La cáscara de huevo es verdaderamente una estructura prodigiosa. Cumple tan perfectamente su función que parece que esté diseñada a propósito por un prodigioso ingeniero. No lo está. Nunca hubo tal ingeniero. Pero si es cierto que no hay ingeniero aquí en la Tierra que no sueñe con fabricar algún día una estructura con esas propiedades. Veamos cómo es una cáscara de huevo.

La cáscara de huevo está compuesta en un 96-98% de carbonato cálcico (del mineral calcita en la aves), mientras que el 2-4% restante es una matriz orgánica que se localiza dentro y entre los cristales de carbonato cálcico.

Quizás usted considere el huevo tan sólo un alimento. Hace muy bien, porque efectivamente la cáscara de huevo es un perfecto contenedor de proteínas, de hecho, el único producto de alimentación animal que mantiene todas sus propiedades durante largos periodos de tiempo a temperatura ambiente.

Pero para comprender el diseño de la cáscara es conveniente recordar que la función del huevo es el desarrollo extrauterino de un embrión. Por eso, los cristales interiores de la cáscara de huevo son muy pequeños, con objeto de que puedan disolverse fácilmente para suministrar el calcio que requiere el embrión. Pero la parte exterior de la cáscara ha de ser robusta para soportar los golpes de los depredadores y por eso los cristales son mayores. El embrión debe respirar, por lo que la estructura ha de tener poros para comunicarse con el exterior. Pero los poros no pueden ser muy grandes porque ha de protegerse de la contaminación bacteriana.

Imagen de microscopio óptico de una lámina delgada de una cáscara de huevo de gallina. El espesor es de 0,3 mm.

Fotografías de microscopía electrónica de barrido de la cáscara de huevo. a) vista general; b, c y d) detalles de la capa vertical externa y de la membrana, e) los conos mamilares que se forman al inicio de la formación de la cáscara.

Esta estructura tan sofisticada la fabrica una gallina en menos de 24 horas. Lo hace movilizando hasta el 10% del calcio de su esqueleto para fabricar la concha. Y lo hace cada día. ¿Cómo ocurre?

Esquema temporal de la puesta del huevo según Yves Nys

El sistema reproductor de la gallina está compuesto por el oviducto, en gallinas ponedoras, mide entre 60-80 cm de largo, tiene un peso aproximado de 40 g y se extiende desde el ovario a la cloaca. Por su morfología y función, el oviducto puede dividirse en seis regiones:

Infundibulum:mide de 8-9 cm de largo con una terminación ancha en forma de embudo. La yema tarda en pasar a través de esta región alrededor de 15-30 minutos.

Magnum: mide alrededor de 35 cm. El huevo, al pasar a través de esta región mediante estimulación mecánica por su descenso provoca la liberación de la albúmina. El tiempo que permanece la yema en esta región varía entre 3-4 horas.

Istmus:región de 10 cm de longitud. En esta región se lleva a cabo la formación de las membranas interna y externa del cascarón. Ambas membranas son depositadas sobre el albumen en aproximadamente 60-75 minutos.

En la base del Istmo rojo: se encuentran las glándulas tubulares, las cuales producen queratán sulfato o mamilán, presente en los núcleos mamilares de la cáscara de huevo. Los núcleos mamilares se depositan durante el tiempo que permanece el huevo en esta región y son los centros de nucleación a partir de los cuales se inicia la mineralización de la cáscara del huevo.

Útero: Las células epiteliales no ciliadas de esta región producen dermatán sulfato u ovoglicán, su producción coincide con el comienzo del crecimiento de los cristales de calcita. El huevo permanece aproximadamente unas 20 horas. En este fragmento se producen dos fenómenos:

1) en la fase inicial de la formación del cascarón, la parte distal del útero secreta iones y agua los cuales son bombeados hacia el interior del huevo.

2) se produce la mineralización de la cáscara mediante la precipitación del carbonato cálcico en asociación con una matriz orgánica.

La fase mineral se deposita, íntimamente asociada con la matriz orgánica.

Esta matriz está formada por macromoléculas entre ellas proteínas solubles e insolubles como la lisozima o el colágeno, por polisacáridos como la quitina y por membranas de lípidos.

En relación a las proteínas involucradas en procesos de biomineralizacion, muchas de estas contienen una alta proporción de aminoácidos ácidos (aspartato) y grupos fosforilados. Todos estos componentes orgánicos juegan un papel muy importante en el proceso de biomineralización: durante la nucleación, crecimiento, control de la fase polimórfica, morfología y orientación de los cristales individuales y en consecuencia en las propiedades mecánicas de la cáscara. La extraordinaria estructura con cristales diminutos en el interior y grandes en el exterior que hemos descrito arriba es el resultado del crecimiento competitivo de los cristales de calcita.

La protección antibacteriana de la cutícula externa del huevo es fundamental para hacer de él ese contenedor tan eficaz de proteínas. Por lo tanto, la integridad de la cáscara del huevo es esencial para preservar el huevo en perfecto estado. Una rotura de la cáscara resulta mortal para el embrión y crítico para el uso alimentario.

Lamentablemente, 6.000 millones de huevos, es decir el 8% de los 80.000 millones de huevos producidos cada año, no son adecuados para el consumo por defectos de la cáscara. Por eso es muy importante conocer la estructura de la cáscara de huevo, la relación entre las propiedades cristalográficas y las texturales y mecánicas. Y cómo se relacionan todas ellas con la alimentación, la genética y la edad de la gallina.

¿Sabías que…?

• La organización mundial de la salud ha elegido el huevo como el alimento proteico de referencia para la infancia.
• Cada europeo consume 210 huevos al año.
• Al año se producen 80.000 millones de huevos.
• La cáscaras de los huevos de las aves son todas de calcita mientras que las cáscaras de los huevos de reptiles son de aragonito.
• Las propiedades texturales de la cáscara de los huevo son las mismas para una misma especie, lo que quiere decir que existe un control genético.
• La cáscara de huevo es precipitada en una cavidad con condiciones química controladas: la glándula o útero de la gallina y a partir de un medio acelulado, el fluido uterino.
• La cáscara de huevo es el proceso de biomineralización más rápido que se conoce.
• Una cáscara de avestruz que tiene un espesor de 3 mm puede soportar un peso de 70 kilogramos.
• El peso de un huevo puede variar entre menos de 1 gramo en el manga (una especie de colibrí) a más de kilo y medio en el caso del avestruz.

Para saber más…

• Si quieres conocer más acerca de qué son los biomateriales puedes consultar la página de wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Material_biocompatible.
• Puedes aprender más sobre la cristalización del aragonito, una forma cristalina del carbonato cálcico presente en una gran variedad de estructuras biominerales en la naturaleza.