肉鸡宰前击晕研究进展

黄继超，王 鹏，徐幸莲*，张 岩，孙 皓

(南京农业大学 教育部肉品加工与质量控制重点实验室，江苏 南京 210095)

近年来，我国鸡肉产量增长迅速，现已成为世界第二鸡肉生产大国，鸡肉加工业呈现出了良好的发展势头[1]。随着经济条件的改善，消费者对鸡肉产品的要求也有了进一步的提高，不仅要求肉品安全、营养，而且要有较好的口感和风味[2]。而宰前应激对肉品品质有一定的影响，宰前击晕可使动物在屠宰过程中感觉不到疼痛，以减少动物的宰前应激，从而提高肉品品质。目前宰前击晕方式有3种：机械击晕、电击晕和气体击晕[3]。其中水浴电击晕具有应用方便、经济、需要空间小等优点，是目前肉鸡屠宰行业中应用最广泛的一种宰前击晕方式。

1 肉鸡击晕方式的发展过程

在肉鸡屠宰过程中最早使用的击晕方式是机械击晕。它是指在动物的头部施加一个强大的作用力，使动物脑部剧烈损伤，从而造成动物昏迷。机械击晕包括传统的棒打击晕、针刺击晕(用针刺入脑部击晕)、气动击晕枪击晕等[4]。由于机械击晕在肉鸡屠宰线上很难满足动物福利和流水线宰杀的要求，所以在肉鸡屠宰企业没能得到广泛应用。

随着肉鸡屠宰业的发展及屠宰流水线的应用，增加待宰肉鸡在屠宰线上的静止时间成为宰前击晕最大的难题。而水浴电击晕的出现解决了这一问题，它使肉鸡有足够的不动时间，使之满足机械宰杀装置的要求，并能减少由于失去知觉引起的身体活动，例如放血时拍翅、肌肉剧烈收缩等[5]。因此，水浴电击晕很快被广泛应用到肉鸡屠宰线上。电击晕最初应用的电压比较低，频率50Hz固定不变。20世纪70年代末至80年代初，欧洲的报告开始指出了这种电击晕方式的不足之处，就是在肉鸡屠宰过程中电击晕效果很不稳定，三分之一的鸡被电死，而三分之一却没有被充分击晕，不能满足动物福利的要求[6]。因此，学者开始研究如何改善这种状况。德国和英国学者最早开始该研究，研究表明[7]使肉鸡击晕的最低电流为120mA。该电流既能使肉鸡快速失去知觉，也能使之心脏衰竭，从而使肉鸡很难再恢复知觉，进而满足动物福利的要求。所以当时欧洲推荐肉鸡电击晕的最低电流为120mA、频率50Hz，即高压低频电击晕。高压电击晕虽然能够满足动物福利的要求，但胴体会造成严重损伤，即胸部淤血、红翅尖、红头、断骨等。

由于美国的动物福利未涉及肉鸡，虽然调查报告显示其97%的屠宰企业都采用水浴电击晕，但当欧洲广泛使用高压电击晕时，美国大部分肉鸡屠宰企业采用的是低压高频(10～25V、500Hz)电击晕[8]。虽然这很难满足动物福利的要求，但在很大程度上减少了对胴体的损伤。

气体击晕在1950年首次应用于肉鸡的屠宰，尽管随后的研究表明[9]二氧化碳和空气的混合气体对击晕鸡鸭非常有效，但由于缺少足够的科学知识及昂贵的击晕费用，使得气体击晕研究暂时停止。随着对肉鸡分割肉、剔骨肉及深加工产品需求的增加，对鸡肉品质要求越来越高，胴体损伤则成为降低肉质的重要因素。Mohan Jay等[10-11]研究表明在肉鸡运输容器中采用气体击晕，其在动物福利和胴体质量方面均优于高压电击晕。由于气体击晕既可满足动物福利的要求又能减少胴体损伤，逐渐被人们所重视。但气体击晕费用高，且研究尚不成熟，目前在肉鸡屠宰行业中并未得到广泛使用。

