2. 西南大学食品科学学院，重庆 400715
2. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
光作为重要的环境因素，影响着动物的昼夜节律、免疫、生长、行为、繁殖等生理活动[1-2]。尽管有不少光照节律对动物影响方面的研究，但结果不尽一致。Olanrewaju等[3]发现，光照不仅影响生理应激指标如皮质酮和葡萄糖浓度，还影响着体重和部分血液生化指标。Erdem等[4]指出，处于24L∶0D光照节律下的鸭日增重和胴体性状较16L∶8D光照节律下更好。Sun等[5]研究表明，较强的光照会造成家兔的第一次受精到第二次生殖期间的体重显著降低。Bruininx等[1]发现，在23L∶1D光照节律下，猪的能量代谢能力改善，维持所需的能量减少，从而提高了ADG。Wideman和Murphy[6]的报告称，长期的光照降低了大鼠的采食量、饮水量和褪黑素水平，并增加了大鼠易怒性和兴奋性。
近50年来，动物福利受到越来越多的关注，形成了一个新的学科体系。动物福利是指动物在环境中自由、舒适地生活。动物行为有8种：自卫、反应、摄食、适应、探索、领地、协调和休息[7]。Alfonso-Carrillo等[8]提出的一系列客观指标可用于衡量行为。然而，当动物感到压力或福利状况不理想时，它们会表现出更多的异常刻板行为，这些行为是重复的、机械的，没有明显的目标或功能[9]。据报道，试验兔的刻板行为包括过度梳理毛发、空口咀嚼、咬或舔笼子内部以及在笼子里挖洞[10]。
家兔在生物学分类上属于哺乳类兔形目兔科动物，昼伏夜出，喜欢闻嗅和探索，但又胆小易惊。在现代集约化生产中，肉兔生活在兔笼中，采光、饲养、管理和人类活动改变了它的自然生活节奏。目前，光对兔的影响主要集中在繁殖上[5, 11]，关于生长性能、肉品质和福利的研究很少。本试验旨在研究光照节律对肉兔生长性能、血清生化指标、肉品质和福利的影响，探索肉兔养殖中适宜的光照制度。
1 材料与方法 1.1 试验动物与试验设计试验采用单因子试验设计，选取135只35日龄断奶伊拉父母代公兔，随机分为3组，每组45只，15个重复，每笼(50 cm×50 cm×40 cm)3只。兔舍的窗户上挂有遮光窗帘，所有光线都来自定时器控制的LED灯管。将3个处理组分别置于不同房间的不同光照下：12 h光暗循环(12L∶12D)、24 h的连续光照(24L)和24 h连续黑暗(24D)，光照强度为100 lx。饲料的营养成分见表 1。
|
表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diets (air-dry basis) |
试验前，对兔舍进行彻底清洁和严格消毒。在试验过程中，肉兔自由采食，自由饮水。根据兔场管理制度，定期对设施和地面进行清洁消毒。
1.3 测定指标与方法1.3.1 生长性能 分别于试验第0、21、35天早晨称重，每天记录饲料摄入量，计算平均日采食量(ADFI)、平均日增量(ADG)和饲料转化率(FCR)。
1.3.2 屠宰性能 试验结束时，每组选择15只肉兔(1只/笼)。按照国内屠宰场的程序屠宰肉兔，按照世界家兔科学协会的标准[12]来分割胴体。对胴体、头、皮、肩胛骨脂肪、肾周脂肪、腹部脂肪、心、肝、肺、脾、肾、胸腺、胃和盲肠等进行称重，并以占活重(相对重量)的百分比来表示。
1.3.3 血清生化指标 屠宰前，从心脏采集血液5 mL，然后以3 500 r·min-1的速度离心15 min，用移液枪把血清转移至1.5 mL离心管，并在-80 ℃冰箱中保存。采用奥林巴斯AU400全自动生化分析仪测定血清丙氨酸转氨酶(ALT)、天门冬氨酸转氨酶(AST)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素(BU)、葡萄糖(GLU)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、甘油三酯(TG)、钙(Ca)和磷(P)的含量。
1.3.4 肉品质 从屠宰后肉兔的胴体中取出背最长肌，在4 ℃下保存24 h。
pH：由手持式pH直测仪(德国pH星Matthaus)测定。测量前，将电极插入pH 4.6和pH 7缓冲液中，校准pH仪读数，在测量肌肉温度后，调节pH计温度，然后开始测量。
肉色：使用色度计(美国HunterLab UltraScan PRO)测定L*、a*和b*，至少3次。具体参数：光圈(25.4 mm/13 mm/7 mm)、日光灯(D65)、光分布(d/8)和标准观察角(10°)。
熟肉率：将样品放入密封的塑料袋中煮至内部温度达到80 ℃后，迅速用流水冷却至室温。从包装袋中取出肉样，用滤纸吸收表面水分，然后称重。熟肉率(%)=蒸煮后重量/蒸煮前重量×100。
失水率：称取5 g样品于离心管中，置于离心机中，8 000 r·min-1下离心30 min后，取出，用滤纸吸干表面水分后称重，计算失水率。每个样品平行测定2次，求平均值。
