褐殼蛋雞的蛋殼顏色（綜述）（續1）

王晶晶 陳建康 靳文廣

上期回顧：上一期介紹了褐殼蛋雞所產雞蛋的蛋殼中色素主要成分是原卟啉Ⅸ，但也存在微量的膽綠素及其鋅螯合物，并介紹了計算蛋殼顏色的方法。

中圖分類號：S831 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）08-0048-04

2 褐色蛋殼和殼腺中的原卟啉Ⅸ

蛋殼橫截面的顯微鏡檢查表明，原卟啉沉積在蛋殼內晶體之間不同深度的層中（Tamura和Fujii，1967a）。Samiullah和Roberts（2013）發現鈣質殼中的原卟啉Ⅸ比角質層中的多。其他研究指出，角質層含有大部分色素的事實可能反映了這些研究所用的方法（Tamura和Fujii，1967a；Schwartz等，1975；Lang和Wells，1987；Miksik等，2007）。原卟啉Ⅸ也存在于殼膜中（Tamura等，1965）。通過對蛋殼角質層覆蓋程度的主觀評估，有人發現原卟啉在不同品種和不同個體的母雞所產蛋的蛋殼角質層中的沉積數量差異很大（Bain等，2013）。褐殼蛋角質層的量和蛋殼的顏色強度之間缺乏顯著的遺傳相關性（Bain等，2013）。

原卟啉Ⅸ主要存在于母雞殼腺的表層上皮細胞中（Baird等，1975），但在日本鵪鶉中，輸卵管峽部下端可能有助于色素的產生（Baird等，1975）。該蛋殼色素似乎會以顆粒狀出現在鵪鶉子宮組織中，并以彌漫性方式著色于上皮頂端細胞的胞漿中，其濃度與在蛋殼中的色素沉積量成反比（Poole，1967）。母雞蛋殼腺被認為是色素的主要生產器官，它利用δ-氨基乙酰丙酸合成的卟啉量是體外肝細胞所能合成量的兩倍多（Polin，1957）。各種激素，如雌激素、黃體酮和某些前列腺素已被證明能參與色素的生成（Soh和Koga，1994，1997，1999）。尚未證實褐殼蛋雞的蛋殼色素合成的部位；然而，研究人員在洛島紅（Rhode Island Red）母雞的子宮腺組織中檢測到了δ-氨基乙酰丙酸合成酶的活性，但是未能在白色來杭雞（White Leghorn）母雞的子宮腺組織中檢測到（Stevens等，1974）。殼腺中δ-氨基乙酰丙酸脫水酶的活性較高，其次是輸卵管峽部和膨大部，并且該酶在洛島紅雞中的活性高于白色來杭雞，即使在沒有產蛋的情況下也是如此（Stevens等，1974）。研究人員在洛島紅母雞子宮上皮的頂端纖毛細胞中檢測到了卟啉色素顆粒，但在白色來杭雞的子宮中沒有檢測到（Tamura和Fujii，1967b）。殼腺上皮細胞分泌色素及其在蛋殼上沉積的時間因雞的品種而異，同一品種不同個體的雞之間也存在差異（Liu和Cheng，2010）。產褐色、綠色和白色蛋殼的蛋雞其色素沉積和分泌速度也不盡相同（Liu等，2010）。更多的研究是用日本鵪鶉而不是商品母雞進行的，但是日本鵪鶉子宮的組織結構與商品母雞的非常相似（Poole，1967）。色素在鵪鶉蛋蛋殼表面的沉積是在產蛋前的最后 3.0 h～3.5 h內進行的（Poole，1965；Soh等，1993）。類似地，東鄉綠殼雞的蛋殼色素沉積主要在產蛋前2.0 h～3.0 h進行（Zhao等，2006）。據推測，褐殼蛋母雞在整個蛋殼形成過程中色素會沉積在蛋殼上，但是50%～74%的色素是在產蛋前最后5.0 h沉積的（Warrenhe和Conrad，1942）。有人認為，從色素在褐殼蛋蛋殼的各層中的分布來看，色素的沉積會遵循在日本鵪鶉中所見的相似色素沉積模式。有人還認為，負責角質層沉積完成和終止的因素（殼腺中激素、鈣和磷濃度）同樣也負責色素在褐殼蛋上的沉積及其最后的終止（Nys等，1991；Soh和Koga，1999）。需要更多的研究來精確測定色素在褐殼蛋蛋殼上的沉積時間。

3 原卟啉Ⅸ的代謝途徑

早期的報道表明原卟啉Ⅸ源自血紅素，不過最近的發現表明色素在母雞的殼腺組織中合成。

3.1 由紅細胞合成原卟啉Ⅸ的證據

早期的研究人員認為，蛋殼色素來源于輸卵管黏膜層中正常破壞的紅細胞，由能夠在蛋殼鈣化的最后階段進入子宮上皮的特殊細胞運輸，并從那里沉積到蛋殼中（Giersberg，1921；如在Kennedy和Vevers中引用，1973）。據報道，殼腺中的原卟啉Ⅸ源自血液循環系統中的游離紅細胞（Kennedy和Vevers，1973），或者來自正在衰老的紅細胞所釋放血紅素的代謝產物（Wang等，2009a）。有人提出，血紅蛋白會降解為膽汁色素，而原卟啉Ⅸ則是通過δ-氨基乙酰丙酸途徑由血紅素合成的（Polin，1957）。支持由紅血細胞合成原卟啉Ⅸ的理由基于Giersberg（1921）的組織學研究結果，他將色素來源與紅細胞的衰老和破壞過程聯系起來。

