环境热应激对畜禽养殖及肉质影响的研究进展

王玥1,2,白秀玉1,2,李强3,曹洪防4,杜鹏飞1,柳尧波1,马艳丽1,胡鹏1,李腾飞2,潘林香5,王维婷1,*

(1.山东省农业科学院农产品与营养加工研究所,山东省农产品精深加工技术重点实验室,农业农村部新食品资源加工重点实验室,山东济南250100;2.河北工程大学生命科学与食品工程学院,河北邯郸056038;3.济南市畜牧技术推广站,山东济南250306;4.济南市农业农村局,山东济南250099;5.山东嬴泰农牧科技有限公司,山东济南271100)

关键词:畜禽养殖;热应激;肉质改变;研究进展

当测量温度为华氏温度,THI按式(1)计算。

将华氏温度转换为摄氏温度后,THI按式(2)计算。

式中:F为以°F为单位的干球温度;T为以℃为单位的干球温度;RH为相对湿度/%。

不同物种的热应激判定阈值有所差异,具体情况如表1所示。

表1不同物种热应激程度THI判断标准Table1CriteriaforjudgingheatstresslevelsbyTHIindifferentspecies

注:因文献中对热应激等级界定方式不同,-.文献中未界定相应热应激等级。

轻度中度重度极重度牛[17]THI≤7474<THI≤79-79<THI≤84THI>84奶牛[20]THI≤7272<THI≤79-79<THI≤89THI>89奶牛[21]THI≤6868<THI≤7474<THI≤7979<THI≤84THI>84荷斯坦奶牛[19]THI≤7272<THI≤7979<THI≤88THI>88-摩拉水牛、尼里-拉菲水牛[22]THI≤7272<THI≤7879<THI≤89THI>89-山羊[23]THI≤8282<THI≤84-84<THI≤86THI>86绵羊[24]THI≤7272<THI≤7878<THI≤88THI>88-物种热应激级别无

由Gaughan等[26]提出的HLI是作为THI的一种改进而发展起来的判断标准,其中引入了黑球温度作为新的判断指标。黑球温度又被称为实感温度,使用黑球温度计进行测量,代表人或物体受辐射热和对流热综合作用时,以温度表示出来的实际感觉温度,相同条件下一般比空气温度更高。Godde等[27]对家畜的研究、Herbut等[28]对奶牛的研究中均引用了该判断指标。

HLI综合了黑球温度、空气流速和相对湿度,以期得到更加准确的判断。

根据黑球温度计的阈值,HLI按式(3)~(4)计算。

式中:T为黑球温度/℃;v为风速/(m/s)。

在Gaughan等[29]的后续研究中,通过对17种肉牛的研究,对HLI的判断阈值进行了划分:无热应激:HLI≤70;轻度热应激:70<HLI≤77;中度热应激:77<HLI≤86;重度热应激:86<HLI≤96;极重度热应激:HLI>86。

除了通过外界环境对热应激状态进行判断之外,研究者们发现部分生物标志物可以更加准确地判断畜禽是否处于热应激状态。这类生物标志物大多数为热应激作用下畜禽体内含量发生较大变化的激素、蛋白类物质。例如,ChenSiyu等[30]研究发现,热应激状态下荷斯坦奶牛血浆皮质醇含量超过30ng/mL,显著高于非热应激状态下的皮质醇含量(约14ng/mL),是常被用作热应激生物标志物的指标;Lamp等[31]的研究显示,在热应激状态下哺乳期荷斯坦奶牛的肾上腺素和去甲肾上腺素水平也显著升高,达到了正常状态下的2倍水平;而Dangi等[32]的研究表明,巴巴里山羊热休克蛋白家族中HSP70基因对温度最为敏感,可作为热应激反应的生物标志物。

不同品种的牲畜和禽类受到高温高湿环境影响后,会自发地通过各种行为或产生生理变化来进行调节,以维持自身处在相对稳定、健康的状态,其产生热应激反应的程度各不相同,但症状相似,主要包括体温升高、水分、蛋白质、能量和矿物质代谢紊乱等[33]。

