Jajo – zwłaszcza drobiowe – towarzyszy człowiekowi od samego początku jego istnienia. W naszej kulturze żywieniowej najczęściej wykorzystujemy jaja kurze, ale również jaja kacze, gęsie, przepiórcze czy też indycze. Rzadziej jaja strusie czy gołębie, co wynika nie tylko z ich dostępności na rynku lokalnym, ale także z przyzwyczajeń polskich konsumentów. Z filozoficznego punktu widzenia jaja symbolizują nowe życie, stając się w ten sposób symbolem Świąt Wielkanocnych.

Dzisiaj spróbujemy zastanowić się nad chemiczną stroną tego produktu spożywczego, wykorzystywanego w domowych kuchniach w wielu formach
i postaciach. Przeciętne jajo kurze waży ok. 50 g. Pod względem budowy jajo składa się ze skorupki (ważącej około 5 g) oraz wnętrza – czyli zamkniętego
w błonce (bielmo) – białka oraz żółtka.

Rozmiar

Jaja kurze (bo te są najbardziej powszechnie wykorzystywane w gospodarstwach domowych) pod względem jakości handlowej dzieli się na klasę A (te jaja znajdują się w obrocie produktów spożywczych), B oraz C. Pod względem wielkości wyróżniamy jaja małe (o wadze poniżej 53 g, oznaczone symbolem S), średnie (o wadze 53-63 g, oznaczone symbolem M), duże (o wadze 63-73 g, oznaczone symbolem L) i bardzo duże (o wadze powyżej 73 g, oznaczone symbolem XL). Oznaczenia na skorupkach jaj wskazują również na sposób, w jaki hodowane są kury – kod 0 oznacza chów ekologiczny, kod 1 – wolno-wybiegowy,
kod 2 – ściółkowy, kod 3 – klatkowy. Pojawiające się na skorupce jaja oznaczenia literowe są zakodowaną informacją o producencie. Na oznaczenie zakładu składa się kolejno kod kraju (w przypadku Polski – PL), a następnie kod województwa (dwie cyfry), kod powiatu (dwie cyfry), kod zakresu działalności (dwie cyfry) oraz kod firmy w danym powiecie (dwie cyfry). Wygląda to na skomplikowane, ale w rzeczywistości jest sposobem uproszczenia sposobu informacji
o pochodzeniu danego jaja, jako produktu spożywczego.

Co łączy jajo z rafą koralową?

Głównym składnikiem skorupki jaja jest węglan wapnia (CaCO3). Jest to ten sam związek chemiczny, z którego zbudowana jest większość muszli zwierząt,
czy struktury będące podstawą raf koralowych, a także złoża kredy i wapienia. Nie jest to lity strukturalnie materiał, a mikroporowata struktura umożliwia przedostawanie się gazów w obie strony skorupki, co obserwujemy w formie pęcherzyków gazu otaczających jajo podczas jego gotowania.

Kolor skorupki

Skorupka jaja może mieć różny kolor. Zazwyczaj jest to barwa od białego do brązowego w przypadku jaj kurzych, ale w przyrodzie spotkać można również jaja w odcieniach niebieskiego czy zielonego. Kolor skorupki jaja ma związek z procesami odkładania się cząsteczek barwnika na skorupce jaja w trakcie jej formowania w jajowodzie ptaka. Białe skorupki jaj nie zawierają pigmentu i mają kolor „zwykłego” węglanu wapnia, odcienie brązu są spowodowane obecnością barwnika o nazwie protoporfiryna IX (ooporfiryna). Barwnik ten jest prekursorem hemoglobiny (czyli związku znajdującego się we krwi, którego zadaniem jest przenoszenie tlenu). Inne pigmenty są produktami ubocznymi powstającymi podczas tworzenia żółci. I tu przywołać należy oocyjaninę,
która nadaje skorupkom niebieski i zielony kolor. Na zasadzie kolejnej ciekawostki można wspomnieć, że ooporfiryna wyizolowana ze skorupki kurzego jajka intensywnie fluoryzuje w świetle UV.

Białka w białku

Po rozbiciu jaja najpierw widzimy białko. Z pozoru jest to jednolita galaretowata masa, która w rzeczywistości składa się z kilku warstw. Głównym składnikiem białka jaja jest woda, stanowiąca około 85-90% całej masy, a pozostałe 10-15% stanowią białka. Tu już przechodzimy na definicje biochemiczne białek
– są to głównie albuminy (owoalbumina, konalbumina), mukoproteiny (owomucyna, dzięki której białko ma kleistą konsystencję) i globuliny.

