番鴨不同質(zhì)地蛋殼超微結(jié)構(gòu)及其與蛋殼強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)分析

梅慧靈 鄭定黔 趙邦哲 田若寧 陳 瑩 李 昂 連森陽 梅景良 吳 旭

(福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院(蜂學(xué)學(xué)院),福州 350002)

蛋殼是家禽產(chǎn)生的一種生物礦化殼,是蛋體與外界接觸的最外圍結(jié)構(gòu),由內(nèi)而外依次為:殼膜層、乳突層、柵欄層、晶體層和角質(zhì)層5個(gè)部分[1-5]。當(dāng)前,由于養(yǎng)殖方式的改變尤其是現(xiàn)代集約化封閉式舍飼或籠養(yǎng)的出現(xiàn),破殼蛋、軟殼蛋、沙殼蛋(也稱砂殼蛋)以及裂紋蛋等大幅增加,致使蛋殼不能完全發(fā)揮其應(yīng)有的作用,嚴(yán)重影響禽蛋品質(zhì)乃至養(yǎng)禽業(yè)的健康發(fā)展[6]。因此,研究蛋殼品質(zhì)的改善問題具有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生物學(xué)意義。

長(zhǎng)期以來,改善蛋殼品質(zhì)的研究主要是聚焦于飼養(yǎng)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)供給控制、蛋殼品質(zhì)調(diào)控候選基因以及蛋殼沉積形成機(jī)制差異等諸多方面[7-11],與此同時(shí),蛋殼超微結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究也已逐漸成為熱點(diǎn)。目前,關(guān)于蛋殼超微結(jié)構(gòu)及組成的研究主要集中在雞蛋方面[5-7,12],在鴨蛋方面的研究報(bào)道仍較少[13-14]。

番鴨原產(chǎn)于熱帶地區(qū),因其喜溫的特性,使其成為我國(guó)南方飼養(yǎng)比較多的水禽品種,然而有關(guān)其蛋殼的相關(guān)研究報(bào)道卻極少。李昂等[15]以白番鴨為研究對(duì)象,探究了其所產(chǎn)鴨蛋蛋殼氣孔數(shù)以及殼厚對(duì)出雛效果的影響;連森陽等[16]比較了白番鴨沙殼蛋與白殼蛋、青殼蛋蛋殼性狀對(duì)孵化效果的影響。條紋蛋(亦稱螺紋蛋)在番鴨蛋中也是頗為常見的一種蛋殼結(jié)構(gòu)異常蛋,其孵化率(64.3%)顯著低于正常蛋(88.5%)[17]。目前國(guó)內(nèi)外未見有番鴨正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼在超微結(jié)構(gòu)性狀上的比較研究報(bào)道,蛋殼超微結(jié)構(gòu)性狀與蛋殼強(qiáng)度(eggshell strengh,ESS)之間的關(guān)聯(lián)性如何亦屬未知。

因此,本試驗(yàn)以白羽番鴨為研究對(duì)象,通過觀察比較白色的正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼的超微結(jié)構(gòu),并分析蛋殼超微結(jié)構(gòu)性狀與蛋殼強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性,以期為番鴨不同質(zhì)地蛋殼的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性研究,以及為今后選育和改良提高番鴨蛋蛋殼質(zhì)量研究積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所用白殼蛋產(chǎn)自福建省莆田秀嶼番鴨育種場(chǎng)300日齡MB品系白羽番鴨。該番鴨為籠養(yǎng),按常規(guī)方法管理,飼養(yǎng)條件相同。產(chǎn)蛋當(dāng)天隨機(jī)采集白色的正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋各200枚,其中:長(zhǎng)徑為61.5～63.5 mm、寬徑為45.5～46.5 mm,在照蛋器光照下能顯示顏色均勻、無沙質(zhì)點(diǎn)和條紋的鴨蛋即為正常蛋;沙質(zhì)點(diǎn)分布面積大于蛋殼表面40%的為沙殼蛋;整個(gè)蛋殼分布有多條明暗相間螺旋條紋的為條紋蛋。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蛋殼質(zhì)量常規(guī)測(cè)定

