Résumé
ABSTRACT: Rice bran is a by-product of the rice milling process, found worldwide in abundance and highlighted due its protein content. This study optimized the conditions for ultrasonic-assisted extraction of protein from defatted rice bran (DRB) and characterized the rice bran protein concentrate (RBPC). A sequential strategy of experimental design was employed; the effect of pH, temperature, ultrasound exposure time, and amplitude were evaluated regarding the percentage of protein extraction by a Full factorial design (FFD) with a fixed frequencies (FFD-A: 37 kHz; FFD-B: 80 kHz). Subsequently, the percentage of protein extracted was optimized employing a Central composite rotatable design (variables: pH and ultrasound exposure time) and RBPC obtained was characterized regarding chemical and functional properties. The pH and ultrasound exposure time had positive effect (P ≤ 0.05) on percentage of protein extraction; moreover, 37 kHz frequency was more effective in protein extraction. The optimized condition (frequency: 37 kHz; temperature: 30 °C; pH: 10; ultrasound exposure time: 30 min; and amplitude: 100%) allowed 15.07% of protein recovery and the RBPC presented 84.76 g 100 g-1 of protein. Magnesium and copper were the main mineral in RBPC (34.4 and 25.5 µg g-1, respectively), while leucine was the limiting amino acid (0.42) and threonine presented the highest chemical score (1.0). The RBPC solubility was minimal at pH 4 and higher at pHs 6-10; the water and oil absorption capacity were higher than bovine serum albumin (BSA) and the emulsifying capacity was comparable to BSA, with a suitable stability. It was possible to obtain a higher purity RBPC than described in the literature, due to the optimization in the extraction process steps, with functional properties suitable for application in food products, especially emulsified ones.
RESUMO: O farelo de arroz é um subproduto do processo de moagem do arroz, encontrado em abundância em todo o mundo e destacado devido ao seu teor de proteínas. Este estudo otimizou as condições para a extração assistida por ultrassom da proteína do farelo de arroz desengordurado (DRB) e caracterizou o concentrado de proteína do farelo de arroz (RBPC). Uma estratégia sequencial de desenho experimental foi empregada; o efeito do pH, temperatura, tempo de exposição ao ultrassom e amplitude foram avaliados em relação à porcentagem de extração proteica por um Delineamento Fatorial Completo (FFD) com frequências fixas (FFD -A: 37 kHz; FFD-B: 80 kHz). Posteriormente, a porcentagem de proteína extraída foi otimizada empregando um Planejamento Composto Central (variáveis: pH e tempo de exposição ao ultrassom) e o RBPC obtido foi caracterizado quanto às propriedades químicas e funcionais. O pH e o tempo de exposição ao ultrassom tiveram efeito positivo (P ≤ 0,05) na porcentagem de extração proteica. Além disso, a frequência de 37 kHz foi mais eficaz na extração de proteínas. A condição otimizada (frequência: 37 kHz; temperatura: 30 °C; pH: 10; tempo de exposição ao ultrassom: 30 min; e amplitude: 100%) permitiu 15,07% de recuperação de proteínas e o RBPC apresentou 84,76 g 100 g-1 de proteína. Magnésio e cobre foram os principais minerais da RBPC (34,4 e 25,5 µg g-1, respectivamente), enquanto a leucina foi o aminoácido limitante (0,42) e a treonina apresentou o maior escore químico (1,0). A solubilidade do RBPC foi mínima em pH 4 e superior em pH 6-10; a capacidade de absorção de água e óleo foi maior que a albumina sérica bovina (BSA) e a capacidade de emulsificação foi comparável à BSA, com uma estabilidade adequada. Assim, foi possível obter um RBPC com elevada pureza, maior do que o descrito na literatura, devido à otimização nas etapas do processo de extração, com propriedades funcionais adequadas para aplicação em produtos alimentícios, principalmente emulsificados.