剪切力：将测完熟肉率的肉冷却至室温后切成横截面为1 cm×1 cm的长方体，最后用嫩度仪(GR-150，美国)测定剪切力。每个样本至少3个重复。
1.3.5 肌肉常规营养成分 根据AOAC[13]的方法测定样品的干物质(930.15)、粗蛋白质(988.05)、粗脂肪(920.39)和粗灰分(942.05)。
1.3.6 行为 每间兔舍里都安装了4台海康威视4K星光摄像机，这些摄像机带有夜视功能。相机的原始信息以图像文件的形式保存在硬盘上。收集第3周和第5周的第5天的24 h图像文件，并选择每小时的前4 min进行观察，行为的定义参照Alfonso-Carrillo等[8]的方法。观察期间记录进食、饮水、躺、自我修饰、社交、运动等行为，每种行为的持续时间和频率都以占总观察值的百分比表示。
1.4 统计分析数据经Excel软件处理后，采用SPSS22.0统计软件进行单因素方差分析，用Tukey-HSD进行多重比较。P < 0.05表示差异显著，P < 0.01表示差异极显著。
2 结果 2.1 光照节律对肉兔生长性能的影响由表 2可知，3种光照节律下，试验第0、21和35天，各个处理组的体重(BW)和ADG无显著差异(P>0.05)。在21~35 d和0~35 d，24D组兔的ADFI显著高于12L∶12D组(P < 0.05)。在21~35 d，24D组兔的FCR显著高于12L∶12D和24L组(P < 0.05)，但在0~35 d各组间差异不显著(P>0.05)。
|
|
表 2 光照节律对肉兔生长性能的影响(n=45) Table 2 Effect of lighting rhythm on growth performance of rabbits(n=45) |
由表 3可知，头、腹部脂肪、盲肠、肝、肾、脾和胸腺的器官指数没有显著差异(P>0.05)。24D组的半净膛率、胃、肺器官指数均显著高于12L∶12D组(P < 0.05)，其中半净膛率在各个处理组中最高(P < 0.01)。而24L肩胛骨脂肪和肾周脂肪指数极显著高于24D组(P < 0.01)，皮重最低(P < 0.01)。
|
|
表 3 光照节律对肉兔屠宰性能的影响(n=45) Table 3 Effect of lighting rhythm on carcass characteristics of rabbits(n=45) |
与24L组肉兔相比，24D组的TP(P < 0.01)、ALB(P < 0.01)、GLU(P < 0.01)和BU浓度(P < 0.05)显著降低(表 4)。与对照组相比，24D组的TP、ALB、BU浓度没有显著性差异(P>0.05)，GLU显著降低(P < 0.05)。24L组的TP、GLU和BU浓度与对照组无显著性差异(P>0.05)，而ALB浓度极显著高于对照组(P < 0.01)。就ALT、CK、TC、LDL、HDL、TG、Ca和P浓度而言，3组之间没有显著性差异(P>0.05)。
|
|
表 4 光照节律对血清生化指标的影响(n=45) Table 4 Effect of lighting rhythm on serum biochemical indexes of rabbits(n=45) |
如表 5所示，24L和24D组肉兔肌肉pH和熟肉率均极显著高于对照组(P < 0.01)，而在24L和24D两组间并无显著性差异(P>0.05)。24L和24D组的失水率都极显著高于对照组(P < 0.01)，且24L组的失水率最高(P < 0.01)。但L*、a*、b*、剪切力和肌肉常规营养成分差异不显著(P>0.05)。
|
|
表 5 光照节律对背最长肌肉品质和常规营养指标的影响(n=45) Table 5 Effect of lighting rhythm on meat quality and nutrition component of longissimus muscles(n=45) |
表 6显示了3组在不同行为上所占的时间百分比。躺的行为占总时间的50%左右，组间无差异(P>0.05)。与12L∶12D和24L组相比，24D组肉兔坐的时间显著降低(P < 0.05)，而自我修饰、直立(P < 0.05)和食粪行为(P < 0.01)时间显著升高，而12L∶12D组与24L组间的这几种行为无显著性差异(P>0.05)。从表 7可以看出，光照显著改变了肉兔运动、坐、直立、站立、啃咬行为的频率，其中24D组的坐、啃咬行为频率较低，运动、直立、站立行为频率较高(P < 0.05)。而24L组和12L∶12D组的运动、坐、直立、啃咬等行为频率相似(P>0.05)。
|
|
表 6 光照节律对行为持续时间的影响(n=45) Table 6 Effect of lighting rhythm on the percentage of duration in different behaviors(n=45) |
|
|