將鴨蛋運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后,除去蛋表面的臟污,對(duì)完好無損的3種蛋分別加以編號(hào)。用電子天平[賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司]對(duì)每枚蛋進(jìn)行稱重;用速讀式游標(biāo)卡尺(東菀三量量具有限公司)測(cè)量蛋的長(zhǎng)徑和寬徑,計(jì)算蛋形指數(shù)(egg shape index,ESI);用蛋殼強(qiáng)度測(cè)定儀(EFG-0503,日本Robotmation公司)測(cè)定蛋殼強(qiáng)度。然后將每枚蛋分為兩半,除去蛋中內(nèi)容物(包括殼膜),沖洗干凈后收集蛋殼,置于5%乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA-Na2)溶液中浸泡20 min,用刷子除去蛋殼外表層的角質(zhì)層后即為鈣化殼,置烘箱于45 ℃下烘干,再對(duì)每枚蛋的鈣化殼進(jìn)行稱重,即得鈣化殼重(calcified shell weight,CSW)。將鈣化殼依蛋殼長(zhǎng)徑方向分成5個(gè)部位,依次為大頂、大區(qū)、赤道、小區(qū)和小頂,用螺旋測(cè)微器(東菀三量量具有限公司)測(cè)量每個(gè)部位的厚度,5個(gè)部位厚度的平均值即為該枚蛋殼的鈣化殼厚度(calcified shell thickness,CST)。最后,將這些蛋殼置于-70 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 蛋殼超微結(jié)構(gòu)觀測(cè)

在1.2.1蛋殼質(zhì)量常規(guī)測(cè)定的基礎(chǔ)上,選取鈣化殼厚度相近的正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼各12枚,分別作為3種不同質(zhì)地蛋殼的試驗(yàn)組,每組設(shè)12個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1枚蛋殼。將這3組蛋殼從-70 ℃冰箱中取出,隨后用酒精進(jìn)行浸泡和去污處理,再使用無水乙醇清洗后晾干,保存?zhèn)溆谩?/p>

3組蛋殼分別逐個(gè)取其赤道部各一塊(1 cm×1 cm)作為樣品,并做好標(biāo)注。將每個(gè)蛋殼樣品分成小碎塊,各取3個(gè)小塊作為每個(gè)蛋殼的測(cè)試材料。將每一小塊蛋殼按外表面、內(nèi)表面和橫斷面的順序黏于觀測(cè)臺(tái)上,噴金。使用S3400N型掃描電鏡觀察蛋殼各個(gè)區(qū)域的超微結(jié)構(gòu),拍照。

測(cè)定乳突層厚度(mastoid layer thickness,MLT)和乳突間隙(mastoid gap,MG)。乳突層厚度為相鄰乳突底部交界處最低點(diǎn)到乳突結(jié)節(jié)頂點(diǎn)的距離,乳突間隙為2個(gè)相鄰乳突結(jié)節(jié)頂點(diǎn)之間的距離。各測(cè)量3個(gè)不同位置的乳突層厚度和乳突間隙,各取其平均值。計(jì)算有效厚度(effective thickness,ET),這里的有效厚度是指不包括乳突層的鈣化殼厚度。

在放大100倍顯微鏡下測(cè)定視野內(nèi)蛋殼乳突大小。平均乳突大小(average mastoid size,AMS)以乳突錐體基底部直徑或?qū)挾萐表示,計(jì)算公式為:

S=L/N。

式中:L為視野內(nèi)一排乳突錐體的總寬度;N為乳突錐體的個(gè)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用Excel 2016對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理;運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中,用Z分?jǐn)?shù)檢驗(yàn)剔除差異過大的數(shù)據(jù)(Z分?jǐn)?shù)大于3或小于-3的數(shù)據(jù)為需要剔除的數(shù)據(jù)),用單因素方差分析(one-way ANOVA)統(tǒng)計(jì)3組蛋殼之間蛋殼品質(zhì)指標(biāo)的差異,用雙變量相關(guān)分析統(tǒng)計(jì)各個(gè)蛋殼品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性,結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,以P<0.05為差異顯著判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種不同質(zhì)地蛋殼質(zhì)量性狀的比較

