II SIMCARNE UEL maio/2013 Modelagem da composição de carcaça de suínos Prof. Marson Bruck Warpechowski Depto. Zootecnia UFPR Composição de carcaça Quantidade de carne e gordura Rendimento para a indústria de carcaça, de cortes, de carne, de banha de processados (embutidos, curados, cozidos) Interfere na qualidade da carne e processados Rendimento para o produtor CA, tempo x kg/ano, valor do produto Porque são diferentes? Composição da carcaça Comportamento/bem estar Potencial genético Peso/idade ao abate Clima/ambiência Gênero/Castrações Lotação/N Uso de aditivos Bebedouros Número de dietas Comedouros Desafio sanitário Manejo alimentar Ingredientes das dietas Balanceamento/processamento/forma física Clima/ambiência Dá para controlar? Comportamento/bem estar Potencial genético Peso/idade ao abate Lotação/N Bebedouros Comedouros Como considerar tantos fatores e interações ao mesmo tempo? Gênero/Castrações Uso de aditivos Número de dietas Manejo alimentar Desafio sanitário Ingredientes das dietas Balanceamento/processamento/forma física Modelagem!!! Muito útil em situações multifatoriais Permite estimar valores e simular situações integrando diferentes fatores Precisa de valores e relações conhecidas (dados empíricos/teoria) Permite simular efeitos conjuntos que nunca foram misturados (SISTEMAS) Exige validação/avaliação empírica 1
Sistemas dinâmicos integrados: Princípios e Aplicações Classificação dos modelos Simples x Complicados Quanto? Número de fatores, relações, compartimentos e entradas (inputs) Empíricos x Mecanísticos Quanto? Profundidade da descrição do(s) mecanismo(s) utilizado(s) Deterministas x Probabilísticos Estáticos x Dinâmicos Ex. modelo simples, empírico, linear, estático, paramétrico - uma variável de entrada - uma relação estática (não varia com o tempo) - a saída é um valor pontual, sem dispersão CA Sempre igual??? entrada: CONSUMO saída: GANHO DE PESO Compartimento 1 Compartimento 2 A D F X N células X N células E Tecido 1 Ex. músculo, fígado, rim Tecido 2 Ex. sangue, tecido adiposo Fatores externos Efeitos sobre parâmetros Taxas de fluxo 2
Consumo em unidades de EM mantença (/kg PV 0,75 ) Efeitos dos Fatores Em modelos mecanístas e dinâmicos, os fatores afetam os parâmetros que descrevem os mecanismos e limites Alguns modelos e sistemas aplicados NRC 1998 Estima necessidades nutricionais para leitões em crescimento, porcas em gestação e em lactação, considerando curvas de deposição de proteína (cúbica e exponencial), sexo e efeitos de ambiente Rostagno Estima necessidades nutricionais por fase e categoria animal com base na curva de deposição protéica INRAPORC Estima e compara necessidades nutricionais, desempenho, eficiência biológica e excreção de dejetos de leitões em crescimento, porcas em gestação e lactação, considerando efeitos de sexo, genótipo, manejo, composição e forma física do alimento, ambiente, alojamento, sistema de produção EFG Utiliza a descrição do potencial genético para crescimento com parâmetros da curva de Gompertz. Determina as necessidades nutricionais de energia, proteína e aminoácidos e programa alimentação para maximizar o lucro. Não leva em conta efeitos de composição da dieta Motor dos modelos Não cresce sem comer, mas quanto vai comer??? Cresce-porque-come ou Come-porque-cresce? Predição das necessidades nutricionais ou Predição do desempenho e deposição? O que determina o crescimento? Potencial de deposição imediato (dinâmico) Homeostase x Homoerese Crescimento ponderal dos tecidos Disponibilidade x necessidade de nutrientes/energia Atendimento das necessidades nutricionais Consumo (limites físicos e metabólicos x disponibilidade) Balanceamento (valores disponíveis) Controlando-se esses fatores, controla-se a composição do produto Motor dos modelos Ex. Cresce porque come Potencial de consumo baseado em curva polinomial ou não linear de peso vivo Fatores diminuem o consumo: estresse térmico, lotação, sexo,... Partição do consumido depende da curva de deposição protéica + gordura mínima Excesso usado para acumular gordura Temperatura x Consumo x Idade Quiniu et al. 2000 3