当环境达到热应激水平而造成畜禽体温过高时,畜禽首先会进行主动行为散热,通过寻找遮阴处、减少躺卧、加剧喘息等行为来加强散热,以降低外源热量带来的影响并维持正常体温;当主动行为反应不足以维持正常体温时,畜禽会通过减少食物摄入、加大饮水量等行为降低内源性热量的产生。

畜禽为了应对热应激进行自发调节行为,一定程度上维持了自身相对健康、舒适的生理状态,但由于降低了采食量,生长发育速度将会减缓,造成生产性能、产奶量、产肉量及最终肉质的下降。如母猪在热应激影响下,为减少产热和增加散热,其乳腺血流量减少、四肢伸展、饮水和排尿增加,采食量下降,进而造成生长速度减缓、出栏质量降低、屠宰率降低[5]。而相较于羊和猪,体型更大的牛受到高温影响时产生的热应激反应更为明显,哺乳奶牛的采食量在气温25~26℃时便会开始下降,30℃以上的采食量下降更快,在40℃时,采食量下降可高达40%[36],与此同时,随着奶牛减少饲料摄入量,牛乳的产量也同步下降[37]。

畜禽应对热应激最重要的手段之一就是代谢适应[38],主要目的是降低体内代谢水平,从而减少内源热量的产生,以达到应对热应激的效果,而代谢水平的改变离不开激素的调节作用,由甲状腺分泌的三碘甲状腺原氨酸(T3)和甲状腺素(T4)在牲畜的代谢过程和生长过程中都起着极为重要的作用。热应激状态下,牲畜下丘脑-垂体-甲状腺调控途径受到影响,从而减少促甲状腺激素释放激素的产生,进而达到限制基础代谢、降低代谢热量产生的目的。但是相应地,这种应对也降低了牲畜的生长速度,影响了生产性能。但也有部分研究显示,热应激状态下部分品种的T3和T4水平并没有显著变化[39],这些品种往往是当地原生品种,被认为是对于当地的高温环境已经有了较强的适应能力。

醛固酮是激素调控途径:肾素-血管紧张素-醛固酮途径的最终产物,是一种由肾上腺皮质分泌的类固醇激素,主要作用是参与调节体内的矿物质和水分平衡。该途径的激活原因往往是牲畜出现了严重脱水的症状,而这种症状是牲畜热应激过程中的常见症状。Shaji等[43]发现,热应激状态下山羊具有更高的血浆醛固酮水平;同时,该调控系统还会促进抗利尿激素的分泌,进一步提高牲畜对于高温及缺水环境的应对[44]。

在高温环境下,畜禽的血液蛋白水平也会出现不同程度的变化,如总血红蛋白(hemoglobin,Hb)、白细胞介素2(interleukin2,IL-2)、淋巴毒素、热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)等。

IL-2又称T细胞生长因子,在启动炎症反应中起着重要作用,其水平的高低是机体细胞免疫水平的重要标志[49]。彭孝坤等[50]通过酶联免疫吸附实验检测热应激刺激对波尔山羊×关中奶山羊杂交品种的各项血液指标的影响,其中肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactorα,TNF-α)、IL-1β、干扰素γ和IL-2含量显著上升,IL-4、免疫球蛋白G(immunoglobulinG,IgG)、IgM和IgA含量下降。石璐璐等[51]的研究显示,热应激状态下绵羊血清IgG、IgM、IgA、IL-2含量显著低于非热应激状态,TNF-α、IL-1含量显著高于非热应激状态。