對(duì)3種蛋殼的質(zhì)量性狀指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見表1。蛋殼強(qiáng)度在3種蛋之間差異顯著(P<0.05),表現(xiàn)為正常蛋>沙殼蛋>條紋蛋;蛋形指數(shù)、鈣化殼厚度和鈣化殼重在3組間差異均不顯著(P>0.05)。

表1 蛋殼質(zhì)量性狀測(cè)定結(jié)果

對(duì)3種蛋殼的質(zhì)量性狀指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果見表2。3種蛋的蛋形指數(shù)、鈣化殼厚度及鈣化殼重與蛋殼強(qiáng)度之間的相關(guān)性均不顯著(P>0.05)。

表2 蛋殼質(zhì)量性狀相關(guān)性分析結(jié)果

2.2 3種蛋殼的超微結(jié)構(gòu)

2.2.1 蛋殼外表面和內(nèi)表面的超微結(jié)構(gòu)

如圖1所示,正常蛋蛋殼外表面皸裂較少,裂紋較淺,顯得比較平整;分布的氣孔數(shù)量少,直徑小而淺(圖1-A);沙殼蛋蛋殼外表面皸裂略多,深度略深,局部裂紋已連成網(wǎng)狀,表觀顯得不平整;分布的氣孔較多,直徑大且深(圖1-B);條紋蛋蛋殼外表面皸裂密集且較深,裂紋間連通形成的網(wǎng)絡(luò)較明顯,表觀凹凸不平;分布的氣孔較少且較小(圖1-C)。此外,條紋蛋蛋殼外表面分布有眾多大小不等的顆粒狀突起,正常蛋和沙殼蛋蛋殼較少見。

A、B和C分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼外表面;D、E和F分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼內(nèi)表面;G、H和I分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼橫斷面。

正常蛋蛋殼內(nèi)表面纖維密集,主次分支清晰,纖維按層次呈直線狀縱橫交錯(cuò),且同一層次的纖維方向比較一致有序,整體纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)平面感較強(qiáng)(圖1-D);沙殼蛋蛋殼內(nèi)表面纖維疏松凌亂,主次分支不清晰,結(jié)構(gòu)層次性不佳,纖維間空隙較多,可見眾多乳突的頂端侵入纖維層中形成乳突結(jié)節(jié)(圖1-E);條紋蛋蛋殼內(nèi)表面纖維分布較沙殼蛋更為稀少,走向也雜亂無序,主次分支不明,纖維間有明顯間隙,可見到每個(gè)乳突的乳突結(jié)節(jié),甚至可觀察到纖維層下部分乳突頂部的樣貌(圖1-F)。

2.2.2 蛋殼橫斷面的超微結(jié)構(gòu)

正常蛋蛋殼橫斷面較平整,整體結(jié)構(gòu)致密,乳突錐體小且突出,乳突單元排列緊密,大小均一,乳突層與殼膜內(nèi)層連接較緊密(圖1-G);沙殼蛋蛋殼橫斷面凹凸不平,其乳突錐體較大,各乳突單元排列不甚整齊,有個(gè)別畸形乳突單元存在于正常乳突單元之間,使得乳突間縫隙加大(圖1-H);條紋蛋蛋殼橫斷面平整性極差,乳突錐體大小不均,各乳突單元排列不整齊,乳突層厚度占蛋殼橫斷面整體的比例比正常蛋、沙殼蛋的大(圖1-I)。此外,沙殼蛋和條紋蛋蛋殼的乳突層與殼膜內(nèi)層連接均不緊密。正常蛋蛋殼乳突錐體之間排列整齊性最好,乳突間隙較小,乳突錐體大小較為均一,乳突層厚度較小(圖1-G);沙殼蛋蛋殼乳突錐體大小相對(duì)于正常蛋而言,明顯瘦小,乳突間縫隙有所增大,乳突錐體排列開始出現(xiàn)疏松現(xiàn)象,乳突層厚度有所增加(圖1-H);條紋蛋蛋殼乳突錐體排列十分疏松,乳突間的縫隙明顯擴(kuò)大,各乳突錐體變得細(xì)長(zhǎng),乳突層更厚(圖1-I)。

