Feasibility of ultrasound-assisted optimized process of high purity rice bran protein extraction / Viabilidade do processo otimizado assistido por ultrassom para extração de proteína de farelo de arroz de alta pureza

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.

Fontes energéticas vegetais para juvenis de jundiá e carpa / Plant-energy sources for jundiá and carp juvenile

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.

Métodos de incorporação da enzima fitase em rações para poedeiras / Methods of incorporation of the enzyme phytase in diets for laying hens

Objetivou-se com o estudo avaliar duas metodologias de incorporação da enzima fitase comparando-as a uma dieta basal e ao método de aumentar a suplementação de Fósforo inorgânico na dieta, em busca de uma forma mais eficaz de atenuar o fator antinutricional ácido fítico. Foram observadas características de desempenho de poedeiras Isa Brown, durante 63 dias de período experimental. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro tratamentos e cinco repetições de seis aves. As aves foram submetidas aos tratamentos (dietas): dieta basal (DB), dieta com farelo de arroz desengordurado tratado com fitase (FADFI), método tradicional de incorporação de fitase na dieta sem tratamento prévio do farelo de arroz desengordurado com fitase (MTFI) e dieta com farelo de arroz desengordurado e sem fitase (SEMFI). Os métodos de incorporação da fitase nas rações não influenciaram significativamente (P>0,05) o desempenho das aves, ambos equivalendo-se à dieta basal. O tratamento prévio do farelo de arroz desengordurado com fitase a nível de 300 FTU kg-1 é eficiente, ou seja, tratar somente um ingrediente da dieta com fitase permite incoporar uma quantidade menor de fitase, mantendo bom desempenho. Portanto, os métodos que envolveram fitase, independentemente da metodologia de incorporação, são indicados na alimentação de poedeiras.

The objective of the study to evaluate two methods of incorporation of the enzyme phytase by comparing them to a basal diet and the method of increasing the supplementation of inorganic phosphorus in the diet, in search of a more effective way to mitigate the anti-nutritional factor phytic acid. Were observed performance characteristics of Isa Brown hens for 63 days trial period. The experimental design was completely randomized design with four treatments and five replicates of six birds. The birds received the treatments (diets): basal diet (BD), diet with defatted rice bran treated with phytase (DRBF), the traditional method of incorporation of dietary phytase untreated defatted rice bran phytase (MTF) and diet with defatted rice bran and without phytase (DRB). The methods of incorporating phytase in the diets did not significantly (P>0.05) broiler performance, both equivalent to the basal diet. The treatment of DRBF with phytase at 300 FTU kg-1 is effective, ie, treating only one ingredient of the diet with phytase onboard allows a smaller amount of phytase, while maintaining good performance. Therefore, methods involving phytase, regardless of method of incorporation, are indicated in the diet of laying hens.