Prof. dr hab. Stanisław Wężyk
Dr inż. Ryszard Gilewski

Pękanie skorup jaj jest jednym ze źródeł ekonomicznych strat, jakie ponosi producent jaj. Ogólnie rzecz biorąc dotyczyło, około 3% jaj znoszonych przez kury utrzymywane w bateriach klatkowych lub na wybiegach. Liczba ta wzrasta o kolejny 1% w przypadku kur utrzymywanych w klatkach wzbogaconych lub na wolnym wybiegu oraz o kolejne 1 do 2% w przypadku kur w chowie wolierowym. O pękniętych skorupach jaj w granicach 2 do 12% donosi niewiele raportów dotyczących większości systemów chowu towarowych niosek. Jaj z brudnymi skorupkami jest o 2 do 3% więcej niż jaj z pękniętą skorupą.

Na pękanie skorupy jaj ma również wpływ budowa klatek wzbogaconych. Jaja są pod największym wpływem czynników środowiskowych, gdy są przemieszczane od kury do punktu sprzedaży w kurniku. Jajo wytrzymuje siłę uderzenia, która wynosi około 13 G. Wytłaczanki z masy papierowej lub z pianki ze sztucznego tworzywa na jaja, oznaczone informacją, w którym miejscu środka transportowego powinny być załadowane (góra, środek, dół), wpływają także na występowanie pęknięć skorupy podczas przewozu jaj. Pozornie słabe uderzenie skorupy jaja, może wywołać mikropęknięcie mammiliarnej błony, powodujące wyciek treści jaja. Jajo kurze jest zintegrowanym, bezszwowym, elipsoidalnym pojemnikiem o średnicy około – 4,5 cm i długości około 6,0 cm. Pokrywająca go skorupa, przepuszcza tzw. gazy oddechowe i parę wodną, a dwutlenek węgla hamuje wnikanie do wnętrza drobnoustrojów (Frank, Caplan i Heuer, 1992). Grubość skorupy waha się od 350 do 450 µm i może ona wytrzymać uderzenie 3-5 G1 (30-50 N) w zależności od siły uderzenia. Ponadto jest w niej około 10 tysięcy porów (Tyler, 1953), które umożliwiają oddychanie rozwijającego się zarodka. Jajo nazywane jest też „komórką jajową”, ponieważ w 50-60 cm3 jego treści, są składniki zapewniające rozwój w ciągu 21 dni – kurzego pisklęcia. Udział skorupy w całkowitej masie jaja stanowi 8-10%. Wysoka zawartość białka w jajach spowodowała wśród konsumentów na całym świecie duże zapotrzebowanie, jako na źródło wysokiej jakości białka zwierzęcego o stosunkowo niskiej cenie. By sprostać temu zapotrzebowaniu, w ciągu ostatnich 50 lat globalna produkcja jaj ogromnie wzrosła, czego przykładem jest zwiększenie liczby kur o 1,5%/rok w Kanadzie (Zaheer, 2015). W latach 1960-2010 w wyniku zastosowania tylko genetycznej selekcji, zwiększono nieśność o 58 jaj/kurę, przy jednoczesnej poprawie wykorzystania paszy – o 42% (Xin i Lin, 2017). Wg FAO (2021), średnia liczba zniesionych jaj od nioski w 2010 roku wyniosła 185, a w 2020 roku 208 szt. Obecnie wykorzystywane rasy kur do produkcji jaj spożywczych, znoszą po około 320 jaj w 360-dniowym cyklu. Przy tak wysokiej nieśności, świeże jaja muszą być tak dostarczane od kury konsumentowi, by ich skorupa nie była narażana na uszkodzenia. Skorupę jaja jest wielowarstwową, bioceramiczną strukturą kompozytową, złożoną z krystalicznej fazy mineralnej, głównie węglanu wapnia (wapienia) w postaci kalcytu, na której znajdują się glikoproteiny, keratyny, proteoglikany, kolagen i dermatan (forma siarczanu) – w postaci błonnika (Nys i in.,2004). Skorupa jaja jest kruchym materiałem, który w zetknięciu z twardymi przedmiotami jak np. podłogą klatki, może powodować mikropęknięcia (Bain i in., 2006). Carter (1976) zdefiniował „uszkodzenie” jako maksymalne naprężenie powstałe w skorupie.

