Frequência híbrida: Uma nova abordagem no abate humanitário de frangos de corte

INTRODUÇÃO

O atordoamento elétrico, apesar de ser o método mais comum e o mais praticado pela indústria durante o abate de frango de corte, tem sido amplamente questionado em relação ao bem-estar animal e consequentemente, a qualidade da carcaça. Esse sistema baseia-se na passagem de uma corrente elétrica pelo cérebro das aves, suficiente para causar hiperpolarização descontrolada dos neurônios, causando inconsciência (Berg e Raj, 2015). O Regulamento 1099/2009 da União Europeia (Conselho da União Europeia, 2009) é o responsável pela proteção dos animais, estabelecendo regras mínimas de bem-estar. Esse regulamento permite o uso de diferentes sistemas de atordoamento elétrico com parâmetros comprovados cientificamente. De acordo com a norma, o atordoamento em banho de água deve ser realizado por pelo menos quatro segundos e com as correntes mínimas indicadas na Tabela 1. A Organização Mundial da Saúde Animal (OIE) em seu Código Sanitário para Animais Terrestres (OIE 2019), também recomendou os mesmos parâmetros elétricos.

Table 1. Requisitos elétricos para equipamentos de atordoamento

O equipamento utilizado no atordoamento elétrico para atender às recomendações designadas pelos órgãos competentes deve possuir um circuito gerador capaz de fornecer diferentes formas de onda, frequências e amplitudes de correntes elétricas. O equipamento também deve possuir um circuito de compensação automática de acordo com as variações de impedância de uma ave na linha de abate, com o objetivo de oferecer corrente elétrica constante para cada ave, garantindo homogeneidade no processo. No entanto, devido à alta velocidade das linhas, essa compensação pode não ser realizada com muita precisão (Berg e Raj, 2015).

O experimento foi conduzido no frigorífico COPACOL, localizado no município de Cafelândia, estado do Paraná, Brasil. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética no Uso de Animais (CEUA / USP-FZEA) sob o Protocolo CEUA nº 4042150818.

OBJETIVO

Investigar os padrões de eletroencefalograma (EEG) e eletrocardiograma (ECG) de frangos de corte atordoados com corrente elétrica de frequência híbrida para avaliar o seu impacto no bem-estar animal.

MÉTODOS

Para a realização dos experimentos, 60 frangos de corte da linhagem Ross, machos, com peso médio de 2,96 kg (desvio padrão = 0,02) foram abatidos com 42 dias de idade. 30 frangos foram utilizados para análise de EEG e 30 para análise do ECG. As aves foram retiradas da linha, durante o processo de abate convencional da unidade da Copacol, e conduzidos a um local destinado para a realização dos experimentos, seguindo recomendações higiênico-sanitárias recomendadas. O processo de amostragem das aves não interferiu no processo operacional da unidade.

O atordoamento elétrico dessas aves, durante a fase de insensibilização, foi realizado utilizando o equipamento da empresa Fluxo® Eletrônica Industrial – SC/Brasil, modelo UFX 7. Esse equipamento permite a seleção de correntes elétricas diretas ou alternadas, frequência variável de 20 a 3000 Hz, regulação do duty cycle de 10 a 90%, tensão de saída de 10 a 350 Volts (RMS – Raiz quadrada média) e algumas alternativas de frequência híbrida. Para o registro da amplitude da corrente elétrica foi utilizado um multímetro digital True RMS, modeloU125B (Keysight Technologies® -EUA). Para o monitoramento das formas de onda foi utilizado um osciloscópio portátil modelo H110-037 (HOMIS® – Brasil).

Forma de onda de frequência híbrida

A forma de onda de frequência híbrida é obtida a partir da aplicacação de pulsos de 6600 Hz na metade de cada ciclo de uma onda quadrada, de corrente contínua com amplitude de 220 mA ± 10 mA e frequência de 1100 Hz (duty cycle de 50%), durante o intervalo de tempo que compreende a largura do pulso. Uma representação gráfica que demonstra a forma de uma onda híbrida, utilizada nesse estudo, pode ser vizualizada na Figura 1.