2 电击晕

2.1 电击晕的原理

电击晕指通过一定的电流使动物发生脑部癫痫和心室颤动(或纤维化)，进而造成其昏迷或死亡。在正常的神经调节中，一次电位变化仅能持续几微秒，但当有足够的电流通过时，兴奋性突触后电位(EPSP)就会被激发或抑制性突触后电位(IPSP)抑制，从而使去极化作用时间延长，出现连续的动作电位。当其在两个大脑半球的神经中同时发生时，就表现为全身性癫痫发作，它会导致动物昏迷，而肉鸡在电击晕时一般表现为癫痫小发作即局部脑膜癫痫发作[12]。心室颤动(心脏快速而无节奏的跳动)会影响到心脏血液的输出(减少到低于30%的正常输出量)和正常的血液循环，从而引起心肌和大脑缺氧，延长昏迷时间。如果电流过大则会引起心室纤维化，造成心脏停止跳动以致动物死亡[13]。

2.2 电击晕方式

肉鸡电击晕最常用的方式有头部电击晕和头胸电击晕。头部电击晕一般用手持电击晕枪击晕，为了安全，电压不能过高。其具有使电流集中在头部、提高击晕效果的优点，但不适合规模化操作[14]。头胸电击晕也叫水浴电击晕，即把鸡倒挂在链条上，头部和胸部侵入水中，通过带电水浴槽进行击晕，是目前肉鸡屠宰行业中应用最广泛的一种击晕方式。

2.3 影响电击晕的因素

影响水浴电击晕效果的因素很多，主要包括电流、电压、电阻、频率、时间、波形等。

电流是影响电击晕效果的主要因素，当电阻一定时，电压越高电流越大，击晕后肉鸡的昏迷程度越深，时间也越长[15]。如果电压过低电流过小，则起不到击晕效果，肉鸡会在击晕后宰杀前苏醒，引起肉鸡剧烈扑翅。但电压过高电流过大，会造成肉鸡心脏停止跳动，不利于宰杀后的放血。

电阻主要是通过影响电流的大小而影响击晕效果，当电压一定时，电阻越大电流越小，击晕后肉鸡的昏迷程度越浅，时间越短。商业用电击晕水浴槽能同时容纳多只鸡，它们在水浴槽中形成并联电路[16]。其中电阻包括链条的电阻、腿和挂钩接触面的电阻、挂钩和水浴槽中的鸡形成的并联电阻、水浴槽中水的电阻。其中链条电阻与链条长度成正比，所以同一电击晕设备的链条电阻是固定的；腿和挂钩接触的程度对电阻影响很大，接触面越大电阻越小。对腿和挂钩接触面喷洒盐水能大幅降低电阻，可以弥补接触程度不同对电阻的影响[17]。由于电流是有离子的定向移动形成的，所以电击晕槽中水的离子强度对电路中的电阻影响很大，当电击晕开始后随着水中肉鸡羽毛上的脏物和排泄物的积累，水浴槽中的离子浓度提高，从而使电阻减小。Bilgili[3]研究表明在水浴槽中加入1%的NaCl尤其在刚开始电击晕的纯水中，可显著降低电击晕过程中由水浴槽中水引起的电阻(减少96.8%)。除这些外在条件外，肉鸡本身的品种、年龄、质量、脂肪含量也与电阻密切相关，如肉鸡的电阻一般在1000～26000Ω，母鸡的电阻比公鸡大[14]。

频率是影响击晕效果的重要因素，目前电击晕所使用的频率范围在50～1500Hz之间。Weirich等[18]对心室颤动阈值测试实验表明，心脏组织对30～60Hz的正弦交流电的刺激最敏感，刺激时间越长效果越明显。Mouchoniere等[19]研究表明频率越高火鸡的心脏停跳率越低。虽然高频率不易使心脏停止跳动而有利于放血，但击晕后肉鸡昏迷时间随着频率的增加而减少。如果使用的频率过高则会造成肉鸡在放血之前苏醒。