Parâmetros dos modelos Curvas de crescimento/deposição Tamanho adulto (platô de peso vivo) Potencial médio de deposição protéica Precocidade: ponto de máxima Forma da curva X Período considerado Linear, linear-platô, polinomial, não linear Unifatorial x Multifatorial (superfície) Efeito de fatores: geral ou por parâmetro Depos ição de pr ote ina Potencial de deposição: média e dinâmica corporal (g/dia) 160 150 140 130 120 110 100 90 80 Taxa de ganho de tecido magro 300 325 350 10 30 50 70 90 110 130 Peso vivo (kg) Curva de Crescimento Curva de Crescimento (consumo à vontade) Tecido adiposo peso vivo desaceleração do crescimento nascimento aceleração do crescimento maturidade sexual peso vivo Tecido magro Ganho total Ganho de gordura Ganho magro idade idade Evolução da composição corporal de suínos de acordo com o peso vivo (kg) - consumo a vontade Composição tecidual x química Minerais Lipídios Proteína Água 20 40 60 80 100 120 Elaborado com dados empíricos da EMBRAPA-CNPSA (1979) Tecido adiposo água gordura proteína 80 g alimento = 20 g gordura Tecido magro água gordura proteína 100 g alimento = 80 g tecido magro 4
100% Composição do ganho de peso de suínos de acordo com a faixa de peso vivo (kg) - consumo à vontade Composição de carcaça e conversão alimentar de suínos 80% 60% 40% 20% 0% 15-20 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 Água Proteína Lipidios Minerais Conversão alimentar 4 3,5 3 Média do período de crescimento 2,5 40 45 50 55 60 % tecido magro na carcaça Elaborado com dados empíricos da EMBRAPA-CNPSA (1979) Adaptado de STAHLY 1989 Funcionamento geral InraPorc: Um modelo matemático e uma ferramenta de apoio a decisões para nutrição de suínos Carcaça Parâmetros de referência Concentração de PB no tecido magro: 23 % Concentração de gordura no tecido adiposo: 90 % Deposição óssea associada à deposição protéica Curvas de deposição protéica para tipos diferentes de suínos (sexo, genótipo,...) Consumo e ganho de peso calibráveis para a situação de campo (curva de consumo a vontade) Exemplo de calculo fatorial Necessidade LIS (digestib. ileal padronizada) Mantença = 0,036 g/kg PV 0,75 Crescimento = 0,12 g/g PB depositada EB x ED x EM x EL (Composição x Digestibilidade) EM mantença = 106 kcal/kg PV 0,75 EM deposição proteína = 10,6 kcal/g EM deposição gordura = 12,5 kcal/g 5
Cálculos Para os outros AAs essenciais (digest ileal verdadeira) Calculados a partir da LIS, em g/dia Soma de necessidades para mantença e ganho Convertidos para % através do consumo diário calculado AA Mantença Deposição LIS 100 100 MET 25 27 MET + CIS 123 55 TRE 151 60 TRI 26 18 LEU 70 102 Diferenciais - INRAPORC Calibração: permite ajustar fatores locais desconhecidos que afetam consumo e deposição Entrada detalhada de manejo alimentar, plano de dietas, composição anatômica da carcaça... Permite escolha de diferentes métodos e modelos de ajuste da curva de deposição Permite simulação de comparação de cenários Simula os efeitos com dinâmica diária Balanço final x Soma de oscilações Exemplo simulação/análise com INRAPORC Módulo Crescimento Exemplo simulação/análise com INRAPORC Módulo Crescimento Exemplo simulação/análise com INRAPORC Módulo Crescimento Avaliação do INRAPORC em condições brasileiras 6
Avaliação do INRAPORC em condições brasileiras Rossi et al. 2013 (UFSM) Calibração com dados teóricos/médios 36 machos castrados e 36 fêmeas Inicio com ~20kg e abate com ~110 kg PV 2 dietas de crescimento e 2 de terminação Controle (Rostagno) x Nova (INRAPORC) Consumo a vontade até o abate Avaliação do INRAPORC em condições brasileiras Rossi et al. 2013 (UFSM) Sem efeitos sobre desempenho zootécnico Sem efeito sobre carcaças peso e rendimento de carcaça perda no resfriamento, qualidade da carne Comprimento, quantidade de carne ET e conformação Menor custo e maior da Receita Liquida Avaliação do INRAPORC em condições brasileiras (experimentos da UFPR 99-2012) Efeitos de peso de abate (até ~160 kg), sexo, manejo