胚胎應答式孵化方法的應用

中圖分類號：S813 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）01-003-02

現代的工廠化種蛋孵化需具備四項基本條件：適宜的溫度、充分的通風、合適的濕度、定期翻蛋。本文將詳細地探討孵化、出雛過程中如何對溫度、通風、濕度進行調控。

過去，工廠化孵化從某種程度上講是依靠孵化人員的經驗完成的，孵化結果的好壞也主要取決于孵化人員的經驗與技能的高低。

孵化成績的提高建立在邊試邊改的基礎上。一些孵化人員會根據他們的經驗精確調節孵化過程中的溫度、通風等條件，從而達到良好的孵化效果。

然而，很多孵化人員并不能真正理解為何要對所有這些傳動裝置進行調節以及調節到什么程度，以獲得良好的孵化結果。另外，孵化人員依據孵化時間、家禽種群年齡、受精率等設置每一臺孵化器的孵化條件也相當費時。

在小規模孵化場中，這種人工控制或許可行，但在現今孵化產能不斷擴增的孵化場，人工優化每一臺孵化器的孵化條件已經成為幾乎不可能的事。

因此，孵化場經營者往往會采用自動化的方式來調節孵化器的設置。這可以通過采集雞胚發育的反饋信息給孵化器來實現。通過這種方式，孵化器可以直接“聽從”雞胚，由雞胚來決定哪些孵化參數需要調整，如是否需要升溫、降溫或通風等。這種工作模式稱為胚胎應答式孵化（Embryo Response Incubation），此方法已應用于孵化器、出雛器中。

1 孵化器

1.1 溫度

發育中的雞胚第一個要求是正確的溫度，孵化時的實際溫度與適宜溫度發生偏差會造成孵化率下降，并會改變整個孵化周期。

文獻和生產數據表明，在整個孵化過程中雞胚發育的理想溫度為100 ℉（37.8 ℃）。由于不可能在無損的情況下測定雞胚溫度，一種理想的替代方式是直接測定蛋殼溫度。

然而，在傳統孵化器中，僅有的溫度測定裝置只能測定孵化器中某個特定位置的空氣溫度，此溫度與孵化器內的蛋殼溫度不可相提并論。

如在孵化的第一階段，為使蛋殼溫度達到100 ℉，孵化器內的空氣溫度可能需達到100.5 ℉；這是因為因孵化的第一階段，雞胚通過空氣的對流獲得熱能。

在孵化的中期，要使雞蛋的蛋殼溫度維持在100 ℉，該孵化器的空氣溫度可能需要下降到的100 ℉。此階段雞胚本身開始產熱，因此所需要提供的熱量減少。

在孵化的后期，要使蛋殼溫度保持在100 ℉，對由年輕種雞所產的種蛋而言孵化器內的空氣溫度需降至98.5 ℉；而對由大齡種雞所產的入孵種蛋，孵化器內的空氣溫度需降至97.5 ℉，因為這些種蛋會產生更多的熱量。

我們可以推斷，蛋殼溫度與孵化器內的空氣溫度之間并沒有直接的關聯，因為這取決于多種因素，如孵化時長及所產種蛋的種雞年齡等。

在實際生產中，孵化場的操作人員需要定期檢查蛋殼溫度，并相應地對其所需要孵化的每一批種蛋調節孵化器的加熱和制冷設置。檢測蛋殼溫度可以手工完成，但在大型孵化場內這項工作非常耗時。例如，在一個有40臺孵化器的孵化場，孵化人員要每天兩次對不同機器內的蛋殼溫度進行測定。為了獲得可靠的數據，每臺機器一般需要檢測12枚雞蛋的蛋殼溫度，記錄結果并計算其平均值，然后根據實際需要調節孵化器的溫度。如果每臺機器耗時10 min，他每天可能需要40×10×2=800 min，要用幾乎是13 h的時間來測定蛋殼溫度。

已經開發出的一種基于紅外線技術的孵化器內蛋殼實時測溫設備——OvoScan（圖2），每臺孵化器安裝3臺，每臺設備每10 s就能測得4枚入孵種蛋的蛋殼溫度。

因此，這種設備能夠自動地根據孵化時間來測定蛋殼溫度，因而可消除人為失誤的風險，并在每次測量蛋殼溫度時不需要打開孵化器的門。

在實際應用中，如果由OvoScan測得的蛋殼溫度太高，反饋信息會被送到孵化器的控制器中，從而使孵化器內的空氣溫度下降。同樣，如果蛋殼溫度太低，孵化器內的空氣溫度會被調高。通過這種方法，OvoScan會“聆聽”入孵蛋雞胚的要求，并由雞胚來決定它想要增加或降低多少溫度。

1.2 CO2

雞胚正常發育所需的第二項基本要求為正確的O2供應量以及O2和CO2間的良好平衡。毫無疑問，充足的O2供應是雞胚呼吸所必須的。由于孵化器本身是一個密閉環境，因此需要提供充足的通風。

O2與CO2的水平密切相關：在密閉的孵化器中，當雞胚開始呼吸后，O2含量將下降，而CO2含量將會上升。對孵化器進行通風隨著新鮮空氣的引入，O2含量將提高，CO2水平將下降。O2與CO2的水平都可對雞胚發育造成影響。