Białko jaja kurzego jest swoistym wzorcem, względem którego – zgodnie z wytycznymi WHO z roku 1965 – porównywane są białka występujące w innych produktach spożywczych. Białko jaja kurzego ma wysoką wartość biologiczną, co oznacza, że jest ono źródłem niezbędnych aminokwasów egzogennych (czyli takich, których człowiek nie jest w stanie wytworzyć i muszą one być dostarczane wraz z pożywieniem).

Tłuszcze w żółtku

Żółtko jaja ma sferyczną budowę. W przeciwieństwie do białka jaja, które zawiera bardzo mało tłuszczu, żółtko zawiera znaczną ilość kwasów tłuszczowych (kwas oleinowy, palmitynowy, linolowy) a także wysoki poziom cholesterolu. Zawiera również witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (czyli witaminy A, D, E i K). Kolor żółtka wynika z obecności dwóch związków chemicznych: luteiny i zeaksantyny. Są to związki, znane jako ksantofile, które można również zaliczyć do karotenoidów – należą do tej samej rodziny związków chemicznych, co β-karoten, nadający marchewce kolor pomarańczowy. I jako kolejna ciekawostkę wskazać należy, że zarówno luteina, jak i zeaksantyna są związkami, które znajdują się w siatkówce oka, a ich suplementacja zalecana jest w przypadku kłopotów ze wzrokiem. Luteina i zeaksantyna są bliźniaczymi związkami chemicznym (izomerami), a oprócz właściwości nadawania koloru pełnią również inne funkcje – mają właściwości przeciwutleniające, chronią przed wolnymi rodnikami, a także przed szkodliwym wpływem światła, szczególnie światła niebieskiego (niebieskie światło jest emitowane głównie przez ekrany urządzeń elektronicznych – smartfonów, tabletów, laptopów, itp.).

Dieta kury

Wracając do koloru żółtka – na barwę żółtka wpływ może mieć także pasza, zwłaszcza pasza zawierająca dodatki, w których występuje β-karoten. I nie dotyczy to tylko dodatków, określanych jako syntetyczne, ale także skarmianie drobiu płatkami nagietka czy marchwią będzie prowadziło do wzmacniania koloru żółtka. Co ciekawe, dodanie do paszy dla drobiu głównych związków nadających kolor, zawartych w czerwonej papryce – kapsantyny i kapsorubiny – może spowodować, że żółtka będą miały głęboki pomarańczowy, lub nawet czerwony kolor.

W jajku znajdziemy również lizozym i cystatynę, substancje o działaniu przeciwbakteryjnym, a także cholinę, której ważną funkcją jest udział w transporcie i metabolizmie tłuszczów oraz cholesterolu.

Procesy w trakcie gotowania

Podczas gotowania jaj dochodzi do procesu nazywanego denaturyzacją, czyli do trwałej zmiany struktury białek. W surowym jajku (zarówno w żółtku,
jak i w białku) długie cząsteczki białek są pojedynczo zwinięte, podczas podgrzewania łańcuchy te zaczynają się rozprostowywać, na trwale tracąc zdolność powrotu do poprzedniej formy. Nie do końca jest jeszcze rozpoznana kwestia związków chemicznych, które nadają jajku smak i zapach – poza siarkowodorem (H2S), który jest przyczyną charakterystycznego zapachu jaj. Sam siarkowodór jest gazem trującym, a jego obecność w jajku jest spowodowana przemianami związków zawierających siarkę (głównie wspomnianych już wcześniej białek). Im dłużej jajko jest gotowane, tym jest wytwarzana większa ilość siarkowodoru. Świeże jaja po ugotowaniu pachną mniej intensywnie, w starszych jajach wytwarzany jest w większych ilościach, a sama długość gotowana ma także wpływ na efektywność tego procesu. Siarkowodór również wytwarzany jest w jajach w efekcie samoistnych oddziaływań wewnątrz jajka pod wpływem czasu – zepsute jaja mają nieprzyjemny zapach (pochodzący głównie od siarkowodoru) nawet jeśli nie zostaną ugotowane. Z obecnością siarkowodoru związana jest również niebiesko-zielona otoczka żółtka, którą obserwować można w przypadku starszych jaj po ugotowaniu, ale która również ma związek z czasem gotowania
– im dłuższy czas gotowania, tym otoczka ta może być grubsza, a nie do końca jest to związane ze świeżością jaja. Jest to wynik powstawania siarczku żelaza
– w efekcie reakcji siarkowodoru z żelazem w żółtku. Proces ten jest częściowo odwracalny – schładzając jaja szybko po ugotowaniu poprzez zanurzenie ich
w zimnej wodzie można doprowadzić do (częściowego) zaniku barwy.

