El cascarón del huevo es una estructura compleja y esencial que asegura la integridad del huevo. Su estudio abarca aspectos biológicos, estructurales y productivos, clave para mejorar la calidad y seguridad alimentaria. Este texto analiza su formación, composición y la evolución tecnológica en la industria avícola moderna.
IMPORTANCIA DEL HUEVO EN LA ALIMENTACIÓN Y EVOLUCIÓN DE SU PRODUCCIÓN
El huevo de gallina, en forma de huevos de plato o de sus productos, constituye una parte básica del consumo de proteínas en muchos países del planeta. Desde hace más de un siglo, se han intensificado los estudios para comprender cómo se forma el huevo, optimizar su producción y mejorar su calidad.
Con la incorporación de nuevas tecnologías moleculares, también se ha avanzado en el conocimiento de los procesos biológicos que intervienen en la formación del óvulo y las funciones específicas de cada uno de sus componentes.
Históricamente, el ser humano ha utilizado los huevos como alimento, pero no fue sino hasta épocas recientes que se empezó a aprovechar plenamente su potencial nutricional e industrial.
A comienzos del siglo XX, las gallinas maduraban entre los seis y nueve meses y producían entre 100 y 180 huevos anuales.
- Con mejoras en la genética, nutrición, sistemas de cría e iluminación artificial, esa cifra aumentó notablemente: de 130 huevos por gallina en 1940 a 260 en 1980, 300 en el año 2000 y hasta 520 en un ciclo de 100 semanas, según datos actuales.
En cuanto a la calidad del huevo, entre 1981 y 1991 se buscó controlar su peso conforme a la edad de las gallinas, además de mejorar el color y el grosor del cascarón.
- Luego, se logró incrementar la masa de huevo producida sin aumentar el peso corporal del ave. A partir de 1995, la creciente demanda de ovoproductos líquidos y los requisitos de calidad certificada impulsaron a las empresas genéticas a incluir propiedades tecnológicas de la albúmina en sus programas de selección.
COMPOSICIÓN ESTRUCTURAL DEL CASCARÓN
La cáscara del huevo de la gallina es una estructura policristalina altamente ordenada y fue descrita por primera vez por Von Nathusius (1821-1899). En esencia, la cáscara del huevo de la gallina se compone de seis capas, incluyendo:
- La calcita (carbonato de calcio) es el principal componente mineral, organizada con alta orientación cristalina, lo que otorga a la cáscara resistencia mecánica excepcional, con una fuerza de rotura de 35 N para un grosor promedio de 0.33 mm.
- Las membranas alantoideas interna y externa forman las dos capas más internas. La zona interna de la parte calcificada del cascarón está compuesta por conos irregulares o protuberancias mamilares, cuyas puntas son penetradas por las fibras de la membrana externa.
- La capa de empalizada, que da lugar a la parte más gruesa del cascarón calcificado, se extiende más allá de las bases fusionadas de la capa mamilar y termina en una fina capa de cristal vertical donde los cristales de cristalito están alineados perpendicularmente a la superficie del cascarón.
- La capa más externa de la cáscara, la cutícula, es una capa orgánica depositada en la superficie de la capa de cristal vertical. Contiene una película delgada de cristales de hidroxiapatita en su zona interna y la mayor parte de los pigmentos superficiales de la cáscara de huevo.
Todas las cáscaras de huevo de las aves comparten el mismo componente mineral, el carbonato de calcio (CaCO3), en su forma trigonal conocida como calcita, el polimorfo más estable a temperatura ambiente.
Los cristales de calcita dentro de la cáscara muestran una orientación preferida, con el eje C tendiendo a ser perpendicular a la superficie de la cáscara en su región superior.
Este alto grado de control del tamaño, forma y orientación de los cristales es responsable de su ultraestructura única y sus propiedades mecánicas, como una resistencia a la rotura de 35 N para un grosor de 0.33 mm.
FORMACIÓN DE LA CÁSCARA EN EL OVIDUCTO
El grosor de la cáscara del huevo, su forma, tamaño y los elementos estructurales, así como las características del sistema poroso varían entre las diferentes especies, sin embargo, la estructura general es básicamente la misma en todas las aves.
