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Trabalho Final de Mestrado para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Submitted by Isabel Melo (imelo@sa.isel.pt) on 2022-02-01T17:55:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 4338965 bytes, checksum: 722741d9011cc078a50dd23dcd0d0ae9 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-01T17:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 4338965 bytes, checksum: 722741d9011cc078a50dd23dcd0d0ae9 (MD5) Previous issue date: 2021-10 info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2019-09-30T14:45:54Z No. of bitstreams: 2 Tania _Pintro_2019.pdf: 2204630 bytes, checksum: 701606639df9ab4e29c9399ab8b34f07 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-30T14:45:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tania _Pintro_2019.pdf: 2204630 bytes, checksum: 701606639df9ab4e29c9399ab8b34f07 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2019-02-15 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The indiscriminate exploitation of fossil fuels, as well as a possible depletion of traditional sources of raw materials, have been pointing to a possible exhaustion of energy supply. Similar to this problem, challenges with environmental preservation bring to discussion issues involving biofuels and their means of production. Alternative sources have been explored, aiming to produce biofuels with the same energy potential, within the context of sustainable development, also avoiding dispute over lands destined for food production. Brazil is an agribusiness power, with its wide variety of agricultural products, and a highly expressive rice production, which generates rice bran and the rice husk as by-products. Studies that create or improve methodologies to enable the exploring of these sources, while economically advantageous and feasible, to obtain second-generation ethanol are being developed, using fermenting yeasts. Therefore, the objective of this work was to study rice bran as a nutritional supplement of the culture medium and the utilization of the sugars from the cellulose fraction of the rice husk for the production of second-generation ethanol by Kluyveromyces marxianus. Seven different sources for the culture’s media supplementation for ethanol production were evaluated: T1 - Control (glucose 90 g/L, without supplementation); T2 - Medium supplemented with water soluble rice bran extract (FA) (glucose 90 g/L, rice bran extract 20 g/L); T3 - Medium supplemented with water soluble rice bran extract (FA) + inorganic components (glucose 90 g/L, rice bran extract 20 g/L, CaCl2 0.1 g/L, ammonium sulfate 2 g/L) ; T4 - Medium supplemented with malt extract (ME) (glucose 90 g/L, malt extract 3 g/L); T5 - Medium supplemented with yeast extract (EL) (glucose 90 g/L, yeast extract 3 g/L); T6 - Medium supplemented with peptone (PEP) (glucose 90 g/L, peptone 5 g/L); T7 - YMP medium (with glucose concentration modified to 90 g/L, 3 g/L malt extract, 3 g/L yeast extract and 5 g/L peptone). The media were prepared with sodium citrate buffer (50 mmol/L), pH 5.5. The assays were performed in triplicates, in 250 mL Erlenmeyer flasks containing 100 mL medium and 1 g/L inoculum concentration. The treatments were incubated on a shaker at 200 rpm, at 40 °C for 96 hours. For the production from rice husks by the simultaneous saccharification to fermentation (SFS) and separate saccharification and fermentation (FSS) techniques, several pre-treatments were pre-evaluated to obtain cellulose. In the SSF process, the inoculum (1 g/L) was added after 4 hours of saccharification; in the SFS process, the inoculum (1 g/L) was added after 72 hours of saccharification, both using 40 FPU/g cellulose of the enzyme CellicCTec2, rice husk in the ratio of 10% (m/v), pH 5.0, at 50 °C, 150 rpm. For both SSF and SFS methods, the media