电击晕时间主要由电击晕槽的长度和链条速度决定，且电击晕时间越长，击晕后肉鸡的昏迷程度越深，时间也越长，但随着时间的延长胴体损伤会加重。

目前最常用的波形有正弦交流(AC)和脉冲直流(DC)。Bilgili[3]研究表明当电阻一定时，要达到同样的电流强度，脉冲直流需要的电压比正弦交流高。当电击晕的电流和时间一定时，采用正弦交流方式击晕的肉鸡，其昏迷时间与最大波峰停留的时间呈正相关，而经脉冲直流击晕后肉鸡的昏迷时间与脉冲时间呈正相关[20]。Raj等[21]通过脑电波监测发现，当用130mA、50Hz直流电击晕时，将脉冲时间从5ms延长到10ms或15ms时，电击晕效果明显加强。Prinz等[22]研究发现在相同电压条件下，正弦交流电击晕比脉冲直流电击晕后的肉鸡死亡率高。

另外，肉鸡本身的颅骨厚度及胸部脂肪对击晕效果影响也很大。颅骨越厚密，越不易被击晕，这可能是由于颅骨厚度增加，造成脑部电阻提高，而影响了流向大脑的电流强度所致。Wolley等[23]研究表明肉鸡的胸部脂肪越厚电阻越大，击晕效果越差。

3 气体击晕

气体击晕是在运输肉鸡的容器中进行的，减少了屠宰前的挂鸡和由于电击晕带来的胴体损伤。通常用来击晕肉鸡的气体有二氧化碳、氮气和氩气。当肉鸡吸入二氧化碳后，可导致呼吸和代谢性酸中毒，降低脑脊液(CSF)和神经元的pH值从而发挥其对神经元的抑制和麻醉作用[24]。Ludders等[25]已经证实鸟类肺内的感受器对二氧化碳的敏感性大于对缺氧敏感性。当吸入过高浓度的二氧化碳会使肉鸡恶心，在意识丧失之前引起严重的呼吸窘迫，并且会刺激鼻黏膜引起疼痛[14]。但Raj[26]研究发现肉鸡对小于30%的二氧化碳浓度不产生厌恶。

吸入惰性气体会引起缺氧，氙气、氪气和氩气在大多数环境条件下都属于惰性气体，考虑到氙气和氪气费用较高，所以商业上对肉鸡击晕采用氩气和氮气[27]。Raj[26]研究表明氩气和氮气在击晕或杀死肉鸡前，使其感受不到痛苦。当动物置于有氩气、氮气或者其他惰性气体引起的缺氧环境中时引起大脑缺氧，大脑缺氧后脑神经细胞从有氧呼吸转变为无氧呼吸，导致神经细胞内乳酸积累和能量(ATP)缺失，造成神经细胞去极化(细胞外钾的积累)和代谢紊乱，从而使动物昏迷或死亡[28-29]。单一的气体击晕效果不好，多数用混合气体击晕。McKeegan等[30]研究表明，二氧化碳和氮气混合气体比单纯氮气击晕提高了肉鸡昏迷和死亡的速度，但它们击晕的肉鸡在失去意识前都表现出了扑翅和持续的痉挛。在混合气体中加入氧气，防止了痉挛的发生，但减慢了昏迷和死亡的速度。大量通过测量脑电波来判断开始失去知觉时间的实验表明，在空气中混入高浓度的二氧化碳及氩气击晕中，30%的二氧化碳、60%的氩气和空气混合使肉鸡昏迷的速度最快[14]。另外，Purswell等[31]用低压空气造成的低氧分压来击晕肉鸡，取得了较好的结果，肉鸡只要暴露在19.4kPa的大气压条件下即可保证99.9%的击晕率。但还没有研究者做过低压气体击晕关于动物福利的研究。

4 击晕对鸡肉品质的影响

电击晕过程中动物由于受到瞬间电流刺激，可能会导致毛细血管破裂形成血斑，电击晕应用不当引起的应激，会造成肉鸡剧烈扑翅形成翅部淤血和断骨。Raj等[32]研究了肉鸡的高频(1500Hz)和低频(50Hz)水浴电击晕法对胴体品质的影响，结果表明高频击晕处理后肉鸡的断骨、胸部淤血、肌肉变色现象明显减少。McNeal等[33]认为动物在击晕时高频(500Hz)比低频(50、60Hz)对中枢神经系统的影响更大，而对肌肉影响较小。因此，高频处理可以使动物快速击晕，且不会使肌肉产生强烈收缩，从而提高宰后胴体品质。Hoen等[34]研究表明气体击晕对胴体损伤很小，能够解决由电击晕过程造成的断骨和淤血。