如圖2所示,鈣化殼的最外層是晶體層,3種蛋殼晶體層的晶體排布均較為雜亂。正常蛋蛋殼的晶體層較平整,大部分晶體生長(zhǎng)方向與蛋殼表面垂直,晶體排列緊密,晶格棱角分明(圖2-A);沙殼蛋蛋殼的晶體層平整性略差,僅少部分晶體生長(zhǎng)方向與蛋殼表面垂直,晶格棱角不分明(圖2-B);條紋蛋蛋殼的晶體層排列疏松,大量小塊晶體堆積分布,與柵欄層之間連接不緊密(圖2-C)。

A、B和C分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼晶體層;D、E和F分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼柵欄層;G、H和I分別表示正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼乳突層頂部。

晶體層之下是柵欄層,3種蛋殼的柵欄層均呈明顯的波浪形起伏。進(jìn)一步放大倍數(shù)觀察,可見正常蛋蛋殼柵欄層的塊狀晶體具有3種亞超微結(jié)構(gòu)形式:一種是與蛋殼表面平行的多層板狀結(jié)構(gòu),每層小板晶體致密平滑,厚度約50 nm,層間結(jié)合緊密,由許多小板晶體單元相互層疊在一起構(gòu)成一個(gè)大晶體,大晶體間有少量氣孔洞,這種晶體結(jié)構(gòu)較為多見;另一種是塊狀晶體結(jié)構(gòu),其上存在多種方解石解理,許多塊狀晶體單元相互連接在一起構(gòu)成一個(gè)大的單晶,大晶體間分布有少量氣孔洞,這種晶體結(jié)構(gòu)也較常見;再一種是無定形晶體,呈顆粒狀,許多顆粒狀晶體單元也可構(gòu)成一個(gè)大的單晶,這種晶體結(jié)構(gòu)較少見(圖2-D)。沙殼蛋蛋殼柵欄層的多層板狀結(jié)構(gòu)不明顯,小晶體呈不定形結(jié)構(gòu),可見不平行的層疊狀紋理,由小晶體構(gòu)成的大晶體排列不規(guī)則,斷面不整齊,大晶體間可見較多氣孔洞(圖2-E)。條紋蛋蛋殼的柵欄層基本上也是由多層平行的小板晶體單元組成,晶面呈多方向排列,且夾雜較多非板狀結(jié)構(gòu)晶體;小板晶體較易破碎,斷面不整齊,層疊狀的大單晶較少見,氣孔洞較多(圖2-F)。

正常蛋蛋殼乳突層頂部質(zhì)地致密,與纖維層連接較好,乳突錐體上有少量小的氣孔洞(圖2-G);沙殼蛋蛋殼乳突層頂部由顆粒狀霰石構(gòu)成,結(jié)構(gòu)致密性較差,與纖維層連接不緊密,乳突錐體上有較多大小不一的氣孔洞(圖2-H);條紋蛋蛋殼乳突層頂部和周邊組織結(jié)構(gòu)松散,整體致密性差,與纖維層的連接不夠緊密,連接部有大量方塊狀霰石散布,乳突錐體上有許多小的氣孔洞(圖2-I)。

通過對(duì)3種蛋殼超微結(jié)構(gòu)的量化統(tǒng)計(jì)分析可知(表3),3種蛋殼鈣化殼厚度和平均乳突大小均無顯著差異(P>0.05);沙殼蛋和條紋蛋蛋殼乳突間隙均顯著高于正常蛋蛋殼(P<0.05),但沙殼蛋和條紋蛋蛋殼之間差異不顯著(P>0.05);在乳突層厚度和有效厚度的性狀上,各組之間均存在顯著差異(P<0.05)。