were supplemented with the following nutrients: YMP (T1), rice bran (T2), and rice bran + CaCl2 + ammonium sulfate (T3) selected in the evaluation of the nutritional supplementation. The highest ethanol production (25.59 g/L, YP/S 0.50 g/g and QP 1.16 g/L.h) was verified in the medium supplemented with rice bran, followed by the medium supplemented with rice bran + CaCl2 + ammonium sulfate (25.50 g/L ethanol, YP/S 0.49 g/g, and QP of 2.13 g/L.h), and YMP medium (24.88 g/L ethanol, YP/S, 50 g/g, and QP 2.06 g/L.h). The rice husk pretreated with 2% NaOH + 5% H2O2 showed the following composition: 47.51% cellulose, 9.57% hemicellulose, and 20.54% lignin. In the SSF, 10.21, 10.05, and 9.78 g/L of ethanol was produced, YP/S produced 0.51, 0.52, and 0.51 g/g, and ethanol volumetric productivity (QP) of 0.58, 0.55, and 0.61 g/L.h in T1, T2, and T3 treatments, respectively. For the SFS, the maximum ethanol concentrations were 11.36, 12.96, and 13.08 g/L, corresponding to YP/S 0.18, 0.21, and 0.21 g/g, and QP of 0.80, 0.96, and 0.88 g/L.h for T1, T2 and T3, respectively. With these results, it is possible to consider that rice bran and rusks are promising raw materials for the production of second-generation ethanol. A exploração indiscriminada dos combustíveis fósseis e um possível esgotamento das fontes tradicionais dessa matéria-prima apontam para o esgotamento desse suprimento de energia. Questão análoga está nos desafios com a preservação ambiental que trazem para o debate os bicombustíveis e seus meios de obtenção. Fontes alternativas de produção de energia vêm sendo exploradas com o intuito de obter bicombustíveis com o mesmo potencial energético, mas inserida em um contexto de desenvolvimento sustentável, evitando a disputa por terras destinadas à produção de alimentos. O Brasil é uma potência agroindustrial e dispõe de grande variedade de produtos agrícolas, tendo uma produção de arroz expressiva e que tem como subprodutos o farelo e a casca de arroz. Estudos que viabilizem metodologias que tornem a exploração dessas fontes economicamente viável e vantajosas para a obtenção de etanol de segunda geração estão sendo desenvolvidos utilizando leveduras fermentadoras. O objetivo deste trabalho foi estudar o farelo de arroz como suplemento nutricional do meio de cultura e o aproveitamento dos açúcares da fração celulósica da casca de arroz para a produção de etanol de segunda geração por Kluyveromyces marxianus. Foram avaliadas sete diferentes fontes de suplementação do meio de cultura para a produção de etanol:T1 - Controle (glicose 90 g/L, sem suplementação); T2 - meio suplementado com extrato hidrossolúvel de farelo de arroz (FA) (glicose 90 g/L, extrato de farelo de arroz a 20 g/L); T3 - meio suplementado com extrato hidrossolúvel de farelo de arroz (FA) + componentes inorgânicos (glicose 90 g/L, extrato de farelo de arroz 20 g/L, CaCl2 0,1 g/L, sulfato de amônio 2 g/L); T4 - meio suplementado com extrato de malte (EM) (glicose 90 g/L, extrato de malte 3 g/L); T5 - meio suplementado com extrato de levedura (EL) (glicose 90 g/L, extrato de levedura 3 g/L); T6 - meio suplementado com peptona (PEP) (glicose 90 g/L, peptona 5 g/L); T7 - meio YMP (com concentração de glicose modificada para 90 g/L, 3 g/L extrato de malte, 3 g/L extrato de levedura e 5 g/L de peptona). Os meios foram preparados com tampão citrato de sódio (50 mmol/L), pH 5,5. Os ensaios foram realizados em triplicata em frascos Erlenmeyer de 250 mL, com 100 mL de meio e concentração do inóculo 1 g/L. Os tratamentos foram incubados em shaker a 200 rpm, a 40º C durante 96 horas. Para a produção de etanol com casca de arroz pelas técnicas sacarificação simultânea à fermentação (SSF) e sacarificação e fermentação separadas (SFS), primeiramente foram avaliados vários pré-tratamentos para a obtenção da celulose. No processo SSF o inóculo (1 