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摘要：褐壳蛋鸡所产鸡蛋蛋壳中的色素主要成分是原卟啉IX，但也存在微量的胆绿素及其锌螯合物。蛋壳中的色素似乎是在壳腺中合成的。原卟啉IX的合成途径已经明确，但是它在褐壳蛋鸡壳腺中具体的哪个部位以及如何合成仍然未明了。色素沉积在壳层以及壳膜中，但大部分色素集中位于钙质壳的最外层和角质层中。最近，研究人员已经确定了参与色素合成的基因，但利用遗传手段控制商品蛋鸡褐色素的合成和沉积的机制尚未完全清楚。褐色壳是鸡蛋蛋壳质量的一个重要指标，并且对消费者的偏好有积极的影响。色素沉积的程度受饲养系统、母鸡年龄、母鸡品种、日粮、应激因子和某些疾病如传染性支气管炎的影响。本文，我们将对褐壳商品鸡蛋中褐色素的生理和生化特性与其在家禽业中的各种功能进行综述。
关键词：褐壳蛋;蛋鸡;原卟啉IX;蛋壳质量;应激因素
中图分类号：S831
文献标志码：C
文章编号：1001-0769（2018）07-0007-02
蛋壳是鸡蛋的一个重要的包装容器，也是防止微生物侵入到蛋内的一个屏障，它对家禽生产者来说非常重要。当蛋通过产蛋母鸡输卵管高度分化的各个部分下降时，蛋壳层会以精确的顺序沉积在蛋的表面（Gautron等，1997）。蛋壳由三个重要的层组成，每一层都有其自身复杂的形态：富含半胱氨酸的蛋白质壳膜、矿化的硬复合层和外部未矿化的角质层（Kodali等，2011）。当未成熟的蛋通过近端峡部时，1.O h～2.Oh内可合成壳膜（Nvs等，2004）。矿化的多层复合层在19 h～20 h内于远端峡部和壳腺中形成。在产蛋前1.5 h～2.Oh，角质层在子宫中沉积到蛋壳上（Nys和Guyot，2011）。蛋壳的主要成分是方解石，但在内角质层中也有一层薄的羟磷灰石（Dennis等，1996）。有关野生禽类蛋壳色素沉积有大量的科学文献介绍，但介绍商品褐壳蛋鸡所产蛋的蛋壳色素的文献相对较少。蛋壳色素的研究历史悠久，从褐色蛋壳中提取的主要色素最初被命名为oorhodeine （Sorby，1875）。Punnett （1933）第一次用英文报道了褐壳蛋的蛋壳色素为原卟啉，不过更早期的研究已经证实它存在于家禽的蛋壳中（Fischer和Kogl，1923）。随后，研究证实褐色蛋壳的色素是原卟啉Ⅸ（Kennedy和Vevers，1973）。原卟啉Ⅸ属于具有生物活性的四吡咯化合物。原卟啉Ⅸ在结构上是一种含有高度共轭四吡咯环和一个由甲烷基团连接的四吡咯环组成的坚固大环（Bhosale等，2013）。这种四吡咯化合物的命名法通常包括一个数字后缀，例如Ⅸ，它是指侧链的位置（Sparks，2011）。
除了原卟啉Ⅸ外，研究人员还从家鸡鸡蛋蛋壳和壳腺中发现了胆绿素、粪卟啉和尿卟啉（With，1974; Baird等，1975）。然而，褐壳蛋母鸡所产蛋蛋壳的主要色素是原卟啉Ⅸ，同时还有其他微量的卟啉（Lang和Wells，1987）。母鸡所产鸡蛋蛋壳颜色的复杂性仍处于研究中，有些母鸡产褐壳蛋，有些母鸡产白殼蛋，甚至有些产绿壳蛋，这一事实早己表明了蛋壳颜色由遗传决定，可能与伴性基因有关（Hall，1944）。最近的研究证实了蛋壳颜色具有较高的遗传力（Forster等，1996; Francesch等，1997; Zhang等，2005）。Sekeroglu和Duman （2011）证明褐壳蛋的蛋壳颜色与蛋壳强度和孵化率等一些蛋壳特性呈正相关。除了质量作用，在光照下，褐色素对某些革兰氏阳性菌具有杀菌活性（Ishikawa等，2010）。
