Dirbtinio intelekto metodų panaudojimas leis išsamiau ir greičiau atlikti kiaušinių kokybės analizę, efektyviau vertinti vištų laikymo sąlygas, gerinti jų sveikatingumą ir kitus gerovės reikalavimus, nes kuo sveikesnės vištos – tuo geresnė produkcija.

Dabartinių vištų linijų deriniai pasižymi dideliu produktyvumu – iki 72 naudojimo savaitės jos gali sudėti maždaug 324 kiaušinius arba 20,63 kg kiaušinių masės, kai suaugusi dedeklė sveria 2,1–2,3 kg. Vištų dėslumas per 12 mėnesių 2050 m. gali siekti apie 330 vnt., lesalų sąnaudos vištai per dieną – 95–98 g, lesalų konversija – 1,7–1,8 kg lesalų/kg kiaušinių masės, produktyvumo trukmė – 110–115 savaičių.

Prognozuojamas intensyvus kiaušinių kokybės, ypač lukšto, gerinimas: papildymas selenu, jodu, antioksidantais. Japonijoje, pavyzdžiui, vištos lesinamos skirtingais žaliosios arbatos priedais, norint kiaušiniuose padidinti natūralių antioksidantų koncentracijas. Naudojant kiaušiniuose esančias maisto medžiagas, kurios pasižymi antioksidaciniu, antimikrobiniu, imunomoduliaciniu ir poveikiu nuo vėžio, kuriami specialios paskirties produktai.

Kiaušinio maistinė vertė

Žmogus (sveriantis apie 65 kg), suvalgęs 54 g svorio kiaušinį, suvartoja 6,7 g reikiamo paros baltymų kiekio (13 proc. bendro baltymų poreikio). Kiaušinyje yra didelė aminorūgščių koncentracija, tad, suvalgius vieną kiaušinį, metionino ir cistino poreikis patenkinamas 41 proc., treonino – 65, lizino – 54 procentais (Heseker ir Heseker, 1999).

Kiaušinio trynyje yra apie 8,7– 11,8 proc. riebalų. Jie pasižymi žmogui palankia riebalų rūgščių sudėtimi, kurią dar galima modifikuoti. Naudojant labai geros kokybės aliejų, tinkamai subalansavus vištų lesalų receptūrą, kiaušiniuose galima ne tik padidinti žmogaus organizmui naudingų riebalų rūgščių kiekį, bet ir optimaliai subalansuoti omega 6 ir omega 3 riebalų rūgščių santykį. V. Buckiūnienė, R. Gružauskas 2017 m. nustatė, kad vištoms lesinti naudojant rapsų ir sėmenų aliejų omega 3 riebalų rūgščių kiekis kiaušiniuose padidėjo 0,38–8,60 procento. Taigi, vištų lesaluose tinkamu kiekiu naudojant aliejų ir natūralius oksidantus galima keisti omega 6 ir omega 3 riebalų rūgščių santykį, atsižvelgiant į šiuolaikines žmonių mitybos tendencijas.

Nustatyta, kad lesalai su likopeno ir seleno metionino priedais lėtino oksidacinius procesus kiaušiniuose.

Vištų kiaušiniuose yra gana daug vitaminų, tarp jų B2, B3 (pantoteno rūgštis), B6, B7 (biotinas), B12, K, A, E.

Eksperimentiniais, klinikiniais ir epidemiologiniais tyrimais nustatyta, kad nėra priežastinio ryšio tarp iš kiaušinių gauto cholesterolio ir padidėjusio bendrojo cholesterolio kiekio žmogaus kraujo plazmoje. Kiaušiniai yra didelės maistinės vertės produktai, skirti vartoti ir vaikams, ir suaugusiesiems, įskaitant senyvus žmones, tad jie vartojami visame pasaulyje.

Tyrimai rodo, kad kiaušiniuose yra daug dar neištirtų bioaktyvių junginių, kurie gali būti labai svarbūs užkertant kelią ligoms ir jas gydant (Lopez Sobaler, A.M. ir kt., 2017, Kim, J. E. ir kt., 2018). Proteominiais metodais nustatyta, kad vištų kiaušiniuose, įskaitant lukštą, yra beveik 1 000 įvairių baltymų (A. Farinazzo, 2009; M. Anton, 2013). Lukšte yra 1,6 proc. vandens, 3,3–3,5 proc. organinės kilmės medžiagų ir 95 proc. neorganinių mineralų. Didžiausią dalį sudaro kalcio karbonatas (98,4 proc. mineralinės dalies), kuris sujungtas su sudėtingos struktūros organine medžiaga. Šioje organinėje medžiagoje vidutiniškai yra apie 950 įvairių baltymų (Gautron ir kt., 2021, 2022).

