Dr inż. Ryszard Gilewski
Prof. dr hab. Stanisław Wężyk
Wstęp
W tym roku, po raz 51, będziemy 13 września obchodzili Światowy Dzień Jaja, który jest organizowany zawsze w drugi piątek października. Inicjatorem i koordynatorem obchodów jest Międzynarodowa Komisja ds. Jaj (International Egg Commission – IEC), a głównym przesłaniem święta jest m.in. pokazanie wyjątkowych zalet jaj, ich roli w wyżywieniu ludzi oraz obalenie mitów o szkodliwości zawartego w nich cholesterolu.
Jest wiele powodów do świętowania – jaja odgrywają decydującą rolę w wyżywieniu ludzi na całym świecie, w rozwiniętych oraz w rozwijających się krajach. Są doskonałym i przystępnym cenowo dla ludzi źródłem wysokiej jakości białka.
Mimo, że kurze jajo znalazło się ostatnio w centrum dyskusji w związku z cholesterolem, chowem klatkowym, zaleceniami dotyczącymi ich spożywania to ciągle nie mamy pełnej o nim wiedzy (Gantz, 2017).
Jaja, podobnie jak każdy inny naturalny produkt, charakteryzują się różnym kształtem, barwą żółtka, rozmiarami i masy, na które wpływa wiele odmiennych czynników, takich jak np. genotyp kury, jej wiek, pasza i środowiskowe warunki.
Choć jajo ma naturalne, ochronne opakowanie, jakim jest skorupa, to na jakość jego treści, wpływa różnicująco czas i warunki przechowywania i dlatego ocena ich jakości, pozostaje subiektywna.
Wiele cech skorupy jaja jest związane z jej wytworzeniem, wymagającym dużo energii i wapnia, co sprzyja zakłóceniom w mineralizacji szkieletu.
Ptasie jajo jest strukturą, a może jednostką reprodukcyjną, ukształtowaną przez ewolucję, aby przeciwstawić się fizycznym i mikrobiologicznym zagrożeniom zewnętrznego środowiska, i jednocześnie zaspokajać potrzeby żywieniowe i metaboliczne rozwijającego się zarodka (Hinckle i in., 2012). Wady spożywczych jaj, będących ważnym źródłem białka, minerałów i witamin dla światowej populacji, zagrażają bezpieczeństwu zdrowotnemu konsumentów.
Wspólnym celem towarowej hodowli kur nieśnych, jest wykorzystania zasobów genetycznych możliwości, by osiągnąć maksymalną sprzedaż, wysokiej jakości jaja, przy minimalnych kosztach ich wytwarzania. Genetyczne doskonalenie nieśnych kur, zmierza do zmniejszenia udziału (%) padnięć i zwiększenia zdolności przystosowania się niosek, do rozmaitych środowiskowych warunków, przy maksymalnej liczbie zniesionych jaj/kurę, optymalnym wykorzystaniu paszy na zewnętrzne i wewnętrzne cechy jakości jaj (Preisinger i Flock,2000). Znaczący w tym zakresie hodowlany postęp, osiągnięty w ostatnich stuleciach, został potwierdzony przez hodowców. W nieśność wchodzą coraz młodsze kury, osiągając szczyt na co raz wyższym poziomie, przy zwiększonej masie jaj od każdej nioski. Poprawiono także cechy jakości jaj, takie jak wytrzymałość skorupy, jakości białka (jH), przy stosunkowo niezmienionym udziale (%) żółtka: masy jaja.
Zastosowano tradycyjne, ilościowe, selekcyjne programy, by uzyskać istotny postęp w nieśności kur i w jakościowych cechach jaj, determinowanych wieloma genami. W ostatnich latach uzyskano duży postęp w kontrolowaniu genetycznej zmienności. W pełni zsekwencjonowano genom Gallus gallus i innych gatunków drobiu, skatalogowano i oceniono zasoby markerów zmienności genetycznej, takich jak krótkie, tandemowe powtórzenia DNA (mikrosatelity) i polimorfizm pojedynczego nukleotydu (SNP).