W klasycznym przeglądzie Carter (1970) stwierdza, że „skorupka jaja pęka, jeśli jej wytrzymałość jest mniejsza niż środowiskowa siła uszkodzenia, na którą jest narażona”. Chociaż ostatni komentarz jest oczywistym stwierdzeniem, że „pękanie skorupy zależy zarówno od wytrzymałości skorupy, jak i od wielkości uszkodzenia”. Wcześniej Carter (1969) skomentował, że: „częstotliwość pękania nie zależy wyłącznie od wytrzymałości skorupy, ale zarówno od wytrzymałości skorupy, jak i od siły uszkodzenia”. Andersom i Carter (1972) stwierdzili, że skorupka jaja może pęknąć, jeśli zostanie upuszczona na twardą powierzchnię z wysokości zaledwie 3,91 mm, to jest mniejszej niż odległość, na jaką zwykle spada składane przez kurę jajo. Wg szacunków straty spowodowane uszkodzeniami jaj mogą stanowić 8-11% wartości całkowitej produkcji jaj (Fathi i in. 2019). Hamilton i in. (1979) sądzą, że 6 – 8% jaj pęka, gdy przenosi się je od kury do kartonu dla konsumenta, z tym, że wg Roland (1988) udział stłuczek może wahać się od 1-2% do nawet 35%. W przemyśle jajczarskim USA udział jaj o pękniętej skorupie sięga 2-7% podczas przenoszenia, pakowania i transportu Sigh (2007), pęknięcia skorupy jaj podczas produkcji, kosztują przemysł ponad 247 milionów USD/rok, czyli około 20,6 mln USD/miesiąc. W Europie, 2-6% jaj składanych przez kury utrzymywane w systemach bezklatkowych ma uszkodzoną skorupę (van Mourik i in. 2017). W 2019 r. produkcja jaj w Kanadzie wynosiła 68,925 mln jaj/miesiąc, za które producenci otrzymywali średnio po 1,61199 dolara kanadyjskiego/tuzin. Gdyby 3% jaj miało pękniętą skorupę, strata producentów wyniosłaby 272.163 dolarów kanadyjskich/miesiąc. Dane te wskazują, że uszkodzonia skorupy jaj, są poważnym problemem, który wiąże się z wysokimi kosztami ekonomicznymi utrzymania stada. Dalsze straty związane są zmarnowaniem cennych ziaren kukurydzy, pszenicy lub soi, zawartych w paszach skarmianych przez kury znoszące jaja o uszkadzanej skorupie. Pęknięcia w skorupie jaj są wejściem dla drobnoustrojów, takich jak Salmonella zakażających treść jaja, stwarzając w ten sposób potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego (Roberts, 2013). Każdy krok lub działania zmierzające do zmniejszania częstotliwości występowania pęknięć skorupy jaj, powinny przyczynić się do obniżenia niektórych wysokich ekonomicznych strat. Od czasu przeglądu Hamiltona i in. (1979), w którym podsumowano czynniki, wpływające na pękanie skorupy jaja, główne zmiany nastąpiły w ciągu ostatnich 40 lat. Główną zmianą było zastąpienie konwencjonalnych drucianych klatek alternatywnymi systemami chowu, takimi jak chów w wzbogaconych klatkach kolonijnych, wolierach, na wolnym wybiegu. Równocześnie genetyczna selekcja prowadzona przez komercyjne firmy hodowlane, zwiększyła liczbę kur znoszących jaja w ciągu jednego cyklu nieśności. Bardziej zmechanizowane postępowanie z jajami zwiększyło szanse pękania ich skorup, na skutek zderzeń w trakcie przenoszenia jaj przez systemy transportowe. Przegląd ten jest nadal zgodny z opinią Hamiltona i in. (1979).

Dlaczego skorupa jaj pęka?

Wytrzymałość skorupy jaja zależy od jej strukturalnych i materiałowych właściwości (Bain, 2005). Strukturalne składniki obejmują długość osiową, promieniową średnicę (szerokość), kształt i grubość skorupy. Voisey i Hamilton (1975,1976) w oparciu o wielokrotną analizę regresji strukturalnych komponentów 498 jaj, zniesionych przez kury zestawu Leghornów SCWL, stanowiły tylko 56% zmienności siły powodującej pęknięcie tych skorup. Wg Hamilton (1986) wymagane są badania, wykorzystujących biomolekularne techniki, aby lepiej ocenić, w jaki sposób elementy materiałowe skorupy wpływają na jej wytrzymałość.
Mimo że od 60 do 70 lat prowadzone są badania nad odpowiedzią na to pytanie, to mechanizm zachowania się uszkodzonej skorupy jaja, został określony dopiero ostatnio. Tego postępu dokonał wielonarodowy zespół, który nadal wymaga „podejścia zespołowego”. Autorzy zastosowali szereg technik biologii molekularnej i biochemicznych, procedur mikroskopowych i krystalografii wraz z inżynieryjnymi rozwiązaniami. Teraz lepiej rozumiemy złożoność struktury skorupy jaja, jej „materiałowe aspekty wytrzymałości skorupy oraz szczegóły mechaniki powstawania jej pęknięć”.