Tradycyjnie jaja mają powszechne zastosowanie kulinarne. Jednak badania ostatnich lat dowodzą jednoznacznie, że jaja kurze z uwagi na obecność dużej ilości bioaktywnych składników stają się najlepszym surowcem do zastosowań nutraceutycznych i biomedycznych.
Na obecnym poziomie wiedzy surowiec jajczarski jest nie tylko uwzględniany jako składnik diety, ale przede wszystkim jako materiał wyjściowy do odzysku (produkcji) cennych bioaktywnych substancji. Zwłaszcza nowa forma produkcji jaj kurzych (projektowanych) może być rozpatrywana jako etap procesu biotechnologicznego wytwarzania żywności leczniczej (nutraceutyków) lub preparatów biomedycznych.
Surowiec jajczarski, produkcja oraz jego właściwości polifunkcjonalne i nutraceutyczne
W ostatnim okresie czasu obserwujemy intensywne poszukiwanie naturalnych surowców do pozyskiwania bioaktywnych substancji w zastosowaniach do suplementów diety. Najdoskonalszym surowcem w tym zakresie wydają się być jaja. Chociaż jeszcze nie tak dawno we wszystkich typach diety udział jaj był bardzo ograniczany ze względu na obecność cholesterolu, to jednak z drugiej strony prowadzono intensywne badania nad charakterystyką ich wartości odżywczej, biologicznej i nutraceutycznej. Efektem tych badań jest jednoznaczne stwierdzenie wskazujące na wysoką wartość żywieniową jaj z zasadniczym zignorowaniem negatywnej roli cholesterolu. Nade wszystko zwraca się uwagę na surowiec jajczarski jako źródło bioaktywnych składników z szerokimi możliwościami ich zastosowań. Jaja cechują się polifunkcjonalnymi właściwościami i wysoką wartością nutraceutyczną. Treść jaja bogata jest w składniki antydrobnoustrojowe, a także antynowotworowe, z drugiej zaś strony jaja zawierają życiodajne polienowe kwasy tłuszczowe, fosfolipidy i witaminy (Ahn, Ko 2006, Anton 2007, Froning 2006, Juneja, Rao 2006, Yannakopoulos 2007).
W procesie trawienia w przewodzie pokarmowym składniki jaja zostają przekształcane w ważne substancje budulcowe jakimi są aminokwasy lub kwasy tłuszczowe, a ponadto w bioaktywne substancje pełniące ważną rolę w procesach metabolicznych, m.in. peptydy. Ta specyficzność jest przeniesiona do praktyki i obecnie wykorzystywana w produkcji biopreparatów w warunkach przemysłowych z wykorzystaniem hydrolizy enzymatycznej (Matoba i in. 2001, Davalos i in. 2004). Uwzględniając treść jaja jako materiał wyjściowy do pozyskiwania bioaktywnych substancji należy oddzielnie traktować żółtko i białko, jako że są to absolutnie różne składniki nie tylko pod względem fizykochemicznym, ale także posiadające zróżnicowane właściwości biologiczne.
Wybrane biosubstancje treści jaj w terapii chorób cywilizacyjnych
Często w literaturze oraz wśród fachowców branży pojawiają się stwierdzenia, że treść jaja stanowi swego rodzaju bioreaktor lub magazyn bioaktywnych substancji. Istotnym jest fakt, że żółtko i białko stanowią całkowicie zróżnicowane źródła tych substancji.
Wśród substancji bioaktywnych białka jaja aktualnie największe zainteresowanie towarzyszy cystatynie, lizozymowi i peptydom powstałym w wyniku hydrolizy enzymatycznej owoalbuminy i konalbuminy. Wśród substancji żółtka duże zainteresowanie związane jest z frakcją liwetynową, a zwłaszcza immunoglobuliną (IgY) oraz z frakcjami fosfolipidów.