张小东[52]的研究显示,热应激开始时,猪血液中谷丙转氨酶(alanineaminotransferase,ALT)和谷草转氨酶(aspartateaminotransferase,AST)水平变化并不显著,但是高温持续10d后,血液中AST和ALT水平会显著提高,ALT、AST主要存在于畜禽的肝脏细胞中,当肝功能受到影响造成细胞损伤时,其中的ALT和AST会被释放到血液中,说明热应激对猪的肝功能造成了影响,该研究显示,在热应激情况下,猪血清肌酸激酶水平会极显著升高,而肌酸激酶是广泛存在于畜禽肌肉组织中的一种酶,主要作用是催化肌肉组织内ATP的合成,说明热应激对猪的肌肉组织造成了影响。张根军[53]研究发现,应激过程中猪血浆中的乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase,LDH)水平会显著升高,LDH是畜禽体内糖酵解途径中一种至关重要的氧化还原酶,可逆催化乳酸氧化为丙酮酸,是无氧糖酵解过程的最后一步,说明热应激过程中猪出现了呼吸障碍,出现缺氧症状,无氧酵解加强。

HSP是从细菌到哺乳动物中广泛存在的一类热应激蛋白,当动物暴露于高温时,会由热激发合成此种蛋白,来保护自身。猪血浆中HSP70蛋白水平在热应激时从300μg/L迅速上升到600μg/L左右,具有很强的特异性,高温过后仍能保持较高值,可准确地反映猪的热应激严重程度[54]。

热应激与反刍动物DFD肉的产生有关[8],慢性热应激情况下,牲畜采食量下降,转而消耗自身的糖原储备以维持生理活动,造成肌糖原储备降低,肌肉水分含量和乳酸产量减少,导致DFD肉的产生。DFD肉属劣质肉的一种,与正常肉相比,其颜色更深、pH值及剪切力更高,口感及加工品质很差。而Kadim等[60]的研究显示,在热季(42℃)处理的绵羊和山羊腰大肌和小肌样本均比在冷季(21℃)处理的样本具有更高的pH值、更大的肌原纤维小片化指数和较小的滴水损失。对黑孟加拉山羊的研究显示,经过热应激处理后,对山羊的血液参数、蒸煮损失、pH值、副产物等均产生了显著的负面影响,羊肉的品质和生产性能均有所下降[61]。

热应激是畜禽养殖过程中不可忽视的问题,对其进行调控和缓解是研究人员和养殖者们最为关心的问题。现有研究资料显示,关于缓解及调控热应激症状的研究主要集中在遗传育种、环境管理、饲喂管理和屠宰前管理四方面。

与国外常见的大牧场放养型养殖方式不同,我国的畜牧业养殖多为密集型舍饲,在降低土地需求的同时,提高了对于饲养环境的管理要求。通过建造智能厂舍、调控温度等方式来创造出更适宜畜禽生长的环境,可以从根本上解决高温环境带来的畜禽热应激。以通风为例,在圈舍建造时可选用自然通风、负压通风、正压通风等多种方案[66]。除通风外,喷淋也是一种经济且有效的降温方式,例如,在高温季节对运输后的肉鸡进行10min的喷淋降温,可以有效降低热应激对于肉鸡的影响,改善肉品质[67]。

相较于养殖厂对畜禽提供的各种管理和防护措施,屠宰厂的条件往往更为恶劣,再加上运输过程中狭窄、拥挤的车厢环境,极易引发畜禽热应激或加重原有的应激症状,影响屠宰后的肉品质。因此,通过合理的宰前管理措施来缓解待宰畜禽的热应激状态,可以一定程度上降低热应激带来的伤害和损失。肉鸡作为一种小体型动物,在运输过程中更容易受到环境刺激而产生热应激反应,此时使用约20℃的水进行12min左右的适度喷淋可以有效缓解热应激对其带来的负面影响[77]。羊肉的品质同样会受到宰前状态的影响,让肉羊在屠宰前得到充足的休息,可以有效恢复热应激带来的疲劳和损伤,改善羊肉品质[78]。郭建凤等[79]研究发现,生猪宰前静养12~24h可以有效缓解其生理状态,提高肉品质。