La cáscara del huevo se forma a temperatura corporal en un espacio confinado, dentro del segmento distal del oviducto en un líquido uterino acelular supersaturado de calcio y bicarbonato, de 80 a 120 veces mayor que el producto de solubilidad de la calcita. Este medio contiene los precursores orgánicos de la matriz de la cáscara.
El carbonato de calcio precipita espontáneamente en forma de calcita, promovido por los componentes orgánicos. El crecimiento inicial de los cristales ocurre en sitios específicos de semillas en las membranas de la capa externa que consisten en agregados orgánicos, y luego continúa para formar la capa mamilar. Posteriormente, las mamillas se fusionan para formar la base de la capa de empalizada, donde solo los cristales perpendiculares a la superficie pueden seguir creciendo.
PAPEL DE LAS PROTEÍNAS Y ULTRAESTRUCTURA CRISTALINA
El crecimiento anisotrópico de los cristales de calcita es controlado por los componentes de la matriz orgánica, especialmente por proteínas como ovocalixinas y ovocleidinas, que han sido ampliamente estudiadas y se ha demostrado su rol en la formación de la cáscara del huevo.
Figura 1. La imagen de Microscopía Electrónica de Barrido muestra la orientación y crecimiento de los cristales de calcita.
El grosor es un factor principal en la resistencia mecánica, pero también lo son la organización estructural, la microestructura y la orientación cristalográfica. La ultraestructura de la cáscara es regular, constituida por calcita como único polimorfo, formando una cerámica policristalina.
Los conos mamilares están compuestos por cristales pequeños y sin orientación privilegiada, mientras que en la capa de empalizada (de unos 200 micrómetros), los cristales aumentan su tamaño y se alargan a lo largo del eje c de la calcita. Su tamaño lateral aumenta desde 20 micrómetros hasta aproximadamente 80 micrómetros. Ensayos de nanoindentación muestran una dureza y módulo elástico decrecientes desde la superficie hacia el centro.
METABOLISMO DEL CALCIO EN LA FORMACIÓN DEL CASCARÓN
El metabolismo del calcio relacionado con la formación de huevos es muy dinámico, ya que no hay almacenamiento previo en la glándula de la cáscara. El calcio proviene del calcio iónico de la sangre, aportando diariamente los 2 g necesarios para la cáscara, lo cual representa un desafío metabólico importante para una ave que pesa menos de 2 kg.
Este calcio se obtiene por absorción intestinal y por movilización ósea, debido a la desincronización entre la ingesta diurna y la formación nocturna de la cáscara. Las aves disponen de hueso medular como reservorio de calcio, que constituye un 12% del calcio óseo total. Su formación es inducida por estrógenos y testosterona dos semanas antes de la postura.
Figura 2. Diagrama aproximado del metabolismo del calcio.
Durante la formación de la cáscara, la resorción ósea medular se incrementa 9 veces, pero también la actividad osteoblástica se duplica para renovarlo.
FUNCIÓN DE LA MATRIZ ORGÁNICA EN LA CALIDAD DEL CASCARÓN
La matriz orgánica juega un papel crucial en la formación del cascarón y sus propiedades mecánicas. Contiene proteínas y proteoglicanos con afinidad por el calcio, como los que contienen sulfatos de queratán o dermatán. Las proteínas del líquido uterino también tienen esta afinidad, comprobada mediante electroforesis.
La fracción orgánica soluble del cascarón y del líquido uterino modula la precipitación del carbonato de calcio de manera dosis-dependiente.
RESISTENCIA DEL CASCARÓN Y FACTORES COMERCIALES
En condiciones comerciales, las fuerzas que causan la rotura del huevo pueden ser por impacto o aplastamiento. Ambos tipos presentan una relación significativa entre grosor del cascarón y porcentaje de huevos agrietados. Sin embargo, el grosor solo influye parcialmente.
- La variación del grosor es mayor entre los polos que en la latitud, por lo que los huevos se agrietan más fácilmente a lo largo del eje longitudinal. Se concluye que el polo ancho tiene mayor resistencia al impacto que el polo estrecho, y que la resistencia varía entre estirpes de aves.
La rotura del cascarón representa una pérdida económica constante para la industria avícola. Es fundamental comprender la resistencia del huevo desde la ovoposición hasta el consumidor.
La calidad de la cáscara es clave para la seguridad alimentaria y mantenerla durante ciclos largos de producción (hasta 100 semanas) representa un gran desafío para la industria.
*Referencias disponibles a solicitud del autor.
