题；研究期间的改进总体上减少了痛苦迹象并确保禽只正确定位；禽只体重差异对保定程度影响有限；综合而言，这些发现支持该方法作为较浸水式电击晕更人道替代方案的潜力。
关键技术方法（不超过250字）：研究采用自建直立式保定原型装置（水平底部传送带加双侧垂直侧带与橡胶指、颈头定位导板），以假禽模型与2只活禽预试验校正入位与指高；样本为从商业室内养殖场购入的50只屠宰体重肉鸡（1.7–3.6 kg，38–45日龄），每只最多5次保定循环、24 h内不超过2次；行为学评估采用暂存区评估（5 min、15 s扫描采样、预设行为谱）与保定中头/翼/足位置的行为谱评估（直接观察加事后视频分析）；统计采用混合效应二项模型、多变量逻辑回归（校正体重与运行次数）与ANOVA，R 3.5.1分析，P < 0.05。
研究结果方面，体重变化：研究期间禽只体重中位数由第1天2.2（2.1–2.6）kg增至第7天2.9（2.4–3.6）kg（P < 0.001），使保定得以在商业条件会遇到的体重范围内测试。系统修改：研究期间共作5项累积修改，最初7只禽只（速度0.1 m s–1）为未修改基线设置；修改1将速度提高至0.2 m s–1（18次暴露），修改2在颈导板入口切出漏斗形（35次暴露），修改3缩小颈导板间距（10次暴露），修改4移除顶排橡胶指（56次暴露），修改5使侧带间距缩小（118次暴露）；暴露数超过50是因每只禽只最多贡献5次运行。暂存区评估：保定共作三项累积修改（速度0.1 m s–1，7只；速度0.2 m s–1，18只；速度0.2 m s–1并改变颈导板形状，25只），这些修改未影响暂存区行为，故合并分析；通过保定后，休息、笼内啄击与觅食显著减少，而行走、理羽、站立、发声与抖羽显著增加（P = 0.001）；任何禽只保定前后均未观察到沙浴、强直不动与逃逸行为；喘气与伸展少见（喘气3次观察均在同一只禽只保定后，伸展6次观察在不同禽只且均在保定前），模型因变异不足未收敛。身体状况：脏湿羽毛比例、足部病变与足部擦伤比例在研究期间增加，似与重复运行无关，更多与生长速度及垫料条件相关；颌与耳周围局部斑点比例增加，可能与重复运行中与颈导板物理接触有关，但部分禽只在实验前即已出现；从基线至4次运行后，羽毛状况差由4.0%升至14.9%，脏湿羽毛超过20%由4.0%升至36.2%，腹部羽毛缺失超过20%由8.0%升至17.0%，双翼对称与行走能力仍约94%，足部擦伤由2.0%升至42.6%，颌或耳病变由18.0%升至80.9%（2次运行后峰值86.0%），足部病变维持在约8.0–14.9%，飞节灼伤由66.0%升至85.1%，足垫皮炎由26.0%降至12.8%，冠或肉垂病变由4.0%升至8.5%；飞节灼伤与足垫皮炎作为活动减少或垫料接触的间接指标监测，而非保定系统直接接触损伤。累积修改对福利与效果的影响：发声在禽只第一次至第二次通过保定间显著增加；校正体重与运行次数后，颈导板改变（入口改为V形并缩小颈导板间距）较基线降低禽只通过保定中呈现双翼对称的优势比（OR = 0.2；P = 0.03）；移除顶排橡胶指降低禽只将头从颈导板抽出的优势比（OR = 0.1；P = 0.05）；随引入修改增多，呈现类正常节律性呼吸的禽只比例上升；侧带间距缩小使禽只通过保定中出现类正常节律性呼吸的可能性更高（OR = 6.6；P = 0.05），其中“低”体重类别禽只呈接近显著趋势，第3次运行显著更可能出现正常呼吸。