Tworzenie jaja
Tworzenie jaja przebiega zgodnie ze ściśle określonymi, fizjologicznymi założeniami, wg których, jajo w codziennym cyklu produkcyjnym, po owulacji, przemieszcza się w jajowodzie. Po owulacji, żółtko przesuwa się przez wyspecjalizowane jego odcinki, zyskując wzbogacając się o specyficzne właściwości żółtka, białka, różnych błon – aż do wytworzenia skorupy, pokrytej kutikulą, o przeciwbakteryjnej aktywność i stanowiącej ochronną barierę.
Czynniki genetyczne istotnie wpływają na metabolizm wapnia skorupy i zdrowotny stan kości w cyklu produkcyjnym (Bain i in., 2016). Skuteczne przenoszenia jonów do płynu pochwy, wymaga synergii między szlakami ich przepływu. Jonowe pompy i przenośniki odpowiedzialne za skoordynowany ruch jonów przez ścianę jajowodu, są potencjalnymi, selekcyjnymi celami (Brionne i in., 2014). Jonowa pompa, jest biochemicznym mechanizmem działającym w błonie komórki, czynnie przenoszącym część jonów z przestrzeni o ich mniejszym stężeniu, do przestrzeni o większym stężeniu.
Barwa żółtka
Faruk i in. (2017), w 3-tygodniowym doświadczeniu nad barwą żółtka, porównywali skuteczność pigmentacji Apo-estera (APE) i wysoce stężone ekstraktu 10% złocistego nagietka (LZ). 54-tygodniowe kury Lohmann Brown żywiono paszą z dodatkiem 10 20, 40 lub 80 mg/ kg paszy APE lub LZ. Grupę kontrolną żywiono podstawową paszą , zawierającą <5 mg naturalnych ksantofili/kg paszy. Określono, produkcyjność kur i spożycie paszy, zawartość karotenoidów w paszach i żółtkach jaj chromatografią cieczową (HPCL), a wachlarzem barw DSM – barwę żółtka. Nie stwierdzono różnic w dziennym spożyciu paszy, nieśności i masie jaj między dwoma zastosowanymi rodzajami karoteinoidów, których udział w jajach i ich żółtkach, był 4 razy wyższy, gdy do paszy dodano APE lub LZ.
Błony jaja
W wewnętrznej stronie zwapnionej skorupy jaja, błony tworzą bakteriostatyczną siatkę, z antybakteryjnych białek, takich jak lizozym, ovotransferyna i ovocalyxina. Błony jaja mają duże znaczenie tak dla sektora drobiarskiego jak i konsumentów jaj. Znaczącą rolę odgrywa kutikula i błona witelinowa, której funkcja w jaju jest bardzo złożona, gdyż nadaje kształt żółtku, chroni zarodek, utrzymuje równowagę dyfuzyjną pomiędzy białkiem i żółtkiem. Wysoka w niej koncentracja lizozymu, konalbuminy oraz owomucyny, ma duże znaczenie w ochronie zarodka i żółtka, przed inwazją drobnoustrojów.
Poprawa jakości obu tych cech, nie obniża poziomu dobrostanu niosek, podnosi poziom biologicznego bezpieczeństwa, zwiększa wylęgowość i możliwości przetwarzania jaj.
Błona witelinowa, składająca się z trzech warstw; górna – wytwarzana jest w jajniku przez pęcherzykowe komórki, ściśle związane z rozwijającą się żeńską gametą, zwaną oocytem lub jajkiem i zawiera wiele białek, biorących udział w rozpoznawaniu żywotności plemników, wpływając na płodność. Pozostałe dwie warstwy, wytwarzane w lejku jajowodu, zawierają kilka dominujących, wyspecjalizowanych białek, o przeciwbakteryjnych właściwościach (Mann, 2008). Witelinowa błona pośredniczy w zapłodnieniu jaja. Istotne jest rozdzielne utrzymanie żółtka i białka oraz stworzenie bariery przeciw mikroorganizmom , starającym się dotrzeć do żółtka, gdzie znalazłyby idealne warunki do namnażania się oraz ma duże znaczenie dla zakładów przetwórczych. Czyste oddzielenie żółtka od białka jaja, ma istotne znaczenie w ich przetwórstwie, szczególnie gdy produkuje się oddzielne produkty z żółtek i białek. Wytrzymałość błony witelinowej, ma dla tego procesu decydujące znaczenie, gdyż słabsze błony – łatwiej pękają. Jakości białka szczególnie grozi zanieczyszczenie żółtkiem, które ma mniejszą zdolność spienienia, a wg Wang i Wang (2009), około 0,02% żółtka może mieć negatywny wpływ na białko jaja. Stwierdzono, że stosowanie kokcydiostatyku – nikarbazyny, uszkadza błonę witelinową, obniżając wskaźnik płodności stada reprodukcyjnego.