g/L) foi adicionado após 4 horas de sacarificação, no processo SFS o inóculo (1 g/L) foi adicionado após 72 horas de sacarificação, ambos empregando 40 FPU/g celulose da enzima CellicCTec2, casca de arroz na proporção de 10% (m/v), pH 5,0, a 50 °C, 150 rpm. Na SSF e SFS os meios foram suplementados com: YMP (T1), farelo de arroz (T2) e farelo de arroz + CaCl2 + sulfato de amônio (T3), selecionados na avaliação da suplementação nutricional. A maior produção de etanol (25,59 g/L, YP/S 0,50 g/g e QP 1,16 g/L.h) foi verificada no meio suplementado com farelo de arroz, seguido do meio suplementado com farelo de arroz + CaCl2 + sulfato de amônio (25,50 g/L de etanol, YP/S 0,49 g/g e QP de 2,13 g/L.h), e meio YMP (24,88 g/L de etanol, YP/S 0,50 g/g e QP 2,06 g/L.h). A casca de arroz pré-tratada com NaOH 2% + H2O2 5% apresentou a seguinte composição: 47, 51 % de celulose, 9,57 % de hemicelulose e 20,54 % de lignina. Na SSF, obteve-se produção de etanol de 10,21, 10,05 e 9,78 g/L, rendimento YP/S 0,51, 0,52 e 0,51 de g/g e produtividade volumétrica em etanol (QP) de 0,58, 0,55 e 0,61 g/L.h nos tratamentos T1, T2 e T3, respectivamente. Na SFS as concentrações máximas de etanol foram 11,36, 12,96 e 13,08 g/L, correspondendo a YP/S 0,18, 0,21 e 0,21 de g/g e QP de 0,80, 0,96 e 0,88 g/L.h para T1, T2 e T3, respectivamente. Os resultados permitem considerar que o farelo e a casca de arroz são matérias promissoras na produção de etanol de segunda geração.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O objetivo deste estudo foi microencapsular por secagem em spray dryer (vazão de 0,6 mL/min a 84 °C) espécies de Lactobacillus, L. rhamnosus. L. plantarum e L. paracasei em carragena (CA), combinada com proteína do farelo de arroz (PFA) e albumina sérica bovina (BSA), seguido de aplicação em salame tipo Milano. Inicialmente, utilizou-se de um Planejamento Fatorial Completo utilizando apenas o L.rhamnosus para avaliar os efeitos da concentração de PFA/BSA (1: 1) (1,5% a 2,5%, m/v) e L. rhamnosus (0,6% a 1,4%, m/v) em Eficiência de Encapsulação (EE). A concentração de carragena (0,5%, m/v) e Tween-80 foi fixado em todas os ensaios. As microcápsulas obtidas foram caracterizadas quanto às propriedades morfológicas, físicas, térmicas e químicas e viabilidade do microrganismo na digestibilidade. As microcápsulas foram validadas na proporção de PFA:BSA (1,5% m/v.) e L. rhamnosus (0,6% m/v). Posteriormente, na mesma proporção foram microencapsulados L. plantarum e L. paracasei subsp. paracasei. Duas formulações de salame (controle e com microcápsulas de L. rhamnosus) tiveram avaliadas a composição-centesimal, resistência a digestibilidade, qualidade microbiológica e sensorial. Os resultadosobtidos para L. rhamnosus no planejamento experimental a EE variou de 37,7% (PFA/BSA: 2,5%, L. rhamnosus: 1,4%) a 99,7% (PFA/BSA: 1,5%, L. rhamnosus: 0,6%), com efeito significativo positivo na curvatura (p ≤ 0,05), indicando tendência de um ponto de máxima EE, em contraste, os termos concentração de PFA/BSA, concentração de L. amnosus e seu termo de interação tiveram efeito negativo significativo. Os valores de EE obtidos nos ensaios de validação (99,92 e 99,94%) apresentaram uma boa reprodutibilidade dos dados. Para L. plantarum e L. paracasei os valores foram de EE de 99,5 a 99,8% e de 77 a 79,5%, respectivamente. As análises térmicas, FTIR-UART e morfológicas das microcápsulas detectaram efeito protetor ao L. rhamnosus. No teste de digestibilidade foi observado queda de 2 log UFC g-1 em todos os ensaios quando comparados a contagem das microcápsuas não submetidas à processos de digestão. A contagem gástrica observada foi menor que a contagem intestinal, sugerindo que a solubilização de parte das cápsulas ocorreu a nível intestinal, promovendo proteção do microrganismo. As contagens de bactérias ácidos-láticas nos salames foram de 