表3 3種蛋殼超微結(jié)構(gòu)的比較

2.3 蛋殼超微結(jié)構(gòu)性狀相關(guān)性分析

蛋殼超微結(jié)構(gòu)性狀相關(guān)性分析結(jié)果見表4。3種蛋殼的有效厚度與蛋殼強(qiáng)度均呈顯著正相關(guān)(P<0.05),其相關(guān)系數(shù)分別為0.693、0.743和0.657,這表明有效厚度在一定程度上影響蛋殼強(qiáng)度;3種蛋殼的乳突層厚度與蛋殼強(qiáng)度均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),其相關(guān)系數(shù)分別為-0.868、-0.856和-0.837,這表明蛋殼的乳突層厚度與蛋殼強(qiáng)度的關(guān)系更為緊密,乳突層厚度越小,其蛋殼強(qiáng)度就越大;3種蛋殼的乳突間隙與蛋殼強(qiáng)度也均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),其相關(guān)系數(shù)分別為-0.736、-0.764和-0.781,這表明乳突間隙在很大程度上與蛋殼強(qiáng)度相關(guān)聯(lián),乳突間隙越大,其蛋殼強(qiáng)度就越小;3種蛋殼的鈣化殼厚度和平均乳突大小與蛋殼強(qiáng)度的相關(guān)性均不顯著(P>0.05)。

表4 蛋殼超微結(jié)構(gòu)性狀相關(guān)性分析結(jié)果

3 討 論

3.1 蛋殼強(qiáng)度與蛋殼品質(zhì)的關(guān)系

禽類的蛋殼是一種礦化殼,因其具有高度的密閉性、隔絕性和抗壓性,成為禽蛋的天然保護(hù)殼,能保護(hù)其內(nèi)容物不受到破壞,尤其是有效限制了微生物對(duì)其內(nèi)容物的污染,使禽蛋可以較長(zhǎng)時(shí)間保存;另外,其具有的多孔性也有利于卵生禽類胚胎在體外發(fā)育時(shí)可以順利進(jìn)行氣體交換和水分蒸發(fā)[1,18]。蛋殼的質(zhì)量性狀主要包括蛋形指數(shù)、蛋殼強(qiáng)度、蛋殼韌度、蛋殼厚度、蛋殼比例、蛋比重及蛋殼顏色等,這些性狀基本上構(gòu)成了蛋殼的結(jié)構(gòu)屬性,共同影響著蛋殼品質(zhì)[7]。隨著研究的不斷深入,研究者逐漸將目光聚焦到蛋殼強(qiáng)度與蛋殼品質(zhì)的相互關(guān)系上,并認(rèn)為蛋殼強(qiáng)度是影響蛋殼品質(zhì)的主要因素[6,8,19]。因此,研究者將研究重心轉(zhuǎn)向了蛋殼強(qiáng)度的影響因素上,并發(fā)現(xiàn)蛋殼強(qiáng)度是取決于蛋殼物質(zhì)變量和結(jié)構(gòu)變量的一個(gè)綜合屬性。結(jié)構(gòu)變量包括蛋殼的厚度、蛋殼表面物質(zhì)的分布以及蛋的大小和形狀等因素,這些因素對(duì)蛋殼強(qiáng)度有一定影響[8],如章世元等[7]發(fā)現(xiàn)蛋殼強(qiáng)度是與蛋殼的結(jié)構(gòu)屬性不同相關(guān)聯(lián)的,但鄒劍敏等[20]認(rèn)為蛋殼強(qiáng)度變化與蛋殼厚度的變化無關(guān)。因此,為了排除厚度這一不確定因素的干擾,本試驗(yàn)選取了番鴨厚度相似的3種不同質(zhì)地蛋殼來進(jìn)行相關(guān)研究。

