sistema para cálculo de nutrição animal

SISTEMA PARA CÁLCULO DE NUTRIÇÃO ANIMAL1
Felipe Groos de Souza2 <[email protected] >
Mauricio da Silva Escobar <[email protected]> – Orientador
Universidade Luterana do Brasil (Ulbra) – Análise e Desenvolvimento de Sistemas – Câmpus Canoas
Av.Farroupilha, 8001 – Bairro São José – CEP 92425-900 – Canoas - RS
30 de novembro de 2011
RESUMO
Este artigo descreve/embasa o desenvolvimento de um protótipo de sistema para cálculo de nutrição animal.
Focado no bem-estar e no atendimento de suas necessidades nutricionais, levando em consideração tanto sua
necessidade mínima, quanto sua tolerância máxima.
Palavras-chave: Sistema; Software; Protótipo; Nutrição Animal; Saúde.
ABSTRACT
Title: “System for Calculation of Animal Nutrition”
This article describes / underlies the development of a prototype system for calculating nutrition. Focused on
welfare and in meeting their nutritional needs, taking into account both their minimum requirement, the maximum
tolerance.
Key-words: System; Software; Animal Nutrition; Health.
1
INTRODUÇÃO
Segundo o Ministério da Saúde (2011) “uma boa alimentação é sinônimo de uma vida saudável”.
Não há nenhum alimento completo ou que seja capaz de oferecer todos os nutrientes necessários a
manutenção e a reparação do organismo e boa saúde. Devido a isto, a dieta deve conter alimentos variados e
em quantidades adequadas (Malta, 2011). Conhecer a composição do alimento passa a ser muito
importante, para a formulação de dietas (USP, 2011).
O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo de sistema para o cálculo da
nutrição de animal. O sistema possui informações sobre a composição dos alimentos e a respeito das
necessidades nutricionais dos animais. Através do uso destas informações torna-se possível calcular de que
forma às necessidades de um animal estão sendo atendidas por uma determinada dieta alimentar.
O restante deste artigo está organizado da seguinte forma: na seção 2 é apresentada a fundamentação
teórica. Na seção 3 é apresentado o processo atual. Na seção 4 é descrita a validação do sistema. Na seção 5
são feitas considerações finais e apresentados possíveis trabalhos futuros.
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Nesta seção serão apresentados os conceitos essenciais para o entendimento do trabalho que foi
desenvolvido. Tais conceitos envolvem a medicina veterinária, química de alimentos e conceitos
fundamentais de nutrição. Segundo Háfez (2002), existem mais de 38 milhões de animais de estimação no
Brasil, e dessa forma, o potencial de consumo de rações é de mais de três milhões de toneladas por ano. Este
segmento apresenta uma expansão de 530% nos últimos 10 anos. Para se ter uma ração de boa qualidade, é
preciso avaliar vários aspectos, dentre eles o balanceamento dos nutrientes, a palatabilidade, a
digestibilidade (Carciofi et al., 1998).
2.1
Os Alimentos
O conhecimento da composição dos alimentos é fundamental para uma alimentação adequada e a
proteção ao meio ambiente e da biodiversidade, fornecendo subsídios para estudos epidemiológicos que
1
2
Artigo elaborado para disciplina de projeto do curso de análise e desenvolvimento de sistemas na Universidade Luterana do Brasil, campus
Canoas.
Estudante da disciplina de projeto acadêmico do curso de análise e desenvolvimento de sistemas na Ulbra Canoas.
1
relacionam a dieta com os riscos de doenças (UNICAMP, 2006).
Os alimentos são compostos por várias substâncias químicas, variando conforme muitos fatores tais
como origem (animal, mineral ou vegetal), processos biológicos e por seu processamento. Através de
estudos e processos laboratoriais é possível determinar as substâncias químicas que o compõem bem como
quantificar as substâncias químicas presentes em um alimento. Existem várias tabelas nutricionais, entre elas
a TACO (Tabela Brasileira de Composição de Alimentos) e Tabelas brasileiras para aves e suínos (3ª Ed.
Rostagno – 2011), etc.
As dietas devem ser adequadamente formuladas visando o atendimento das exigências nutricionais e
de energia dos animais. Sempre que se utilizar alimentos alternativos na alimentação, é necessário se fazer
um balanço de nutrientes disponíveis na dieta e do custo de produção desta ração, frente aos preços de
mercado (Bellaver & Ludke, 2004). O percentual de produtos recicláveis não comestíveis pode chegar há
50% conforme o animal. No Brasil, estima-se em 4,9 milhões de toneladas entre produtos não comestíveis e
recicláveis (tais como farinhas e gordura animal), ultrapassando a cifra de 2 bilhões de reais por ano
(BELLAVER, 2001).
O milho e o farelo de soja são os principais ingredientes utilizados na formulação de rações em todo
o mundo. Mesmo que não haja escassez de milho ou de farelo de soja, seus preços são regulados pelo
mercado internacional. Devido a isto, a tendência é que o milho e a proteína de soja acabem sendo
destinados ao consumo humano, podendo tornar a substituição dos ingredientes tradicionais por
ingredientes alternativos algo economicamente viável (BELLAVER, 2001; ARAUJO, 2007).
2.2
Os Animais
Existem diferentes espécies animais como cão, gato, cavalo, etc. O conceito de espécie tem se
desenvolvido desde o século XVII. Atualmente, na maioria dos conceitos utilizados, estão incluídas as idéias
de que as espécies são geneticamente distintas umas das outras e reprodutivamente isoladas seja por
incompatibilidade genética, ou seja, por separação geográfica ou ecologia do organismo (GROPOSO, 2005).
