Opakowane niczym ptasie jajo

Jaja spożywa się codziennie na całym świecie w ogromnych ilościach. Warto przyjrzeć się im bliżej i poznać niezwykłe cechy ich budowy oraz dowiedzieć się, dlaczego stały się one inspiracją dla naukowców i inżynierów.

Budowa jajka i skorupki

Skład chemiczny skorupki jaja to przede wszystkim węglan wapnia, fosfor i magnez oraz barwniki nadające kolor jajku, zależnie od rasy ptaka:

• owoporfiryna – brunatnoczerwony
• ooporfiryna – brunatny
• oocyjanina – niebieski

Technicznie skorupa posiada dwie warstwy:

• zewnętrzną, inaczej wapienną lub gąbczastą, zbudowaną z włókien keratynowo-kolagenowych na których znajdują się substancje mineralne oraz barwniki wymienione wyżej;
• wewnętrzną, zwaną brodawkową lub mamiralną składającą się z granulek białka i węglanu wapnia.

Skorupkę pokrywa niewidzialna gołym okiem błona mucynowa, która chroni przed dostępem bakterii.

W samej skorupie jest około 8-9 tysięcy mikroskopijnych porów, umożliwiających wymianę gazową. Dzięki nim do wnętrza jaja wpuszczany jest tlen a wydalany dwutlenek węgla. Pozwala to na „oddychanie” zarodka. To właśnie wydostawanie się powietrza z jajka możemy obserwować podczas gotowania, gdy na skorupkach tworzą się małe pęcherzyki.

Skupione głównie na tępym końcu jaja pory umożliwiają też odparowywanie wody, która gromadzi się razem z powietrzem pomiędzy dwoma wewnętrznymi błonami (białkową i podskorupkową) w komorze powietrznej.

Komora ta podczas procesu wylęgania się zarodka, robi się coraz większa, by w końcu wypchnąć dojrzałe pisklę poza skorupę. By spowolnić ten proces w jajach przeznaczonych do spożycia, należy zawsze układać je tępym końcem ku górze.

Wspomniane błony, choć przepuszczają wodę, nie pozwalają się wydostać na zewnątrz składnikom białka. To właśnie gęste białko pełni bardzo ważną funkcję amortyzacji wstrząsów, dzięki czemu embrion jest chroniony przed uszkodzeniem.

Zarodek umieszczony w płycie zarodkowej znajduje się w żółtku. Żółtko umocowane jest do skorupki za pomocą białkowych skrętek, czyli tak zwanej chalazy, która pozwala utrzymać bezpieczną pozycję embrionu. Co ciekawe, dzięki chalazie oraz odpowiednio umiejscowionemu środkowi ciężkości, żółtko podczas poruszania jajkiem może wykonywać jedynie ruchy obrotowe utrzymując zarodek cały czas w jednej pozycji. Dzięki temu embrion nie niszczy się i jest stale u góry, czyli najbliżej źródła ciepła – wysiadującej go matki.

Kształt jaja

Jajko ma kształt elipsy, inaczej mówiąc łuku. Jest to również forma ochrony zarodka. Łuk sprawia bowiem, że siły działające na niego rozkładają się równomiernie, osłabiając nacisk punktowy. Dzięki temu skorupa wytrzymuje duże obciążenie. Umożliwia to kwoce siadanie na jajkach w celu ich ogrzania.

Badając tą właściwość jaja, naukowcy przeprowadzili ciekawy eksperyment.

Na plastikowym blacie zrobiono podstawkę z pianki do uszczelnień. Postawiono w niej na sztorc trzy surowe jajka, na które następnie położono identyczny blat. Na całą konstrukcję po kolei wchodziły coraz cięższe osoby. Przy pierwszej z nich nacisk na każde jajo przekraczał 20 kg. Największa waga, jaką wytrzymały jajka to 156 kg!

Kopiowanie natury

Jajko ze względu na swoją budowę stało się przedmiotem badań naukowców, którzy chcieli odtworzyć jego funkcje ochronne i wykorzystać je w produkcji opakowań dla żywności.

Chodziło przede wszystkim o stworzenie takiej obudowy, która będzie stanowiła barierę dla bakterii, działała antywstrząsowo i jednocześnie była naturalna i przyjazna dla środowiska.

Nie było to łatwe, ale w pewnym stopniu się udało.

