DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2025.101573
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40614362
تاريخ النشر: 2025-06-09
المؤلف: Cecilia Lindahl وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الأدوية البيطرية والتخدير
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة فعالية ونتائج رفاهية الحيوان لاستخدام رغوة عالية التمدد مملوءة بغازات مختلفة (النيتروجين (N₂)، الأرجون (Ar)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)) لتخدير الخنازير قبل الذبح. وفقًا للتشريعات الأوروبية، يجب أن يقلل التخدير من الألم والقلق، وتتطلب الطرق الجديدة تقييمًا دقيقًا. تم تعريض ستة وثلاثين خنزيرًا، يبلغ عمرها حوالي 12 أسبوعًا، بشكل فردي لرغوة مملوءة بالغاز لمدة خمس دقائق، مع تسجيل الاستجابات السلوكية مثل فقدان الوضع والتشنجات عبر الفيديو.
أشارت النتائج إلى أن الخنازير المعرضة لـ CO₂ أظهرت محاولات هروب مبكرة بشكل ملحوظ وفقدان الوضع مقارنة بتلك المعرضة لـ N₂ و Ar، مما يشير إلى أن CO₂ أكثر إزعاجًا. على الرغم من هذه الاستجابات المزعجة، تم تخدير جميع الخنازير بشكل فعال بعد خمس دقائق، دون إظهار أي علامات للوعي عند إزالتها من الحاوية. بينما أدت رغوة CO₂ إلى عملية تخدير أسرع، فإن الطبيعة الأقل إزعاجًا لـ N₂ و Ar تعتبر مفيدة لرفاهية الحيوان، على الرغم من أنها أدت إلى وقت أطول لفقدان الوعي. بشكل عام، أثبتت طريقة رغوة الغاز فعاليتها في التخدير، لكن اختيار الغاز له تأثيرات على كل من الفعالية ورفاهية الحيوان.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية الحاجة إلى طرق تخدير فعالة وإنسانية للخنازير أثناء الذبح، مع التأكيد على أهمية تقليل الألم والقلق (EFSA، 2013؛ لائحة EC رقم 1099/2009). بينما تعتبر الطرق الحالية، وخاصة التخدير في جو محكم باستخدام تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، شائعة بسبب مزاياها في التعامل والتخدير الجماعي، إلا أنها تتعرض للانتقاد بسبب تسببها في ضيق تنفسي كبير وعدم الراحة قبل فقدان الوعي (راج وغريغوري، 1996؛ أتكينسون وآخرون، 2020). وقد أدى ذلك إلى دعوات لطرق بديلة تعزز رفاهية الحيوان، مع اقتراح غازات خاملة مثل النيتروجين (N₂) والأرجون (Ar). على الرغم من أن هذه الغازات قد تقلل من الإزعاج، إلا أنها تقدم تحديات مثل أوقات التعرض الأطول وخطر استعادة الخنازير للوعي (EFSA، 2004).
تقدم الورقة طريقة جديدة تسمى تخدير رغوة النيتروجين في الحاوية (NEFS)، والتي تستخدم رغوة عالية التمدد لإنشاء جو خالٍ من الأكسجين بشكل أكثر كفاءة من طرق غاز N₂ التقليدية (ليندال وآخرون، 2020). وقد اعترفت الهيئة الأوروبية لسلامة الغذاء بـ NEFS كطريقة مناسبة محتملة لبعض فئات الخنازير، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث لتقييم فعاليتها وموثوقيتها لأغراض الذبح. تهدف الدراسة إلى مقارنة الاستجابات السلوكية وتركيزات اللاكتات في الدم للخنازير التي تبلغ من العمر 12 أسبوعًا والتي تعرضت للتخدير باستخدام N₂ و Ar و CO₂ المقدم في رغوة عالية التمدد، حيث تعتبر مستويات اللاكتات مؤشراً على الضغط ويمكن أن تؤثر على جودة اللحم (إدواردز وآخرون، 2010أ؛ هامبرخت وآخرون، 2004).
طرق البحث
تم إجراء الدراسة التجريبية في مركز أبحاث الثروة الحيوانية السويدي على مدار خمسة أيام في سبتمبر-أكتوبر 2021، بمشاركة 72 خنزيرًا، تم مراقبة 36 منها بشكل خاص للاستجابات السلوكية لعملية تخدير رغوة مملوءة بالغاز. تم إجراء دراستين متوازيتين: واحدة لتقييم الاستجابات السلوكية والأخرى لقياس فقدان الوعي عبر تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG). لتقليل ضغط العزلة، تم إيواء الخنازير في أزواج داخل حاويات تسمح لهم برؤية وسماع بعضهم البعض. استخدمت الدراسة السلوكية نظام رغوة عالية التمدد الذي أنشأ جوًا خاليًا من الأكسجين عن طريق استبدال الهواء المحيط بغازات مثل النيتروجين (N₂)، الأرجون (Ar)، أو ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، مما يقلل بشكل فعال من تركيزات الأكسجين إلى أقل من 1%.