Trynio sudedamosios dalys ir funkcija

Kiaušinio trynys – tai sudėtingų junginių visuma, kurioje yra 68 proc. mažo tankio lipoproteinų (MTL), 16 proc. didelio tankio lipoproteinų (DTL), 10 proc. aminų ir kitų tirpių baltymų, 4 proc. fosvitinų. Šie komponentai pasiskirsto netirpiuose baltymų junginiuose (19–23 proc. sausosios medžiagos), kurie sudaro apie 50 proc. trynio baltymų, iki 77–81 proc. sausosios medžiagos (M. Anton, 2013).

Apolipoproteinas B, apoviteleninas-1, vitelogeninai, albuminas, imunoglobulinai, ovalbuminas ir ovotransferinas yra gausiausi kiaušinio trynio baltymai, kurie sudaro daugiau kaip 80 proc. visų kiaušinio trynio baltymų (Rehault-Godbert, S ir kt., 2018).

Trynio paviršiuje yra vitelinų membranos, sudarytos iš dviejų skirtingų sluoksnių. Jos suteikia tryniui fizinę atskirtį nuo kitų kiaušinio dalių.

Baltymo sudedamosios dalys ir funkcija

Kiaušinio baltymas – tai į gelį panaši struktūra, kurioje nėra lipidų. Jį sudaro 88 proc. struktūrinių baltymų (ovalbuminas), glikoproteinų (ovomucinas, ovotransferinas, proteazės inhibitoriai), antibakterinių baltymų (lizocimas), peptidų ir maždaug 10 proc. vandens. Kiaušinio baltyme identifikuota apie 150 skirtingų baltymų. Ovalbuminas sudaro daugiau negu 50 proc. viso kiaušinio baltymo (Rehault-Godbert, S ir kt., 2018).

Fiziologinė ovalbumino funkcija kiaušinyje vis dar nežinoma. Manoma, kad ovalbuminas teikia nepakeičiamąsias aminorūgštis vištos embriono augimui. Jis vertingas aminorūgščių šaltinis žmonių mitybai. Kiaušinio baltyme koncentruojamas ir lizocimas (apie 3,5 proc. baltymų), turintis antimikrobinių savybių, todėl kaip antimikrobinė medžiaga naudojamas daugelio vaistų ir maisto konservantų gamybai.

Kiaušinio baltymo klampumą daugiausia formuoja ovomucinas (sudarantis apie 3–5 proc. visų baltymų), svarbus apsaugant nuo bakterijų skverbimosi. Kiaušinio baltyme yra keturi proteazės inhibitoriai, kurie gali sulėtinti kiaušinių komponentų virškinimą, ypač kai kiaušinio baltymas naudojamas kaip kai kurių maisto produktų žaliava (Saxena, I.; Tayyab, S., 1997).

Kiaušinių antimikrobinės medžiagos

Kiaušinių antimikrobinių medžiagų daugiausia yra baltyme ir vytuliuose. Jos pasižymi antibakteriniu, antivirusiniu, antigrybiniu ar antiparazitiniu aktyvumu. Antibakterinis poveikis priklauso nuo kelių baktericidinių (tiesiogiai naikinant bakterijas) ar bakteriostatinių (slopinant bakterijų augimą ir dauginimąsi, taip padedant kontroliuoti bakterijų populiaciją) mechanizmų.

Kiaušinių baltymuose yra šių antimikrobinių medžiagų: beta-defensinų, avidino, beta-mikroseminoproteinų, cistatino, imunoglobulinų Y, lizocimo, ovoglobulino, ovoinhibitoriaus, ovomucino, ovotransferino, fosvitino, pleiotrofino, vitelino, integraliųjų baltymų, galinčių gerinti žmogaus žarnyno sveikatingumą (Guyot, N. ir kt., 2016).

Antioksidacinės kiaušinių savybės

Ilgalaikis oksidacinis stresas žmogaus virškinamajame trakte gali sukelti lėtinius žarnyno sutrikimus, todėl domimasi iš maisto gaunamais antioksidantais. Kiaušiniuose yra daug antioksidantų, pavyzdžiui, vitaminų, karotenoidų, makroelementų, mikroelementų ir pagrindinių kiaušinio baltymo baltymų (Sun, S.; Niu, 2014, Abeyrathne, E.; Huang, X.; Ahn, D.U., 2018), ovotransferino ir kitų hidrolizinių peptidų (Nimalaratne, C.; Bandara, N.; Wu, J. P., 2015, Yi, J.E.; Zhao, J.; Wu, J. P., 2017), ovomukoido, ovomukoidų hidrolizatų (Abeyrathne, E ir kt. 2015), ovomucino hidrolizatų ir kitų peptidų (Chang, O.K. ir kt., 2013) bei fosvitino (Yousr, M.; Howell, N., 2015).