Cystatyna jest inhibitorem proteinaz cysteinowych posiada bardzo szerokie spektrum działania. Inhibitor ten ma właściwości przeciwdrobnoustrojowe i przeciwnowotworowe, a także hamuje tworzenie płytek amyloidowych, które są przyczyną choroby Alzheimera. Cystatyna wstępuje w białku jaja, a zasadniczym problemem jest jej izolacja w formie homogennej i zapewnienie jej trwałości w tym stanie. Sam proces jej oczyszczania oparty jest na wykorzystaniu technik chromatografii jonowymiennej i powinowactwa. Poza możliwościami aplikacji cystatyny w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym, istnieje szeroka możliwość zastosowań zarówno w utrwalaniu żywności, w systemach opakowaniowych, a także w medycynie weterynaryjnej, w leczeniu chorób skórnych zwierząt.
Frakcja liwetynowa jest bogata w Immunoglobulinę Y (IgY), która w ostatnich latach jest mocno preferowana jako preparat biomedyczny i leczniczy, zwłaszcza w chorobach przewodu pokarmowego. Ponadto ze wstępnych badań wynika, że z frakcji liwetynowej można pozyskać wiele cennych peptydów, które mogą znaleźć zastosowanie w zapobieganiu lub leczeniu chorób neurodegeneracyjnych. Szczególnie duże nadzieje wiąże się z pewną grupą peptydów frakcji liwetynowej, których aktywność jest zbliżona do colostryniny siary krów, a więc posiadających właściwości w profilaktyce choroby Alzheimera.
Spośród licznych funkcji pełnionych przez białka i peptydy na szczególną uwagę zasługują te, które mają potencjalne znaczenie terapeutyczne i rokują nadzieję ich wykorzystania. Do grupy tej na pewno należą peptydy posiadające aktywność antymikrobiologiczną i antynowotworową. Występują one w stanie wolnym lub w formie związanej, a bywa, że stanowią strukturalny element dużych białek, z których pozyskiwane są w wyniku hydrolizy enzymatycznej z udziałem specyficznych proteinaz (Markossian i in., 2004). Znaczenie nowych peptydów wykazujących taką aktywność jest nie do przecenienia zwłaszcza, gdy współczesna medycyna bywa bezsilna wobec pojawiających się szczepów bakteryjnych opornych na obecnie stosowane antybiotyki. W organizmach eukariotycznych peptydy te pełnią funkcję wrodzonego systemu obronnego. Większość naturalnych peptydów antybakteryjnych wykazuje wyjątkowo szerokie spektrum aktywności supresyjnej lub bójczej zarówno wobec bakterii, jak i grzybów, wirusów oraz komórek nowotworowych. Nie dziwi więc bardzo duże zainteresowanie klinicystów tymi związkami (Zhang i in., 2005).
Fosfolipidy pełnią różnorodne funkcje, są wszechobecne i fundamentalne dla wielu procesów życiowych. Są przede wszystkim głównym komponentem błon biologicznych, które izolują organizm od środowiska zewnętrznego oraz uczestniczą w transporcie biologicznym i procesach metabolicznych. Amfifilowy charakter cząsteczek fosfolipidowych nadaje im funkcję związków powierzchniowo czynnych, co ułatwia emulgowanie i trawienie tłuszczów w przewodzie pokarmowym (Ziemlański 1991).
Stwierdzono, że wiele grup fosfolipidów pełni określoną rolę w chorobach zwyrodnieniowych wątroby, serca, naczyń krwionośnych i układu nerwowego (Szuhaj 2003, Hosokawa 2000). Szczególnie ważny efekt na funkcjonowanie tych układów wywiera fosfatydylocholina (lecytyna). Pozytywne działanie lecytyny zawierającej wielonienasycone kwasy tłuszczowe polega na m.in. regulowaniu stężenia cholesterolu-LDL we krwi oraz w regulacji triacylogliceroli, zapobiegającej gromadzeniu się tych związków w ścianach naczyń krwionośnych, co wiąże się z obniżeniem ryzyka wystąpienia chorób serca i miażdżycy. Lecytyna jest przede wszystkim źródłem choliny, z której tworzony jest bardzo ważny przekaźnik impulsów nerwowych – acetylocholina. Substancja ta umożliwia prawidłowe przewodzenie sygnałów w systemie nerwowym i mózgu.
Żółtko bogate jest w fosfolipidy, zwłaszcza w lecytynę, której skład nie da się porównać z innymi fosfolipidami pochodzenia roślinnego. W lecytynę żółtkową poza choliną wbudowane są długołańcuchowe, wielonienasycone, życiodajne kwasy tłuszczowe, m.in. kwas arachidonowy, czy dokozaheksaenowy. Tych kwasów brak jest w lecytynach roślinnych.