Mineralizacja skorupy jaja
Skuteczna mineralizacja skorupy jajowej, zależy od czasu i kinetyki wychwytu mineralnych składników z paszy i ich odkładania, w komórkach szpiku kostnego i jajowodu, w kolejnych etapach mineralizacji (Bar, 2009). Kinetyka zajmuje się badaniem szybkości reakcji, określeniem wpływu rozmaitych czynników na tę szybkość i ogólny przebiegiem całego procesu.
Zwapniona skorupa jaja jest złożonym, bioceramicznym tworzywem, bardzo odpornym na fizyczne czynniki i gdy jest nienaruszona, stanowi barierę dla bakterii usiłujących wtargnąć do wnętrza jaja. Pęknięte i uszkodzone skorupy jaj, przyczyniają się do ekonomicznych strat w jajczarskim, przetwórczym przemyśle, zagrażając zdrowotnemu bezpieczeństwu żywności (Bain i in., 2006). Mineralizacja wewnętrznych błon skorupy jaja, obejmuje jej palisadową warstwę, złożoną z wydłużonych kolumn, kryształów kalcytu (krystalitów). Górna jej część, składa się z dużych, organicznych warstw kalcytu, które zapobiegają pęknięciom skorupy (Nys i in., 2004), a jej wytrzymałość zależy od kształtów kryształów (Rodriguez-Navarro i in. , 2002).
Kutikula
Skorupa ptasiego jaja pokryta, jest mucynową warstwą, przylegającą do jej otworów (porów) i chroni treść jaja przed penetracją bakterii oraz wyparowaniem z niej wody. W wielu krajach obowiązuje mycie jaj przed ich spożyciem, które nieostrożnie przeprowadzone , powoduje jej usunięcie z powierzchni skorupy, pogarszając jakość jaja. Cechy jakości kutikuli tj. grubość i pokrycie całości skorupy, są dziedziczne i związana z odpornością na bakteryjne skażenie. Znaczącą zależność stwierdzono między jakością kutikuli, a allelami kilku genów białka kurzego jaja i białek kutikuli co wskazuje, że genetycznym doskonaleniem można zwiększyć jej wytwarzanie na jajach towarowych linii kur.
Główne białko kutikuli, (ovocalyxin-32) wykazuje dużą genetyczną zmienność , w wyniku dużej liczby SNP, które zmieniają sekwencję aminokwasów białka (Fulton i in., 2012). Polimorfizm pojedynczego nukleotydu (Single Nucleotide Polymorphism – SNP) – zjawisko zmienności sekwencji DNA, polegającej na zmianie pojedynczego nukleotydu (A, T, C lub G) pomiędzy osobnikami danego gatunku. W tym przypadku występuje duża zmienność w obrębie linii towarowych kur i dlatego w hodowlanych programach, stosuje się selekcyjny nacisk na niektóre warianty genu ovocalyxin-32.
W przypadku kutikuli, osiągnięto duży postęp w dziedzinie metod genetycznego doskonalenia jej cech, przydatnych dla hodowlanych koncernów (Dunn i in.,2017). Kutikula jest niewidzialną warstwą, pokrywającą powierzchnię ptasich jaj i gdy jest nienaruszona, zamyka pory przez które następuje wymiana gazu i zapobiega przedostaniu się mikroorganizmów do wnętrza jaja. Mimo, że jajo upuszcza organizm kury przez kloakę, to do zanieczyszczenia skorupy odchodami i bakteriami, najczęściej dochodzi w zabrudzonych gniazdach (Barrow, 1994). Mimo, że od 130 lat znana jest funkcja kutikuli (Nathiusius, 1882), nadal są mylne informacje o miejscu i czasie odkładania się pigmentu jaja.