表 7 光照节律对行为频率的影响(n=45) Table 7 Effect of lighting rhythm on the percentage of frequency happened in different behaviors(n=45) |
近年来，光照节律对动物的影响得到了越来越多人的关注。Bruininx等[1]指出，缩短光照(8L∶16D对23L∶1D)可降低猪的ADFI和ADG，但不影响FCR。Olanrewaju等[14]发现，与常规/间歇(2 h光、2 h暗交替)光周期相比，短/非间歇光周期(第8天至第48天为8L∶16D，第49天至第56天为23L∶1D) 可降低肉鸡的BW、ADFI和ADG。然而，Wideman和Murphy[6]指出，12L∶12D和24D组大鼠的ADFI较高，FCR低于24L组。Stoynev和Ikonomov[15]的研究表明，持续的光照减少了大鼠的食物和水的摄入。本试验结果表明，24D组肉兔21~35和0~35 d的ADFI和21~35 d的FCR升高，与上述研究不一致, 其原因可能在于动物的生活习性不同，猪和鸡在黑暗中视力较差，采食量相应较少[1, 16]; 与猪和鸡相反，家兔和老鼠在夜间则更加活跃，这可能是本研究中24D组的ADFI较高，而BW和ADG与其他组没有显著差异的原因，这与Mustonen等[17]在大鼠上的研究相一致。
研究表明，在长光周期下饲养的肉鸡[18-19]、大鼠[6]和小鼠[20]出现了更多的内脏脂肪，本研究也得到了类似的结果。其原因在于长光照降低了动物的活动幅度[2, 21]，抑制了褪黑素的分泌[22-23]，导致内脏脂肪增多[24-25]。此外，褪黑素的分泌也影响皮毛的发育[11]。在本研究中，24L组长光周期下肉兔皮毛的相对重量减少。Yang等[19]发现, 4L∶4D光周期中肉鸡的内脏重和全净膛重较24L光周期的高。在本研究中，24D组的半净膛率高于24L和12L∶12D组，与Yang等[19]的结果相一致。然而，本研究中肉兔头、盲肠、肝、肾、脾和胸腺等器官指数没有显著差异，这与Downs等[26]和Abreu等[27]在肉鸡上的研究结果部分一致。
在本研究中，24D组的血清葡萄糖浓度降低。其原因在于：一方面，褪黑素水平在黑暗中增加，降低血糖浓度[28]；另一方面，兔更能适应黑暗的环境。Puppe等[29]的研究表明，在熟悉的住房环境中仔猪的血糖水平低于在不熟悉的住房环境中的仔猪。Olanrewaju等[30]研究表明，由于采食量减少，8L∶16D组的鸡血液总蛋白低于23L∶1D组。与Olanrewaju等[30]的结果相反，本试验中较高的采食量仍然导致较低的总蛋白和白蛋白浓度，因此还需要进一步的研究。
长期的黑暗促进褪黑素的分泌，褪黑素可以促进大脑伏隔核释放乙酰胆碱，增强大鼠的活动[25, 31]。这在本研究中也得到了证实，即24D组肉兔的运动、直立、站立行为的持续时间或频率都显著增加，而坐的行为显著减少。动物对身体的清洁、舔舐和上浆行为等自我修饰行为被视为舒适行为[32]，本试验中，24D组肉兔的自我修饰行为更为广泛，这表明它们社会性较高，而焦虑和抑郁水平较低。而过度的嚼毛发、啃咬笼具、滑鼻子和舔东西被视为刻板行为，与压力指标相关[10, 33]，本试验中24D组肉兔的啃咬频次相较于24L和24L∶24D组显著降低。Wideman和Murphy[6]发现12L∶12D组的老鼠更易怒和兴奋，攻击性和运动性增强。Ma等[34]观察到，长期持续的光照可能会损害大鼠的空间记忆，导致长期抑郁。本研究结果显示，持续的光照会显著提高肉兔啃咬行为，这说明长期持续的光照使福利状况变差。
4 结论持续黑暗可提高肉兔采食量、饲料转化率和半净膛率，改善肉质，降低血糖浓度。同时，持续黑暗中的肉兔更具社会性，减少了其恐惧和焦虑，这意味着良好的动物福利。
| [1] |
BRUININX E M A M, HEETKAMP M J W, VAN DEN BOGAART D, et al. A prolonged photoperiod improves feed intake and energy metabolism of weanling pigs[J]. J Anim Sci, 2002, 80(7): 1736-1745. DOI:10.2527/2002.8071736x |
| [2] |
WIDEMAN C H, MURPHY H M, NADZAM G R. Vasopressin deficiency provides evidence for separate circadian oscillators of activity and temperature[J]. Peptides, 2000, 21(6): 811-816. DOI:10.1016/S0196-9781(00)00213-8 |
| [3] |