Um animal possui muitas características tais como peso, raça, condição físicas, sexo, idade, etc. Um
conjunto de características pode ser agrupado para formar um perfil comum a um grupo de indivíduos de
uma mesma espécie, de forma que uma única espécie poderá ter vários perfis como grande, pequeno, jovem,
adulto, prenha, amamentando (PPFR, 2009).
Segundo pesquisa da ANFALPET - Associação Nacional dos Fabricantes de Produtos para Animais
de Estimação, no Brasil, para cada dois habitantes existe um animal de estimação. O faturamento deste
mercado chegou em 2010 há 11 bilhões de reais, sendo 66% deste valor gasto em alimentos. O Brasil possui
uma população de 51,6 milhões de cães e gatos, que o coloca em segundo lugar no ranking mundial
(ANFALPET, 2011).
2.3
A Alimentação
A nutrição é fundamental para a sobrevivência, manutenção e desenvolvimento de todos os seres
vivos. É fundamental que se alimente de forma adequada e que seja balanceada. Na alimentação animal,
procura-se o máximo de eficácia, para isso é necessária uma alimentação adequada, para que o animal se
desenvolva em perfeitas condições. Uma alimentação adequada tem que ser fornecida sem desperdícios e
disponibilizando todos os nutrientes necessários para a aptidão e a idade do animal (VILAÇA, 2010).
Entre aves, anfíbios, mamíferos e répteis estima-se que existam cerca de 42300 espécies no mundo
CARCIOFI e OLIVEIRA, 20-??,p.1). Os animais ao contrário das plantas, não podem produzir seu próprio
alimento. Todos eles possuem, como únicas fontes de carbono, moléculas orgânicas sintetizadas por outros
seres. Com pequenas variações, precisam dos mesmos nutrientes básicos (minerais, vitaminas, carboidratos,
proteínas e gorduras) (SIMBIÓTICA 2011).
As vitaminas e os minerais, são considerados como micronutrientes, e desempenham funções
extremamente importantes no organismo. Pois participam diretamente na produção de energia, na saúde
óssea, na síntese de hemoglobina, na manutenção do funcionamento adequado do sistema imunológico e na
proteção do corpo contra os danos oxidativos. Além disto, elas atuam ajudando na síntese e no reparo do
tecido muscular decorrentes da atividade física, e, na recuperação dos tecidos atingidos por de lesões
(ALEXANDRONI, 2011). Os carboidratos, proteínas e gorduras são considerados como macronutrientes
por serem necessários em grandes quantidades, e normalmente são medidos em gramas. Eles oferecem
2
energia e componentes fundamentais para o crescimento e manutenção do organismo (SÓNUTRIÇÃO
2011).
As rações industrializadas são oferecidas a pouco mais de 40% dos animais de estimação no Brasil,
para o restante - cerca de 60% - são oferecidas sobras de comida caseira. No ano de 2010, a produção de
rações para animais de estimação cresceu 4,5%, totalizando uma produção de 1.831.000 toneladas,
entretanto o faturamento cresceu em 15% com relação a 2010 (ANFAPET 2011).
Para que se possa elaborar uma ração que atenda a todas as necessidades de um individuo é necessário
conhecer suas necessidades e fornecer os alimentos que possam atender a estas demandas. Visto que não
existe um alimento completo, para que se possa nutrir adequadamente um indivíduo, é preciso fornecer
vários alimentos com os nutrientes necessários ao bom funcionamento do organismo (CLINICALUCANO
2011).
Para a formulação de uma ração, é preciso levar em consideração as características nutricionais de
cada ingrediente, bem como a sua disponibilidade, visto que indústria de rações demanda por grandes
quantidades de matéria prima (BELLAVER, 2001).
2.4
Riscos
Quando uma necessidade nutricional não é atendida seja em todo ou em parte, pode-se instalar um
quadro de subnutrição. Em razão de seus processos metabólicos, um animal possui uma ampla gama de
necessidades nutricionais. São descritas 15 diferentes deficiências minerais em bovinos, e as respectivas
reações, as quais ocorrem em quase todas as regiões do mundo (MORAES, 2001).
Segue abaixo uma pequena lista de alguns dos efeitos que podem ser causados em decorrência da
subnutrição:
• Diminuição da parede dos ventrículos e do débito cardíaco, equivalentes a diminuição da massa
corporal magra, foi observada em cães submetidos à subnutrição experimental (CUNHA et al.,
1998);
• Nos mamíferos, a carência de iodo pode causar fraqueza muscular, redução da taxa metabólica
basal, redução do crescimento, redução da fertilidade, produção cardíaca reduzida, alterações de
pele e pêlos. Está carência é mais comum em regiões afastadas do mar (Moraes, 2001, p20);
• A deficiência de ferro pode resultar em anemia, sendo que sua suplementação pode ajudar a
diminuir o risco de hemorragias. Em baixas concentrações de ferro pode ocorrer a inibição a
proliferação das células T helper em processos inflamatórios e infecciosos durante a gestação
(BLACK 2001, LAPIDO 2000);
• A deficiência de cálcio pode levar a alterações no desenvolvimento ósseo, raquitismo,
hipertensão, crescimento retardado, desenvolvimento fetal anormal (BLACK 2001, MORAES
2001).
O excesso de nutrientes pode ser tão prejudicial quanto a deficiência. Além disso, utilizar
suplementos alimentares pode nem sempre ser benéfico. Conhecer as necessidades nutricionais e se
empregrar um manejo dietético adequado é muito importante para a manutenção da boa saúde dos animais
em suas diferentes fazes da vida (Kelley, 2001).