血液中的成分(尤其是血红蛋白)是脂肪氧化的催化剂，并且可能降低产品的货架期，所以胴体内血液残留量对产品的品质有很大影响[35]。Craig等[36]研究表明低压高频电击晕比高压低频电击晕放血速率快，但不影响最终的放血量，这可能是由于高压易引起心室颤动的原因。Kang等[37]研究表明气体击晕和电击晕的最终放血量没有区别。

pH值下降速率及最终pH值对肉品品质有很大影响。pH值下降速率过快，易引起蛋白质变性，增加鸡肉中类颜色灰白、质地松软、渗水严重(PSE)肉的发生率，pH值下降速率过慢易引起冷收缩，降低肉的保水性。Sante等[38]研究表明低压高频电击晕比高压低频电击晕后鸡肉僵直前期的pH值下降快，但不影响最终的pH值。这很有可能是由于高频电击晕后在放血的过程中扑翅引起的。Poole等[39]研究了气体击晕、低压高频击晕、高压低频击晕和传统的击晕方式对肉品质的影响，结果发现宰后24h气体击晕和电击晕相比pH值没有区别。闵辉辉等[40]研究结果发现随着击晕电压的升高，pH值的下降速率减慢，但击晕电压对肌肉最终pH值没有影响。

嫩度是决定肉食用品质的重要指标之一，剪切力值是反应嫩度的一个较好的指标。闵辉辉等[40]研究表明100V击昏后肉样剪切力值显著高于60、 80、90V击昏处理组。胥蕾等[41]研究表明高频率(400、1000Hz)和低频率(160Hz) 击晕相比降低了胸肌中的剪切力值。Papinaho等[42]研究结果表明电击晕时间对宰后肉的剪切力值影响差异不显著。

5 结 语

经过对国内肉鸡屠宰企业调研发现，目前国内肉鸡宰前击晕方式以水浴电击晕为主，但电击晕参数差别较大，电压为10～110V，频率为50～900Hz，时间为7～20s。多数企业电击晕方式既没有达到低压高频电击晕减少胴体损伤的目的，也没有达到高压低频电击晕满足动物福利的要求。虽有部分企业采用了高频电击晕，胴体损伤有所减轻，但仍对企业产品质量影响较大。总体来看，目前国内肉鸡宰前击晕缺乏规范，胴体损伤严重，很大程度上影响分割产品质量。

由于我国还没有完整的关于动物福利的法律，加上低压高频电击晕可以改善动物福利，减轻胴体损伤，提高产品质量。所以在将来一段时间，国内肉鸡屠宰企业将可能以低压高频水浴电击晕方式为主。但国内对高频电击晕研究较少，对其应用没有一个正确的指导，加上企业对宰前电击现象没有足够的重视，胴体损伤仍然严重，今后对低压高频电击晕参数的优化将会成为肉鸡宰前击晕研究的重点。

[1] 徐幸莲, 王虎虎. 我国肉鸡加工业科技现状及发展趋势分析[J]. 食品科学, 2010, 31(7)： 1-5.

[2] 张海峰, 白杰, 张英. 宰后处理方式对鸡肉品质及加工性能的影响[J]. 肉类研究, 2009, 23(8)： 32-36.

[3] BILGILI S F. Electrical stunning of broilers-basic concepts and carcass quality implications： a review[J]. The Journal of Applied Poultry Science, 1992, 1(1)： 135-146.

[4] FLETCHER D L. Recent advances in poultry slaughter technology[J]. Poultry Science, 1999, 78(2)： 277-281.

[5] PRINZ S. Effects of water bath stunning on the electroencephalograms and physical reflexes of broilers using a pulsed direct current[J]. Poultry Science, 2010, 89(6)： 1275-1284.