Oczywiście – zielona barwa jest nierozerwalnie połączona z intensywnym zapachem, zepsute jaja przybierają różne odcienie zielonego. I tutaj pojawia się również zagadnienie wykorzystania różnych form jaj w rozmaitych kulturach żywieniowych. W naszym kręgu kulturowym takie zepsute jaja nie są wykorzystywane kulinarnie, ale są obszary, w których intensywność zapachu przekładana jest na pojęcie swoistego rarytasu.

Piana

Wiek jaja może mieć wpływ na to, na to, jak trudno będzie obrać jajko, czyli usunąć skorupkę. To wynika ze zmian alkaliczności białka jaja w miarę upływu czasu. Ponieważ skorupka jajka zawiera pory, przez które gazowy dwutlenek węgla wydostaje się na zewnątrz, po około tygodniu przechowywania pH białka jajka wzrasta z około 7,6 do około 9,2. Przy niższym pH ugotowane bielmo mocniej przylega do wnętrza skorupki, co oznacza, że obieranie świeżych jaj jest bardziej frustrujące.

A co z ubijaniem białek na sztywną pianę? Jest to również związane procesami denaturyzacji, które zachodzą tym razem nie pod wpływem temperatury,
a przez mechaniczne rozrywanie struktur białkowych i ich napowietrzanie. Podczas ubijania zwinięte cząsteczki łańcucha białek rozwijają i rozpadają się, odsłaniając jednocześnie swoje końcówki hydrofobowe i hydrofilowe. Końcówka hydrofobowa protein otacza powietrze, tworząc malutkie okręgi, nazywane micelami. Natomiast końcówka hydrofilowa kieruje się w stronę wody (na zewnątrz okręgu). W ten sposób malutkie pęcherzyki powietrza zostają uwięzione wewnątrz okręgu. Zdenaturowane białka i micele tworzą gęstą sieć połączeń, co powoduje powstawanie sztywnej piany. Im więcej protein uległo temu rozkręceniu i rozczepieniu, tym więcej piany zostanie uzyskanej. Należy jednak pamiętać, że pewna frakcja białek jest relatywnie odporna na ubijanie,
ulega ona rozwinięciu tylko gdy ubijane białka są podgrzewane – stąd niejednokrotnie konieczne jest ubijanie w gorącej kąpieli wodnej, podczas której łączone są oba procesy. Na strukturę piany wpływa niewielki dodatek soli (NaCl) podczas ubijania, a dodatek cukru wpływa na stabilność uzyskanej piany. Ważne jest jednak, żeby cukier dodawany był pod koniec ubijania białek, a nie na samym początku, bo dodany na początku ubijania może być przyczyną, że struktury nie będą tworzyć miceli, a jedynie rozerwane fragmenty. Oprócz cukru, stabilizatorem piany może być także (dodawana w niewielkich ilościach) mąka, skrobia kukurydziana, żelatyna, czekolada, a objętość piany zwielokrotnić można poprzez dodawanie wody (dodatek wody jednocześnie obniża stabilność piany,
co nie jest efektem pożądanym). Mechaniczne ubijanie białek, powoduje rozerwanie wiązań proteinowych, napowietrzanie i zbudowanie nowej struktury, jednak pamiętać trzeba, że ten sam mechanizm może spowodować również wtórne rozrywanie wiązań. Stąd też zbyt długo ubijana piana opada, związana woda zostaje uwolniona i piana się „rozpływa”. Ważne jest również dokładne oddzielenie białek od żółtek, gdyż obecność tłuszczu (jak zostało zaznaczone
w poprzednich akapitach – żółtko zawiera dość duże ilości tłuszczu) w początkowych fazach ubijania jest zdecydowanie czynnikiem negatywnie wpływającym na cały proces tworzenia piany.

Ponieważ omne vivum ex ovo, jajko przede wszystkim jest źródłem niezbędnych dla organizmu ludzkiego substancji odżywczych, jest symbolem nowego, lepszego życia i doskonale się sprawdza, nie tylko w przemyśle piekarskim, ciastkarskim i garmażeryjnym, ale również w naszych domach.

Z laboratoryjnego punktu widzenia istotne jest to, że dzięki zastosowaniu nowoczesnych i tradycyjnych sposobów przygotowania próbek i końcowych oznaczeń, możemy wykonać szereg badań analitycznych, począwszy od oznaczenia klasy jajka, poprzez badania wartości odżywczych, aż na zawartości poszczególnych pierwiastków kończąc.