Dzielenie jajeczka

Niekonwencjonalne techniki - chromatografii, filtracji membranowej i suszenia sublimacyjnego, wykorzystał dr hab. Wiesław Kopeć z Katedry Technologii Surowców  Zwierzęcych wrocławskiej Akademii Rolniczej do opracowania w skali przemysłowej innowacyjnej technologii izolowania z zawartości jaja cennych biologicznie składników, służących jako dodatki do żywności i pasz oraz do produkcji leków i kosmetyków. Prace badawcze zespołu kierowanego przez doktora Kopcia, łącznie z budową instalacji prototypowej i przemysłowej, kosztowały 2,5 mln zł. Projekt sfinansowały w 70%, Zakłady Jajczarskie Ovopol w nowej Soli, a w 30% Komitet Badań Naukowych. Kierujący projektem dr hab. Wiesław Kopeć otrzymał doroczną nagrodę premiera za wybitne osiągnięcia naukowo-techniczne.

- O tym, że w jaju jest wiele cennych składników, wiedziano od dawna i na świecie znane są metody ich izolowania - wyjaśnia Wiesław Kopeć - Pozwalają one na ogół wyodrębniać tylko jeden ze składników, a reszta jest marnowana. Z tego powodu substancje te są stosunkowo drogie. Nasza technologia umożliwia nie tylko wyizolowanie kilku cennych biologicznie składników równocześnie, ale także wykorzystanie reszty jaja do celów spożywczych, na przykład w cukiernictwie.

Prace w ramach projektu celowego kierowanego przez dr. hab. Wiesława Kopcia pt. "Przemysłowy proces rozdziału treści jaja na składniki przeznaczone do produkcji żywności", objęły także komponenty znajdujące zastosowanie  w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym i paszowym. Miały one charakter interdyscyplinarny, a w jego realizacji wzięły udział zespoły wrocławskiego środowiska naukowego: Akademii Rolniczej, Akademii Medycznej, politechniki i uniwersytetu oraz Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN i SGGW w Warszawie. Wykonawcą przemysłowym projektu były Zakłady Jajczarskie Ovopol z Nowej Soli. Opracowane rozwiązania są konkurencyjne wobec stosowanych przez znane koncerny światowe, a ich przewaga polega na prostocie  procesów, niskiej kapitałochłonności oraz wykorzystaniu głównego ciągu technologicznego zakładów.

Lizozym - lek i dodatek do żywności

Jednym ze składników zawartych w białku jaj jest lizozym, naturalny enzym przeciwbakteryjny działający wprost na bakterie gram dodatnie. Zbliżony jest do enzymu ludzkiego zawartego w ślinie i łzach. Znany był od dawna, a proste sposoby jego pozyskiwania  z białka jaj kurzych były opracowane już w latach czterdziestych. Renesans tego enzymu nastąpił w latach siedemdziesiątych. Był on wówczas szeroko stosowany w lecznictwie tak długo, dopóki nie rozpoczęto na wielką skalę produkcji syntetycznych antybiotyków, tańszych i szybszych w działaniu. Badania prowadzone w Instytucie Matki i Dziecka wykazały jednak,  że na przykład przy leczeniu chronicznych stanów przeziębieniowych  u dzieci działanie lizozymu jest znacznie skuteczniejsze i bardziej długotrwałe niż efekt stosowania antybiotyków. W latach siedemdziesiątych opracowano technologię wykorzystywania lizozymu w serowarstwie jako składnika przeciwdziałającego tzw. puchnięciu serów dojrzewających. zastąpił on używany w tym celu azotan sodu, który - jako dodatek chemiczny - budził obawy, stosowany w nadmiernych ilościach ma bowiem działanie toksyczne. Komisje ONZ ds. Wyżywienia i Rolnictwa  (FAO) oraz Zdrowia (WHO) zalecają odstąpienia stosowania azotanów w serowarstwie, a w ustawodawstwie europejskim lizozyn określany jest jako dodatek do żywności podobnie w jak  w zmienionym już rozporządzeniu ministra zdrowia, które niebawem zacznie obowiązywać.