[6] HEATH G B S. The slaughter of broiler chickens[J]. World’s Poultry Science Journal, 1984, 40(2)： 151-159.

[7] van HOOF J B M. Proceedings EC workshop on pre-slaughter handling and stunning of poultry[M]. Brussels： Commission of the European Communities, 1992： 69.

[8] HEATH G E, THALER A M, JAMES W O. A survey of stunning methods currently used during slaughter of poultry in commercial poultry plants[J]. The Journal of Applied Poultry Science, 1994, 3(3)： 297-302.

[9] KOTULA A W, DRMIAK E E, DAVIS L L. The effect of carbon dioxide immobilization on the bleeding of chickens[J]. Poultry Science, 1957, 36(3)： 585-589.

[10] MOHAN RAJ A B, GREGORY N G, WOOTON S B. Effect of carbon dioxide stunning on somatosensory evoked potentials in hens[J]. Research in Veterinary Science, 1990, 49(3)： 355-359.

[11] MOHAN RAJ A B, GREY T C, AUDSELY A R, et al. Effect of electrical and gaseous stunning on the carcass and meat quality of broilers[J]. British Poultry Science, 1990, 31(4)： 725-733.

[12] COOK C J, DEVINE C E, GILBERT K V, et al. The effect of electrical head-only stun duration on electroencephalographicmeasured seizure and brain amino acid neurotransmitter release[J]. Meat Science, 1995, 40(2)： 137-147.

[13] von MICKWITZ G, HEER A, DEMMLER T, et al. Slaughter of cattle, swine and sheep according to the regulations on animal welfare and disease control using an electric stunning facility(SCHERMER, type EC) [J]. Dtsch Tierarztl Wochenschr, 1989, 96(3)： 127-133.

[14] EFSA. Welfare aspects of stunning and killing methods[M]. Italy： European Food Safety Authority, 2004： 51.

[15] GREGORY N G, WOTTON S B. Effect of stunning on spontaneous physical activity and evoked activity in the brain[J]. British Poultry Science, 1990, 31(1)： 215-220.

[16] SPARREY J M, KETTLEWELL P J, PAICE M E R, et al. Development of a constant current water bath stunner for poultry processing[J]. Journal of Agricultural Engineering Research, 1993, 56(4)： 267-274.

[17] GRIFFITHS G L, PURCELL D A. A survey of slaughter procedures used in chicken processing plants[J]. Australian Veterinary Journal, 1984, 61(12)： 399-401.

[18] WEIRICH J, HOHNLOSER S, ANTONI H. Factors determining the susceptibility of the isolated guinea pig heart to ventricular fibrillation induced by sinusoidal alternating current at frequencies from 1 to 1000Hz[J]. Basic Research in Cardiology, 1983, 78(6)： 604-616.

[19] MOUCHONIERE M, le POTTIER G, FERNANDEZ X. The effect of current frequency during waterbath stunning on the physical recovery and rate and extent of bleed out in turkeys[J]. Poultry Science, 1999, 78(3)： 485-489.

[20] RAJ A B M, O’CALLAGHAN M. Effects of amount and frequency of head-only stunning currents on the electroencephalogram and somatosensory evoked potentials in broilers[J]. Animal Welfare Journal, 2004, 13(2)： 159-170.

[21] RAJ A B M, O’CALLAGHAN M, XAVIER F, et al. Effect of pulse width of a direct current employed to stun on the electroencephalogram of broilers[J]. British Poultry Science, 2004, 45(2)： 230-236.

[22] PRINZ S, VAN OIJEN G, EHINGER F, et al. Electrical waterbath stunning： Influence of different waveform and voltage settings on the induction of unconsciousness and death in male and female broiler chickens[J]. Poultry Science, 2012, 91(4)： 998-1009.

[23] WOLLEY S C, BORTHWICK F J W, GENTLE M J. Tissue resistivities and current pathways and their importance in re-slaughter stunning of chickens[J]. Broiler Poultry Science, 1986, 27(2)： 301-306.

