麻黃雞皮膚黃度測定方法研究

何世梓，鄧先旗，曾憲軍，陳 杰，莫治新，羅 文，聶慶華，羅慶斌，張細(xì)權(quán)*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642；2.廣州市江豐實(shí)業(yè)股份有限公司，廣州 510450）

家禽膚色作為重要屠體性狀，顏色偏黃的白條雞在我國消費(fèi)市場更受歡迎[1-2]。目前膚色評定主要有感官評定法、比色卡比色法、色差儀測定法和數(shù)字圖像提取法等。感官評定法和比色卡比色法需操作人員具備一定專業(yè)知識，主觀性較強(qiáng)，且通常需多人協(xié)作；而機(jī)器視覺，如色差儀和圖像提取，將皮膚顏色及其變化量化為數(shù)值，如轉(zhuǎn)換到CIELab色彩空間[3]，可有效提高膚色測定速度和準(zhǔn)確性，在豬肉肉色評估中應(yīng)用較多[4]，但在家禽膚色評估中報道較少。

家禽膚色性狀在體表不同部位具有一定差異[2]，整雞膚色是各部位共同作用結(jié)果，如遺傳背景差異，不同色素沉積效率和不同部位沉積效率差異，這些部位間存在復(fù)雜相關(guān)性。主成分分析（Principal component analysis，PCA）是考查多個變量間相關(guān)性的一種多元統(tǒng)計方法，利用降維思想將多個互相關(guān)聯(lián)的數(shù)值變量轉(zhuǎn)化成少數(shù)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，用較少變量解釋原始數(shù)據(jù)中大部分變異[5]。利用主成分分析法可降低多變量數(shù)據(jù)維度，并可根據(jù)特征根及累計貢獻(xiàn)率挖掘最具有代表性的膚色性狀及測定方法，指導(dǎo)適合生產(chǎn)實(shí)踐的測定方案，有效降低育種工作量[6]，提高膚色評估效率和準(zhǔn)確度。目前，家禽相關(guān)主成分分析法大多運(yùn)用于屠宰性狀分析[7-9]，對膚色分析研究鮮有報道。

本研究通過色差儀測定及數(shù)字圖像提取法評估屠宰前后麻黃雞各部位膚色，對比分析其表型關(guān)聯(lián)性與差異性，采用主成分分析法比較分析膚色數(shù)據(jù)，通過比較各部位膚色對整體膚色的貢獻(xiàn)率，挖掘出具有代表性膚色測定部位，提高膚色表型測定準(zhǔn)確性，明確具有代表性且可重復(fù)性高的膚色測定部位及膚色測定方法，建立更客觀準(zhǔn)確的皮膚顏色表型測定及表型描述方法，為黃羽肉雞膚色改良和屠宰產(chǎn)品質(zhì)量評定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物與飼養(yǎng)管理

實(shí)驗(yàn)動物為江豐麻黃雞G系，同一批次母雞319只，公雞87只，M3系母雞255只，公雞76只，共738只，分別在統(tǒng)一飼養(yǎng)條件下籠養(yǎng)，養(yǎng)殖過程中自由飲水和采食，合理光照。

1.2 指標(biāo)測定

飼養(yǎng)至70日齡，屠宰前利用3nh-NR20XE型色差儀（深圳市三恩時科技有限公司，下同），測定泄殖腔（泄殖孔上周皮膚）、脛部、翅下皮膚（翅根下方）顏色。色差儀開機(jī)后首先白板矯正，測定前撥開羽毛，每個部位固定1點(diǎn)，3次后取平均值，每次測定后色差儀旋轉(zhuǎn)90°。屠宰后，60℃熱水浸燙5 min，通過水銀溫度計觀測水溫，浸燙后脫毛機(jī)脫毛，人工拔毛后，利用色差儀測定泄殖腔、背部（尾椎部）、肩部、胸部、腿部、脛部、腹脂顏色，測定方法同上，測定前先用毛巾擦干，避免液體反光影響測定結(jié)果。測定后記錄L、a和b值，L值為亮度系數(shù)，表示從黑到白變化，a值表示從紅（+a）到綠（-a），b值表示從黃（+b）到藍(lán)（-b）變化。在攝影棚內(nèi)，利用Cannon EOS80 d數(shù)碼單反相機(jī)對雞體拍照記錄,測定過程中攝影棚（Travor LED小型攝影棚）內(nèi)光源固定，光源色溫為5226.85℃，相機(jī)曝光參數(shù)固定（光圈值f/5，ISO-400，曝光時間1/640 s）。