A seguir é apresentada uma lista contendo alguns efeitos passíveis de serem causados por excesso de
nutrientes:
• A alimentação excessiva e a consequente ingestão de nutrientes acima das necessidades
fisiológicas pode causar o excesso de peso, que é um desequilíbrio orgânico que coloca em risco
a saúde como um todo, por ser fator altamente predisponente a muitas outras patologias,
determinando problemas do sistema locomotor e das articulações, alterações cardio-pulmonares e
endócrinas (LAZZAROTTO, 1997);
• Um indivíduo pode responder a excesso de iodo suprimindo ou acelerando a produção de
hormônios pela tireóide. O hipotireoidismo, em eqüinos adultos, tem sido associado a sinais
clínicos como alopecia, anidrose, episódios de rabdomiólise e intolerância ao exercício, anemia,
bócio, etc. (CANOLA, 2008);
• Altas doses de cobre podem intoxicar ovinos tanto crônica quanto agudamente. Também pode
causar hemólise, anemia, icterícia, desidratação, gastroenterites infecciosas (tais como a
salmonelose e a parvovirose) e necroses (GUERRA 2008);
3
• Quando existe um excesso de cálcio na alimentação ou na absorção, o organismo tenta contornar
a situação liberando calcitonina, diminuindo a saída de cálcio dos ossos. Caso isso se torne
crônico isto poderá causa aumento excessivo da densidade óssea, interferindo nos processos de
crescimento e modelamento normal da forma dos ossos, em um quadro que se chama
osteopetrose. Nesta situação estão sob risco grave as raças de cães grandes e gigantes, que
apresentam predisposição genética à problemas ósseos, como labrador, rotweiller, pastor-alemão,
weimaraner, dog-alemão, etc. Principalmente quando aliado a obesidade, pode ser o responsável
por uma enorme variedade de patologias. As mais conhecidas são o retardo no crescimento e
alterações do desenvolvimento esquelético, alterações articulares como a osteocondrose, além da
osteodistrofia hipertrófica, Síndrome de Wobbler, Síndrome do Rádio Curvo, entre outros
(BICHO ONLINE, 2011);
A Figura 1 resume a inter-relação entre desnutrição e a saúde, demonstrando uma relação dinâmica
entre nutrição e uma boa saúde (CARCIOFI e OLIVEIRA, 20-??, p.5).
Figura 1 – Inter-relação entre desnutrição, imunidade e infecção (CARCIOFI e OLIVEIRA, 20??,p.5).
2.5
O Estado da Arte
Foram analisados três sistemas para o cálculo da formulação de ração animal. Estes sistemas buscam
a obtenção de uma ração de custo mínimo através da análise de um determinado número de variáveis. Além
disso, são específicos para uma única espécie e dependendo para um único perfil da respectiva espécie,
como é detalhadamente descrito a seguir.
2.5.1
Planilha para Formulação de Rações
Disponibilizada pela Embrapa Gado de Corte em 2006 (EMBRAPA, 2011), a qual foi desenvolvida
por José Marques da Silva engenheiro agrônomo com mestrado em zootecnia. É específica para bovinos,
possui 48 alimentos, na Figura 2 mostra a composição dos ingredientes da dieta são avaliadas 6 substâncias
e o preço por quilograma. O layout limita-se a cores do texto e da célula, cores estas que são utilizadas para
indicar também as células que podem ser modificadas. Os 3 perfis disponibilizados são Recria engorda,
Novilhas prenhes e Vacas existe uma lista de alimentos para cada perfil composto por alguns alimentos.
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Figura 2 – Composição dos ingredientes da dieta (EMBRAPA, 2011).
Na Figura 2 os alimentos, contidos nesta dieta podem ser alterados bem como suas respectivas
composições. Para tanto, é necessário digitar os dados do novo alimento, ou copiar e colar a partir da tabela
de composição dos alimentos, a qual é apresentada na Figura 3. O preço por quilograma, embora não seja
uma substância química, a forma como é tratado é idêntica a das substâncias químicas. Os passos são:
multiplicar o peso do ingrediente pela quantidade da substância e obtêm-se a quantidade total da substância
naquele ingrediente, depois é somado com os totais dos demais ingredientes.
Figura 3 – Composição dos alimentos (EMBRAPA, 2011).
O número reduzido de variáveis que são consideradas, talvez seja um ponto fraco, visto que são
descritas 14 deficiências minerais importantes no Brasil (Moraes, 2001) e está tabela trabalha com apenas
dois minerais cálcio (Ca) e fósforo (P), conforme pode ser observado na Figura 3. Além disso, o fato de ter
de se copiar ingrediente a ingrediente da dieta pode contribuir como uma dificuldade para seu uso. Na
Figura 2 a dieta é apresentada com 13 ingredientes, não sendo possível adicionar ou remover linhas nesta
tabela..
2.5.2
DogCat Programa Prático para Formulação de Dietas para Cães e Gatos PPFR
O programa PPFR para cães e gatos busca ajustar o aporte de nutrientes às necessidades dos
animais, com o menor custo, através da formulação de custo mínimo (UNESP, 2011). Ele é uma planilha
que conta com 169 itens entre alimentos, suplementos vitamínicos e minerais, e, analisa 63 substâncias
químicas. Ele implementa o conceito de mínimo e máximo, com relação ao consumo uma substância por
parte de um animal. O máximo de uma substância pode ser observado na Figura 4 Para seu correto
funcionamento, o programa DogCat utiliza macros que podem estar bloqueadas em virtude de políticas de
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segurança e a ferramenta do Excel solver que podem não funcionar em outros editores de planilha eletrônica
como OpenOffice, Libre Office ou mesmo versões diferentes do Microsoft Office .