109 UFC g-1 e 1010 UFC g-1, tendo o salame com microcápsulas de L. rhamnosus contagem superior, mantidas após o teste de digestibilidade. A aplicação do teste tetraédrico para análise sensorial não detectou diferenças entre as amostras controle e probiótica (p ≤ 0,05). Os resultados observados, indicam que em proporções adequadas (PFA/BSA: 1,5%, Microrganismo: 0,6%) a combinação de CA, PFA e BSA é viável para encapsulação de L. rhamnosus e L. plantarum. A aplicação de microcápsulas de L. rhamnosus em salame tipo Milano contribuiu para contagem satisfatório de probióticos, mesmo após os processos de digestibilidade, indicando o efeito protetor. The objective of this study was to microencapsulate by drying in spray dryer (flow rate of 0.6 mL/min at 84 °C) species of Lactobacillus, L. rhamnosus. L. plantarum e L.paracasei in carrageenan and a blend of rice bran protein (RBP) and bovine serum albumin (BSA),followed by application in Milano-type Salami. Initially, a full factorial design using only L. rhamnosus to evaluate the effects of RBP/BSA concentration (1:1) (1.5% to 2.5%, m/v) and L. rhamnosus (0.6% to 1,4%, m/v) in encapsulation efficiency (EE). The concentration of carrageenan (0.5%, m/v) and Tween-80 was fixed in all runs. The microcapsules obtained were characterized as to their morphological, physical, thermal and chemical properties and viability of microorganism in digestibility. The microcapsules were validated in the proportion of RPB:BSA (1.5% m/v) and L. rhamnosus (0.6% m/v). Subsequently, in the same proportion were microencapsulated L. plantarum and L. paracasei subsp. paracassuggesting that the solubilization of part of the capsules occurred at the intestinal level, promoting protection of the microorganism. The analyzes of sausage fermented produced indicate that the legislation is adequate for microbiological and centesimal parameters. The counts of lactic acid bacteria were 109 CFU g-1 and 1010 CFU g-1, and the salami with microcapsules of L. rhamnosus counted higher, maintained after the digestibility test. The application of the tetrahedral test for sensory analysis did not detect differences between the control and probiotic samples (p ≤ 0.05). The observed results indicate that in adequate proportions, (RBP/BSA: 1,5%, Microrganism: 0,6%), that the combination of CA, RBP and BSA are feasible for encapsulation of L. rhamnosus and L. plantarum. The application of microcapsules of L. rhamnosus in Sausage fermented type Milano contributed to a satisfactory count of probiotics, even after the digestibility processes, indicating the protective effect of the product.ei. Two formulations of sausage fermented (control and microcapsules of L. rhamnosus) had evaluated of compositioncentesimal, resistance to digestibility, microbiological, and sensorial quality. The results obtained for L. rhamnosus in the experimental planning the EE varied from 37.7% (RBP/BSA: 2.5%, L. rhamnosus: 1.6%) to 99.7% (RBP/BSA: 1.5%, L.rhamnosus: 0.6%) with significant positive effect curvature (p ≤ 0.05), indicating that in the studied range the tendency of a point of maximum EE was observed, in contrast, the terms concentration of RBP/BSA, concentration of L. rhamnosus and their interaction term had significant negative effect. For L. plantarum and L. paracasei were microencapsulate with EE values of 99.5 to 99.8% and 77 to 79.5%, respectively. The thermal analyzes and FTIR-UART morphological of the microcapsules detected a protective effect on the L. rhamnosus. In the digestibility test, a decrease of 2 log CFU g-1 was observed in all the tests when compared to the count of microcapsules not submitted to the digestion process. The gastric count observed in all trials was lower than the intestinal count, suggesting that the solubilization of part of the capsules occurred at the intestinal level, promoting