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ProgressinResearchontheEffectsofEnvironmentalHeatStressonLivestockandPoultryFarmingandMeatQuality

WANGYue1,2,BAIXiuyu1,2,LIQiang3,CAOHongfang4,DUPengfei1,LIUYaobo1,MAYanli1,HUPeng1,LITengfei2,PANLinxiang5,WANGWeiting1,*(1.KeyLaboratoryofNovelFoodResourcesProcessing,MinistryofAgricultureandRuralAffairs,KeyLaboratoryofAgro-ProductsProcessingTechnologyofShandongProvince,InstituteofFood&NutritionScienceandTechnology,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Ji’nan250100,China;2.SchoolofLifeSciencesandFoodEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China;3.Ji’nanAnimalHusbandryTechnologyPromotionStation,Ji’nan250306,China;4.BureauofAgricultureandRuralAffairsofJi’nan,Ji’nan250099,China;5.ShandongYingtaiAgricultureandAnimalHusbandryTechnologyCo.Ltd.,Ji’nan271100,China)

Keywords:livestockandpoultryfarming;heatstress;changesinmeatquality;researchprogress

收稿日期:2023-05-09

基金项目:山东省重大创新工程项目(2021CXGC010809);国家肉羊产业技术体系屠宰与分级分割岗位建设专项经费(CARS-38);山东省羊产业技术体系产后处理及加工岗位建设专项经费(SDAIT-10-10);山东省中央引导地方科技发展专项资金项目(YDZX2022135);山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2023B06)

第一作者简介:王玥(1993—)(ORCID:0009-0008-9335-0777),男,学士,研究方向为热应激对肉品质的影响。E-mail:wangss1993@126.com

*通信作者简介:王维婷(1981—)(ORCID:0000-0002-1431-3011),女,研究员,博士,研究方向为肉类加工与贮藏保鲜。E-mail:wangweiting0619@163.com

