همچنانکه در یاخته تناسلی بارور شده تخم مرغ، انواع مواد تدارک شده اند تا جوجه ای از آن حاصل شود، حیرت آور نخواهد بود اگر برای حفاظت آن از هجوم عوامل مختلف از جمله میکروب ها نیز امکاناتی به طور طبیعی تامین شده باشد. سد دفاعی تخم مرغ در دو بخش فیزیکی و شیمیایی قرار می گیرد.

▪ سد دفاع فیزیکی تخم مرغ : پوسته ، غشاهای پوسته ، کیسه آلبومینی

▪ سد دفاع شیمیایی تخم مرغ : غشاهای پوسته ، آلبومین

● حفاظ دفاعی پوسته

اساس ساختمان فیزیولوژیکی پوسته شامل ترکیبات مختلفی است که به عنوان مانعی در برابرتبادلات گازهای حیاتی و انتقال آب می باشد. نوار نازک داخلی(Film) که داخلی ترین مانع در پوسته می باشد توسط لایه های پروتئینی غشاهای داخلی و خارجی پوسته پوشیده شده است. نوار نازک داخلی سطح بیرونی کوریوآلانتوئیس را که پر از رگ های خونی است فراگرفته، در حالیکه غشاء خارجی ضخیم پوسته شامل هسته های مامیلاری بوده، که مراکز اپی تاکتیک برای تشکیل کریستالهای کلسیت را در پوشش سالم پوسته تشکیل می دهد.نوار نازک داخلی و غشاء داخلی پوسته در کنار هم مانع انتشار اکسیژن به اندازه یک پوسته کامل می گردند، اما خود پوسته، در حالت کلی مانع انتشار دی اکسید کربن و بخارآب می شود. برآمدگی های مامیلاری آهکی شده بر روی هسته ها تشکیل شده و کریستال ها ازمحل برآمدگی ها به سمت بالا رشد کرده و به کریستال های مجاور متصل شده و سلول های مخروطی ناحیه مامیلاری و ستون های کریستالی را تشکیل می دهند که لایه اسفنجی یا لایه نرده ای را پوشش می دهند.منافذ پوسته سالم در جایی که لبه های ستون ها و مخروط ها به طور کامل به هم نمی رسند، تشکیل می شوند. بنابراین، تشکیل مخروط های مامیلاری و انتشار آنها به استحکام مکانیکی و کیفیت تنفس پوسته مربوط می شود.پوشش خارجی ناهموار پوسته کوتیکول نام دارد. کوتیکول از ترکیبات پروتئینی به همراه پلی ساکارید و لیپیدها تشکیل شده است و به مانند یک پل در مدخل اکثر منافذ پوسته قرار گرفته و یا به داخل کانال های منافذ گسترش می یابد و آنها را می پوشاند.

ممکن است کوتیکول مجاری کانال های منافذ را به سمت بیرونی تخم مرغ متصل کرده و مسیری برای انتشار گازها فراهم نماید. کوتیکول در ابتدا از یک مایع چسبناکی تشکیل شده که تماس باCO۲ محیط بیرون آن را از بین می برد. پوسته در حفاظت جنین داخل تخم مرغ نقش مهمی ایفا می نماید و محل تبادل گازهای تنفسی بوده و در حفظ رطوبت تخم مرغ به عنوان یک حفاظ مکانیکی جنین به صورت یک داربست عمل می نماید. اما با وجود این، پوسته یک سد حفاظتی مطلق در برابر نفوذ باکتری ها محسوب نمی شود. تنها مسیر موجود برای نفوذ میکروب به داخل پوسته سالم منافذ آن می باشد. منافذ شامل دریچه های قیفی فرم پهن می باشد که کانال های واحد غیر منشعب را تشکیل می دهند و به داخل لایه های کریستالی نفوذ نموده و در مجاورت برآمدگی های مامیلاری به فرم چنگالی ختم می شوند.