OLANREWAJU H A, COLLIER S D, PURSWELL J L, et al. Effects of light-sources and photoperiod on hemato-physiological indices of broilers grown to heavy weights[J]. Poult Sci, 2019, 98(3): 1075-1082. DOI:10.3382/ps/pey466 |
| [4] |
ERDEM E, ONBAȘILAR E E, GVCVYENER HACAN Ö. Effects of 16L∶8D photoperiod on growth performance, carcass characteristics, meat composition, and blood parameters of Pekin ducks[J]. Turk J Vet Anim Sci, 2015, 39(5): 568-575. |
| [5] |
SUN L Z, WU Z Y, LI F C, et al. Effect of light intensity on ovarian gene expression, reproductive performance and body weight of rabbit does[J]. Anim Reprod Sci, 2017, 183: 118-125. DOI:10.1016/j.anireprosci.2017.05.009 |
| [6] |
WIDEMAN C H, MURPHY H M. Constant light induces alterations in melatonin levels, food intake, feed efficiency, visceral adiposity, and circadian rhythms in rats[J]. Nutr Neurosci, 2009, 12(5): 233-240. DOI:10.1179/147683009X423436 |
| [7] |
FOSTER T M, TEMPLE W, POLING A. Behavior analysis and farm animal welfare[J]. Behav Anal, 1997, 20(2): 87-95. DOI:10.1007/BF03392766 |
| [8] |
ALFONSO-CARRILLO C, MARTÍN E, DE BLAS C, et al. Development of simplified sampling methods for behavioural data in rabbit does[J]. World Rabbit Sci, 2017, 25(1): 87-94. DOI:10.4995/wrs.2017.3627 |
| [9] |
MASON G J. Stereotypies: a critical review[J]. Anim Behav, 1991, 41(6): 1015-1037. DOI:10.1016/S0003-3472(05)80640-2 |
| [10] |
GUNN D, MORTON D B. Inventory of the behaviour of New Zealand white rabbits in laboratory cages[J]. Appl Anim Behav Sci, 1995, 45(3-4): 277-292. DOI:10.1016/0168-1591(95)00627-5 |
| [11] |
SZENDRÖ Z, GERENCSÉR Z, MCNITT J I, et al. Effect of lighting on rabbits and its role in rabbit production: a review[J]. Livest Sci, 2016, 183: 12-18. DOI:10.1016/j.livsci.2015.11.012 |
| [12] |
BLASCO A, OUHAYOUN J. Harmonization of criteria and terminology in rabbit meat research.Revised proposal[J]. World Rabbit Sci, 1996, 4(2): 93-99. |
| [13] |
CUNNIFF P. Official methods of analysis of AOAC international[M]. AOAC, 2002.
|
| [14] |
OLANREWAJU H A, PURSWELL J L, COLLIER S D, et al. Influence of photoperiod, light intensity and their interaction on growth performance and carcass characteristics of broilers grown to heavy weights[J]. Int J Poult Sci, 2012, 11(12): 739-746. DOI:10.3923/ijps.2012.739.746 |