Przeciwzapalna cystatyna

Innym cennym składnikiem białka kurzego jaja jest cystatyna - inhibitor proteaz cysteinowych zbliżony do inhibitora ludzkiego, którego działanie polega na blokowaniu wytwarzanych przez bakterie enzymów wywołujących stany zapalne oraz choroby takie jak na przykład paradontoza. - O przeciwzapalnym działaniu białka Chińczycy wiedzieli już 2000 lat temu - mówi doktor Kopeć. - Cierpiącym na zapalenie dziąseł zalecali wkładanie do ust szmatki namoczonej w białku. Dzisiaj przydałoby się to palaczom, bowiem znaczący wpływ na poziom inhibitorów w ślinie ma palenie papierosów, u nałogowców spada on nawet do 10 procent.

Przeciwzapalne działanie cystatyny w leczeniu schorzeń ginekologicznych, dermatologicznych czy chorób przyzębia jest obecnie na etapie badań klinicznych. Prowadzi je zespół pod kierunkiem dr. hab. Macieja Siewińskiego z wrocławskiej Akademii Medycznej.

Krwiopodobne żółtko

Struktura żółtka jest podobna do krwi - zawiera substancję zwaną plazmą, a w niej zawieszone fragmenty, tzw. granule. Izolowanie składników żółtka jest trudniejsze niż komponentów białka.

Zawarta w plazmie grupa białek odpowiedzialna za funkcję ochronną to immunoglobulina Y, tego samego typu co immunoglobulina zawarta w ludzkiej krwi czy w krwi zwierząt. Działa przeciwko niektórym antygenom, a w szczególności przeciw bakteriom, zwiększając tym samym odporność organizmu. Stosunkowo łatwo można stymulować kurę do produkcji określonych rodzajów immunoglobuliny poprzez wprowadzenie do jej organizmu antygenu, najczęściej przez iniekcję. W ten sposób można uzyskać immunoglobulinę o określonych właściwościach. Metoda ta została opatentowana w Kanadzie. Wytwarzana z żółtek jaj immunoglobulina Y wykorzystywana jest do celów laboratoryjnych lub badawczych, z powodzeniem zastępuje tę, którą pozyskuje się z krwi. Przy ograniczeniach związanych z badaniami na zwierzętach jest to dość ważne. - Ile by trzeba myszy "napsuć", żeby uzyskać potrzebną ilość immunoglobuliny - żartuje doktor Kopeć.

W Polsce immunoglobulina z żółtek jeszcze nie może być stosowana jako dodatek do żywności. Nie pozwalają na to przepisy, wymagana jest bowiem wysoka czystość produktu, a procedury prawne dopuszczające ten składnik są drogie i żmudne. Mniej czystą, ale za to produkowaną w większych ilościach, można stosować jako dodatek do pasz. Jest to alternatywa dla antybiotyków paszowych wycofywanych z użycia. Poszerzone badania nad wykorzystaniem immunoglobuliny jako dodatku paszowego prowadzone są w ramach projektu KBN na prosiętach, cielętach i drobiu. Jest to pierwszy etap prac zmierzających do wprowadzenia immunoglobuliny jako dodatku do żywności. Okazało się to znacznie łatwiejsze w Japonii i to z dwóch powodów: procedury legislacyjne są tam prostsze niż w Europie, a jednocześnie techniki analityczne - na wyższym poziomie. W Japonii immunoglobulina z żółtek dopuszczona jest jako składnik stymulujący odporność u młodych ludzi, na przykład dodaje się ją do cukierków.

- Na  jednym  z  ostatnich kongresów  Japończyk częstował nas landrynkami  zawierającymi  immunoglobulinę Y. - Wspomina Wiesław Kopeć.