本综述将讨论蛋鸡蛋壳中褐色素的一些重要作用。
1 计算蛋壳颜色的方法
传统的科学方法是使用反射仪来测量蛋壳的颜色强度。蛋壳反射率一一以百分比表示一一表示从蛋的表面反射的光的数量。这表示蛋壳颜色的一种亮度一一数值越高，蛋壳的颜色越淡，反之亦然。蛋壳反射率检测耗时较少;然而，它不像其他测量蛋壳颜色的方法那么精确。原因可能是反射仪只通过瞄准蛋壳的一个小的圆形表面积（1 cm）读一下数值。对蛋壳颜色进行量化的最常用方法是分光光度法。分光光度计的最新型号之一是柯尼卡美能达（Konica Minolta）手持式分光光度计（CM2600d），它根据L* a*b*色彩空间系统工作，其中L*值最大为100（白色），最小为O（黑色），是简单测量蛋壳颜色的一个重要组成部分;对于a*值，绿色朝向测量尺的负值末端，红色朝向正值末端;对于b*值，蓝色朝向测量尺的负值末端，黄色朝向正值末端（Roberts等，2013）。平均值会出现在屏幕上，读数为镜面反射包含（Specular ComponentIncluded，SCI）L* a* b*值和镜面反射排除（Specular Component Excluded， SCE）L* a* b*值。SCI和SCE彼此非常相近，通常使用SCI值来解释。测量尺上的L*值越低，表面颜色越暗，反之亦然。分光光度计（CM2600d）存在的一个问题是，当读取未染色的蛋壳表面时如何分别解释a*值和b*值的结果。对于角质层估计量，L* a* b*值通常理解为单一分值。Leleu等（2011）表示，此单一分值可以在染色前后测量L*、a*和b*值，并计算出一个单个数值，△E*ab：
较高的△E*ab值表示较高的染色亲和力，因此有较多的角质层覆盖（Leleu等，2011;Roberts等，2013）。Hunter实验室热量计（以L* a* b*系统运行）己被用于测量蛋壳颜色，但与Minolta色度计值相比，这些值不太标准（Wei和Bitgood，1990）。彩色计算机视觉仪（Color Computer Vision machine）是柯尼卡美能达分光光度计（L* a* b*）的一个替代品。该仪器可以测量更大的蛋壳表面，也可以检测污垢（Mertens等，2005）。彩色计算机视觉仪在相同的L* a* b*色彩空间系统上运行（Odabasi等，2006）。图像分析是用于蛋壳颜色估测的另一个有效工具。在此方法中，选择蛋壳的一个矩形区域一一目标区域（Region Of Interest，ROI），并且该仪器会计算红色、绿色和蓝色波段中像素强度的平均值（Sezer和Tekelioglu，2009）。然后，用该数值除以255以产生从O到1的一个范围。此方法适用于有许多色斑的蛋壳。高效液相色谱法（High Performance LiquidChromatography，HPLC）早已被用于量化蛋壳、子宫液和壳腺部分的色素（Liu等，2010）。在HPLC中，样本通常与稀释剂（例如50%盐酸和乙腈）混合，离心，然后在仪器中读取其吸光度。将没有壳膜的蛋壳（0.4g）溶于0. 08g硅藻土中，然后用盐酸、丙酮和草酸（1：1：1）萃取色素。将提取物进行玻璃过滤，在光谱测定中以409 nm～412 nm波长范围读取其吸光度（Nys等，1991）。这种方法似乎很冗长且乏味。