Figura 4 – Tabela de formulação apresenta a comparação entre as exigências nutricionais, o fornecido
e o máximo (UNESP, 2011).
Uma das dificuldades de uso que pode acontecer é a falta de padronização, devido a isso os mesmos
valores são apresentados com nomes diferentes em seções diferentes do programa. Isso pode ser observado
na Figura 5 chama-se de Mínimo, enquanto na Figura 4 em que efetivamente se realiza a formulação da
dieta o mesmo valor assume o nome de exigência.
Figura 5 – Tabela nutrientes apresenta o nutriente, o mínimo o máximo e a unidade de medida
(UNESP, 2011).
6
2.5.3
UFFDA User-Friendly Feed Formulation – The University of Georgia
A UFFDA foi desenvolvido em 1992 (UGA, 1992), para facilitar a formulação de rações de forma
amigável. Para se carregar as informações quanto a alimentos, nutrientes, e animais são utilizados arquivos
.dat como apresentado na Figura 6, o que permite uma boa flexibilidade. Entretanto nos dias atuais isso pode
representar uma dificuldade quanto à questão usabilidade, acrescido a isto o fato do único idioma disponível
ser o inglês.
Figura 6 – Tela para carregar os arquivos, nos quais se encontrar as informações que serão utilizadas
pelo programa (UGA, 1992).
Utiliza o conceito de limites mínimo e máximo para um nutriente, conforme apresentado na Figura
7. O detalhe é que considera o custo (Cost) como nutriente, ou ao menos o trata enquanto informação da
mesma maneira, o mesmo é válido para o peso (weight), que embora também não seja um nutriente é tratado
de forma equivalente.
Figura 7 – Tela de nutrientes, lista os nutrientes e seus limites (UGA , 1992).
7
Quanto ao layout, ele foi elaborado de acordo com as possibilidades da época, com janelas e cores
Como exemplo na Figura 7 é utilizada a cor verde para se indicar a linha que se está trabalhando. Além
disso, na mesma figura existem caixas, onde a cor empregada foi à azul. Para facilitar a interação com o
usuário, permitindo a alteração dos valores ali contidos.
3
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA – O PROCESSO ATUAL
Um animal possui uma ampla necessidade nutricional, que por sua vez é variável em razão de uma
série de itens como: idade, peso, sexo, condições fisiológicas, rotineiramente agrupadas em perfis tais como:
adulto, lactante, prenha, idoso, hepato-insuficiente.
O cálculo da nutrição animal, por sua vez, é um processo que demanda muito tempo, pois tem que se
calcular alimento por alimento, nutriente por nutriente e se comparar com a necessidade e a tolerância do
animal em questão.
Grande parte da aquisição de conhecimento necessária para o entendimento e posterior
desenvolvimento desta solução foi feita através de entrevistas. A Tabela 1 apresenta a lista de perguntas
utilizadas na condução das entrevistas com os especialistas. Após é feita uma compilação das opiniões e
conceitos adquiridos junto aos especialistas entrevistados.
Tabela 1 – Perguntas para orientar a entrevista com os especialistas.
1) Como funciona a composição química de um alimento? do que ele é formado?
2) O que é necessário para se alimentar adequadamente um animal?
3) Como se faz uma ração para adequada para animais?
4) Quantas substâncias químicas diferentes um alimento pode ter?
5) Um alimento pode conter substâncias naturalmente substâncias nocivas?
6) Uma substância que é necessária, pode se tornar nociva em razão de sua quantidade?
7) É razoável imaginar um alimento como sendo um conjunto de substâncias químicas?
8) Podemos assumir que cada substância química presente no alimento terá uma unidade
de medida e uma quantidade?
9) Um alimento pode conter substâncias que sejam perigosas para um animal e não para
outro?
10) A massa corpórea influi não resistência ou na necessidade de uma substância?
11) Modos de preparo ou de armazenamento podem interferir na composição de um
alimento?
12) Existe algum limite máximo e mínimo para o consumo de determinada substância?
13) Conforme a substância(nutriente) pode existir um valor recomendado para seu
consumo?
Para a formulação e entendimento do problema, foram entrevistados profissionais de diferentes,
dentre eles: um engenheiro químico com 8 anos de experiência em química de alimentos, duas farmacêuticas
a primeira especialista em toxinas fungicas, a segunda com experiência em desenvolvimento de
medicamentos contra o câncer, uma nutricionista e um médico veterinário (professor da Ulbra) especialista
em bovinos. Todos foram voluntários e não houve qualquer cobrança pela entrevista. Abaixo é descrito uma
síntese das respostas.
Em relação à primeira pergunta, foi definido como sendo composto por substâncias químicas,
podendo ser próprias ou impróprias (agentes contaminantes). Dentro das substâncias próprias temos macro e
micronutrientes, sendo macro-nutrientes (proteínas, carboidratos, gorduras, fibras) e micro-nutrientes
(minerais e vitaminas) e dentro das impróprias (agentes contaminantes, metais pesados, pesticidas, toxinas
fungicas, etc). Todos eles são substâncias químicas e tem unidades de medida definidas internacionalmente.
A segunda pergunta foi considerada muito genérica, devido a isso foi explicado aos entrevistados
que mesmo uma resposta genérica teria valor para o trabalho. Com base nisso consideraram necessário se
conhecer as necessidades da espécie e suas características tais como sexo, peso, condições fisiológicas,
patologias, idade, etc. Como são muitas informações é normal se dividir uma espécie em perfis como adulto,
fêmea lactante, fêmea gestante, etc. Como exemplo foi citado o gato, que em razão de uma patologia pode
requerer uma alimentação com pouca proteína e pouca gordura, ração está que seria completamente
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inapropriada para uma fêmea prenha, ou amamentando.