Dunn i in. (2017) stwierdzili, że czynnik stresowy, taki jak przemieszczanie kur, może przyczynić się do zmian w budowie kutikuli, która powstaje nie jak dotychczas sądzono w pochwie jajowodu, a w gruczole skorupowym i to tuż przed zniesieniem jaja. Czynnik, który to powoduje, pozostaje nieznany, ale nie wydaje się by miała to być arginina i prostaglandyna, ponieważ zniesione przedwcześnie, „niedojrzałe jaja” – są pozbawione kutikuli.
Wnioski
W coraz więcej wyników badań wskazuje na zależność między markerami genetycznymi, a fenotypowymi cechami. Programy genetycznego doskonalenia zmierzają do przedłużenia okresu produkcyjnego nieśnych kur, przy niewielkim obniżeniu jakości skorupy oraz związanej z nią – wyższą masą jaja. Jakość kutikuli i zasięg jej pokrycia skorupy jaja, jest kluczową cechą, zapobiegającą przenikaniu to treści jaja – salmonelli, dlatego hodowcy w ocenie jakości skorupy, określają jej dynamiczną sztywność, a częstotliwości akustycznego rezonansu, wykorzystuje się do wykrywanie pęknięć skorupy. Wyzwaniem dla hodowli, jest opracowanie nowych pomiarów, właściwości jaj i ich skorupy nie ocenianych dotychczas.
Dokonano znacznego postępu w identyfikacji białka i genów związanych z wewnętrznymi i zewnętrznymi cechami jakości jaj, które są znakomitym narzędziem w programie selekcji. Zastosowanie mikromacierzy DNA typu SNP, umożliwia w jednym badaniu, analizę nawet kilkuset mutacji i polimorfizmów, odpowiedzialnych za genetyczne wady.
Selekcję zmierzającą do zwiększenia nieśności i jakość jaj, zajmują się hodowlane koncerny. W wyniku znaczącego udoskonalenie produkcji kur nieśnych i jakości jaj, doszło do współzawodnictwa między wieloma, zewnętrznymi jak i wewnętrznymi, ważnymi cechami skutkując przedłużeniem „długowieczności” niosek , które zdrowe, w jednym, 100 tygodniowym cyklu produkcyjnym, znoszą po 500 jaj. Cechy jakości skorupy, skutecznie zapobiegają zakażeniu patogenami konsumentów, w czym główną role odgrywa kutikula, chroniąca jajo przed bakteryjną penetracją. Dzięki przyjętej selekcyjnej strategii, kury muszą utrzymywać wrodzoną aktywność przeciwbakteryjną jaj oraz tworzyć fizyczne bariery zapobiegające wnikaniu bakterii.
Dr A. Kashimori wraz z dr F. Cisnerosa i pracownikami firmy DSM , przy wsparciu firmy Nabel Co. Ltd. z Japonii, opublikowali w 2017 r. książkę pt „The Illustrated Egg Handbook” (Ilustrowany Podręcznik o Jaju), zawierający wspaniałą kolekcję kolorowych zdjęć i ilustracji, przedstawiających zalety i wady jaj. Zawarta w książce wiedza, może się pozornie, wydawać zbyt podstawowa dla drobiarzy, ponieważ opisuje budowę jaja, jego przemieszczanie w jajowodzie i anatomię układu rozrodczego koguta, lecz warto się z nią zapoznać, ponieważ omawia także takie kwestie jak rozwój, jakość i dostępność różnych technologii stosowanych w branży jajczarskiej.
Przedstawia nowe dla konsumenta zagadnienia związane ze skorupą jaja, z cechami jakości treści jaja, sposobami ich przygotowania do spożycia, zapachami i metodami klasyfikacji.
W książce omawiane są także zagadnienia związane z występowaniem porów w skorupie jaja, z pęknięciami jej i żółtka, z penetracją czynników zakaźnych (bakterii, grzybów), z odkształceniami, różnymi barwami skorupy i żółtka jak również o wpływie ściołów na jakość jaj. Dla krajowych producentów i przetwórców jaj, posiadanie polskiej edycji takiego podręcznika, byłoby niezwykle cennym nabytkiem.