Figura 1. Representação gráfica da forma de onde de frequência híbrida

Para obter os dados de ECG, eletrodos autoadesivos para eletrocardiograma (modelo 2223BRQ 3M®), disponíveis comercialmente, foram colados no músculo peitoral do lado direito e esquerda do esterno da ave. Esses sinais foram obtidos por meio de uma frequência de amostragem de 200 Hz. O eletrodo de aterramento foi colado no pé direito, conforme pode ser visualizado na Figura 2.

Figura 2. Disposição dos eletrodos cardíacos para obtenção dos dados de ECG

Para obter os dados de EEG, eletrodos de agulha com dimensões de 10 mm x 1,5 mm de diâmetro (55% prata, 21% cobre , 24% zinco) da Neurosoft® modelo NS-NE-P-250/13/04 foram posicionados sob superfície craniana até os lobos do cérebro, sendo 0,3 cm à esquerda e à direita da sutura sagital e 0,5 mm em direção a uma linha transversal imaginário na margem caudal dos olhos, além de um eletrodo de referência situado a direita ou a esquerda da perna. Esse sinais foram obtidos por meio de uma frequência de amostragem de 120 Hz. Previamente, as aves foram anestesiadas com lidocaína (0,5 mL) aplicada por via subcutânea nas mesmas regiões dos eletrodos utilizando seringas ultra finas de calibre 31 da BD Ultra-FineTM. Por meio de botões de pressão que permitem a conexão elétrica, os eletrodos foram conectados aos frangos.

Tanto para as medidas de EEG quanto de ECG, as aves foram imobilizadas com tecido de lycra e preso por velcro, a fim de evitar movimentos que pudessem desconectar os eletrodos durante o processo de insensibilização. O tecido para contenção possuía um bolso para acomodar os fios e os leitores de EEG e ECG. Aproximadamente 60 segundos de ambos os sinais foram coletados antes do atordoamento. Finalizados os processos de colocação dos eletrodos, contenção das aves e captação dos sinais as mesmas foram alocadas na linha de abate, já em andamento, e seguiram o processo convencional de abate da unidade, passando pelo atordoamento em banho de água com outras 11 aves, uma vez que o banho tinha capacidade máxima para 12 aves por vez. Ao término do processo de atordoamento, os equipamentos para as coletas de EEG e ECG foram ligados, a ave foi retirada da linha e reposicionada em uma superfície para análise e mais 60 segundos de sinal, pós atordoamento, foram coletados tanto para EEG quanto para ECG.

Os sinais digitais obtidos foram processados por transformada rápida de Fourier (FFT) e implementada pela ferramenta MATLAB® para obter o espectro de frequência de diferentes trechos dos sinais (De Sousa Silva et. al, 2005). Alguns trechos sem artefatos sucessivos também foram analisados e filtrados utilizando filtros elípticos integrados a uma ferramenta visual desenvolvida na mesma plafaforma.

RESULTADOS

As aves foram insensibilizadas com padrões de corrente de 220 mA ± 10 mA, frequência 1100 Hz e Duty Cycle 50%.

Sinais de EEG

O processamento digital dos sinais de EEG mostrou que 100% das aves foram insensibilizadas de forma eficiente, uma vez que apresentaram padrão epiléptico e quiescência na saída da cuba. Esse padrão foi constatado até o momento da sangria e nenhuma ave apresentou retorno de consciência até essa etapa. Ademais, nenhuma ave apresentou morte cerebral antes da etapa de sangria.

A atividade elétrica cerebral, tanto antes quanto após a insensibilização elétrica de uma ave amostrada aleatoriamente, pode ser visualizado na Figura 3. As demais aves, apresentaram o mesmo padrão cerebral.

Figura 3. Padrão de EEG antes e depois da insensibilização

A densidade espectral de potência (PSD) foi calculada utilizando o método Welch (Manshouri et al., 2018) para todas as aves amostradas. A Figura 4 mostra a PDS antes e depois da insensibilização, com intervalo de confiança de 95%.

Figura 4. Densidade espectral de potência utilizando Método Welch

Sinais de ECG

O processamento digital dos sinais de ECG mostrou que 100% das aves estavam vivas no momento da sangria. A Figura 5 mostra a atividade elétrica cardíaca, antes e depois da insensibilização, em uma ave amostrada aleatoriamente. As demais aves apresentaram o mesmo comportamento.