過去，孵化器的通風由操作人員根據經驗進行調節，沒有設備可精確測定進入的新鮮空氣量，操作人員并不清楚不同孵化階段孵化器內的理想O2與CO2水平。

為提高孵化率，有必要對這些值進行精確測定。O2含量的測定比較昂貴，CO2傳感器市場上已有供應，且比精確，其價格也比較合理。由于O2與CO2的水平相互間的一定的關聯，所以僅測定CO2含量就足以確定兩種氣體各自的含量。

通過測定孵化器內CO2含量，孵化人員可以更好地控制孵化過程，因為他可以優化孵化器的通風。科學研究表明，在孵化的前半程高水平的CO2有助于雞胚心血管系統的發育。要實現這些較高水平的CO2含量，通過將需要降至最小程度，這需要采用密封式的孵化器。在孵化的后半程，較低水平的CO2（高水平O2）可優化雞胚的發育。在此階段，雞胚會呼出較多的CO2，結果需要加強通風。

這再一次表闡明胚胎應答式孵化的原理。隨著雞胚的呼吸，孵化器內O2與CO2的水平發生改變。通過測定CO2含量，并將數據反饋給孵化器控制設備，孵化器的通風會相應地得到調整。胚胎再一次決定了其需要進行多少程度的通風。

1.3 濕度

第三，入孵種蛋在孵化過程中應該能夠損失充足的重量（水分）。水分的損失量取決于種蛋周圍的空氣濕度。在以往，這曾經再次依靠孵化人員的經驗來調節：他會調節孵化器內的通風，以實現充分的失重，或甚至通過在孵化器內噴灑水分來增加濕度。為了了解胚胎的真正需要的是什么，我們首先需要分析孵化過程的失重：入孵種蛋失重是因為水分通過蛋殼的氣孔發生了蒸發。

由于雞胚內相對濕度高達100 %，環境中的濕度越低，蛋的失重相應會越多。例如，如果孵化器內的相對濕度為35 %，入孵的種蛋將比采用相對濕度為80 %的孵化器孵化的種蛋損失更多的水分。

就重量損失而言，胚胎會發生什么情況？水分損失太大，雞胚會干掉；水分損失太小，雞胚的出雛將變得更加困難，因為氣室太小，它甚至會帶來雞胚溺亡的風險。對肉雞種蛋而，18 d之后的理想失重是11 %～12 %。

為測定種蛋的失重，研究人員開發了一種特殊的稱重裝置，即動態重量損失系統——Dynamic Weight Loss System。它是一種安裝在孵化器內的稱重器，通過每隔1 h對每個孵化托盤150個雞胚的失重進行稱重。

通過實際重量與入孵時重量的比對，可以測得18日齡時雞胚的失重，并可以預測失重的百分比。同樣，孵化人員可根據入孵種蛋失重情況調整孵化條件。如預期18日齡時雞胚水分損失過大，可通過減少通風（特殊情況下可向孵化器噴水）增加孵化器內的濕度來減少損失；如預期18日齡時入孵種蛋失重過低，可通過增加通風量降低孵化器內的濕度來增加損失。

通風與對CO2和濕度的要求是相互作用的。在孵化的首階段，關閉孵化器可提升內部CO2水平，并增加空氣濕度；而在孵化的第二階段，增加通風可降低孵化器內CO2水平與空氣濕度。大量的試驗表明，這會實現較高的孵化率，降低出殼后首周的死亡率，并提高家禽的飼料轉化率。

2 出雛器

進入孵化過程的最后階段，在入孵種蛋轉入出雛器時，可以采用相同的原則。出雛器內的最大挑戰在于如何實現同步出雛，縮短出雛期的時長（絕大多數雞胚出雛時長），提高雞雛個體的均一性，縮短早期孵出的雞苗停料或停水的時間。

為縮短出雛期，研究人員開發了一種稱為Synchro-Hatch的特殊設備（圖5）。該設備可監測雞胚進入蛋內啄殼過程和開始用肺呼吸的時刻。根據這一觸發器，出雛器隨后調整孵化參數，如溫度、CO2等，以盡可能使雞胚同期出雛。

對孵化場的孵化人員而言，Synchro-Hatch是一種可以聆聽雞胚心聲的工具。一旦雞胚做好準備（內部啄殼），出雛工作便可啟動。

就像在自然孵化過程中雞胚發出呼叫，母雞知道何時可以啟動出雛一樣，利用Synchro-Hatch雞胚也可決定出雛器中的濕度和CO2水平何時開始變化，以啟動出過。

通過應用胚胎應答式孵化設備，孵化場的孵化人員能夠傾聽雞胚的心聲。孵化器的加熱、制冷和通風設備能夠被置于最佳的運行狀態。Dynamic weight Loss System或Synchro-Hatch可以讓雞胚決定它們所需要的溫度、CO2或濕度水平，甚至可發出何時準備出雛的信號。

采用這些原則可獲得更高的孵化率，降低雛雞出殼后第1周的死亡率，并提高雞苗的飼料轉化率。