| [15] |
STOYNEV A G, IKONOMOV O C. Effect of constant light and darkness on the circadian rhythms in rats: I.Food and water intake, urine output and electrolyte excretion[J]. Acta Physiol Pharmacol Bulg, 1983, 9(3): 58-64. |
| [16] |
CLASSEN H L, ANNETT C B, SCHWEAN-LARDNER K V, et al. The effects of lighting programmes with twelve hours of darkness per day provided in one, six or twelve hour intervals on the productivity and health of broiler chickens[J]. Br Poult Sci, 2004, 45(Supp 1): S31-S32. |
| [17] |
MUSTONEN A M, NIEMINEN P, HYVÄRINEN H. Effects of continuous light and melatonin treatment on energy metabolism of the rat[J]. J Endocrinol Invest, 2002, 25(8): 716-723. DOI:10.1007/BF03345106 |
| [18] |
OHTANI S, LEESON S. The effect of intermittent lighting on metabolizable energy intake and heat production of male broilers[J]. Poult Sci, 2000, 79(2): 167-171. DOI:10.1093/ps/79.2.167 |
| [19] |
YANG H M, XING H, WANG Z Y, et al. Effects of intermittent lighting on broiler growth performance, slaughter performance, serum biochemical parameters and tibia parameters[J]. Ital J Anim Sci, 2015, 14(4): 4143. DOI:10.4081/ijas.2015.4143 |
| [20] |
FONKEN L K, WORKMAN J L, WALTON J C, et al. Light at night increases body mass by shifting the time of food intake[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010, 107(43): 18664-18669. DOI:10.1073/pnas.1008734107 |
| [21] |
SUDO M, SASAHARA K, MORIYA T, et al. Constant light housing attenuates circadian rhythms of mPer2 mRNA and mPER2 protein expression in the suprachiasmatic nucleus of mice[J]. Neuroscience, 2003, 121(2): 493-499. DOI:10.1016/S0306-4522(03)00457-3 |
| [22] |
REITER R J. Potential biological consequences of excessive light exposure: Melatonin suppression, DNA damage, cancer and neurodegenerative diseases[J]. Neuro Endocrinol Lett, 2002, 23(Suup 2): 9-·13. |
| [23] |
URBANSKI H F. Influence of light and the pineal gland on biological rhythms[M]//CONN P M, FREEMAN M E. Neuroendocrinology in Physiology and Medicine. Totowa: Humana Press, 2000: 405-420.