Figura 5. Sinal de ECG antes e após a insensibilização

DISCUSSÃO

Os parâmetros elétricos empregados para esse estudo (220 mA ± 10 mA, frequência 1100 Hz e Duty Cycle 50%), foram previamente empregadas por diversos autores, conforme Tabela 2.

Table 2. Diferentes formas de onda, tempo de insensibilização e corrente/voltagem utilizados em estudos de insensibilização elétrica

De acordo com a Tabela, é possível observar que, mesmo com frequências similares, existem diferenças entre formas de onda, tensão, amplitude de corrente elétrica e duty cycle, tornando a comparação direta para análise de resultados um desafio. Apesar desse obstáculo, a combinação desses parâmetros empregada no estudo em questão sugerem bons resultados de bem-estar animal, de acordo com as avaliações de EEG e ECG realizadas.

Sinais de EEG

A análise dos sinais cerebrais é considerado o indicador mais apropriado para avaliar inconsciência e insensibilidade de frangos de corte, um vez que as observações diretas e os reflexos somatossensoriais não são indicativos confiáveis de eficácia para insensibilização em altas frequências (EFSA, 2013).

A obtenção desses dados só é possível pois, a corrente elétrica gerada pelo disparo dos neurônios é dissipada por todo tecido cerebral, atingindo a superfície do crânio, podendo ser capturada, registrada e analisada. Esse registro gráfico que representa a variação na amplitude da atividade elétrica cerebral, com base no tempo, é o EEG.

Uma vez capturado e registrado esses sinais precisam ser processados para que possam ser analisados. Para isso, técnicas de processamento digital de sinais são empregadas e permitem que mais informações sejam obtidas a partir desse sinal, além daquelas obtidas em sua representação na forma de série temporal. Utilizando análise de Fourier, tempo- -frequência, modelos não lineares e teorias de sistemas complexos e wavelets (Marchant, 2003) essas informações complementares podem ser obtidas, permitindo uma análise e detalhamento mais abrangente e conclusiva.

Exemplo disso, são as conclusões obtidas por meio da Figura 4, no qual as frequências e magnitudes são mais proeminentes, sendo a diferença entre os sinais antes e depois do atordoamento melhores quantificadas.

Esses resultados são fruto de métodos de atordoamento eficientes, que interrompem a transmissão de sinais pelos neurônios ou os mecanismos reguladores de neurotransmissores, gerando um estado neuronal despolarizado de duração suficiente para que os animais permaneçam inconscientes e insensíveis durante todo o processo de abate. Para a Autoridade Europeia para Segurança dos Alimentos (EFSA) esses são os critérios mínimos exigidos para que se atinga o bem-estar animal em frangos de corte durante o processo de abate (EFSA, 2004).

Sinais de ECG

A medida de ECG é um parâmetro fisiológico muito importante para monitorar o comportamento de frango de corte (Blanchard et al., 2002). Embora o ECG tenha sido amplamente empregado para analisar frangos atordoados por baixa pressão atmosférica (LAPS) (Martin et al., 2016) e pouco empregado, até o momento, para avaliar os resultados em atordoamento elétrico em cuba, esse sinal pode ser usado para monitorar a frequência cardíaca antes e depois do atordoamento elétrico (Barbosa et al., 2016).

Os sinais obtidos na Figura 5 foram captados a partir do momento imediatamente após a saída da cuba até o momento pós sangria. O padrão de ECG mostra que, após passagem da corrente elétrica pelo cérebro do animal, apesar da alteração na frequência cardíaca em relação a amplitude e frequência do sinal, continuou representando um coraçao eletricamente ativo até a sangria, ou seja, o atordoamento elétrico manteve o animal vivo, sendo sua morte detectada apenas após o corte realizado pelo sangrador.

A velocidade de retorno da consciência pode estar associada a largura de pulso, no tempo (Raj e O`Callaghan, 2004a; Raj et al., 2006a). O emprego da corrente elétrica de frequência híbrida, respeitando a proporção de duty cycle de onda única, nesse caso, pode ter contribuído para encontrar maiores níveis de corrente. Isso ocorre pois, no tecido vivo, existem íons livres nos fluidos extracelulares, onde o fluxo de corrente sofre menos resistência para propagação. Já os componentes proteicos e lipídicos desses tecidos oferecem mais resistência a passagem de corrente elétrica, no entanto, diferentes configurações de parâmetros de corrente elétrica podem contribuir para alterar essa condutividade, como encontrado por Gabriel (1996), que detectou maiores condutividades dos tecidos vivos mediante aumento da frequência da corrente elétrica.