[24] WOODBURY D M, KARLER R. The role of carbon dioxide in the nervous system[J]. Journal of American Society of Anaesthesiologists, 1960, 21： 686-703.

[25] LUDDERS J W, GLEED R D. Recent advance in veterinary anesthesia and analgesia： companion animals[M]. New York： International Veterinary Information Service, 2001： 1-8.

[26] RAJ A B M. Aversive reactions of turkeys to argon, carbon dioxide, and a mixture of carbon dioxide and argon[J]. Veterinary Record, 1996, 138(24)： 592-593.

[27] ABRAINI J H, ROSTAIN J C, KREIM B. Sigmoidal compression retae-dependence of inert gas narcotic potency in rats： implication for lipid vs protein theories of iner gas action in the central nervous system[J]. Brain Research, 1998, 808(2)： 300-304.

[28] ROSEN A S, MORRIS M E. Depolarising effects of anoxia on pyramidal cells of rat neocortex[J]. Neuroscience Letters, 1991, 124(2)： 169-173.

[29] HUANG Q F, GEBREWOLD A, ZHANG A, et al. Role of excitatory amino acid in regulation of rat pial microvasculature[J]. American Journal of Physiology, 1994, 266(1)： 158-163.

[30] McKEEGAN D E F, COENEN A M L, LANKHAAR J, et al. Remote monitoring of electroencephalogram, electrocardiogram, and behavior during controlled atmosphere stunning in broilers： implications for welfare[J]. Poultry Science, 2009, 88(1)： 10-19.

[31] PURSWELL J L, THAXTON J P, BRANTON S L. Identifying process variables for a low atmospheric stunning-killing system[J]. The Journal of Applied Poultry Research, 2007, 16(4)： 509-513.

[32] RAJ A B, WILKINS L J, O’CALLAGHAN M, et al. Effect of electrical stun/kill method, interval between killing and neck cutting and blood vessels cut on blood loss and meat quality in broilers[J]. Broiler Poultry Science, 2001, 42(1)： 51-63.

[33] McNEAL W, FLETCHER D. Effects of high frequency electrical stunning and decapitation on early rigor development and meat quality of broiler breast meat[J]. Poultry Science, 2003, 82(8)： 1352-1355.

[34] HOEN T, LANKHAAR J. Controlled atmosphere stunning of poultry[J]. Poultry Science, 1999, 78(2)： 287-289.

[35] ALVARADO C Z, RICHARDS M P, O’KEEFE S F, et al. The effect of blood removal on oxidation and shelf life of broiler breast meat[J]. Poultry Science, 2007, 86(1)： 156-161.

[36] CRAIG E, FLETCHER D. A comparison of high current and low voltage electrical stunning systems on broiler breast rigor development and meat quality[J]. Poultry Science, 1997, 76(8)： 1178-1181.

[37] KANG I S, SAMS A R. Bleedout efficiency, carcass damage, and rigor mortis development following electrical stunning or carbon dioxide stunning on a shackle line[J]. Poultry Science, 1999, 78(1)： 139-143.

[38] SANTE V, le POTTIER G, ASTRUC T, et al. Effect of stunning current frequency on carcass downgrading and meat quality of turkey[J]. Poultry Science, 2000, 79(8)： 1208-1214.

[39] POOLE G, FLETCHER D. Comparison of a modified atmosphere stunning-killing system to conventional electrical stunning and killing on selected broiler breast muscle rigor development and meat quality attributes[J]. Poultry Science, 1998, 77(2)： 342-347.

[40] 闵辉辉, 周光红, 徐幸莲, 等. 不同电压击昏对鸡肉食用品质的影响[J]. 食品与发酵工业, 2010, 36(10)： 180-185.

[41] 胥蕾. 致晕方法影响肉仔鸡鸡肉品质的机理及脂质过氧化调控[D]. 北京： 中国农业科学院, 2011.

[42] PAPINAHO P A, FLETCHER D L. Effect of electrical stunning duration on post-mortem rigor development and broiler breast meat tenderness[J]. Journal of Muscle Foods, 1995, 6(1)： 1-8.