在某些情况下，蛋壳颜色被外部钙沉积掩盖，因此不能精确地测量颜色的强度。另外，蛋壳颜色测量值并不能表示不同壳层中色素量（g）。为了确定蛋壳颜色的强度，对蛋壳（有和没有角质层）中的褐色素进行量化。色素（原卟啉Ⅸ）定量法是测定蛋壳中色素强度和数量的一种更精确的方式。一种由Poole （1965）研发并由Wang等（2007， 2009a）及Samiullah和Roberts （2013）改进的方法可用于色素定量。
（待续）
关键词：褐壳蛋;蛋鸡;原卟啉IX;蛋壳质量;应激因素
中图分类号：S831
文献标志码：C
文章编号：1001-0769（2018）07-0007-02
蛋壳是鸡蛋的一个重要的包装容器，也是防止微生物侵入到蛋内的一个屏障，它对家禽生产者来说非常重要。当蛋通过产蛋母鸡输卵管高度分化的各个部分下降时，蛋壳层会以精确的顺序沉积在蛋的表面（Gautron等，1997）。蛋壳由三个重要的层组成，每一层都有其自身复杂的形态：富含半胱氨酸的蛋白质壳膜、矿化的硬复合层和外部未矿化的角质层（Kodali等，2011）。当未成熟的蛋通过近端峡部时，1.O h～2.Oh内可合成壳膜（Nvs等，2004）。矿化的多层复合层在19 h～20 h内于远端峡部和壳腺中形成。在产蛋前1.5 h～2.Oh，角质层在子宫中沉积到蛋壳上（Nys和Guyot，2011）。蛋壳的主要成分是方解石，但在内角质层中也有一层薄的羟磷灰石（Dennis等，1996）。有关野生禽类蛋壳色素沉积有大量的科学文献介绍，但介绍商品褐壳蛋鸡所产蛋的蛋壳色素的文献相对较少。蛋壳色素的研究历史悠久，从褐色蛋壳中提取的主要色素最初被命名为oorhodeine （Sorby，1875）。Punnett （1933）第一次用英文报道了褐壳蛋的蛋壳色素为原卟啉，不过更早期的研究已经证实它存在于家禽的蛋壳中（Fischer和Kogl，1923）。随后，研究证实褐色蛋壳的色素是原卟啉Ⅸ（Kennedy和Vevers，1973）。原卟啉Ⅸ属于具有生物活性的四吡咯化合物。原卟啉Ⅸ在结构上是一种含有高度共轭四吡咯环和一个由甲烷基团连接的四吡咯环组成的坚固大环（Bhosale等，2013）。这种四吡咯化合物的命名法通常包括一个数字后缀，例如Ⅸ，它是指侧链的位置（Sparks，2011）。
除了原卟啉Ⅸ外，研究人员还从家鸡鸡蛋蛋壳和壳腺中发现了胆绿素、粪卟啉和尿卟啉（With，1974; Baird等，1975）。然而，褐壳蛋母鸡所产蛋蛋壳的主要色素是原卟啉Ⅸ，同时还有其他微量的卟啉（Lang和Wells，1987）。母鸡所产鸡蛋蛋壳颜色的复杂性仍处于研究中，有些母鸡产褐壳蛋，有些母鸡产白殼蛋，甚至有些产绿壳蛋，这一事实早己表明了蛋壳颜色由遗传决定，可能与伴性基因有关（Hall，1944）。最近的研究证实了蛋壳颜色具有较高的遗传力（Forster等，1996; Francesch等，1997; Zhang等，2005）。Sekeroglu和Duman （2011）证明褐壳蛋的蛋壳颜色与蛋壳强度和孵化率等一些蛋壳特性呈正相关。除了质量作用，在光照下，褐色素对某些革兰氏阳性菌具有杀菌活性（Ishikawa等，2010）。
本综述将讨论蛋鸡蛋壳中褐色素的一些重要作用。
1 计算蛋壳颜色的方法