WikiCells

Pod koniec 2012 roku zakończono badania nad produktem o nazwie WikiCells. Jest to opakowanie stworzone z biodegradowalnego polimeru lub plastiku i cząstek żywieniowych. Jego struktura opiera się na budowie skorupy jaja i przypomina błonę. Co ciekawe, można ją zjeść. Jej smak ma być taki sam, jak smak zawartego w środku pożywienia (np. pomarańczowy, winogronowy lub pomidorowy).

Ta jadalna „skórka” ma ochronić miękkie wnętrze przed uszkodzeniami i działaniem promieni słonecznych oraz odizolować od szkodliwych bakterii.

Jej dokładny skład pozostaje tajemnicą twórców, wiadomo jednak, że powstaje m. in. z połączenia substancji pozyskanych z alg i malin.

Do tej pory próbnie wyprodukowano już tą metodą jogurty, soki i sery.

Rozwiązanie to nie jest jeszcze rozpowszechnione, przydaje się jednak w produkcji żywności przeznaczonej dla kosmonautów. Jego dodatkową zaletą jest bardzo mała waga, co ma duże znaczenie na statku kosmicznym, z uwagi przekładania się masy bagażu na zużycie paliwa. Lekkie WikiCells jest idealnym produktem dla załogi dalekich rejsów.

Trwają również badania nad stworzeniem odpowiedniego opakowania ochronnego dla delikatnych kwiatów ciętych. Pożądanym efektem byłoby stworzenie produktu, który zabezpiecza przed rozwojem wrogich mikroorganizmów, zapewnia zabezpieczenie przed uszkodzeniami mechanicznymi, pozwala odpowiednio nawilżać kwiaty bez rozlewania wody oraz długo je przechowywać i jednocześnie jest ekologiczne. Wszystkie te cechy posiada właśnie jajko. Można powiedzieć, że prototypy wytworzonych już opakowań na kwiaty opierają się na tych samych funkcjach, jakie skorupa wraz białkiem, żółtkiem, chalazą i błonami zapewniają zarodkowi.

Inżynieria budowlana

Oprócz produkcji opakowań dla żywności i kwiatów, budowa jajka jest wykorzystywana także w inżynierii budowlanej. Już starożytni Rzymianie wznosili ogromne konstrukcje na kształt łuku, dzięki czemu były one niezwykle wytrzymałe. Również mieszkańcy Mezopotamii tworzyli podobne budowle (np. brama Isztar). Zastosowanie kształtu łuku pozwala odpowiednio rozłożyć nacisk dużej masy i wykonać otwór w murze tak, by się on nie zawalił.

Podobne rozwiązania stosuje się w architekturze nowoczesnej, budując wysokie wieżowce w kształcie elipsy bądź stożka.

Ciekawostki – jajo

• Przechowując jaja do spożycia, należy wziąć pod uwagę ich szczególną budowę.
• Zewnętrzna powłoka mucynowa jest tak delikatna, że łatwo ją uszkodzić, powodując usunięcie ochrony i przyspieszenie procesu psucia się jajka. Przepisy nie pozwalają więc producentom jaj na mycie swoich produktów a jedynie na ich oczyszczanie.
• Z drugiej strony, niemyte jajka mają na swej skorupie liczne bakterie, np. Colli i Salmonella, pochodzące z kurzych odchodów. Na ich obecność ma wpływ system chowu kur, czystość rąk pracowników ferm a nawet opakowania do przechowywania jaj.
• Dlatego warto pamiętać, by oczyszczone jaja przechowywać w lodówce, najlepiej w specjalnym, zamykanym i czystym pojemniku tak, by nie miały kontaktu z inną żywnością. Należy myć je dokładnie, ale dopiero przed użyciem. Nie powinno się też spożywać ich na surowo, chyba że po wysterylizowaniu w specjalnym urządzeniu lub gorącej wodzie.
• Największe zarejestrowane jajo współczesnych zwierząt, pochodzi od rekina wielorybiego – miało rozmiar 30 cm × 14 cm × 9 cm.
• Największe jaj pośród żyjących ptaków ma struś afrykański – osiągają wagę 1,5 kg. Jajo strusia jest jednak niewielkie, przy jajach, które składały mamutaki.

Polecamy

• Opracowania
• Ptaki