對(duì)蛋殼質(zhì)量性狀進(jìn)行研究的結(jié)果表明,厚度相似的這些番鴨蛋蛋殼其蛋殼強(qiáng)度在正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋三者間差異顯著,而蛋形指數(shù)、鈣化殼厚度和鈣化殼重在三者間差異均不顯著。由此可見,對(duì)于厚度相似的蛋殼,不同質(zhì)地會(huì)顯著影響到蛋殼強(qiáng)度,但對(duì)蛋形指數(shù)和鈣化殼重的影響并不顯著。同時(shí),本研究還發(fā)現(xiàn)厚度相似的蛋殼其蛋形指數(shù)和鈣化殼重與蛋殼強(qiáng)度的相關(guān)性均不顯著,這說明在鈣化殼厚度相似的情況下,與蛋殼強(qiáng)度變化密切相關(guān)的不是蛋形指數(shù)和鈣化殼重,而是蛋殼的其他結(jié)構(gòu)屬性。目前,大多數(shù)研究者認(rèn)為蛋殼的超微結(jié)構(gòu)對(duì)蛋殼強(qiáng)度具有重大影響,并進(jìn)行了廣泛而深入的研究[6,7,21]。因此,為了探究番鴨蛋蛋殼質(zhì)地對(duì)蛋殼強(qiáng)度的影響機(jī)理,本文在超微結(jié)構(gòu)水平上對(duì)其展開了初步研究。

3.2 蛋殼超微結(jié)構(gòu)對(duì)蛋殼強(qiáng)度的影響

蛋殼的結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外一般有5層,但在本研究中通過掃描電鏡觀察到,3種質(zhì)地的番鴨蛋蛋殼其超微結(jié)構(gòu)均為4層,由內(nèi)而外依次為殼膜層、乳突層、柵欄層和晶體層。這里的殼膜層應(yīng)是殼膜內(nèi)層。通常情況下,殼膜有2層,即殼膜外層和殼膜內(nèi)層。由于殼膜內(nèi)層與乳突結(jié)節(jié)緊密嵌合在一起較難剝離,因此在處理樣品制作鈣化殼時(shí)被剝離的殼膜是殼膜外層,而在掃描電鏡下觀察到的蛋殼內(nèi)表面纖維組織是屬于殼膜內(nèi)層的結(jié)構(gòu)。本研究中未明顯觀察到晶體層之外的角質(zhì)層,因其在樣品清洗處理時(shí)已基本被去除。因此,本研究中觀察到的蛋殼橫斷面的4層結(jié)構(gòu)與其他禽類蛋殼的相應(yīng)層次構(gòu)成是一致的[1,6,7,19,22]。然而,番鴨蛋蛋殼在不同層次上的超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)于3種蛋之間是存在差異的,沙殼蛋和條紋蛋蛋殼的外表面不平整,皸裂較正常蛋蛋殼多且深,氣孔也較多,在條紋蛋蛋殼外表面尚分布有更多大小不等的顆粒狀突起;沙殼蛋殼膜內(nèi)層纖維較疏松凌亂,纖維間空隙較多,條紋蛋殼膜內(nèi)層纖維分布較沙殼蛋更為稀少,纖維間有明顯間隙;沙殼蛋和條紋蛋蛋殼的橫斷面(柵欄層和晶體層占大部分)的平整性及致密度都更差,乳突錐體較小,乳突單元排列不緊密不整齊且大小不均,乳突層與殼膜層聯(lián)系也更加不緊密。番鴨3種蛋殼在超微結(jié)構(gòu)上存在的這種差異,應(yīng)該是這3種蛋殼在結(jié)構(gòu)屬性上表現(xiàn)出不同質(zhì)地的內(nèi)在原因。