传统的科学方法是使用反射仪来测量蛋壳的颜色强度。蛋壳反射率一一以百分比表示一一表示从蛋的表面反射的光的数量。这表示蛋壳颜色的一种亮度一一数值越高，蛋壳的颜色越淡，反之亦然。蛋壳反射率检测耗时较少;然而，它不像其他测量蛋壳颜色的方法那么精确。原因可能是反射仪只通过瞄准蛋壳的一个小的圆形表面积（1 cm）读一下数值。对蛋壳颜色进行量化的最常用方法是分光光度法。分光光度计的最新型号之一是柯尼卡美能达（Konica Minolta）手持式分光光度计（CM2600d），它根据L* a*b*色彩空间系统工作，其中L*值最大为100（白色），最小为O（黑色），是简单测量蛋壳颜色的一个重要组成部分;对于a*值，绿色朝向测量尺的负值末端，红色朝向正值末端;对于b*值，蓝色朝向测量尺的负值末端，黄色朝向正值末端（Roberts等，2013）。平均值会出现在屏幕上，读数为镜面反射包含（Specular ComponentIncluded，SCI）L* a* b*值和镜面反射排除（Specular Component Excluded， SCE）L* a* b*值。SCI和SCE彼此非常相近，通常使用SCI值来解释。测量尺上的L*值越低，表面颜色越暗，反之亦然。分光光度计（CM2600d）存在的一个问题是，当读取未染色的蛋壳表面时如何分别解释a*值和b*值的结果。对于角质层估计量，L* a* b*值通常理解为单一分值。Leleu等（2011）表示，此单一分值可以在染色前后测量L*、a*和b*值，并计算出一个单个数值，△E*ab：
较高的△E*ab值表示较高的染色亲和力，因此有较多的角质层覆盖（Leleu等，2011;Roberts等，2013）。Hunter实验室热量计（以L* a* b*系统运行）己被用于测量蛋壳颜色，但与Minolta色度计值相比，这些值不太标准（Wei和Bitgood，1990）。彩色计算机视觉仪（Color Computer Vision machine）是柯尼卡美能达分光光度计（L* a* b*）的一个替代品。该仪器可以测量更大的蛋壳表面，也可以检测污垢（Mertens等，2005）。彩色计算机视觉仪在相同的L* a* b*色彩空间系统上运行（Odabasi等，2006）。图像分析是用于蛋壳颜色估测的另一个有效工具。在此方法中，选择蛋壳的一个矩形区域一一目标区域（Region Of Interest，ROI），并且该仪器会计算红色、绿色和蓝色波段中像素强度的平均值（Sezer和Tekelioglu，2009）。然后，用该数值除以255以产生从O到1的一个范围。此方法适用于有许多色斑的蛋壳。高效液相色谱法（High Performance LiquidChromatography，HPLC）早已被用于量化蛋壳、子宫液和壳腺部分的色素（Liu等，2010）。在HPLC中，样本通常与稀释剂（例如50%盐酸和乙腈）混合，离心，然后在仪器中读取其吸光度。将没有壳膜的蛋壳（0.4g）溶于0. 08g硅藻土中，然后用盐酸、丙酮和草酸（1：1：1）萃取色素。将提取物进行玻璃过滤，在光谱测定中以409 nm～412 nm波长范围读取其吸光度（Nys等，1991）。这种方法似乎很冗长且乏味。
在某些情况下，蛋壳颜色被外部钙沉积掩盖，因此不能精确地测量颜色的强度。另外，蛋壳颜色测量值并不能表示不同壳层中色素量（g）。为了确定蛋壳颜色的强度，对蛋壳（有和没有角质层）中的褐色素进行量化。色素（原卟啉Ⅸ）定量法是测定蛋壳中色素强度和数量的一种更精确的方式。一种由Poole （1965）研发并由Wang等（2007， 2009a）及Samiullah和Roberts （2013）改进的方法可用于色素定量。
（待续）