Diversos estudos (Gregory e Wotton, 1991; Wilkins et al., 1998; Xu et al., 2011; Huang et al., 2014) comprovaram melhoria na qualidade da carne com o uso de altas frequências durante atordoamento elétrico, sem afetar negativamente o bem-estar animal. No entanto, ainda não se sabe, se a perda de consciência ocorre de forma instantânea ao atordoamento elétrico, sendo a eficácia dos métodos de atordoamento garantidas mediante ocorrência de atividade sncronizada nos sinais de EEG medidos na frequências entre 8-13 Hz, bem como ausência de atividade somatossensoriais Berg e Raj, 2015; Terlouw et al., 2015).

Mesmo com o avanço nos métodos de detecção e processamento digital de sinais, ainda não há registros de estudos sobre a atividade elétrica cerebral de frangos de corte realizados no momento exato do choque elétrico. Em humanos, pesquisas científicas usando eletroconvulsoterapia sem anestésicos, revelaram dor intensa pelos pacientes, sendo esse um dos principais argumentos críticos contra o procedimento empregado nos frigoríficos (Zivotofsky e Strous, 2012). Ademais, mesmo com métodos no qual o animal retorna a consciência após um determinado intervalo de tempo, não é capaz de expressar a sensação de dor durante o choque elétrico, e não há tecnologia disponível até o momento para elucidar essa questão.

Estudos realizados por Raj e O’Callaghan (2004a) com diferentes frequências de atordoamento, atividade epiléptica generalizada foi observada um segundo após o choque elétrico, bem como outros autores que confirmam atividade epiléptica compativel com inconsciência (Raj e O’Callaghan, 2004b; Raj et al., 2006a; Raj et al., 2006b), embora haja discordância entre diversas pesquisas (Gregory e Wotton, 1987; Gregory e Wotton, 1989; Raj, 2003), que questionam a epilepsia generalizada em aves.

Em síntese, os resultados práticos da literatura até o momento, mostraram que baixas frequências (50/60 Hz) são mais eficazes e, quando altas frequências são utilizadas, a corrente elétrica deve ser aumentada, a fim de manter a eficácia do atordoamento (Gregory e Wotton, 1991 ; Wilkins et al., 1998; Raj et al., 2006a; Prinz et al., 2010a; Prinz et al., 2010b; Prinz et al., 2012). Em relação à qualidade da carne, o emprego de altas frequências diminuiram a quantidade de ossos quebrados e manchas hemorrágicas (Anil e McKinstry, 1992; Turcsán et al., 2003; Xu et al., 2011; Grimsbø et al., 2014; Robins et al., 2014; Huang et al., 2014).

CONCLUSÃO / CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os experimentos realizados na Copacol (Cafelândia – PR) utilizando corrente elétrica de frequência híbrida, de acordo com os parâmetros preestabelecidos, permitem concluir que:

As condições estipuladas permitem um abate humanitário, uma vez que 100% das aves insensibilizadas apresentaram um quadro de epilepsia generalizada. A confirmação desse resultado também foi observada por análises clínicas e análise de dados do EEG;

As condições de abate também garantem os requisitos exigidos para o abate religioso (Halal), uma vez que 100% das aves permaneceram vivas após a insensibilização, fato também comprovado via análise de sinais clínicos;

O processo de insensibilização não sofreu nenhum dano ou impacto negativo com a execução do experimento;

O equipamento utilizado foi capaz de combinar ondas híbridas com capacidade de ajustes de amplitude, frequência, forma de onda, duty cycle e composição de ondas complexas, beneficiando o processo de abate tanto do ponto de vista animal, ao não causar dor e sofrimento durante o processo, bem como na melhoria da qualidade e produtividade da unidade.

Publicado originalmente na revista eletrônica "Suinocultura e Acivultura: do básico a Zootecnia de precisão", também pode ser acessada em: http://downloads.editoracientifica.org/books/978-65-87196-89-3.pdf

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Frequência híbrida: Uma nova abordagem no abate humanitário de frangos de corte

Referências

LIPTOSA

California Pellet Mill US