alimentar, genótipos distintos Peso e rendimento de carne por cortes Principais dúvidas (Brasil França) Métodos de abate e avaliação de carcaças Composição de ingredientes das dietas Manejo alimentar e ambiência Interações genótipo ambiente Peso de carcaça (kg) 100 95 90 85 80 75 70 65 60 Efeito de sexo e restrição quantitativa sobre o peso de carcaça fria (Warpechowski et al., 1999) Geral = 0,83x - 2,7 R2 = 0,90 RC geral = 0,80x + "0" R 2 = 0,90 80 90 100 110 120 Peso de abate (kg) Castrados AV Fêmeas AV Castrados 7%RA Fêmeas 7%RA Castrados 14%RA Fêmeas 14%RA Castrados 21%RA Fêmeas 21%RA Efeito do peso de abate sobre o peso de carcaça de suínos (Experimentos da UFPR) Efeito do nível da restrição quantitativa sobre a percentgem de pernil na carcaça fria (Warpechowski et al., 1999) 160 140 120 y = 0,83x - 2,7 R2 = 0,90 y = 0,84x - 5,4 R2 = 0,99 33 32 31 30 Y = 0,13X + 27,7 R 2 = 0,32 100 y = 0,86x - 7,5 R2 = 0,98 29 80 60 UFPR 1999 (68 suínos) UFPR 2010 (250 suínos) UFPR 2009 (160 suínos) 28 27 26 40 60 80 100 120 140 160 180 25-7 0 7 14 21 28 Restrição de oferecimento em relação ao controle (%) 7
45 40 35 30 25 20 15 10 5 Efeito do nível da restrição quantitativa sobre a espessura de toicinho na carcaça (mm) (Warpechowski et al., 1999) y = 0,026x 2-0,735x + 32,926 R 2 = 0,15 0-7 0 7 14 21 28 Restrição de oferecimento em relação ao controle (%) Avaliação do INRAPORC Experimento UFPR 2012 Simulação de manejo comercial Machos castrados x Fêmeas Alimentação a vontade ou restrita fixa Peso de abate de ~80 a ~160 kg Pesagem e ecografia semanal Calibração com desempenho à vontade Avaliação da predição da carcaça e do efeito de sexo e restrição quantitativa Avaliação do INRAPORC UFPR 2012 Avaliação do INRAPORC UFPR 2012 Avaliação do INRAPORC UFPR 2012 8
Avaliação do INRAPORC UFPR 2012 Medição de espessura de toicinho e de lombo por ecografia Entre última e penúltima costelas, 6,5 cm lateral à linha dorsal Warpechowski, Pierozan, et al., UFPR (2012) A Medição de espessura de toicinho e de lombo por ecografia 17,6 7,5 39,1 50,1 B Entre última e penúltima costelas, 6,5 cm lateral à linha dorsal Warpechowski, Pierozan, et al., UFPR (2012) Avaliação do INRAPORC UFPR 2012 ET medida (mm) Predição pelo INRAPORC da espessura de toicinho de suínos entre 80 e 155 kg 30 28 26 24 y = 1,08x - 2,00 R 2 = 0,99 22 20 18 16 14 y = 0,98x R 2 = 0,98 12 10 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 ET calculada (mm) Avaliação do INRAPORC Experimento UFPR 2012 INRAPORC foi muito eficiente para predizer desempenho e carcaça de machos castrados e fêmeas antes da puberdade, sob diferentes condições de consumo e até pesos superiores a 150 kg Não foi possível calibrar para as fêmeas que entraram em puberdade (>100 kg) Efeito de sexo (ciclo estral - fêmeas púberes) 16 14 12 10 8 6 4 2 0-4 ~80 kg 130 dias Ganho de peso semanal (kg) de fêmeas suínas entre 80 e 155 kg PV (bolas vermelhas representam média de machos castrados) -228/8 4/9 11/9 18/9 25/9 2/10 9/10 16/10 23/10 30/10 6/11 13/11 20/11 27/11 Alojadas em grupos de 2-3 fêmeas, sob arraçoamento a vontade ou restrito Warpechowski, Machado, et al., UFPR (2012) 9
Efeito de sexo (ciclo estral - fêmeas púberes) GPD kg por dia 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0 Interactions and 95,0 Percent Confidence Intervals Castrados MT-DI1 PE-ES PP-DI2 Cicloestral Alimentação A Vont Restr PP pré-puberes, PE pró-estro, ES estro, MT metaestro, DI1-2 Diestro Avaliação do INRAPORC Próximos experimentos UFPR Modelagem do efeito de ciclo estral sobre comportamento de consumo e deposição Avaliação da precisão e exatidão da predição de alterações na formulação da dieta e no manejo alimentar sobre desempenho, carcaça e excreção Interações entre qualidade da carcaça e a qualidade da carne Machado, et al. SBZ (2013) Agradecimentos Equipe GPAC UEL Equipe LabSisZoot UFPR PPG Ciências Veterinárias UFPR Ajinomoto Animal Nutrition INRA-PEGASE e AgroCampus Ouest Prof. Marson Bruck Warpechowski Depto. Zootecnia UFPR marson@ufpr.br www.ufpr.br/~labsiszoot 10