Яйца — это повседневное чудо химии, к тому же они очень вкусные. Как объясняет Натан Килах, в скорлупе заключено много науки. Эта статья была впервые опубликована в журнале Cosmos Print в декабре 2022 года.
Универсальность яиц
Мало какие продукты могут сравниться по универсальности с яйцом. Эти наполненные питательными веществами упаковки отлично подходят для приготовления омлетов, варки всмятку или жарки, а также незаменимы в тортах, пудингах, суфле, кишах, мороженом, соусах, напитках, косметике, вакцинах и многом другом. Но что делает яйцо таким универсальным ингредиентом и научно полезным объектом?
Курица или яйцо?
Прежде всего: яйцо определённо появилось первым. Появление амниотических яиц около 330 миллионов лет назад стало значительным эволюционным событием, поскольку вода и питательные вещества были доступны в одном пакете. Это расширило возможности обитания яйцекладущих существ в различных наземных средах. Курицы появились относительно недавно, около 60 000 лет назад, а одомашнены были примерно 3000 лет назад. Сложность и эффективность яйца нельзя недооценивать: развивающийся цыплёнок эффективно использует содержимое, особенно учитывая, что отходы (кроме углекислого газа) не могут выйти за пределы скорлупы.
Прочная капсула
Скорлупа яйца в основном состоит из минерала кальцита (карбоната кальция), связанного и сформированного за счёт включения белков и сахаров. Сочетание неорганических кристаллов и органических белков придаёт невероятную микроструктурную и механическую прочность, защищая эмбрион от физических повреждений.
Поверхность яйца покрыта тонким слоем белков, которые удерживают бактерии вне скорлупы, позволяя газам проникать через тысячи поверхностных пор. Эти поры проходят через вертикально выровненные кристаллы, составляющие скорлупу. Внутренняя поверхность этих кристаллов кальцита покрыта бугорками, которые помогают соединить скорлупу с двумя слоями мембран внутри. Мембрана отделяется от скорлупы в воздушной камере (или пространстве), и вы, возможно, знакомы с «тестом на плавучесть» как с маркером безопасности яйца. Воздушная камера становится больше по мере обезвоживания яйца, поэтому, хотя этот тест поможет вам отличить свежее яйцо от более старого, он не указывает на бактериальное заражение.
Белая масса
Белок яйца (альбумин) — это раствор белков в воде. Белки — это чрезвычайно сложные молекулярные оригами, но они могут быстро менять свои свойства, если эта укладка нарушена. Это определённо относится к овальбумину, основному белку в яичном белке, который легко разворачивается (известное как денатурирование) при встряхивании или взбивании, поскольку белки захватывают пузырьки воздуха. Эти пены можно стабилизировать в безе или использовать в качестве разрыхлителя в таких продуктах, как печенье, суфле и торты.
Анатомия яйца
Снаружи: кутикула скорлупы — это её защитное покрытие, блокирующее поры, чтобы препятствовать микробам и сохранять свежесть. Скорлупа яйца составляет около 9–12% от общего веса яйца. Две мембраны — внутренняя и внешняя — окружают белок и служат барьером против бактерий.
Внутри: свежеснесённые яйца тёплые. По мере охлаждения содержимое сжимается, а внутренняя и внешняя мембраны скорлупы разделяются, образуя воздушное пространство. Халазы — это веревочные нити яичного белка, которые закрепляют желток. Чем более заметны халазы, тем свежее яйцо. Яичный белок, известный как альбумин, составляет большую часть жидкого веса яйца, около 67%. Белок отделён от желтка слоем халазы и вителлиновой мембраной. Желток составляет около 33% веса яйца и содержит весь его жир и примерно половину белка. На поверхности желтка есть небольшое пятно (2–3 мм в поперечнике); это бластодерма, куда попадает сперматозоид. Эмбрион развивается из этого диска, а в оплодотворённом яйце — в ядре пандера.
Домашнее яйцо или коммерческое? Зависит от обстоятельств
Хотя куры свободного выгула обычно несут более питательные яйца, чем их собратья в клетках, недавнее исследование выявило потенциальные риски выращивания кур и употребления яиц в городских условиях. В исследовании изучалось содержание свинца в почве города и соответствующие уровни свинца в крови кур, питающихся на этой почве, а также в их яйцах. Уровень свинца в домашних садовых яйцах был в 40 раз выше, чем в коммерческих аналогах свободного выгула, и превышал установленные в настоящее время нормы содержания свинца в почве. Владельцы домашних кур: проверьте свою почву!
Стабилизация эмульсий
Ключевая кулинарная роль желтка заключается в стабилизации эмульсий. Фосфолипиды желтка (иногда называемые лецитином) играют в этом важную роль, поскольку они состоят из длинных жирных цепей, которые отлично взаимодействуют с другими маслянистыми молекулами, а также из положительно и отрицательно заряженных групп, которые могут сильно взаимодействовать с водой.
Композитный материал
Яичная скорлупа — это пример композитного материала: когда два или более материала объединяются для получения материала с улучшенными свойствами. Вы можете проверить это, растворив карбонат кальция в уксусе, чтобы сделать прыгучее яйцо, или обжарив выдутую яичную скорлупу, чтобы удалить белки и сделать её хрупкой. Многие современные материалы используют свойства композитов, окружая волокнистый материал твёрдой матрицей, например, стекловолокно, в котором стеклянные нити укрепляют пластиковые смолы. Современная авиация требует лёгких, прочных и жёстких материалов, и композитные материалы из углеродных волокон и необратимо затвердевших термореактивных полимеров используются повсеместно.
Превращение в гель
Последняя ключевая трансформация, которой могут подвергнуться яйца, — это гелеобразование, когда при нагревании белки начинают коагулировать. Коагулирующие свойства очень полезны для приготовления жареных или варёных яиц, а также при использовании яиц для связывания гамбургеров или в качестве яичной смазки при панировке шницеля.
Пигмент воображения
Окраска яиц сильно различается в мире птиц. Куриные яйца в коммерческом производстве обычно белые или коричневые. Белые яйца подчёркивают основной бесцветный карбонат кальция в скорлупе, в то время как коричневый цвет придаёт пигмент протопорфирин IX, откладываемый на поверхности яйца. Коричневый пигмент — это та же молекула, что и в гемовой группе гемоглобина в крови, но без железа, которое придаёт ярко-красный цвет. Он добавляется только на последнем этапе процесса яйцекладки, поэтому внутренняя часть коричневой яичной скорлупы остаётся белой. Генетическая мутация у некоторых пород кур из Южной Америки привела к появлению яиц синего цвета, где молекула в форме подковы под названием биливердин придаёт прекрасный бледно-синий цвет. В отличие от поверхностного добавления протопорфирина IX, синий пигмент добавляется на протяжении всего процесса формирования скорлупы. Заводчики кур смешивают и подбирают эти цветные породы, чтобы получить всевозможные цвета — от синего до зелёного и коричневого, включая такие трендовые цвета, как авокадо и каламта.