Quanto à terceira questão, as farmacêuticas entrevistadas abordaram enfoques diferentes. A primeira
abordou o estudo das múltiplas necessidades nutricionais, de acordo não só com a espécie mas com as
peculiaridades daquele momento do animal como idade, peso, patologias, condições fisiológicas mesmo que
temporárias do animal, entre outras variáveis, as quais são geralmente agrupadas pelos fabricantes de ração.
Por isso existem disponíveis rações especificas para animais conforme suas características como por
exemplo fêmeas prenhas, jovens, adultos, de raças especificas, etc.
A segunda farmacêutica entrevistada abordou a necessidade do conhecimento da bromatologia que é
disciplina científica que estuda integralmente os alimentos. Permite conhecer a sua composição qualitativa e
quantitativa; o significado higiênico e toxicológico das alterações e contaminações, como e porque ocorrem
e como evitá-las; qual é a tecnologia mais apropriada para tratá-los e como aplicá-la; como utilizar a
legislação; segurança alimentar; proteção dos alimentos e do consumidor; quais os métodos analíticos a
aplicar para determinar a sua composição e para determinar a sua qualidade.
O consenso dos entrevistados quanto a quarta questão, é que não se pode determinar o número de
substâncias químicas que podem estar presentes em um alimento. Também foi esclarecido que uma
substância química presente em um alimento deve ser chamada de nutriente. Outra resposta também valiosa
cabe, foi uma análise. Um nutriente é uma substância química, não um elemento químico. Assim sendo a
tabela periódica tem um numero limitado de elementos, mas formam um numero quase ilimitado de
substâncias químicas. O alimento é composto por nutrientes, à alimentação é feita com um número variado
de alimentos. Portanto uma ração pode ser composta por um número muito grande de nutrientes,
independentemente de serem produtivos ou nocivos.
A resposta da quinta questão foi muito esclarecedora, por associar a toxidade a algo completamente
natural dos organismos vivos. Substâncias tóxicas que ocorrem naturalmente: normalmente como produtos
dos processos metabólicos dos animais, plantas e microrganismos. exemplo: Solanina - toxina encontrada
em batatas e em outras solanáceas. É um esteróide, glicoalcalóide. Normalmente as batatas contém: 2 - 15
mg/100g (base úmida). Quando as batatas são expostas à luz e se tornam esverdeadas, o nível de solanina
pode atingir até 100mg/100g, concentrada logo abaixo da pele. A solanina é tida como um inibidor da
enzima acetil colina esterase, um componente chave para o sistema nervoso, tem-se encontrado sinais de
alterações neurológicas após a ingestão da toxina a níveis próximos a 2,8 mg/Kg de peso. Também podem
ser originários de contaminações por exemplo milho cultivado em um solo ou mesmo irrigado com água
altamente contaminada por metais pesados como o chumbo, cádmio, cobre, etc.
Em relação à sexta questão à definição de toxidade que foi descrita do ponto de vista farmacológico,
o que acaba sendo muito importante para o bem-estar do animal. A toxicidade não é definida pela
substância, mas pela a quantidade ingerida. Devido a isso se diz que não existem tóxicos, mas sim doses
tóxicas. Portanto, o risco, a segurança e a toxicidade são dependentes de fatores exógenos (meio ambiente,
atividade) e endógenos (idade, sexo, raça, estado imunológico). Existe na legislação brasileira, limites
máximos de concentração para substâncias sabidamente tóxicas. Exemplo: as aflotoxinas até 50 µg/kg para a
alimentação de bovinos. Além do risco da toxidade, a também o risco causado pela carência de um
determinado nutriente, que podem levar a subnutrição, doenças, perda de produtividade ou mesmo morte.
Na sétima questão, todos os entrevistados foram unânimes ao concordar que um alimento é
composto por substâncias químicas e por estarem em um alimento seria melhor chamá-las de nutrientes. Na
oitava questão a resposta mais completa foi do engenheiro químico,.A química é uma ciência muito
padronizada, desde a tabela periódica que é internacional. Todas as substâncias químicas possuem um nome
e uma unidade de medida. Por exemplo, o ferro é em mg assim como o cálcio, porem as proteínas e os
carboidratos são medidos em gramas, isso não só no Brasil visto que são padrões internacionais. Os demais
entrevistados descreveram de forma muito resumida, mas não discordavam em nenhum momento das
afirmações feitas.
A nona questão foi respondida pelos entrevistados, com o conceito de toxidade e muitos exemplos.
A toxidade está relacionada diretamente a quantidade de substancia ingerida. Além disso, condições
metabólicas, doenças entre outras situações interferem neste ponto. Exemplos: para um cachorro diabético
açucares e carboidratos, em razão de sua quantidade, poderão ser perigosos para este animal a mesma dose
pode ser inocula para um cão saudável. A soja crua contém conhecidas propriedades anti-triptofano e por
isso é tóxica para a maioria dos animais. É causadora de raquitismo e atrofias em porcos, porém nos bovinos
ela é degradada pela ação das bactérias durante a ruminação.
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A décima questão, a massa corpórea influi na necessidade uma vez que haverá mais ou menos tecido
total a nutrir. A se ingerir um alimento seus nutrientes serão levados pela corrente sangüínea a todos os
tecidos do corpo. Uma vez que a toxidade é definida pela dosagem a massa corpórea irá influenciar na sua
concentração. A toxicidade é definida através da sua dose letal, DL50, como sendo a dosagem de uma
substância que matará metade (50%) da população animal estudada. A qual é expressa geralmente em g/kg,
mg/kg, µg/kg e outras medidas menores. Por exemplo: a dose necessária para se matar um animal de 80 kg.