本研究也觀察到3種蛋蛋殼強(qiáng)度的高低與蛋殼在超微結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)是相一致的,且與現(xiàn)有的大部分研究報(bào)道[23-25]相符合。為進(jìn)一步探討蛋殼超微結(jié)構(gòu)與蛋殼強(qiáng)度之間的關(guān)系,以及不同層次超微結(jié)構(gòu)對(duì)蛋殼強(qiáng)度的影響程度,本文尚對(duì)3種蛋殼的超微結(jié)構(gòu)性狀與蛋殼強(qiáng)度進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)三者的乳突層厚度、乳突間隙及有效厚度與蛋殼強(qiáng)度均存在相關(guān)性,其中乳突層厚度和乳突間隙與蛋殼強(qiáng)度均呈顯著負(fù)相關(guān),有效厚度與蛋殼強(qiáng)度呈顯著正相關(guān),說明在超微結(jié)構(gòu)層面上乳突層厚度、乳突間隙及有效厚度的變化與蛋殼強(qiáng)度的增減高度相關(guān)。在3組相關(guān)系數(shù)中,乳突層厚度與蛋殼強(qiáng)度間的這組數(shù)據(jù)的絕對(duì)值最接近1,說明蛋殼的乳突層厚度與蛋殼強(qiáng)度的關(guān)系更為緊密,乳突間隙次之。從3種蛋殼超微結(jié)構(gòu)層次上的變化也可發(fā)現(xiàn),隨著正常蛋、沙殼蛋和條紋蛋蛋殼的乳突層厚度依次顯著增厚,乳突間隙逐漸變大,3種蛋的蛋殼強(qiáng)度顯著遞減。蛋殼厚度相似的番鴨蛋蛋殼強(qiáng)度與超微結(jié)構(gòu)間的這種變化規(guī)律,與章世元等[7]的研究結(jié)果也是相一致的。

關(guān)于不同層次超微結(jié)構(gòu)中哪一層是對(duì)蛋殼強(qiáng)度起主要決定作用,目前研究者的觀點(diǎn)并不統(tǒng)一,有的認(rèn)為是柵欄層[18,26],有的認(rèn)為是乳突層[27],而Bain[8]則發(fā)現(xiàn)乳突層對(duì)蛋殼的硬度特性沒有起貢獻(xiàn)作用,并得到Carnarius等[28]的研究證實(shí)。因此,Bain[8]后來提出了有效厚度(即從柵欄柱融合點(diǎn)到角質(zhì)層外緣的距離)這一概念,認(rèn)為有效厚度才是評(píng)價(jià)蛋殼強(qiáng)度的最合適指標(biāo)。有效厚度的概念已為研究者所接受和應(yīng)用[18,29],但國(guó)內(nèi)也有學(xué)者將有效厚度稱為有效層厚度[30],因此這里暫且將有效厚度所包含的柵欄層與角質(zhì)層之間的諸層一起統(tǒng)稱為有效層。大量的相關(guān)研究結(jié)果已表明,蛋殼中的有效層是蛋殼鈣化的主要部分,也是與蛋殼強(qiáng)度關(guān)系最密切的部分。因而實(shí)際上,有效厚度是剔除乳突層后的鈣化殼厚度。本研究亦發(fā)現(xiàn),有效厚度與番鴨的蛋殼強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為,有效層的內(nèi)在強(qiáng)度主要是取決于乳突層的穩(wěn)定性以及方解石柱狀結(jié)構(gòu)交叉的程度和碳酸鈣的密度[28]。因此總的來說,在超微結(jié)構(gòu)層面上,乳突層厚度、乳突間隙和有效厚度共同對(duì)蛋殼強(qiáng)度產(chǎn)生重大影響。

4 結(jié) 論

① 厚度相似的3種番鴨蛋蛋殼其蛋殼強(qiáng)度存在顯著差異,超微結(jié)構(gòu)也存在顯著差異,其中乳突層厚度和乳突間隙與蛋殼強(qiáng)度均呈顯著負(fù)相關(guān),有效厚度與蛋殼強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。

② 在蛋殼的超微結(jié)構(gòu)層面上,乳突層厚度、乳突間隙及有效厚度是影響蛋殼強(qiáng)度的主要因素。