protection of the microorganism. The analyzes of sausage fermented produced indicate that the legislation is adequate for microbiological and centesimal parameters. The counts of lactic acid bacteria were 109 CFU g-1 and 1010 CFU g-1, and the salami with microcapsules of L. rhamnosuscounted higher, maintained after the digestibility test. The application of the tetrahedral test for sensory analysis did not detect differences between the control and probiotic samples (p ≤ 0.05). The observed results indicate that in adequate proportions, (RBP/BSA: 1,5%, Microrganism: 0,6%), that the combination of CA, RBP and BSA are feasible for encapsulation of L. rhamnosus and L. plantarum. The application of microcapsules of L. rhamnosus in Sausage fermented type Milano contributed to a satisfactory count of probiotics, even after the digestibility processes, indicating the protective effect of the product.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O crescente interesse dos consumidores por produtos alimentares benéficos para a saúde tem motivado a pesquisa para o desenvolvimento de alimentos funcionais, entre eles, destacam-se os probióticos, que quando consumidos em quantidades adequadas conferem benefícios a microbiota intestinal. No entanto, devido a fatores como armazenamento em baixas temperaturas, acidez e a passagem pelo trato gastrointestinal humano prejudicam a viabilidade destes microrganismos. A microencapsulação bem como o uso de prebióticos nas micropartículas vem como alternativa de proteção e aumento de viabilidade destes probióticos. Desta maneira, o objetivo desse estudo foi desenvolver micropartículas úmidas e liofilizadas de alginato (2%) e compará-las com micropartículas de alginato adicionadas de diferentes fontes prebióticas a 10%, sendo elas farelo de arroz, inulina e hi-maize (amido resistente), ambas contendo Lactobacillus acidophilus utilizando a técnica de gelificação iônica externa. Analisou-se o tamanho e distribuição das micropartículas, a eficiência de encapsulação, a viabilidade em simulação gastrointestinal e estabilidade durante diferentes condições de armazenamento (-18, 7 e 25 °C) por 120 dias para úmidas e 75 dias para liofilizadas. Para as micropartículas úmidas, houve uma variação de tamanho de 79.7 – 117.70 μm, enquanto as liofilizadas apresentaram diâmetros de 127.5 – 234.6 μm. A matriz de encapsulação inulina apresentou a maior eficiência de encapsulação (96.75%) para as micropartículas úmidas, já para as liofilizadas, a maior eficiência de encapsulação foi resultante da matriz de encapsulação farelo de arroz (95.02%). Tanto as micropartículas úmidas como as liofilizadas protegeram os microrganismos frente aos testes gastrointestinais simulados. Quanto ao armazenamento em diferentes condições para as micropartículas úmidas, a 25 ºC os tratamentos alginato, farelo de arroz e hi-maize mantiveram os probióticos viáveis por 120 dias. Na condição de armazenamento -18 ºC, apenas inulina manteve-se estável durante os 120 dias. Em 7 ºC, farelo de arroz (AFA) e inulina (AIN) conservaram os probióticos viáveis ao longo dos 120 dias de armazenamento. Já para as micropartículas liofilizadas, a 25 ºC o tratamento farelo de arroz manteve os probióticos viáveis por 30 dias. Nas condições de armazenamento -18 ºC e 7°C os tratamentos contendo os prebióticos himaize e farelo de arroz mantiveram os microrganismos probióticos viáveis por um período maior de 60 dias. As micropartículas desenvolvidas neste estudo podem ser um meio alternativo e viável para a obtenção de um produto simbiótico a ser incorporado em alimentos, de modo a permitir uma maior sobrevivência das bactérias. O crescente interesse dos consumidores por produtos alimentares benéficos para a saúde tem motivado a pesquisa para o desenvolvimento de alimentos funcionais, entre eles, destacam-se os probióticos, que