Ponadto zawartość tych kwasów można zwiększać na drodze odpowiedniego żywienia niosek, co jeszcze bardziej podnosi wartość lecytyny żółtka. Soja jest znacznie uboższym źródłem lecytyny w porównaniu do żółtka jaj. Poza tym, dostępne handlowo preparaty lecytyny sojowej nie mogą być stosowane przez pewną grupę osób uczulonych na białko sojowe, którym preparaty lecytynowe mogą być zanieczyszczone. Lecytyna pochodzenia jajowego jest w tym względzie atrakcyjną alternatywą.
Mimo licznych zastosowań w przemyśle, lecytyna wykorzystywana jest przede wszystkim jako suplement diety, korzystnie wpływający na funkcjonowanie układu nerwowego i procesy zapamiętywania. Pozytywne działanie lecytyny dotyczy także gospodarki cholesterolem, stymulowania trawienia i zapobiegania chorobom sercowo-naczyniowym [Na 1990]. Te właściwości przypisuje się specyficznemu składowi chemicznemu lecytyny, a zwłaszcza kwasom tłuszczowym, szczególnie polienowym z rodziny n-3 i n-6.
Uboczne produkty z jaj oraz możliwości ich wykorzystania
Aktualnie prowadzone są liczne badania nad wzbogacaniem żywności w związki mineralne zwłaszcza w wapń. Wzbogacanie obejmuje stosowanie zarówno soli organicznych jak i nieorganicznych, rozpuszczalnych w wodzie jak i nierozpuszczalnych. Zdecydowanie korzystniejsze efekty wzbogacania uzyskuje się stosując sole nierozpuszczalne, takie jak węglan oraz cytrynian wapnia. Umożliwiają one wprowadzenie większej ilości wapnia, jak również nie wpływają negatywnie na wartość pH wzbogacanych produktów i ich cechy sensoryczne. Z soli rozpuszczalnych w wodzie najkorzystniejsze właściwości posiada glukonian wapnia.
Doustna suplementacja wapnia może jednak wiązać się z występowaniem pewnych działań niepożądanych, wynikających głównie z rodzaju anionu, jaki występuje w soli wapniowej. Węglan wapnia podany doustnie może spowodować wzdęcia, na skutek wytwarzania się dwutlenku węgla, zaparcia oraz alkalozę. Chlorki wapniowe natomiast działają drażniąco na błonę śluzową żołądka i mogą powodować powstawanie owrzodzeń żołądka. Ponadto długotrwałemu spożywaniu preparatów wapniowych mogą towarzyszyć zaburzenia żołądkowo-jelitowe w postaci nudności i wymiotów, suchość i metaliczny smak w ustach, utrata łaknienia, wzrost ryzyka zaburzeń rytmu serca, kamica nerkowa i upośledzenie czynności nerek (Ryszka 2007).
Ostatnio coraz częściej pojawiają się publikacje naukowe na temat nowego, naturalnego źródła wapnia, jakim są skorupy jaja kurzego.
Badania prowadzone na całym świecie wskazują, że skorupy jaja kurzego mogą być nowym źródłem biodostępnego wapnia oraz innych pierwiastków, takich jak: magnez, stront, fluor, które mają pozytywny wpływ na metabolizm kostny. W przeprowadzonych badaniach klinicznych (Ryszka 2007) obserwowano właściwości przeciwkrzywicze proszku ze skorup jaja kurzego oraz pozytywny wpływ na gęstość kości, jak również, u kobiet z osteoporozą postmenopauzalną i starczą, zmniejszenie odczuć bólowych, resorpcji kości, zwiększenie zdolności poruszania się. Proszek uzyskiwany ze skorup jaj w ponad 90% zawiera węglan wapnia i posiada wszystkie korzystne cechy przypisywane powszechnie stosowanemu węglanowi, takie jak łatwa jonizacja w niskim pH obecnym w żołądku oraz korzystny stosunek ilości wapnia w stosunku do masy całej cząsteczki.