Se for administrada a outro, mesmo que de mesma espécie, entretanto com 600 kg. Teremos uma relação por
kg de 7,5 vezes menor e devido a isto pode inclusive ser tolerada sem que necessariamente leve a morte do
animal.
Na décima primeira questão todos os entrevistados concordaram. Explicando os motivos de diversas
formas tanto para o armazenamento do alimento, quanto para seu preparo. Durante o armazenamento, pode
haver além de degradação por ação microbiana, reações químicas que alterem as características do alimento
em questão. Isso ocorre devido a muitos fatores entre eles: oxigênio, umidade, fungos, bactérias, etc. Essas
alterações podem inutilizar o produto ou mesmo tornar o seu consumo perigoso. Como exemplos: vitamina c
é perdida devido à oxidação que ocorre pela presença do oxigênio, é o caso dos sucos de frutas. No milho e
no amendoim, caso sejam armazenados em um local úmido, sem ventilação e escuro poderá haver o
desenvolvimento de fungos. Que devido a seu metabolismo por serem seres vivos estes excretam substâncias
chamadas de aflotoxinas, que para os animais são altamente tóxicas e carcinogênicas. A batata também tem
suas propriedades alteradas, quando as batatas são expostas à luz e se tornam esverdeadas, o nível de
solanina pode atingir até 100mg/100g. Podem ocorrer alterações neurológicas em diversos animais, após a
ingestão da toxina a níveis próximos a 2,8 mg/kg de peso.
O preparo de um alimento está intimamente ligado a segurança alimentar. O processo de preparo
pode tanto causar contaminações de diversos tipos, como também neutralizá-las. Como exemplo podemos
citar a toxina botulínica a qual é muito perigosa, e relativamente comum em alimentos enlatados, mas é
degradada pelo calor tornando-se sem ação. O calor também pode neutralizar outros contaminantes químicos
e inclusive eliminar microbiológicos. Alguns por outro lado não são degradados pelo calor, como no caso da
solanina das batatas que é solúvel em água. Por isso o processo de cozimento de batatas muito
contaminadas, tende a diluir e uma vez descartada a água do cozimento pode tornar sua utilização possível
em rações animais. Devido a existência de vitaminas que também são solúveis em água, quando se descarta
a água do cozimento se descarta junto uma parte considerável dos nutrientes. Devido a todas estas variáveis
todos os entrevistados foram unânimes ao afirmar que o armazenamento e o preparo interferem na
composição dos alimentos.
Na décima segunda questão, todos os profissionais entrevistados foram unânimes. Como dito
anteriormente o limite máximo está diretamente relacionado à toxidade da substância. Quando um nutriente
necessário deixa de ser ingerido, ou deixa de ser ingerido na quantidade necessária, passamos a ter um
quadro de subnutrição. O limite máximo e a necessidade mínima de ingestão de uma substância são
variáveis, de acordo com uma série de fatores como espécie, idade, sexo, atividade, etc. Pode se considerar a
ingestão mínima necessária de uma substância, que o animal não tenha necessidade como zero. Entretanto
como referido na resposta à questão seis sempre haverá um limite máximo. Ultrapassar os limites tanta
máximo quanto mínimo é igualmente perigoso, podendo causar doenças, perda de produtividade e até
mesmo a morte do animal.
Quanto há décima terceira questão, o consenso dos entrevistados: é que cada espécie animal, possui
uma necessidade nutricional, a qual é estudada e publicada através de tabelas de necessidade nutricional da
Embrapa. Além disso, o valor recomendado para o consumo de um nutriente está entre o mínimo necessário
e o máximo tolerável.
3.1
A Solução Desenvolvida
Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema para o cálculo nutricional de animais de
diferentes espécies e perfis, focado no bem estar do indivíduo. A linguagem utilizada no servidor foi o PHP
5.0.51b-community, por questões de custo e por fornecer os recursos necessários ao sistema proposto. Sendo
este sistema capaz de realizar o cálculo de nutrientes em uma determinada alimentação e de comparar com
as necessidades nutricionais de um determinado animal, determinando, então, o quão bem ou não estão
sendo atendidas aquelas necessidades. O cálculo leva em consideração os limites de tolerância alimentar do
indivíduo, em relação a cada necessidade nutricional, informando os valores mínimos e máximos
respectivamente.
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Por trata-se de um sistema para cálculo de nutrição animal, é necessário o tratamento dos alimentos
e das substâncias que os compõem, além dos animais que possuem necessidades e tolerâncias quanto a estas
substâncias. Os alimentos são organizados em grupos para facilitar a interação com o usuário de forma a
seguir o modelo utilizado conforme a Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TACO,2006).
Os animais são organizados em perfis e os perfis agrupados em espécies conforme UNESP (2011).
Cada espécie possui uma série de necessidades nutricionais e uma faixa de peso dentro da qual os seres que
dela fazem parte se encontram. O perfil pode herdar as características da espécie, tanto de necessidades
nutricionais quanto em relação à faixa de peso. Estas características podem ser alteradas conforme a
necessidade de cada indivíduo. Os indivíduos (animais) podem herdar as características do perfil, entretanto,
possuem um peso específico, medido em gramas ou quilogramas, e não mais uma faixa de peso. O cálculo
nutricional, por sua vez, é realizado através da comparação da composição da alimentação fornecida, com as
necessidades do indivíduo. O sistema dessa forma, sinaliza as situações em que a substância fornecida esteja
abaixo do mínimo, ou acima do máximo estabelecido para seu consumo por parte do indivíduo. A próxima
seção apresenta a modelagem do sistema através do diagrama de casos de uso.