Foswityna i lecytyna

Zawarta w granulach żółtka foswityna to białko o właściwościach antyoksydacyjnych. - Antyoksykanty są dziś bardzo popularne, bowiem procesy oksytacyjne w produktach spożywczych są niepożądane, mogą też prowadzić do chorób nowotworowych. Foswityna nie wychwytuje wolnych rodników, tylko wiąże metale (żelazo, miedź), które sprzyjają ich powstawaniu. Jest mało znaną, ale ciekawą substancją, rozpuszcza się zarówno w wodzie, jak i tłuszczu. W wyniku wspólnych prac wdrożeniowych z Zakładami Tłuszczowymi Bolmar SA zastosowano foswitynę do hamowania procesów oksydacji w margarynach. Jest to alternatywą dla antyoksykantów chemicznych, które w większych ilościach mogą być toksyczne.

Frakcja tłuszczowa żółtka zawiera lecytynę, która pełni funkcję emulgatora o działaniu przeciwutleniającym, a więc m.in. zapobiega starzeniu się komórek. Używana jest do produkcji leków i kosmetyków. W pierwszej fabryce lecytyny, która powstała pod koniec XIX wieku w Hamburgu, używano jako surowca żółtka kurzych jaj. Dziś do produkcji parafarmaceutyków stosuje się tańszą lecytynę, pozyskiwaną z rzepaku lub soi. Ta z żółtka zawiera jednak niepowtarzalne kwasy, których nie ma w produktach roślinnych, i jest ciągle niezastąpiona jako składnik leków. Japończycy stosują ją w zestawach specyfików przeciw chorobie Alzheimera. Jedyny problem w szerszym zastosowaniu lecytyny żółtkowej stanowi jej cena. Metoda zespołu doktora Kopcia izolowania lecytyny z jaj jednocześnie z innymi składnikami sprawia, że jej produkcja jest tańsza. Dzięki temu - być może - znajdzie zastosowanie w wytwarzaniu parafarmaceutyków i kosmetyków.

Kompleksowo i tanio

W wyniku wdrożenia opracowanych metod uruchomiono w Zakładach Jajczarskich Ovopol w Nowej Soli kompleksową produkcję izolowanych składników jaj (lizozymu, lecytyny, foswityny, żółtka funkcjonalnego, fosfolipidów oraz immunoglobuliny). W kolejności wdrażania pierwsze miejsce zajmuje lizozym. Osiągnięcie przez zakłady zdolności produkcyjnej wynoszącej na obecnym etapie 50 kg tygodniowo, uzyskano dzięki przeniesieniu procesu ze skali małej techniki do skali produkcyjnej, przy nakładach inwestycyjnych kilkunastokrotnie niższych niż przy zakupie kompletnej linii technologicznej. Produkcja lecytyny, preparatu cystatyny do wytwarzania leków, immunoglobuliny jako dodatku paszowego oraz foswityny jest stopniowo wdrażana i rozwijana do planowanego poziomu 10 ton rocznie.  - Prostota opracowanych technologii umożliwiła wdrożenie produkcji sześciu nowych asortymentów - mówi prezes Ovopolu, Krystyna Karkoszka. Działania innowacyjne w Zakładach Jajczarskich Ovopol zostały dwukrotnie wyróżnione w konkursach organizowanych przez Krajową Radę Drobiarską, a nowe produkty prezentowane z powodzeniem w dwóch ostatnich edycjach targów Polagra.

Uzyskane produkty biotechnologiczne o wysokiej wartości dodanej (added value products) i potencjalnych możliwościach eksportowych są alternatywą dla tradycyjnego, spożywczego wykorzystania jaj. Spełniają wymagania stawiane bezpiecznym składnikom żywności ze względu na wykorzystanie fizycznych metod rozdziału i niestosowanie chemicznych środków toksycznych. Stwarza to szansę poprawy rentowności ważnego sektora gospodarki żywnościowej, jakim jest przetwórstwo jaj. Jednak warunkiem pełnego wykorzystania izolowanych produktów z jaj jest opracowanie nowych ich zastosowań.

 Źródło: Dzielenie jajeczka, Maria Małgosiewicz, "Sprawy Nauki" - Biuletyn Komitetu Badań Naukowych nr 10(83), październik 2000