1.3 統(tǒng)計與分析

采用Excel 2019整理生成數(shù)據(jù)集，使用SPSS 22.0軟件分析麻黃雞皮膚黃度性狀主成分，分析前首先通過KMO和Bartlett球形度作適合性檢驗(yàn)，輸出各膚色性狀數(shù)據(jù)Spearman相關(guān)系數(shù)矩陣及顯著性水平，按照特征根≥1及累計方差貢獻(xiàn)率大于50%為要求篩選主成分，分析入選主成分特征根、貢獻(xiàn)率等，結(jié)果用（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）表示，選擇One-Way ANOVA分析顯著性，以P＜0.05為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，線性回歸分析利用逐步回歸方法。

照片數(shù)據(jù)處理方法參考Wu等研究方法[10]，見圖1。本研究首先根據(jù)照片中比色卡評分雞屠體感官，再通過Photoshop 22.0去除比色卡，調(diào)整圖片尺寸至533×800像素，便于后續(xù)分析。利用Python 2017.3.2調(diào)用CV2包的cv2.cvtColor函數(shù)將圖像轉(zhuǎn)換到HSV色彩空間，去除背景后，求取雞屠體整體HSV平均值。H表示色調(diào)，S表示飽和度，V表示亮度。

圖1 照片數(shù)據(jù)HSV值提取流程Fig.1 Flowchart of HSV extraction from photo data

2 結(jié)果與分析

2.1 屠宰前后各部位b值及HSV值統(tǒng)計描述

宰前各部位b值及HSV值見表1和圖2。

圖2 麻黃雞各部位b值及HSV值Fig.2 b value and HSV value of different parts of Mahuang chicken

表1 麻黃雞各部位b值統(tǒng)計Table 1 Statistical of b values of different parts of Mahuang chicken

由表1和圖2可知，宰前膚色b值變異較大，尤其是宰前脛色及翅下皮膚b值，標(biāo)準(zhǔn)差接近平均值，宰后各部位b值及S值較為穩(wěn)定。G系和M3系兩個家系間多個部位膚色b值差異不顯著（P＞0.05)，但兩個家系公母之間多個部位膚色b值差異顯著（P＜0.05）。

2.2 屠宰前后各部位b值與HSV值相關(guān)關(guān)系

屠宰前各部位b值及HSV值相關(guān)關(guān)系見表2。

表2 麻黃雞屠宰前后各部位b值相關(guān)關(guān)系Table2 Correlation between b values of different partsof Mahuang chickens before and after slaughtering

屠宰后各部位間b值存在極顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），如胸部和腿部b值（rp=0.424，P＜0.01），但屠宰后各部位b值與屠宰前各部位b值相關(guān)不顯著，S值與宰后各部位b值存在極顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。利用活體測定膚色b值對屠宰后各部位色度值作線性回歸，均未達(dá)到顯著水平。

2.3 人工感官評分與儀器測定b值相關(guān)關(guān)系

人工感官評分與儀器測定b值相關(guān)關(guān)系見表3。感官評分與屠宰后多個部位b值存在極顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），且與照片S值存在極顯著正相關(guān)（rp=0.674，P＜0.01），可能由于照片S值為整體平均值，相比于各部位單點(diǎn)測定的膚色b值，更接近肉眼所見整體顏色。感官評分與屠宰前各部位b值不存在相關(guān)性。