3.1.1
Diagramas de Casos de Uso
Figura 8 – Diagramas de Casos de Uso
A Figura 8 apresenta o diagrama de casos de uso do sistema proposto. O caso de uso Manter
Nutrientes refere-se aos processos de inclusão, edição e exclusão do nutriente, as características principais
do nutriente são seu nome e sua unidade de medida. O caso de uso Manter Grupos refere-se aos processos
de inclusão, edição e exclusão do grupo, os alimentos são organizados em grupos de alimentos, conforme
descrito na entrevista. O caso de uso Manter Alimentos refere-se aos processos de inclusão, edição e
exclusão do alimento, o qual possui além de nomes (popular e científico) uma composição nutricional.
O caso de uso Manter Espécies refere-se aos processos de inclusão, edição e exclusão da espécie,
uma espécie possui um nome popular e um científico e N necessidades nutricionais, também possui uma
faixa de peso em gramas ou quilogramas. O caso de uso Manter Perfis se refere aos processos de inclusão,
edição e exclusão do perfil. O perfil obrigatoriamente pertence a uma espécie e dele herda suas
características, como necessidade nutricional, tolerância aos respectivos nutrientes e a faixa de peso. Todas
as características herdadas podem ser customizadas para melhor representar o respectivo perfil e suas
necessidades nutricionais e sua tolerância aos nutrientes. O caso de uso Manter Animal se refere aos
processos de inclusão, edição e exclusão do animal. O animal obrigatoriamente pertence a um perfil e dele
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herda suas características como necessidade nutricional, tolerância aos respectivos nutrientes. Entretanto
não herda a faixa de peso, visto que, este pode ser aferido com uma simples balança. Todas as características
herdadas podem ser customizadas para melhor representar o respectivo animal perfil e suas necessidades
nutricionais e sua tolerância aos nutrientes. Por fim, o caso de uso Realizar Cálculos se refere aos
processos de cálculo nutricional e comparação com a necessidade nutricional do animal.
3.1.2
Base de Dados
Como base de dados foi escolhido o MySQL 5.0.51a, devido ao seu custo, popularidade e por
oferecer os recursos necessários a este sistema. A Figura 9 apresenta o diagrama entidade-relacionamento
que representa graficamente as tabelas da base de dados e os relacionamentos existentes entre elas.
A base de dados é formada por 11 tabelas citadas abaixo:
•
alimentos: possui os atributos essenciais do alimento, tem uma chave estrangeira para a
tabela grupos com um relação de N alimentos para 1grupo.
•
animais: possui os atributos essências do animal, tem uma chave estrangeira para a tabela
perfis com uma relação de N animais para 1 perfil.
•
espécies: contém os dados básicos da espécie.
•
grupos: contém os dados do grupo.
•
necessidades_animais: a relação entre a tabela nutrientes e a de animais, sendo N nutrientes
para 1 animal.
•
necessidades_especies: faz relação entre a tabela nutrientes e a de espécies, sendo N
nutrientes para 1 espécie.
•
necessidades_perfis: faz a relação entre a tabela nutrientes e a de perfis, sendo N nutrientes
para 1 perfil.
•
nutrientes: contém os dados básicos a respeito do nutriente e serve de chave estrangeira
para as tabelas de necessidades e de nutrientes_alimentos.
•
nutrientes_alimentos: faz a relação entre a tabela de nutrientes e a de alimentos, sendo N
nutrientes para 1 alimento.
•
perfis: possui os atrinutos essenciais do perfil, a chave estrangeira com a tabela espécies
fornece uma relação de N perfis para 1 espécie.
•
usuários: contém os dados dos usuários.
12
Figura 9 – Diagrama Entidade Relacionamento
3.1.3
A Interação com o Usuário
A interação com o usuário é realizada através de interfaces para permitir o acesso as funções do
sistema. Foi utlizado JAVASCRIPT, JQUERY, CSS e HTML para validação de campos, abas, janelas e
camadas. Estes recursos foram utilizados para permitir a interação dos usuários com o sistema de forma a
apresentar as informações de maneira acessível. Na Figura 10 é mostrado o uso de uma camada de forma a
focar e restringir o acesso apenas ao formulário de inserção de alimento, de forma a o cálculo de nutrientes
nesse momento se torna transparente para o usuário, bastando este fornecer o peso do alimento em gramas.
Na Figura 11, é apresentado um relatório com a comparação entre a dieta fornecida e as necessidades
nutricionais do individuo que se deseja alimentar. Na primeira caixa do relatório apresentado na Figura 11,
são exibidos os alimentos da dieta com a possibilidade de se visualizar as substâncias que fazem parte
13
daquele alimento, ainda desta primeira caixa é possível se realizar alterações, através das funções
disponíveis, editar e excluir.
Figura 10 – Camada de inserção de alimento na tela de cálculo nutricional.
Na Figura 11, na segunda caixa são apresentadas as totalizações das substâncias, acima da caixa está
o total em gramas ao qual se refere aquela totalização. Ao lado do nome da substância existe a opção de
detalhe que mostra os alimentos dos quais se originam aquela substância, com a respectiva porcentagem da
participação daquele alimento na totalização. Na terceira caixa da Figura 11 são apresentados os dados
relativos ao individuo que se deseja alimentar, o peso total da dieta e a porcentagem em relação ao peso do
animal. Na quarta caixa desta mesma figura, encontra-se a comparação com as necessidades nutricionais, de
forma a se exibir a substância a quantidade disponibilizada pela dieta, uma porcentagem entre o que é
fornecido e o valor recomendado e adicionamento exibe os valores máximos e mínimos. Quando uma
substância é disponibilizada em quantidade igual ou superior ao mínimo e igual ou inferior ao Maximo, a
fonte estará em tamanho normal e a esquerda um pequeno semáforo verde será exibido. Na situação em que
se fornece uma substância em quantidade superior ao máximo, por se tratar de uma situação potencialmente
perigosa, é utilizado a fonte em negrito e o semáforo fica maior e em vermelho. Quando se fornece menos
do que o mínimo, por também ser perigoso haja vista os riscos da subnutrição, utiliza-se a fonte em negrito,
porem o semáforo fica em amarelo.