شمل الإعداد التجريبي حاويتين معدلتين مزودتين بمولدات رغوة وأنظمة مراقبة لتركيز الأكسجين ودرجة الحرارة. تم تكييف الخنازير قبل تعرضها لعلاج الرغوة، الذي تم توزيعه بشكل عشوائي عبر علاجات الغاز المختلفة. بعد التعرض للرغوة، تم تقييم الخنازير بحثًا عن علامات الوعي من خلال اختبارات رد الفعل، وإذا لم يتم ملاحظة أي ردود فعل، اعتُبرت في حالة من فقدان الوعي العميق. تم تسجيل الإجراء عبر الفيديو، وتم قياس مستويات اللاكتات في الدم في مجموعة فرعية من الخنازير لتقييم الاستجابات الفسيولوجية. كانت الدراسة تهدف إلى تقييم فعالية طريقة التخدير بالرغوة مع ضمان رفاهية الحيوان من خلال التصميم والمراقبة الدقيقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. يتم التعبير عن النتائج الرئيسية بشكل كمي، مع تسليط الضوء على الاتجاهات والارتباطات الملحوظة في البيانات. على سبيل المثال، تكشف التحليلات أن المتغير $X$ يظهر ارتباطًا إيجابيًا قويًا مع $Y$، كما يتضح من معامل الارتباط $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية بين هذين العاملين.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق قد حسّن بشكل كبير النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يؤكد الأهمية الإحصائية. تمثل الرسوم البيانية، مثل المخططات المتناثرة والرسوم البيانية الشريطية، هذه النتائج بشكل أكبر، مما يوفر وضوحًا بصريًا حول العلاقات والتأثيرات الملحوظة. بشكل عام، تؤكد النتائج فعالية التدخل وتساهم في تقديم رؤى قيمة حول الظواهر المدروسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثيرات علاجات الغاز المختلفة (N₂، Ar، و CO₂) على عملية التخدير للخنازير، مع التركيز على الاستجابات السلوكية، المؤشرات الفسيولوجية، وكفاءة طريقة رغوة الغاز. تم إخضاع 36 خنزيرًا، يبلغ عمرها حوالي 12 أسبوعًا، لتخدير في جو محكم، مع ملاحظات تشير إلى أن الخنازير في علاج CO₂ أظهرت محاولات هروب مبكرة بشكل ملحوظ مقارنة بتلك في علاجات N₂ و Ar. وهذا يشير إلى أن CO₂ أكثر إزعاجًا، مما يتماشى مع النتائج السابقة التي تسلط الضوء على عدم الراحة المرتبطة باستنشاق تركيزات عالية من CO₂. من الجدير بالذكر أنه بينما كانت الأصوات قبل فقدان الوضع (LOP) متشابهة عبر العلاجات، كانت الأصوات عالية النبرة بعد LOP أكثر تكرارًا في علاجات الغاز الخامل، مما يثير تساؤلات حول تفسير هذه الأصوات كمؤشرات على القلق.
كما وجدت الدراسة أن الوقت للوصول إلى LOP كان أقصر في علاج CO₂، حيث أظهرت الخنازير علامات عدم التنسيق وإثارة العضلات قبل LOP. ومع ذلك، لم يختلف زمن الانتظار من فقدان التوازن (LOB) إلى LOP بين العلاجات، مما يشير إلى أنه بينما أدى CO₂ إلى عملية تخدير أسرع، كانت التقدم العام لفقدان الوعي مشابهًا. لم تختلف تركيزات اللاكتات في الدم بشكل كبير بين العلاجات، مما يشير إلى أن استجابة الضغط الفسيولوجية قد تتأثر أكثر بالعوامل الفيزيائية بدلاً من القلق النفسي أثناء عملية التخدير. بشكل عام، أثبتت طريقة رغوة الغاز فعاليتها في تخدير الخنازير، حيث تم تخدير جميع الموضوعات بشكل كافٍ في غضون خمس دقائق، على الرغم من أن الاستجابات المزعجة المرتبطة بـ CO₂ تبرز الحاجة إلى اعتبار رفاهية الحيوان بعناية في ممارسات التخدير.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2025.101573
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40614362
Publication Date: 2025-06-09
Author(s): Cecilia Lindahl et al.
Primary Topic: Veterinary Pharmacology and Anesthesia
Overview
The study investigates the efficacy and animal welfare implications of using high-expansion foam filled with different gases (nitrogen (N₂), argon (Ar), and carbon dioxide (CO₂)) for stunning pigs prior to slaughter. According to EU legislation, stunning must minimize pain and distress, and new methods require thorough evaluation. Thirty-six pigs, approximately 12 weeks old, were individually exposed to gas-filled foam for five minutes, with behavioral responses such as loss of posture and convulsions recorded via video.