Iš maisto gaunami baltymai ir peptidai taip pat gali būti naudingi vėžio sukeltų ligų profilaktikai ar jų gydymui (Hernandez–Ledesma, B.; Hsieh, C., 2017). Lizocimas, gautas iš kiaušinio baltymo, naudojant eksperimentinėmis sąlygomis sukeltus navikus, slopina jų vystymąsi. Jo poveikis iš esmės priklauso nuo žmogaus organizmo imuniteto (Sava, G., 1989).

Ovomucinas ir iš ovomucino gauti peptidai pasižymi citotoksiniu ir poveikiu nuo vėžio, imuninės sistemos aktyvavimu (Omana, D. A.; Wang, J. P.; Wu, J. P., 2010). Tripeptidai (Liao, W.; Fan, H. B.; Wu, J. P., 2018) ir hidroliziniai peptidai, gauti iš ovotransferino (Ibrahim, H. R.; Kiyono, T., 2009), irgi pasižymi poveikiu nuo vėžio. Šios srities informacija yra gana menka, tačiau ji gali būti verta tęsti tokio pobūdžio tyrimus. Saxena, I.; Tayyab, S. (1997) atliko kiaušinių proteazės inhibitorių tyrimus. Šie junginiai mažina neigiamus chemoterapijos padarinius sergant gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu (Clemente, A.; Arques Mdel, C. Bowman-Birk, 2014).

Keli kiaušinių baltymai turi imunomoduliacinį poveikį. Baltymas lizocimas yra perspektyvi medžiaga, galinti gydyti uždegimines žarnyno ligas. Tyrimas su paršeliais parodė, kad lizocimas apsaugo gyvūnus nuo kolito ir lokaliai sumažina citokinų nuo uždegimo ekspresiją (Lee, M. ir kt., 2009).

Glikopeptidai, gaunami proteolizės būdu iš ovomucino, chalazės ir trynio sudedamosios dalys pasižymi makrofagus stimuliuojančia veikla in vitro (Omana, D. A.; Wang, J. P.; Wu, J. P., 2010). Makrofagai, veikiant T limfocitų citokinams, aktyvėja, ląstelės didėja, lizosominių fermentų daugėja, medžiagų apykaita aktyvėja, todėl gebėjimas suimti ir suvirškinti mikroorganizmus gerėja. Nurodoma, kad makrofagai sintetina ir išskiria daugiau kaip 30 biologiškai aktyvių medžiagų.

Citokinai, tokie kaip kiaušinio baltymo pleiotropinas, labai svarbūs formuojant ir mažinant uždegimines reakcijas žmogaus organizme. Pleiotropinas gerina limfocitų veiklą ir imunitetą, formuoja ląstelių chemotaksio procesus (Achour, A. ir kt., 2008, Liu, L. ir kt., 2017). Tačiau kiaušinio baltymo pleiotropino aktyvumas žmogaus žarnyne išlieka labai spekuliatyvus (Liu, L.; 2017, Wang, X.; 2017). Manoma, kad imunomoduliacinę veiklą gali paskatinti ovotransferino ir kiaušinio trynio vitelogeno hidrolizatai, kurie formuojasi po dalinio skaidymo dėl virškinamų proteazių.

Kiaušinių vartojimas ir širdies bei kraujagyslių ligos

Vis daugiau atliekama tyrimų ieškant būdų, kaip suvaldyti visame pasaulyje plačiai paplitusią daugiaveiksnę ligą – hipertenziją. Hipertenzijos raidai įtaką daro daugelis veiksnių (gyvenimo būdas, įskaitant bendrus mitybos įpročius, fizinį aktyvumą, suvartojamo natrio kiekį, svorio valdymą ir streso lygį), todėl, siekiant suvaldyti kraujospūdį ilgam, svarbu reguliuoti gyvenseną, natrio ir kalio suvartojimą, pasiekti renino, angiotenzino ir aldosterono sistemos veiklos pusiausvyrą.

Dauguma iš kiaušinių išgautų peptidų, turinčių antihipertenzinį poveikį, slopina angiotenziną konvertuojantį fermentą (AKF), kuris mažina arterinį kraujospūdį ir aktyviojo vazokonstriktoriaus angiotenzino II gamybą. Nustatyta, kad, vartojant tinkamą kiaušinių baltymų kiekį (maždaug 1 kiaušinį per dieną) ir užsiimant vidutinio intensyvumo fizine veikla, hipertenzija pasitaiko rečiau (H. He ir kt., 2019).

Peptidai, išskirti iš kiaušinio trynio kartu su ovotransferinu ir kiaušinių baltymų hidrolizatais, pasižymėjo antihipertenziniu poveikiu (Yousr, M.; Howell, N., 2015, Majumder, K.; Wu, J. P., 2011, Moon, S. H. ir kt., 2017). Kai kuriuose iš šių peptidų yra tik trys aminorūgštys (Liao, W., 2017, 2018). Tyrimai su žiurkėmis parodė, kad naudojant peptidus galima reguliuoti kraujospūdį (Majumder, K. ir kt., 2015) ir padėti sumažinti širdies ir kraujagyslių ligų atsiradimą ir raidą (Liao, W., 2016, Chen, S. ir kt., 2017).

