Введение
Защитная внешняя оболочка яйца
Яйцевая скорлупа – это внешнее покрытие яйца с твердой скорлупой, а также некоторых видов яиц с мягкой внешней оболочкой.
Яйца червей
Яйца нематод обладают двухслойной структурой: внешний вителлиновый слой, состоящий из хитина, который придает механическую прочность, и внутренний, богатый липидами слой, делающий яичную оболочку непроницаемой.
Яйца насекомых
Насекомые и другие членистоногие откладывают яйца самых разнообразных форм и типов. Некоторые из них имеют желеобразные или кожистые оболочки, другие – твердые яичные скорлупы. Мягкие скорлупы состоят в основном из белка, который может быть волокнистым или довольно жидким. У некоторых яиц членистоногих вообще нет скорлупы, вместо нее внешний покров представляет собой самую внешнюю эмбриональную мембрану – хорион, защищающую внутренние слои. Хорион может иметь сложное строение и состоять из различных слоев, включая самый внешний слой, называемый экзохорион. Яйца, которым необходимо выживать в сухих условиях, обычно имеют твердые яичные скорлупы, состоящие преимущественно из обезвоженных или минерализованных белков с пористой системой для обеспечения дыхания. Яйца членистоногих могут иметь сложное оформление на внешней поверхности.
Яйца рыб, амфибий и рептилий
Рыбы и земноводные обычно откладывают яйца, окруженные внеэмбриональными мембранами, но не формируют вокруг них ни твердую, ни мягкую скорлупу. У некоторых рыб и амфибий яйца имеют толстую кожистую оболочку, особенно если им необходимо выдерживать механическое воздействие или высыхание. Такие яйца также могут быть очень маленькими и хрупкими. Многие рептилии откладывают яйца с гибкой, кальцинированной скорлупой, однако некоторые откладывают яйца с твердой скорлупой. Яйца, откладываемые змеями, обычно имеют кожистую скорлупу, которая часто прилипает друг к другу. Черепахи и сухопутные черепахи, в зависимости от вида, откладывают яйца с твердой или мягкой скорлупой. Некоторые виды откладывают яйца, которые практически не отличимы от птичьих.
Птичьи яйца
Яйцо птицы – это оплодотворенная гамета (или, в случае некоторых птиц, таких как куры, возможно, неоплодотворенная), расположенная на поверхности желтка и окруженная альбуменом, или яичным белком. Альбумен, в свою очередь, окружен двумя оболочками (внутренней и внешней мембранами), а затем скорлупой яйца. Куриная яичная скорлупа состоит на 95–97% из кристаллов карбоната кальция, которые стабилизированы белковой матрицей. Структура и состав птичьей яичной скорлупы защищают яйцо от повреждений и микробного загрязнения, предотвращают высыхание, регулируют газообмен и водный баланс эмбриона, а также обеспечивают кальций для эмбриогенеза. Формирование яичной скорлупы требует отложения граммов кальция в течение нескольких часов, который должен поступать с пищей курицы. Фиброзные мембраны куриной скорлупы формируются в проксимальном (белом) перешейке яйцевода. Сосочки богаты протеогликанами и, как считается, контролируют кальцификацию. В оболочковой железе (аналогичной матке млекопитающих) минерализация начинается у сосочков и вокруг самых внешних волокон мембран. Жидкость в оболочковой железе содержит очень высокую концентрацию ионов кальция и бикарбоната. Толстый кальцинированный слой яичной скорлупы формируется в виде колонн, исходящих из сосочков, и называется палисадным слоем. Между этими палисадными колоннами расположены узкие поры, проходящие сквозь скорлупу и обеспечивающие газообмен. Кутикула формирует конечный, внешний слой яичной скорлупы. Прикрепление мягкой органической волокнистой мембраны к твердой кальцитовой скорлупе необходимо для правильного развития и роста эмбриона цыпленка (путем обеспечения связи с хориоаллантоидной мембраной и формирования воздушной камеры на тупом конце яйца). Это прикрепление между различными материалами облегчается структурным переплетением волокон в каждом сосочке в микромасштабе и, наоборот, в наномасштабе – внедрением минеральных выростов в волокна непосредственно в месте контакта. Эти белки влияют на кристаллизацию, которая, в свою очередь, влияет на структуру яичной скорлупы. Концентрация белков яичной скорлупы снижается с возрастом несушки, как и прочность скорлупы. У несушки в среднем процесс формирования скорлупы занимает около 20 часов. Пигментация добавляется к скорлупе сосочками, выстилающими яйцевод, окрашивая ее в различные цвета и узоры в зависимости от вида. Поскольку яйца обычно откладываются тупым концом вперед, этот конец испытывает наибольшее давление при прохождении и, следовательно, имеет наиболее выраженную окраску. Поскольку в их составе преимущественно карбонат кальция, яичные скорлупы птиц растворяются в различных кислотах, включая уксус, используемый в кулинарии. В процессе растворения карбонат кальция в яичной скорлупе реагирует с кислотой, образуя углекислый газ.
Экологические вопросы
Продовольственная промышленность США производит 150 000 тонн скорлупы в год. Многие полигоны не хотят принимать эти отходы, поскольку скорлупа и прикрепленная к ней оболочка привлекают вредителей. В неразделенном состоянии карбонат кальция скорлупы и богатая белком оболочка бесполезны. Недавние изобретения позволили предприятиям по переработке яиц разделять скорлупу и оболочку. Скорлупа в основном состоит из карбоната кальция, а оболочка – ценный источник белка. После разделения оба продукта находят широкое применение.
Яйца млекопитающих
Монотремы, яйцекладущие млекопитающие, откладывают яйца с мягкой скорлупой, похожие на яйца рептилий. Скорлупа откладывается на яйце слоями в матке. В процессе этого яйцо может впитывать жидкость и увеличиваться в размере, а самый жесткий, заключительный слой добавляется только тогда, когда яйцо достигает максимального размера.
Яичные зубы
У птенцов, земноводных и яйцекладущих рептилий есть яйцезуб, который используется для начала пробивания отверстия в твёрдой скорлупе яйца.
Применение
Отходы яичной скорлупы по своей сути состоят из карбоната кальция и обладают потенциалом для использования в качестве сырья при производстве извести.
Фармацевтические препараты
Богатая карбонатом кальция скорлупа использовалась в препаратах для терапии дефицита кальция у людей и животных. Одна яичная скорлупа весит шесть граммов и содержит около 2200 мг кальция (6000 мг × 0,95 × 0,4 = 2280 мг). Частицы яичной скорлупы применяются в зубной пасте как средство против зубного камня.
Другое
Яичную скорлупу добавляют в удобрения в качестве улучшителя почвы. Её также используют в качестве добавки к кормам для животных. В последнее время исследователи стали использовать куриные яичные скорлупы в качестве биозаполнителя с проводящим полимером для повышения его сенсорных свойств. Как правило, яичную скорлупу использовали в качестве биозаполнителя в полианиленовой матрице для обнаружения аммиака. Оптимальное соотношение между яичной скорлупой и полианилином может улучшить точность измерений датчика. Яичную скорлупу страусов использовали охотники-собиратели из стран Африки к югу от Сахары. Например, народ Джуǀʼхоанси использовали её для переноски воды и изготовления бус.