Résumé
Para avaliar o desempenho, o metabolismo e a composição corporal de juvenis de jundiá (Rhamdia quelen) e de carpa húngara (Cyprinus carpio) alimentados com fontes energéticas vegetais, foi conduzido experimento de 60 dias. Três dietas compostas por aveia descascada, farelo de arroz desengordurado estabilizado (FADE) ou por farelo de trigo e milho (dieta-controle) foram ofertadas três vezes ao dia a 360 juvenis de jundiá (5,59±0,06g) ou de carpa húngara (5,82±0,14g) distribuídos em 18 tanques (280L), totalizando nove tanques por espécie. Não foram observadas diferenças significativas no desempenho das espécies estudadas. Em relação aos parâmetros metabólicos, as menores concentrações séricas de colesterol total no jundiá foram verificadas nas dietas com aveia (214,49mg/dL) e FADE (216,3mg/dL), enquanto para a carpa húngara as menores concentrações observadas foram nos peixes alimentados com FADE (222,54mg/dL). Quanto à composição centesimal, os valores de gordura no filé foram menores nos jundiás dos tratamentos controle (3,76%) e aveia (3,95%). A inclusão de aveia proporcionou menor deposição de gordura corporal em ambas as espécies. Conclui-se que 20% de aveia descascada ou de farelo de arroz desengordurado podem ser incluídos na dieta de juvenis de jundiá e de carpa húngara sem prejuízos para o crescimento.
In order to evaluate the performance, metabolism and body composition of jundiá (Rhamdia quelen) and common carp (Cyprinus carpio) juvenile fed with plant-energy sources, the experiment was conducted during 60 days. Three diets composed of husked oats, defatted rice bran stabilized (FADE) or wheat bran and corn (control diet) were provided three times daily to 360 jundiá juveniles (5.59±0.06g) or common carp (5.82±0.14g) distributed into 18 tanks (280L), totaling nine tanks per species. There were no significant differences in performance parameters in both species. For metabolic parameters, the lowest serum levels of total cholesterol in jundiá were observed in diets containing oats (214,49mg/dL) and FADE (216,3mg/dL), while for the common carp the lowest levels were observed in fish fed FADE (222,54mg/dL). As for the composition, the fat in the fillet was lower in the jundiá from control (3,76%) and oats (3,95%) treatments, providing the lowest body fat deposition in both species. The inclusion of oats showed lower body fat deposition in both species. It is concluded that the inclusion of 20% stabilized husked oats or defatted rice bran in the diet of jundiá and common carp juvenile does no harm to growth.
Résumé
Functional properties of fermented bran produced by Aspergillus oryzae and Rhizopus sp. in a solid-state fermentation system were determined, with an aim to evaluate their application in food formulation. The defatted rice bran and wheat bran were inoculated with the spores of the cultures and incubated at 30º C for 72 h. Samples were withdrawn at 0, 24, 48 and 72 h. Protein content, protein solubility, in-vitro digestibility, gelation and water holding capacity were determined in bran with or without fermentation. Rhizopus sp. increased significantly the protein content (69.0 and 56.0 percent, respectively, for defatted rice bran and wheat bran); protein solubility (28.5 and 36.2) and water holding capacity (11.4 percent for wheat bran). When A. oryzae was used all these properties were modified significantly after fermentation.
O objetivo do presente trabalho foi investigar as propriedades funcionais de farelo de arroz desengordurado e farelo de trigo, submetidos à fermentação em estado sólido pelos fungos Aspergillus oryzae e Rhizopus sp., para avaliar seu potencial de aplicação em formulações alimentícias. O farelo de arroz desengordurado e o farelo de trigo foram inoculados com esporos de Rhizopus sp. e Aspergillus oryzae (4x10(6) esporos/grama de meio) e incubados durante 72 horas a 30º C. Amostras foram coletadas em 0, 24, 48 e 72 horas de fermentação. Foram determinados o conteúdo protéico, a solubilidade protéica, a digestibilidade in-vitro, a capacidade de formação de gel e a capacidade de retenção de água nos farelos fermentados. Quando Rhizopus sp. foi utilizado, as seguintes propriedades aumentaram significativamente: o conteúdo protéico 69,0 e 56,0 por cento, respectivamente, para farelo de arroz e farelo de trigo), a solubilidade protéica (28,5 e 36,2 por cento) e a capacidade de retenção de água (11,4 por cento para farelo de trigo). Quando Aspergillus oryzae foi empregado, as propriedades não foram modificadas de maneira significativa pelo processo fermentativo.