3.2 原卟啉Ⅸ在殼腺中合成的證據

大多數作者認為原卟啉Ⅸ首先在殼腺中合成，隨后從這兒被分泌出來并沉積到蛋殼層中（Baird等，1975；Solomon，2002）。這一觀點得到了以下證據的支持：Gorishin等（2012）已經從母雞的殼腺中量化了足夠數量的游離的血紅素前體物、原卟啉和膽綠素。對殼腺提取酶前體物和原卟啉Ⅸ的研究表明（Schwartz等，1980），卟啉的合成發生在母雞的殼腺中。在比較產淺褐殼蛋和深褐殼蛋的洛島紅母雞不同組織中原卟啉Ⅸ的含量后，證明蛋殼色素是在殼腺中合成的，并且產深褐殼蛋的母雞在δ-氨基乙酰丙酸合成酶的基因表達上明顯高于產淺褐殼蛋的母雞（Li等，2013）。在體外試驗中，在將δ-氨基乙酰丙酸轉化成卟啉上，蛋雞的殼腺組織比輸卵管上其他組織（Polin，1959）具有更高的能力（Polin，1957）。組織學和放射學研究顯示了殼腺在蛋殼形成的不同階段呈紅色熒光和色素顆粒，且在角質層沉積前一直處于較高的水平（Tamura和Fujii，1967b；Baird等，1975）。與突變雞種和白色來杭雞相比，研究人員在洛島紅母雞殼腺中觀察到了多種活性更高的卟啉生化酶（Schwartz等，1980）。更多的證據表明原卟啉Ⅸ是在殼腺中合成的（Zhao等，2006；Wang等，2007），但是這種合成模式并不排除前體物質源自血液的可能性（Wang等，2009a）。如圖1所示，原卟啉Ⅸ色素的生物合成途徑已得到了很好的證實，但參與合成的細胞和前體的來源仍需要研究。原卟啉Ⅸ合成的第一步是將甘氨酸從胞質運輸到線粒體中。原卟啉Ⅸ似乎是血紅素的直接前體，遵循相同的代謝途徑。據推測，許多調控因子參與了雞殼腺的這一生理途徑，其中包括一些已知功能的蛋白，如SLC25A38和ABCB。在正常的血紅素生物合成中，最后一步是通過鐵螯合酶的催化將原卟啉Ⅸ轉化為血紅素。在雞的殼腺中，尚不清楚原卟啉Ⅸ為何不是通過鐵螯合酶的催化被轉化為血紅素的。有人認為，ABCG2可以將原卟啉Ⅸ輸出細胞；然而，目前還不清楚它是位于線粒體外膜上還是位于細胞膜上。

殼腺中δ-氨基乙酰丙酸的供應情況可能決定了在蛋殼上沉積的卟啉的數量（Polin，1957）。為了闡明該酶對血紅素合成的催化反應在紅細胞系和非紅細胞系的細胞中是否相同，Riddle等（1989）發現了在紅細胞系和非紅細胞系的細胞中至少表達兩個獨立的基因，并且由這些基因調控的酶在生物化學性質上也有很大的不同。褐殼蛋蛋殼色素主要含有原卟啉Ⅸ，但也存在其他色素，包括尿卟啉、糞卟啉和膽綠素及其鋅螯合物，這導致With（1974）推斷原卟啉是在輸卵管中合成的。前體分子原卟啉原是無色的，當該化合物自動氧化成原卟啉時會變為褐色（Sparks，2011）。

4 飼養系統、營養和蛋殼顏色

隨著世界各地特別是澳大利亞不斷提高蛋雞商業性自由散養模式的應用，研究造成蛋殼顏色蒼白的因素以及如何改善褐殼蛋蛋殼顏色變得非常重要。消費者的偏好正在從數量轉向質量，自由散養的蛋雞所產雞蛋越來越受歡迎，因為人們認為它是一種由自然生產系統生產的蛋（Wang等，2009b）。籠養蛋雞通常能使雞蛋維持良好的顏色，但事實證據表明自由散養的蛋雞在保持蛋殼顏色上可能更具挑戰性（Sekeroglu等，2010）。據報道，與籠養蛋雞所產蛋的顏色相比，自由散養蛋雞所產蛋的蛋殼顏色可能更淺（Samiullah等，2014）。

在蛋殼顏色方面，母雞營養是一個需要測試的領域。Hooge（2007）報道，某些益生菌可以改善褐殼蛋的蛋殼顏色。飼料添加枯草芽孢桿菌至63周，羅曼布朗母雞在接下來的兩周中產下顏色強度得到增強的褐殼雞蛋。枯草芽孢桿菌的作用方式尚不清楚，我們需要進一步研究；然而，一種可能的作用機制是氨基酸殘基，如枯草芽孢桿菌鐵螯合酶中的His183和Glu264，可以促進金屬離子插入原卟啉中（Hansson等，2007）。一些金屬元素，如鐵、銅、錳和鋅等，在卟啉分子的中心位置起著螯合載體的作用（Solomon，1987）。添加大豆蛋白鐵的飼料可顯著改善褐殼蛋的蛋殼顏色（Seo等，2010）。

釩通常以很低的水平存在于家禽的商品飼料中（Miles和Henry，2004）。家禽飼料中的釩對蛋殼的顏色有不利影響（Sutly等，2001），這可以通過飼喂不同水平的維生素C來克服，具體的飼喂水平則取決于飼料中釩的含量（Odabasi等，2006）。釩中毒的確切機制尚不清楚。Roberts等（2014）在一項研究中檢驗了有關自由散養蛋雞蛋殼顏色的丟失可能是由于維生素D水平較高所致的假設，結果發現維生素D對蛋殼顏色沒有明顯的影響。（待續）

原題名：Eggshell color in brown-egg laying hens — a review（英文）

原作者：S. Samiullah、J. R. Roberts 和K. Chousalkar