|
| [24] |
PUCHALSKI S S, GREEN J N, RASMUSSEN D D. Melatonin effect on rat body weight regulation in response to high-fat diet at middle age[J]. Endocrine, 2003, 21(2): 163-167. DOI:10.1385/ENDO:21:2:163 |
| [25] |
WOLDEN-HANSON T, MITTON D R, MCCANTS R L, et al. Daily melatonin administration to middle-aged male rats suppresses body weight, intraabdominal adiposity, and plasma leptin and insulin independent of food intake and total body fat[J]. Endocrinology, 2000, 141(2): 487-497. DOI:10.1210/endo.141.2.7311 |
| [26] |
DOWNS K M, LIEN R J, HESS J B, et al. The effects of photoperiod length, light intensity, and feed energy on growth responses and meat yield of broilers[J]. J Appl Poult Res, 2006, 15(3): 406-416. DOI:10.1093/japr/15.3.406 |
| [27] |
ABREU V M N, DE ABREU P G, COLDEBELLA A, et al. Curtain color and lighting program in broiler production: II.carcass and parts yield and abdominal fat deposition[J]. Rev Bras Zootecn, 2011, 40(9): 2035-2038. DOI:10.1590/S1516-35982011000900027 |
| [28] |
PRUNET-MARCASSUS B, DESBAZEILLE M, BROS A, et al. Melatonin reduces body weight gain in sprague dawley rats with diet-induced obesity[J]. Endocrinology, 2003, 144(12): 5347-5352. DOI:10.1210/en.2003-0693 |
| [29] |
PUPPE B, TUCHSCHERER M, TUCHSCHERER A. The effect of housing conditions and social environment immediately after weaning on the agonistic behaviour, neutrophil/lymphocyte ratio, and plasma glucose level in pigs[J]. Livest Prod Sci, 1997, 48(2): 157-164. DOI:10.1016/S0301-6226(97)00006-7 |
| [30] |
OLANREWAJU H A, PURSWELL J L, COLLIER S D, et al. Interactive effects of photoperiod and light intensity on blood physiological and biochemical reactions of broilers grown to heavy weights[J]. Poult Sci, 2013, 92(4): 1029-1039. DOI:10.3382/ps.2012-02792 |
| [31] |
PAREDES D, RADA P, BONILLA E, et al. Melatonin acts on the nucleus accumbens to increase acetylcholine release and modify the motor activity pattern of rats[J]. Brain Res, 1999, 850(1-2): 14-20. DOI:10.1016/S0006-8993(99)01992-7 |
| [32] |
SIMITZIS P E, SYMEON G K, KOMINAKIS A P, et al. Severe maternal undernutrition and post-weaning behavior of rabbits[J]. Physiol Behav, 2015, 141: 172-179. DOI:10.1016/j.physbeh.2015.01.025 |
| [33] |
PODBERSCEK A L, BLACKSHAW J K, BEATTIE A W. The behaviour of group penned and individually caged laboratory rabbits[J]. Appl Anim Behav Sci, 1991, 28(4): 353-363. DOI:10.1016/0168-1591(91)90167-V |
| [34] |
MA W P, CAO J, TIAN M, et al. Exposure to chronic constant light impairs spatial memory and influences long-term depression in rats[J]. Neurosci Res, 2007, 59(2): 224-230. DOI:10.1016/j.neures.2007.06.1474 |
(编辑 范子娟)