表3 麻黃雞各部位b值與感官評分間相關(guān)關(guān)系Table 3 Correlation between b value and manual evaluation in different partsof Mahuang chicken

2.4 屠宰后雞皮膚黃度值的主成分分析

利用SPSS22.0對738只雞14個部位b值作主成分分析，結(jié)果見表5。按照特征根值≥1要求，選取前4個主成分。第一主成分特征根為2.78，解釋總變異19.856%;第二主成分特征根為1.927，解釋總變異13.767%，第三主成分特征根為1.337，解釋總變異9.548%;第四主成分特征根為1.253，解釋總變異8.952%。前4個主成分方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)52.123%，可代表上述14個指標(biāo)所包含信息。

表4 麻黃雞各部位b值主成分分析結(jié)果Table 4 Results of principal component analysis of b valuein different partsof Mahuang chicken

根據(jù)確定的4個主成分，利用SPSS22.0軟件抽提因子數(shù)量，得到因子負(fù)荷矩陣，分析得到因子得分系數(shù)矩陣，并根據(jù)得分系數(shù)矩陣?yán)L制載荷圖，見圖4。入選主成分1、2、3和4特征根、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率及特征向量值見表5。

表5 麻黃雞各部位b值主成分統(tǒng)計結(jié)果Table 5 Statistical results of principal componentsof b value in different parts of Mahuang chicken

圖4 麻黃雞各部位b值載荷圖Fig.4 b valueload diagram of different partsof Mahuang chicken

由各指標(biāo)得分系數(shù)矩陣，得到入選4個主成分表達(dá)式。主成分1表達(dá)式為:Y1=0.1646x1+0.216x2+0.2245x3+0.2389x4+0.2104x5-0.0046x6+0.2082x7-0.0698x8-0.0513x9-0.048x10+0.0043x11+0.2041x12+0.0123x13+0.1982x14

主成分2表達(dá)式為:Y2=-0.1602x1-0.0825x2-0.1273x3-0.1271x4-0.1802x5-0.1111x6+0.0239x7+0.0213x8-0.0468x9+0.0627x10+0.2523x11+0.359x12+0.3477x13+0.2978x14

主成分3表達(dá)式為:Y3=0.1758x1+0.0681x2+0.0957x3+0.0394x4+0.0201x5+0.3913x6-0.0006x7+0.3447x8+0.4587x9+0.3801x10+0.0994x11-0.0065x12+0.2456x13-0.0663x14

主成分4表達(dá)式為:Y4=0.26x1+0.0993x2-0.2037x3-0.0435x4+0.0537x5+0.3259x6-0.0622x7-0.3071x8+0.005x9-0.4004x10+0.5063x11-0.0793x12+0.1382x13-0.1667x14

主成分1與多個部位宰后膚色b值正相關(guān)，而與宰前各部位膚色b值負(fù)相關(guān)，可將該主成分命名為宰后膚色因子。主成分2與照片S值、腹脂b值、感官評分正相關(guān)，可將該主成分命名為感官因子，主成分3與照片V值、H值、翅下皮膚b值正相關(guān)，可將該主成分命名為宰前膚色因子。

根據(jù)主成分1、主成分2、主成分3繪制的載荷圖顯示，宰前各部位膚色、宰后各部位膚色、照片提取的HSV值呈明顯聚類，而在PC1：PC3圖中，照片S值向宰后膚色b值靠近。說明各種方法測定結(jié)果及屠宰前后各部位膚色均有各自貢獻(xiàn)，而拍照與色差儀測定結(jié)果具有一致性。主成分1中，特征值最大的是肩部b值、胸部b值和背部b值，與相關(guān)性分析結(jié)果一致。表明肩部、胸部和背部可在一定程度上反映麻黃雞整體膚色。