این فرم از منافذ در پرندگان از قبیل مرغ، بوقلمون، غاز و اردک و مرغ شاخدار یافت می شود اما منافذ منشعب در قو و شترمرغ وجود دارند.کوتیکول ماهیت گلیکوپروتئینی داشته و اغلب به داخل منافذ امتداد یافته است. وقتی تخم مرغ از بدن پرنده خارج می شود، کوتیکول آن مرطوب است اما حدود ۳ دقیقه پس از تخم گذاری کوتیکول خشک است. مطالعات میکروسکوپی پوسته مرطوب، یک ظاهر گرانولی، باز و کف مانند دارد اما کوتیکول خشک ساختمان کروی دارد و به شکل کوتیکول بالغ، کل پوسته را پوشش داده و مانع آلودگی آن می شود. مواد کوتیکولی بر روی پوسته در زمان تخم گذاری دارای نظم ساختمانی مشخصی نیستند و ساختمان وزیکولی آن در مدت چند دقیقه نخست شروع تخم گذاری تشکیل می شود. نفوذ شدید باکتری ها از منافذ پوسته زمانی که تخم مرغ با کوتیکول غیر متبلور را بر روی پشم پنبه مرطوب شده حاوی باکتری قرار دهیم رخ می دهد، در صورتی که این میزان در پوسته با ساختمان کوتیکولی منظم و خشک در سطح پایین خواهد بود چرا که کوتیکول در این شرایط یک شبکه مقاوم را تشکیل می دهد. رطوبت مواد مغذی مورد نیاز برای رشد میکروب ها را فراهم ساخته و به حرکت باکتری ها از پوسته کمک می نماید.

● حفاظ دفاعی غشاهای پوسته

زیر ماتریکس پوسته غشاهای پوسته وجود دارند که شامل سه لایه مجزاست . غشاء داخلی و خارجی آن شامل شبکه ای از فیبرهاست که جهت یابی تصادفی داشته و سومین لایه به صورت لایه یکنواخت ، حاوی مواد Electron dense بوده و غشای حائل یا مانع( Limited membrane ( نام دارد. غشاها در تبادلات گازی با کوریوآلانتوئیس بوده و در حرکت کلسیم از پوسته نقش دارند. در اثر وجود فشار اسمزی در طول غشاهای پوسته، ممکن است طغیان آب در منافذ و حرکت کند آن در طول کانال، جریان مداومی را سبب شده که بر اساس آن جابجایی باکتری ها در طول پوشش تخم مرغ رخ بدهد. اما این حالت درتخم مرغ سالم هرگز مشاهده نمی شود، چرا که نیرو ی کشش ایجاد شده توسط کانال منافذ بیشتر از فشار اسمزی موجود در غشاها می باشد.غشاها مهم ترین سد دفاعی در برابر انتقال باکتری ها محسوب می شوند و به صورت یک صافی در مقابل میکروب ها عمل می کنند. این غشاء باکتری ها و قارچ ها را که از کوتیکول و پوسته عبور نموده اند، به دام می اندازد. احتمال رشد جنین در داخل تخم مرغ بدون وجود هیچ نوع آلودگی در محتویات داخلی آن، علی رغم وجود هزاران باکتری در بین غشاهای پوسته امکان پذیر است. اما این وضعیت خوب نیست، چون جنین داخل تخم مرغ در زمان تفریخ تخم و خارج شدن از آن با این عوامل میکروبی برخورد خواهد داشت. بدتر اینکه، پس از تفریخ از تخم تمام جوجه های موجود در سینی هچری با این غشاهای آلوده و قطعات پوسته در تماس می باشند.

پوسته با هر دو غشاء مقاومت بیشتری در مقابل نفوذ میکروبی نشان می دهد و بین دو غشاء مقاومت غشاء داخلی بیشتر از غشاء خارجی است. در این که تشکیلات خارجی تخم مرغ بمنزله حائلی در مقابل میکروارگانیسم ها می باشد شکی وجود ندارد، اما این تشکیلات بیشتر به صورت مانعی در مقابل فساد تخم مرغ عمل می کنند. با افزایش سن تخم مرغ میزان pH سفیده موجود در بین غشاهای پوسته در اثر هیدرولیز قلیایی پروتئین ها به سرعت افزایش یافته و محیط مناسب برای رشد باکتری ها فراهم می شود. مطالعات میکروسکوپی نشان می دهد که نفوذپذیری غشاها پس از ورود باکتری ها افزایش یافته، که خود نشانگر وجود فعالیت آنزیمی در فرایند نفوذ میکروب ها می باشد.ویژگی قابلیت اتصال غشاها به یون های آهن نقش مهمی در انتقال آلودگی به داخل محتویات تخم مرغ دارند. وجود آب به ویژه در حضور آهن موجب افزایش رشد باکتری می گردد. آهن با اتصال به مدولای غشاهای پوسته تا چندین هفته قدرت مقاومت را داشته و بنابراین نیاز میکروارگانیسم را فراهم می سازد. غشاها شامل آنزیم های مختلف از قبیل لیزوزیم و N استیل گلوکز آمینیداز، با ویژگی تجزیه کنندگی باکتری ها می باشد و از سوی دیگر موجب کاهش مقاومت حرارتی پاتوژن ها ی باکتریایی گرم منفی و گرم مثبت می شوند.