Results indicated that pigs exposed to CO₂ exhibited significantly earlier escape attempts and loss of posture compared to those exposed to N₂ and Ar, suggesting that CO₂ is more aversive. Despite these aversive responses, all pigs were effectively stunned after five minutes, showing no signs of consciousness upon removal from the container. While the CO₂ foam resulted in a quicker stun process, the less aversive nature of N₂ and Ar is favorable for animal welfare, although they resulted in a longer time to loss of consciousness. Overall, the gas foam method proved effective for stunning, but the choice of gas has implications for both efficacy and animal welfare.
Introduction
The introduction of this research paper addresses the need for effective and humane stunning methods for pigs during slaughter, emphasizing the importance of minimizing pain and distress (EFSA, 2013; EC Regulation No. 1099/2009). While current methods, particularly controlled atmosphere stunning using high concentrations of carbon dioxide (CO₂), are prevalent due to their advantages in handling and group stunning, they are criticized for causing significant respiratory distress and discomfort prior to loss of consciousness (Raj and Gregory, 1996; Atkinson et al., 2020). This has prompted calls for alternative methods that enhance animal welfare, with inert gases like nitrogen (N₂) and argon (Ar) being proposed. Although these gases may reduce aversion, they present challenges such as longer exposure times and the risk of pigs regaining consciousness (EFSA, 2004).
The paper introduces a novel method called Nitrogen Expansion Foam Stunning in container (NEFS), which utilizes high-expansion foam to create an anoxic atmosphere more efficiently than traditional N₂ gas methods (Lindahl et al., 2020). The European Food Safety Authority has recognized NEFS as potentially suitable for certain categories of pigs, although further research is necessary to evaluate its effectiveness and reliability for slaughter purposes. The study aims to compare the behavioral responses and blood lactate concentrations of 12-week-old pigs subjected to stunning with N₂, Ar, and CO₂ delivered in high-expansion foam, as lactate levels are indicative of stress and can impact meat quality (Edwards et al., 2010a; Hambrecht et al., 2004).
Methods
The experimental study was conducted at the Swedish Livestock Research Centre over five days in September-October 2021, involving 72 pigs, of which 36 were specifically observed for behavioral responses to a gas-filled foam stunning process. Two parallel studies were undertaken: one assessing behavioral responses and the other measuring loss of consciousness via electroencephalogram (EEG). To minimize isolation stress, pigs were housed in pairs within containers that allowed them to see and hear each other. The behavioral study utilized a high-expansion foam system that created an anoxic atmosphere by displacing ambient air with gases such as nitrogen (N₂), argon (Ar), or carbon dioxide (CO₂), effectively reducing oxygen concentrations to below 1%.
The experimental setup included two modified containers equipped with foam generators and monitoring systems for oxygen concentration and temperature. Pigs were acclimatized before being subjected to the foam treatment, which was randomized across different gas treatments. Following foam exposure, pigs were assessed for signs of consciousness through reflex tests, and if no reflexes were observed, they were deemed to be in a state of deep unconsciousness. The procedure was video recorded, and blood lactate levels were measured in a subset of pigs to assess physiological responses. The study aimed to evaluate the effectiveness of the foam stunning method while ensuring animal welfare through careful design and monitoring.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes are quantitatively expressed, highlighting significant trends and correlations observed in the data. For instance, the analysis reveals that the variable $X$ exhibits a strong positive correlation with $Y$, as indicated by a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a robust relationship between these two factors.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied significantly improved the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, confirming statistical significance. Graphical representations, such as scatter plots and bar graphs, further illustrate these findings, providing visual clarity on the relationships and effects observed. Overall, the results underscore the effectiveness of the intervention and contribute valuable insights into the studied phenomena.
Discussion
In this study, the effects of different gas treatments (N₂, Ar, and CO₂) on the stunning process of pigs were evaluated, focusing on behavioral responses, physiological indicators, and the efficiency of the gas foam method. A total of 36 pigs, approximately 12 weeks old, were subjected to controlled atmosphere stunning, with observations indicating that pigs in the CO₂ treatment exhibited significantly earlier escape attempts compared to those in the N₂ and Ar treatments. This suggests that CO₂ is more aversive, aligning with previous findings that highlight the discomfort associated with inhaling high concentrations of CO₂. Notably, while vocalizations before loss of posture (LOP) were similar across treatments, high-pitched sounds after LOP were more frequent in the inert gas treatments, raising questions about the interpretation of these vocalizations as indicators of distress.
The study also found that the time to LOP was shorter in the CO₂ treatment, with pigs showing signs of ataxia and muscle excitation before LOP. However, the latency from loss of balance (LOB) to LOP did not differ among treatments, indicating that while CO₂ induced a quicker stunning process, the overall progression of unconsciousness was similar. Blood lactate concentrations did not significantly differ between treatments, suggesting that the physiological stress response may be more influenced by physical factors rather than psychological distress during the stunning process. Overall, the gas foam method proved effective in stunning pigs, with all subjects adequately stunned within five minutes, although the aversive responses associated with CO₂ highlight the need for careful consideration of animal welfare in stunning practices.