3 討論與結(jié)論

畜禽重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳改良及其產(chǎn)品質(zhì)量評定，首先需對其準(zhǔn)確有效的表型測定和描述。隨黃羽肉雞生鮮上市政策的實(shí)施，黃羽肉雞膚色外觀性狀越來越受重視。以往測定或者描述麻黃雞膚色常常采用人工根據(jù)比色卡判斷，近年開發(fā)出色差儀進(jìn)行測定，色差儀同時顯示L值、a值和b值，3個值對皮膚黃度的意義目前仍不清楚。麻黃雞皮膚顏色差異主要體現(xiàn)在黃度上，因此色差儀測定應(yīng)主要針對b值研究，但L值和a值對屠體膚色性狀選育也具有參考意義。廖娟等研究發(fā)現(xiàn)，8項(xiàng)體尺指標(biāo)均與冠L值呈正相關(guān)（P＜0.05），冠a值和冠b值與各體尺指標(biāo)間均呈負(fù)相關(guān)[11]。徐振強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，同一部位L值和a值呈極顯著表型負(fù)相關(guān)（P＜0.01）[2]。因此，如何利用L值、b值和a值對皮膚顏色評估進(jìn)行更準(zhǔn)確的評估值得探討。采用攝像技術(shù)也可以確定黃羽肉雞膚色。吳靜文等研究發(fā)現(xiàn)，HSV值與肩部、腿部和胸部等存在顯著相關(guān)關(guān)系[10]，與本研究結(jié)果相符。本研究結(jié)果表明，相比色差儀單點(diǎn)測定的L、a和b值，通過數(shù)字照片提取整雞HSV值可能更接近肉眼觀感，且S值與感官評分有較高的相關(guān)系數(shù)。另外，數(shù)字圖像提取HSV值的方法用時短，便于自動化處理，可有效提高測定效率，值得進(jìn)一步研究。

考慮育種需要，在屠宰前獲得黃羽肉雞膚色數(shù)據(jù)可大幅節(jié)省育種成本。本研究分別測定屠宰前后膚色b值，但相關(guān)性分析及線性回歸分析結(jié)果表明，屠宰前膚色b值與屠宰后膚色b值不存在顯著相關(guān)關(guān)系，因而難以通過屠宰前膚色b值預(yù)測屠宰后膚色。

雞膚色分布不均勻，個體膚色測定部位仍需試驗(yàn)確定。本研究主成分分析結(jié)果表明，胸部b值、肩部b值和背部b值對整體膚色黃度方差貢獻(xiàn)率最高，可在一定程度上代表整體膚色黃度，但比例仍未達(dá)到?jīng)Q定性水平，因此利用色差儀測定膚色黃度仍需結(jié)合多部位測定。而脛部b值和宰前各部位b值對于整體膚色黃度方差貢獻(xiàn)率低，且與屠宰后各部位b值相關(guān)性較低，因此在膚色表型測定工作中，脛部測定數(shù)據(jù)無法完全反映整體膚色黃度，且上述部位在測定時易受糞便、絨毛、皮膚損傷等影響，測定的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性低，測定價值較低。

類胡蘿卜素使家禽皮膚由白變黃，但類胡蘿卜素在雞機(jī)體內(nèi)的沉積與吸收受BCO2、BCMO1、SCARB1、CD36等影響[12-13]。基因BCO2和BCMO1主要是對不同組織中類胡蘿卜素發(fā)揮氧化分解作用[13-14]，SCARB1和CD36主要與類胡蘿卜素吸收有關(guān)[15-16]。除受遺傳因素影響外，飼養(yǎng)管理、營養(yǎng)水平、雞體健康、屠宰方式等也對雞屠體皮膚顏色黃度產(chǎn)生影響[17-18]。因遺傳和非遺傳因素的影響，使黃羽肉雞皮膚黃色的表型測定存在困難。因此，研究確定雞膚色黃度表型測定十分必要。

綜上所述，利用色差儀測定膚色表型時可重點(diǎn)測定屠宰后胸部、肩部和背部；利用相機(jī)拍攝照片提取的S值更接近肉眼效果，可作為膚色黃度客觀描述指標(biāo)，為家禽皮膚黃度性狀評估提供新思路。