THE END
1.农业科技报量产了具有自主知识产权、基于六轴加速度传感器、可对畜禽群体进行行为监测的智能耳标,研发了可对畜禽行为监测数据自动长时序密集采集、存储、传输的数据收集网关,制定了基于低功耗蓝牙、Wi-Fi等适用于养殖恶劣环境的畜禽行为数据汇聚技术路线,形成了成熟的畜禽行为实时监测技术方案,并进一步研发搭建了畜禽智能养殖综合管理http://eb.nkb.com.cn/nykjb/20241226/mhtml/page_01_content_20241226002002.htm
2.现代养殖业的智能化发展方向现代养殖业的智能化发展方向 传感器技术的应用 在现代养殖业中,传感器技术的应用变得越来越重要。通过安装温度、湿度、光照等环境参数的传感器,可以实时监控动物和植物的生长环境,确保它们得到最适宜的生长条件。例如,在鸡蛋生产中,使用温度和湿度传感器可以自动控制温室内外环境,使得鸡群保持健康成长,从而提高产量和品质。https://www.fhykpfauy.com/si-liao-zi-xun/584922.html
3.精准养殖技术提升动物生产效率与可持续发展的关键技术创新推动养殖业变革 在信息化时代,科技的快速发展为养殖行业带来了机遇。通过大数据分析、人工智能辅助和物联网技术等新兴工具,养殖户能够实时监控动物健康状况,预测疾病发生,从而采取及时措施减少损失。 生态友好型饲料配方优化 随着对环境保护意识的加强,生态友好型饲料配方成为养殖技术研究的重点。科学合理地选择原材https://www.uszlrttkj.com/sheng-zhu-pin-zhong/401315.html
4.生猪养殖业发展趋势与技术创新探究以智能监控系统为例的生产效率一、引言 随着全球人口增长和肉类消费需求的上升,生猪养殖作为重要的食品生产产业,其在经济社会中的地位日益凸显。然而,传统的生猪养殖模式面临着环境污染、动物福利问题以及疾病防控等挑战。因此,如何通过科技创新来提高生猪养殖业的竞争力和可持续发展,是当前关注度https://www.tqddswnp.cn/qin-lei-yang-zhi-zi-xun/381997.html
5.从繁育到养成探索现代养殖技术的创新与挑战为了减少对自然资源的依赖和降低环境污染,现代养殖业推广生态循环农业模式。通过合理利用天然资源,如使用生物质能作为能源来源,或是将废弃物转化为有机肥料,以此实现资源再利用。这种做法不仅保护了生态平衡,也提升了养殖产品质量。 基因改良与遗传多样性 基因工程技术在现代农业中的应用日益增多,它们被用来改良品种,使得某https://www.gelafhotz.cn/mi-feng-zi-xun/564839.html
6.2023年畜牧业新篇章智慧养殖引领行业转型升级以下是未来这一领域可能面临的一些主要变化和趋势: 智能监测系统的普及 在未来的牛羊养殖中,智能监测系统将成为必备工具。这些系统能够实时收集动物健康状况、生长速度以及食物摄入情况等数据,为农户提供精准的养殖建议。例如,一种可以通过人工智能分析视频流来识别动物行为异常并提前预警疾病发生的技术已经被研发出来https://www.wc9x6nqj.cn/te-zhong-yang-zhi-ji-shu/529513.html
7.2023年牛羊养殖业的智能化转型引言 随着科技的不断进步,农业尤其是畜牧业也在逐渐向智能化发展。2023年,牛羊养殖行业将迎来一场由技术驱动的变革浪潮。这不仅仅是对传统生产方式的一种改进,更是一个从传统到现代、从粗放到精细、从单一到多元的转变过程。在这个过程中,智慧和技术成为推动力,而创新https://www.erdqcvtxm.cn/jun-lei-wen-hua/453749.html
8.第四届中国猪业科技大会16:00 母猪与优质肉猪健康养殖技术的研究与应用 曾勇庆 山东农业大学 教授 楼房养猪专题 主持人:李新建 河南农业大学 教授 13:30 基于环境控制目标的现代暖通空调技术 王 勇 重庆大学土木工程学院清洁能源研究所 教授 14:00 智能装备技术助力楼房养猪生产 https://cssc.bomeeting.net/Content/2036
9.2014年度山东势学技术奖建议授奖人选和项目公示王军成研究员从事海洋环境监测技术与装备研究30余年,先后主持了我国三代大型海洋资料浮标系统的研制工作,为我国海洋环境监测装备与技术发展做出了大量开创性的工作。工作中根据不同海域、不同水深的浮标工作环境,以及不同用途、不同尺寸的浮标应用特点,提出了海洋环境监测资料浮标的研制设计理论和方法,奠定了我国海洋资料浮https://paper.dzwww.com/dzrb/content/20141118/Articel06002MT.htm
10.西北农林科技大学乡村振兴战略研究院搭建大数据应用系统所需的基础支撑建设环境,充分整合油料全产业链数据资源,搭建油料全产业链大数据仓库,进行深度分析挖掘,开发大数据应用服务体系。实现中国油料产业的数据资源掌控能力、技术支撑能力、产业价值挖掘能力和宏观调控科学决策能力全面提升,推进我国油料产业数字化、网络化、智能化,培育发展油料数字经济,促进国内https://xczx.nwsuaf.edu.cn/sndtB/750260a4569b4153b2a20a6e3c0f4ef7.htm
11.梦启东农我在东北农业大学等你(四)公共管理与法学院 电气与信息学院 国际文化教育学院 今天我们来介绍一下经济管理学院 院长代言 院长张启文,农业经济管理博士,博士研究生导师,教授,黑龙江省“六个一批”理论人才,东北农业大学农林经济管理博士一级学科带头人,《农业经济与管理》杂志副主编。兼任中国保险学会理事、中国农业技术经济学会理事。主持各级各类https://www.mbachina.com/html/dbnydx/20220708/464127.html