Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines innovativen Biofeedback-Systems zum sensorbasierten nicht-invasiven Monitoring und Management der Bruttemperatur im Schlupfzeitraum, das sich an den physiologischen Ansprüchen der Embryonen orientiert. Dadurch sollte die sichere Anwendung eines Brutverfahrens gewährleistet werden, welches durch embryonale Temperaturstimulation in kommerziellen Schlupfbrütern langfristig zu einer Verbesserung von Tierwohl und Wettbewerbsfähigkeit in der Mastgeflügelhaltung führt. Bisherige Untersuchungen hatten gezeigt, dass durch kurzzeitige Erhöhung der Bruttemperatur im Schlupfbrüter um +1°C sowohl die Robustheit der Embryonen als auch langfristig die Gesundheit und Leistungseffizienz der Masthühner verbessert werden können. Bisher existierte jedoch kein nicht-invasives Kontroll- und Bruttemperatur-Managementsystem, über das mögliche negative Effekte einer Erhöhung der Bruttemperatur, wie beispielsweise die Herausbildung einer Hyperthermie, sicher ausgeschlossen werden können. Das führte zu einer entscheidenden Barriere, diese Brutmethode in der Praxis zu etablieren. Für ein kontrolliertes, sich an physiologischen Ansprüchen der Embryonen orientierendes Brutverfahren bestand somit ein Bedarf an technischen Lösungen, die in den Schlupfbrütern präzise Temperaturvariationen ermöglichen.
Vorteile und Lösungen
Über hochempfindliche Temperatursensoren vom Typ EPCOS B57540G konnten an der Eischale physiologische Signale vom Embryo hochauflösend mit einer Abtastrate von 100/sec. und einer Auflösung von 1/100 °C erfasst werden. Aus dem Rauschen des Temperatursignals an der Eischale war es möglich, die Herzfrequenz als physiologischen Parameter zu identifizieren, über den für den Embryo kritische Änderungen der Bruttemperatur detektiert werden können. Vergleichende Untersuchungen, in denen semi-invasiv die Herzfrequenz unter der Eischale gemessen wurde, lassen den Schluss zu, dass es möglich ist, mit dem neu entwickelten Mess- und Analyseverfahren die Herzfrequenz eines Embryos und deren Änderungen bei kurzfristigen Variationen von Brutfaktoren, wie zum Beispiel bei der Temperaturstimulation, auch nicht-invasiv aus der Messung der Temperatur an der Eischale zu realisieren. Die automatische Temperaturregulierung erfolgte mittels zusätzlicher Mikroprozessorsteuerung des Brutschrankes. Zur Datenanalyse und zur automatischen Steuerung des Brutvorgangs wurde eine spezielle Software entwickelt. Anhand der Änderungen der Herzfrequenz während der Temperaturstimulation im Schlupfbrüter konnten die Temperaturänderungen feinjustiert und insbesondere für den Embryo kritische Temperaturzustände verhindert werden. Dabei wurde das System so kalibriert, dass bei der ersten Überschreitung eines voreingestellten kritischen Wertes der Herzfrequenz von 300 S/min die Stimulationstemperatur automatisch um 0,4°C gesenkt wurde. Die Evaluierung des nicht-invasiven Mess- und Kontrollsystems erfolgte durch Erfassung von Schlupf- und Aufzuchtparametern. Es wurden keine negativen Effekte der Temperaturstimulation auf die Entwicklung der Embryonen und langfristig in der Aufzucht festgestellt. Tendenziell verbesserte Schlupfergebnisse der stimulierten Küken und die im Vergleich zu den Kontrollgruppen höchsten Leistungen der Masthühner aus dem Brutschrank mit sensorgesteuerter Temperaturstimulation konnten aufgrund der geringen Tierzahlen zwar nicht statistisch gesichert werden, zeigen aber prinzipiell die Funktionstüchtigkeit des entwickelten Verfahrens. Ergebnis der Entwicklung ist ein auf physiologischem Feedback der Embryonen basierendes nicht-invasives Mess- und Kontrollsystem, welches ein präzises Management der Bruttemperatur insbesondere während der embryonalen Temperaturstimulation ermöglicht. Dieses System wurde an Bruteiern der Masthähnchenlinie Ross 308 entwickelt und lässt sich zukünftig auch für die Brut anderer Linien und Geflügelarten anpassen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für das Jahr 2022 wird ein Anstieg des weltweiten Konsums von Hühnerfleisch auf rund 98,4 Millionen Tonnen und bis 2031 auf 153,85 Millionen Tonnen prognostiziert (Statista, 2022). Auch in der EU inklusive Deutschland ist ein ansteigender Trend im Geflügelfleischkonsum zu erkennen. Beispielsweise lag Hähnchenfleisch im Pro-Kopf-Verbrauch 2021 in Deutschland an der Spitze des Geflügelfleischverbrauchs und erreichte mit 15,6 kg im Jahr 2021 einen neuen Höchstwert (BMEL-Statistik: Geflügelfleisch). Diese Entwicklung wird in Deutschland und der EU mit zunehmenden politischen und gesellschaftlichen Forderungen nach mehr Tierwohl, -gesundheit und -schutz begleitet, wobei Deutschland hier eine Vorreiterrolle einnehmen soll. Tierwohl als eines der bestimmenden Themen zukünftiger Geflügelhaltung beeinflusst damit auch entscheidend die internationale Wettbewerbsfähigkeit in diesem Sektor. Eine Verbesserung des Tierwohls in der Masthähnchenhaltung beginnt bereits in der Brut. Aufgrund der langfristigen Auswirkungen von Brutbedingungen auf die spätere Robustheit und Leistung der Tiere gilt es, bereits in der Brut die Bedingungen an den physiologischen Bedürfnissen der Embryonen auszurichten und tiergerechter zu gestalten. Umweltstimulationen sind sinnvoll besonders in der Schlupfbrut, wenn die Embryonen mit physiologischen und sensorischen Mechanismen ausgestattet sind, die es ihnen erlauben auf diese Stimulationen zu reagieren, unbedingt erforderlichen. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass Verhaltensstörungen, hohe Stressempfindlichkeit und verringerte Anpassungsfähigkeit während der Aufzucht auf fehlende Umweltstimulationen zurückgeführt werden können. Auch wenn bisher schon in einzelnen Versuchen im Großbrüter gezeigt werden konnte, dass kurzzeitige und milde Temperaturstimulationen unter Praxisbedingungen durchgeführt und einen wichtigen Beitrag zur Tiergerechtheit in der Brut leisten können, sind die Hemmschwellen für eine umfassende Nutzung bisher hoch. Gezielte Stimulationen bedürfen neben ständig wachsendem Basiswissen zu den physiologischen Zusammenhängen auch einer hochsensitiven berührungslosen Überwachungs- und Steuerungstechnik, die kritische Zustände der Embryonen während der Stimulation verhindert. Bisher existierte so ein Verfahren nicht. Das im Projekt RobuChick entwickelte nicht-invasive sensorbasierte Biofeedback-Monitoring bietet jetzt für die Anwender die Möglichkeit, eine entsprechende neue Bruttechnik anzubieten beziehungsweise das tiergerechtere Brutverfahren mit integrierter Temperaturstimulation sicher anzuwenden. Es soll in den folgenden Marktsegmenten etabliert werden:
1) Unternehmen der Entwicklung und Herstellung von Brutmaschinen
2) Brutbetriebe
3) Hähnchenmastbetriebe (sekundäre Nutzung)