Kiaušiniuose – būtinieji mikroelementai

Kiaušiniuose randama žmogui būtinų mikroelementų – seleno ir jodo (F. Zhang ir kt., 2023).

Sprendžiant seleno stokos problemą, 25 pasaulio valstybėse privaloma tvarka selenu yra papildomas pienas, mėsa, kiaušiniai.

Jodas yra žmogaus ir gyvūnų organizmui būtinas mikroelementas, reikalingas skydliaukės hormonų (tiroksino ir trijodtironino) sintezei ir yra neatskiriama jų sudėtinė dalis. Apie 2 mlrd. pasaulio gyventojų kenčia nuo jodo trūkumo.

Taigi, kiaušinių praturtinimas seleno ir jodo gali padėti gerinti žmonių sveikatą, o sveika, subalansuota mityba, kurioje gausu seleno ir jodo turinčių maisto produktų, ir joduotos druskos vartojimas gali būti geros sveikatos pagrindas.

Dirbtinio intelekto technologijų taikymas

KTU Dirbtinio intelekto centro viena iš mokslinių krypčių yra dirbtinio intelekto taikymas agrosektoriuje, konkrečiau – paukštienos ir kiaušinių gamyboje. Dirbtinio intelekto technologijų taikymas yra stipriai susijęs su šiuo metu aktualia tvarumo tyrimų kryptimi – tiksliąja paukštininkyste. Išmaniosiomis stebėjimo sistemomis paukščių pulkai yra nuolat stebimi 7 dienas per savaitę ir 24 valandas per parą. Tokios sistemos gali iš anksto identifikuoti anomalijas, atlikti prognozavimą, vykdyti autonominį ir adaptyvųjį tam tikrų įrenginių valdymą ir panašiai.

Kiti tiksliosios paukštininkystės privalumai apima laiko kaštų taupymą, greitą problemų aptikimą ir efektyvų jų sprendimą, o skaitmenizacijos didinimas, dirbtinio intelekto technologijų integracija ir tvarumo tikslų siekimas atliepia visus Lietuvos ir ES prioritetus ir rekomendacijas.

Naminių paukščių stebėjimas naudojant jutiklius (pvz., taršai įvertinti) ir integruojant kompiuterinės regos metodus, giliojo mokymosi algoritmus leidžia iš vaizdų atpažinti ir identifikuoti norimus paukščius, atlikti kiekvieno jų individualų vertinimą, klasifikuoti pagal sveikatos būklę, atlikti augimo rodiklių prognozavimą. Todėl, siekiant užtikrinti pridėtinę vertę turinčią išmaniosios paukštininkystės sistemą, būtina įtraukti visus tris komponentus:

• daiktų internetą su reikalingais jutikliais,
• pažangiausius mašininio mokymosi algoritmus,
• programinę įrangą su draugiška vartotojo sąsaja, kurią lengvai suprastų ir galėtų valdyti šio sektoriaus darbuotojai.

Kiaušinių kokybei tirti naudojami įvairūs metodai: mašininis matymas, spektroskopija, akustinis atsakas, modifikuotas slėgis, hiperspektrinė vaizdų analizė, didelės skiriamosios gebos masių spektrometrija. Pastarasis suteikia informacijos apie 100 junginių susidarymą vienu metu. Naudojant šią techniką galima išsamiau išanalizuoti jų savybes.

Dujų chromatografija-masių spektrometrija (GC-MS), skysčių chromatografija- masių spektrometrija (LC-MS), IGS-jonų judrumo spektroskopija yra modernūs metodai, taikomi atliekant kokybinę ir kiekybinę organinių medžiagų mišinių analizę. Šios sistemos sugeba išsamiai analizuoti kiaušinių maistinę vertę. Juslinės kiaušinių savybės analizuojamos tiriant žmogaus smegenų biosrovių intensyvumą ir naudojant veido išraiškos skaitytuvą. Tad dirbtinis intelektas jau tampa neatsiejama kiaušinių kokybės užtikrinimo dalimi.

Prof. dr. Agnė PAULAUSKAITĖ- TARASEVIČIENĖ, prof. habil. dr. Romas GRUŽAUSKAS KTU Dirbtinio intelekto centras Doc. dr. Lina ZABULIENĖ VU Medicinos fakultetas Prof. akad. Elena BARTKIENĖ LSMU Veterinarijos akademija Doc. dr. Valentas GRUŽAUSKAS VU Matematikos ir informatikos fakultetas Mindaugas ANTANAITIS