● آلبومین

یک توافق عمومی در نحوه رشد باکتری در آلبومین از تحقیقات مختلف موجود نیست، دلیل این اختلاف را می توان به تفاوت در اندازه، گونه، حرارت و زمان تلقیح باکتری و نیز سن تخم مرغ ها دانست. پس اهمیت فاکتورهای بازدارنده مختلف موجود در آلبومین بسته به نوع باکتری و شرایط آزمایشگاهی متفاوت می باشد و در اغلب موارد اووترانسفرین به عنوان بازدارنده اصلی رشد باکتری ها بویزه سالمونلا ها در آلبومین گزارش شده است.۱۳ ۱۲ درصد وزن تخم مرغ را مواد پروتئینی آن تشکیل می دهد که این مواد در سه قسمت غشاهای پوسته، آلبومین و زرده تخم مرغ جای گرفته اند. عملکرد بیولوژیکی این پروتئین ها ممانعت از نفوذ میکروارگانیسم ها به زرده و فراهم ساختن موتد مغذی مورد نیاز جنین در طی مراحل پایانی رشد و نمو آن می باشد. مهم ترین پروتئین های آلبومین عبارتند از، آنزیم های باکتریولیتیک(لیزوزیم)، پروتئین های متصل به فلزات(اووترانسفرین)، بازدارنده های پروتئیناز(اوواینهیبیتور، اووموکوئید، اووماکروگلوبولین و سیستاتین)، پروتئین های کیلات شده با ویتامین ها(اویدین و ریبوفلاوین). تشکیل ساختارهای چندگانه این پروتئین ها در فعالیت های بیولوژیکی آنها نقش اساسی را دارد. آلبومین از دو طریق مکانیکی و شیمیایی به عنوان سد دفاعی تخم مرغ در برابر نفوذ میکروب ها عمل می نماید. در دفاع مکانیکی آلبومین دو جزء مهم نقش دارند :

الف) ویسکوزیته پروتئین ها

ب) سازماندهی آلبومین در یک کیسه آلبومینی

سد شیمیایی آلبومین تخم مرغ شامل pH بالا، فقدان آب آزاد، کمبود ویتامین ها، برخی کاتیون ها و ترکیبات ساده نیتروژنی، پروتئین های بازدارنده مانند لیزوزیم، بازدارنده های پروتئاز و پروتئین های اتصالی می باشد

خصوصیات بیولوژیکی ضدمیکروبی پروتئین های سفیده تخم مرغ

● ترکیب فعالیت

▪ لیزوزیم: هیدرولیزپیوندB(۱ ۴) پیوندهای گلیکوزیدی در پپتیدوگلیکان دیواره سلولی باکتریایی

▪ فولیکولاسیون سلول های باکتریایی

▪ تشکیل الیگوساکاریدها از تتراساکاریدهای دیواره سلول باکتریایی از طریق ترانس گلیکوزیل

▪ اووترانسفرین: کیلات شدن باFe۳+, Cu۳+, Mn۲+, Co۲+, Cd۲+, Zn۲+,Ni۲

▪ اویدین: اتصال با بیوتین و خارج نمودن آن از دسترس باکتری

▪ اووفلاوپروتئین: اتصال به ریبوفلاوین

▪ اووموکوئید: بازدارنده تریپسین در خوک و گاو

▪ بازدارنده آلفا کیمو تریپسین در گاو وطیور

▪ بازدارنده پروتئیناز های سرین

▪ بازدارنده فیزین پاپائین: ممانعت از فعالیت فیزین و پاپائین