讨论部分总结：研究证明用于头部电击晕的直立保定系统对家禽具有可行性，系统旨在减少击晕前保定中翻转与吊挂相关福利问题；研究期间的改进总体减少痛苦迹象并确保禽只正确定位，体重差异对保定程度影响有限；这些发现支持该方法作为较浸水式电击晕更人道替代方案的潜力。尽管通过保定后部分行为有显著差异，但多数仅提示轻度不适与痛苦，保定后任何阶段均无强直不动或类逃逸行为提示过度恐惧被诱发，与翻转和吊挂被指引起疼痛、痛苦与恐惧形成对比；该系统可能对清真与非清真市场现有系统构成改进，但本研究聚焦概念验证与福利初步评估，未与浸水式、锥形筒头部电击晕或CAS击晕作直接配对对照比较。迭代改进方法（改变颈导板形状、侧带位置与指位）显著改善禽只对齐且无显性疼痛、痛苦或创伤迹象；例如侧带间距缩小使禽只通过保定中出现类正常节律性呼吸的可能性提高6.6倍，提示该改变可能与应激降低相关，但也可能提示禽只对重复抓取与保定循环习惯化，或禽只仍处应激状态但对重复事件行为上不再反应；重复暴露与发声增多相关，可能提示轻度应激或熟悉效应；商业使用中禽只仅进入一次即被击晕放血，故多次运行观察不应过度推广至屠宰条件。行为评估显示首次暴露后发声与警觉行为增加，符合抓取/新奇刺激的唤醒反应而非疼痛；理羽与抖羽常作为恢复与重建行为稳态的替代/舒适行为，而非伤害感受指标。强直不动、逃逸尝试与喘气等严重应激稳健指标未持续观察到，无归因于保定的严重损伤或病变；但随运行重复，颌与耳周围局部斑点与病变增加，可能因生长速度等外部因素，已通过改进颈导板应对，且实验前部分禽只即见类似斑点；所观察变化为表浅（红斑与轻微擦伤）、局限于预期接触点，不提示更深组织损伤。与既往ASK系统相比，本研究旨在单独分离并验证保定部分；两者共同的核心福利改进是消除翻转与活体吊挂，但ASK泡沫滚轮设计带来卫生、耐久性与商业采用问题，而本设计采用可清洗橡胶指与同步带，提供可靠机械保定与简便卫生管理，并通过头部电击晕可逆击晕保持清真兼容性；与锥形筒头部电击晕系统相比，本保定在不翻转与不束缚腿的情况下提供类似头颈对齐控制，锥形筒可减轻失控扑翼并减少肉质问题，但仍需翻转清醒禽只，自动系统还需一定程度腿束缚，故仍使清醒禽只暴露于非自然应激体位与吊挂疼痛。项目第2部分（同期发表）探索引入头部电击晕及保定装置在不增加损伤风险下容纳击晕后抽搐的可能途径，此为既往头部电击晕研究中的问题；系统虽在实验条件下以个体禽只测试，未来仍需验证其可扩展性及接近商业条件的性能。研究局限：在受控非商业条件下进行且样本量有限，但在开发阶段于受控条件评估对建立概念验证至关重要；未设假处理对照组，故通过系统后的行为变化无法完全与抓取、运输、人工抓取、保定系统噪声及测试环境的效应分离，这些潜在混杂效应通过运输后20 min适应期（期间系统持续背景运行）得以缓解但未消除；有意未纳入生理应激的内分泌指标（糖皮质激素与儿茶酚胺），因侵入性内分泌采样有混淆应激反应解读的风险，本研究在此开发阶段优先行为评估；鉴于系统迭代性质与修改外观明显，无法对观察者设盲，也因后勤限制未进行正式观察者间信度检验，故不能完全排除观察者偏倚与行为及身体结局分类差异；在系统连续累积修改中重复使用同一批禽只是潜在局限，引入个体内携带效应可能，尽管校正运行次数与体重，仍难以将各修改效应与暴露顺序完全分离；重复暴露也可能导致习惯化或敏化；但该方法因避免为每次修改使用单独未接触组而大幅减少所需动物数，符合3Rs（Russell & Burch）下的动物减少原则。动物福利意义与结论：研究成功证明直立保定系统的概念验证，该系统可促进肉鸡头部电击晕，旨在避免活体翻转的应激与击晕前保定的疼痛；虽需进一步与头部电击晕整合及商业测试，直立保定为应对现有系统福利关切与包括清真生产在内的多样加工场景实际需求提供了有前景的途径。