Jak już wyżej zaznaczono jaja są doskonałym surowcem żywnościowym, zawierającym wszystkie niezbędne substancje do rozwoju młodego organizmu. Jaja poza swoją tradycyjną funkcją żywieniową mogą być wykorzystane w przemyśle żywnościowym, farmaceutycznym, kosmetycznym, chemicznym i paszowym. Tendencja niekonwencjonalnego wykorzystania tego surowca rozwija się bardzo dynamicznie dzięki opanowaniu możliwości i opracowaniu technologii izolacji substancji biologicznie aktywnych, wśród których należy wymienić lizozym, awidynę, cystatynę, immunoglobuliny, fosfolipidy, biopeptydy i szereg różnych inhibitorów i enzymów. Ostatnio podejmowane są próby wykorzystania tych substancji do celów leczniczych w medycynie i weterynarii oraz innych zastosowań, takich jak np. utrwalanie żywności, a także do produkcji kosmetyków (Anton 2007, Aro 2007, Cansell 2007, Juneja 1997, Trziszka 2000).
Nowym zagadnieniem w medycynie wydaje się być inhibidoterapia z uwzględnieniem cystatyny białka jaja. Substancja ta posiadająca szerokie spektrum aktywności biologicznej wydaje się mieć wielkie znaczenie w przyszłości jako preparat biomedyczny w leczeniu chorób nowotworowych, grzybic oraz innych schorzeń wywołanych przez drobnoustroje. Również różne kombinacje cystatyny, lizozymu i biopeptydów białka jaja stwarzają możliwości szerokiej aplikacji w medycynie i kosmetyce.
W odniesieniu do izolacji i dalszej aplikacji preparatów pochodzenia żółtkowego istnieją na świecie zróżnicowane poziomy rozwiązań technologicznych. Relatywnie najlepiej rozwinięta jest technologia odzysku immunoglobuliny. Znane są także sposoby wydzielania foswityny, jednego z najlepszych antyoksydantów w przyrodzie (Kopeć 2006).
Bardzo wiele badań poświęcono lecytynie żółtka jaja, szczególnie w odniesieniu do metod izolacji. Jeśli uwzględnimy cenny skład lecytyny żółtka jaja, gdzie poza choliną występują długołańcuchowe n-3 kwasy polienowe, zwłaszcza DHA, to lecytyna ta może przyjąć znamiona tzw. „idealnej lecytyny” jako nutraceutyku. Do uzyskania tego typu lecytyny niezbędne są jaja naturalnie wzbogacane, tzw. „jaja nowej generacji”. W tym przypadku musi być spełnionych wiele czynników, m.in. dobór odpowiednich niosek, a przede wszystkim żywienie i komponenty paszowe pochodzenia naturalnego.
Od wielu lat realizowany na całym świecie program wzbogacania jaj w omega 3 kwasy tłuszczowe, który przyczynił się do istotnej zmiany w składzie żółtka, zwłaszcza wielokrotnie zwiększony został udział długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (De Meester 2006, Sim 2000, Simopoulus 2006, Van Elswyk i in. 2000, Yannakopoulos 2007). Tego typu wzbogacanie przyczynia się do pozytywnej modyfikacji fosfolipidów żółtka, w tym lecytyny. Zatem opracowanie odpowiedniego sposobu wzbogacania jaj przyczynia się do uzyskania „idealnej lecytyny” zawierającej poza bardzo ważną choliną polienowe n-3 kwasy tłuszczowe.
Możliwość produkcji jaj „nowej generacji” o idealnej lecytynie otwiera drogę do wytwarzania preparatów lecytynowych i ich zastosowań w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych. W procesie odzysku lecytyny ubocznymi produktami są białka i lipoproteidy, które mogą być źródłem produkcji odżywek i preparatów wzmacniających, np. dla sportowców, czy rekonwalescentów.
Aktualnie bardzo na czasie są procesy biotechnologiczne, gdzie treść jaja, jak również uboczne produkty izolacji bioaktywnych substancji z białka lub żółtka można poddawać hydrolizie enzymatycznej i uzyskać bioaktywne peptydy o szerokim spektrum aplikacyjnym, szczególnie w medycynie (Davalos i in. 2004).
prof. dr hab. Tadeusz Trziszka – Wydział Nauk o Żywności – Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Zostaw odpowiedź