Hyperspectral imaging for non-destructive detection of process-related impact damage in whole Atlantic cod (Gadus morhua L.)
Este estudo demonstra que a imagem hiperespectral pode distinguir eficazmente o bacalhau do Atlântico com danos por impacto relacionados ao processo de controles não danificados através da detecção de níveis elevados de hemoglobina muscular, embora fatores como a profundidade do tecido e a dispersão limitem atualmente sua capacidade de quantificar com precisão a severidade do dano ou classificar peixes individuais.
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No movimentado mundo do processamento industrial de frutos do mar, a velocidade e a automação são as forças motrizes, mas muitas vezes ocorrem à custa do próprio produto. Quando os peixes são manuseados por máquinas ou deixados cair em esteiras transportadoras, podem sofrer lesões invisíveis que arruínam sua qualidade muito antes de chegarem ao prato do consumidor. Esses impactos podem causar hemorragias internas, quebrar ossos e separar fibras musculares, transformando um produto premium em algo de qualidade inferior. Para detectar esses defeitos, a indústria tradicionalmente dependeu de inspetores humanos, que observam uma pequena amostra da captura e fazem julgamentos subjetivos. Este método é lento, inconsistente e ignora a grande maioria dos peixes danificados. Cientistas estão agora recorrendo a uma tecnologia chamada imagem hiperespectral para resolver este problema. Ao contrário de uma câmera padrão que vê apenas as cores do arco-íris, esta câmera especializada captura centenas de comprimentos de onda de luz específicos para cada ponto individual de uma imagem. Isso permite que ela veja mudanças químicas dentro do peixe, como a presença de sangue, sem nunca cortar a pele ou danificar o produto. O objetivo é criar um sistema que possa detectar automaticamente essas lesões ocultas conforme os peixes se movem por uma linha de produção, garantindo que apenas os peixes de mais alta qualidade sejam vendidos.
Pesquisadores na Noruega partiram para testar se essa tecnologia poderia detectar confiavelmente danos em bacalhau do Atlântico inteiro, uma espécie de peixe popular frequentemente criada em água fria no Atlântico Norte. Eles criaram um experimento controlado para simular os tipos de batidas e quedas que ocorrem em barcos de pesca e em plantas de processamento. Usando 120 bacalhaus criados, eles estabeleceram uma linha de base escaneando cada peixe antes que qualquer dano fosse causado. Em seguida, submeteram os peixes a uma série de impactos usando placas pesadas deixadas cair de uma altura de 1,7 metro. As placas pesavam 1 quilograma, 2 quilogramas e 4 quilogramas, representando diferentes níveis de força que um peixe poderia encontrar em um cenário do mundo real. Um grupo de controle de peixes foi deixado intocado para servir como comparação. Após os impactos, os peixes foram escaneados novamente com a câmera hiperespectral, que utilizou uma configuração de iluminação específica para ver através da pele e para dentro do tecido muscular. Os pesquisadores então esperaram seis dias, durante os quais os peixes foram armazenados no gelo, antes de serem filetados e examinados por uma equipe de juízes humanos treinados. Finalmente, eles coletaram amostras do tecido muscular para medir a quantidade exata de hemoglobina, a proteína que transporta oxigênio no sangue, usando análise química.
Os resultados mostraram que o dano físico era severo e diretamente relacionado ao peso da placa que caía. Os peixes atingidos pelas placas de 2 quilogramas e 4 quilogramas sofreram ferimentos significativos, incluindo espinhas quebradas e grandes quantidades de hemorragia interna. De fato, todos os peixes no grupo de 4 quilogramas tinham uma fratura na espinha, e 77 por cento daqueles no grupo de 2 quilogramas sofreram ferimentos semelhantes. O grupo de 1 quilograma foi menos danificado, com apenas 10 por cento apresentando fraturas na espinha, mas ainda mostrava sinais de separação muscular e danos na pele. Os juízes humanos confirmaram essas descobertas, dando aos peixes fortemente impactados pontuações de qualidade muito piores, notando particularmente a presença de manchas de sangue e fibras musculares separadas. A análise química corroborou isso, revelando que os peixes atingidos pelas placas mais pesadas tinham níveis significativamente mais altos de hemoglobina em seu tecido muscular em comparação com os peixes intocados. Isso confirmou que os impactos causaram a ruptura de vasos sanguíneos, permitindo que o sangue vazasse para a carne.
Quando os pesquisadores analisaram os dados da câmera hiperespectral, encontraram um quadro misto, porém promissor. A câmera foi muito boa em distinguir entre os peixes danificados e os saudáveis. Ela identificou com sucesso que os peixes impactados tinham níveis mais altos de sinais relacionados ao sangue do que o grupo de controle. No entanto, a tecnologia teve dificuldades em fornecer uma medição precisa de quão ruim era o dano para cada peixe individual. Embora a câmera pudesse ver que o sangue estava presente, as leituras variavam amplamente mesmo entre peixes que haviam sido atingidos com a mesma força. Os pesquisadores determinaram que isso ocorreu porque a câmera estava tentando ver através da pele do peixe e para as camadas musculares profundas, um processo complicado pela forma como a luz se espalha e é absorvida em tecido vivo. O formato do peixe e a espessura da pele também desempenharam um papel, tornando difícil obter uma leitura consistente de um peixe para outro. Consequentemente, embora o sistema ainda não pudesse agir como uma régua perfeita para medir a quantidade exata de sangue em cada peixe, provou que poderia atuar como um filtro confiável para separar lotes danificados de lotes saudáveis.
O estudo conclui que a imagem hiperespectral é uma ferramenta poderosa para a indústria de frutos do mar, mas não é uma solução mágica para todos os problemas. É altamente eficaz em detectar que o dano ocorreu e pode distinguir entre um lote de peixes que foi manuseado de forma bruta e um que foi tratado com delicadeza. Essa capacidade poderia permitir que as fábricas classifiquem os peixes automaticamente, eliminando a necessidade de inspeção humana subjetiva de cada item. No entanto, a tecnologia ainda não está pronta para dizer a um processador exatamente quantos miligramas de sangue há em um peixe específico ou para graduar a gravidade do dano em uma escala precisa para peixes individuais. Os desafios da dispersão da luz através da pele e a geometria complexa de um peixe inteiro significam que as leituras sempre terão alguma incerteza. Por enquanto, o melhor uso desta tecnologia é fornecer uma verificação rápida e objetiva da qualidade geral de uma captura, garantindo que os peixes que seguem na linha de produção estejam livres das lesões ocultas que tão frequentemente passam despercebidas.
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