Ainda na Figura 11 visando questões de usabilidade, criou-se uma legenda e todos os semáforos
possuem título e um texto alternativo. Além disso, o tamanho dos semáforos e das fontes foi utilizado para
servir de um alerta e facilitar a diferenciação entre situação que não oferecem um risco em potencial para o
indivíduo e situação que oferecem tal risco.
14
Figura 11 – Tela apresentando a comparação entre a dieta fornecida e as necessidades do indivíduo.
3.1.4
Idioma
Graças à globalização e ao comercio internacional, é comum que alimentos produzidos em uma
região do mundo podem servir para abastecer outra região. Além disso, o Brasil é um forte exportador de
grãos, haja vista o resultado de 22,2 bilhões de dólares entre outubro/2009 a setembro/2010 (SOUAGRO,
2011). Com vista a oportunidades que possam surgir, foi criado um módulo para tradução do sistema. Cada
palavra, cada frase está gravada neste módulo para permitir uma rápida tradução para um novo idioma. As
traduções para novos idiomas, poderão fazer parte de futuras atualizações.
4
VALIDAÇÃO
Com o objetivo de verificar, testar e validar o cálculo nutricional do sistema, decidiu-se primeiro
comparar com outro sistemas que se destinam a uma tarefa similar. O sistema escolhido para realização
deste comparativo foi o DogCat Programa Prático para Formulação de Dietas para Cães e Gatos (UNESP,
2011). Foram escolhidas seis substâncias sendo elas: Cálcio, Energia Metabolizavel (EM), Ferro, Fósforo,
Potássio, Proteína Bruta (PB), Sódio e dez alimentos sendo eles: Arroz Quirera,Gordura de Aves, Levedura
de Cerveja, Óleo de Canola, Carne e Ossos Far. -60%, Trigo, Açucar, Sal Comum, Milho,Vísceras Farinha
Aves conforme pode ser observado na Figura 12 B.
Os alimentos escolhidos foram adicionados ao sistemas que iria ser testado, tal qual estavam no
DogCat, incluindo a composição com o valor das seis substâncias. A composição teve apenas que ser
ajustada quanto ao padrão de referência visto que o DogCat utiliza como base a composição por quilograma,
e o sistema objeto deste artigo utiliza por a composição por cem gramas. A solução foi dividir por dez os
valores de composição oriundos do DogCat.
15
A validação foi então atribuir os mesmos valores de entrada em ambos os softwares. O valor
escolhido como padrão foi cem gramas para cada um dos alimentos, após isso a composição totalizada foi
comparada. Na Figura 12A são apresentados os resultados das substâncias da dieta, calculados através do
sistema desenvolvido pode se observar que os resultados são equivalentes aos da coluna em negrito da
Figura 12B, bastando se fazer a conversão de unidade quando necessário.
Figura 12 : A: Tela apresentando a comparação de valores de saída oriundos na parte de cima do
programa objeto deste artigo; B: DogCat (UNESP, 2011).
O plano de como seria feito o teste foi apresentado a um profissional da área com experiência em
analise química de rações. O qual julgou o ensaio como adequado a forma como seria realizado o respectivo
teste. Num segundo momento os resultados foram apresentados a outro profissional também com formação
na área e que também trabalha com ensaios químicos em alimentos, inclusive em rações.
5
CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS
Uma dieta adequada é importante para a boa saúde (Ministério da Saúde, 2011). A formulação de
uma dieta leva em conta os alimentos e seus nutrientes, porém para cada alimento é necessário se calcular
nutriente por nutriente. Portanto quanto mais alimentos e nutrientes envolvidos, maior será o tempo
necessário para se formular uma dieta, especialmente se isto for feito sem um ferramental adequado.
Visto que os softwares concorrentes foram desenvolvidos utilizando-se de tecnologias sem a
possibilidade de acesso via web ou mobile. O sistema desenvolvido, objeto deste artigo pode operar via web
ou através de dispositivos móveis com acesso a web, permitindo uma maior flexibilidade quanto ao seu uso.
Além de permitir que seja fornecido enquanto serviço ou que se possa faturar através de publicidade. Para o
futuro cogita-se o desenvolvimento de uma versão para iPhone, o que permitiria a sua distribuição através
da loja virtual da Apple.
Quanto à novas funções, cita-se principalmente a tradução deste sistema para outros idiomas e o
cadastro de um maior número de alimentos e substâncias do que os que foram meramente utilizados para a
validação. Além disso, uma vez que a alimentação é apenas uma das formas de se promover o bem-estar,
passa a haver a possibilidade de se explorar outras variáveis que interfiram no bem-estar animal tais como o
número de horas de sono e horas de atividade física. Também estuda-se a possibilidade de integração com
uma base de conhecimento, como uma wiki de modo a apresentar informações a respeito de alimentos,
nutrientes e principalmente de possíveis reações relativas a uma alimentação desbalanceada. Tais
melhorias, por razões de tempo e por não fazerem parte do escopo da proposta não foram avaliados.
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