quando consumidos em quantidades adequadas conferem benefícios a microbiota intestinal. No entanto, devido a fatores como armazenamento em baixas temperaturas, acidez e a passagem pelo trato gastrointestinal humano prejudicam a viabilidade destes microrganismos. A microencapsulação bem como o uso de prebióticos nas micropartículas vem como alternativa de proteção e aumento de viabilidade destes probióticos. Desta maneira, o objetivo desse estudo foi desenvolver micropartículas úmidas e liofilizadas de alginato (2%) e compará-las com micropartículas de alginato adicionadas de diferentes fontes prebióticas a 10%, sendo elas farelo de arroz, inulina e hi-maize (amido resistente), ambas contendo Lactobacillus acidophilus utilizando a técnica de gelificação iônica externa. Analisou-se o tamanho e distribuição das micropartículas, a eficiência de encapsulação, a viabilidade em simulação gastrointestinal e estabilidade durante diferentes condições de armazenamento (-18, 7 e 25 °C) por 120 dias para úmidas e 75 dias para liofilizadas. Para as micropartículas úmidas, houve uma variação de tamanho de 79.7 – 117.70 μm, enquanto as liofilizadas apresentaram diâmetros de 127.5 – 234.6 μm. A matriz de encapsulação inulina apresentou a maior eficiência de encapsulação (96.75%) para as micropartículas úmidas, já para as liofilizadas, a maior eficiência de encapsulação foi resultante da matriz de encapsulação farelo de arroz (95.02%). Tanto as micropartículas úmidas como as liofilizadas protegeram os microrganismos frente aos testes gastrointestinais simulados. Quanto ao armazenamento em diferentes condições para as micropartículas úmidas, a 25 ºC os tratamentos alginato, farelo de arroz e hi-maize mantiveram os probióticos viáveis por 120 dias. Na condição de armazenamento -18 ºC, apenas inulina manteve-se estável durante os 120 dias. Em 7 ºC, farelo de arroz (AFA) e inulina (AIN) conservaram os probióticos viáveis ao longo dos 120 dias de armazenamento. Já para as micropartículas liofilizadas, a 25 ºC o tratamento farelo de arroz manteve os probióticos viáveis por 30 dias. Nas condições de armazenamento -18 ºC e 7°C os tratamentos contendo os prebióticos himaize e farelo de arroz mantiveram os microrganismos probióticos viáveis por um período maior de 60 dias. As micropartículas desenvolvidas neste estudo podem ser um meio alternativo e viável para a obtenção de um produto simbiótico a ser incorporado em alimentos, de modo a permitir uma maior sobrevivência das bactérias.

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O arroz é um dos alimentos mais produzidos e consumidos no mundo. Durante o beneficiamento do grão, uma gama de subprodutos de qualidade é gerada, dentre eles o farelo de arroz, o qual é comumente utilizado como ingrediente de ração animal ou é descartado de maneira inadequada, tornando-se sinônimo de poluição. Porém, o farelo de arroz apresenta rica composição, contendo proteína de excelente qualidade, isenta de glúten e lactose, que oferece grande potencial de aplicação em indústrias alimentícias e farmacêuticas. Devido a isso, a busca por novas alternativas de obtenção da proteína do farelo de arroz se torna uma atividade cada vez mais atrativa. Tradicionalmente, a proteína é obtida através de extração alcalina, porém, técnicas ambientalmente amigáveis capazes de reduzir o tempo de processo e gerarem maiores rendimentos de extração vêm ganhando espaço, dentre elas a extração assistida por ultrassom e extração assistida por micro-ondas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi utilizar o farelo de arroz como fonte de extração de proteína através de três diferentes técnicas: alcalina, ultrassom e micro-ondas. Para a extração alcalina, as variáveis independentes estudadas foram o tempo de processo (30-60 min), pH (9-11) e temperatura (25-55 ºC); para a extração assistida por ultrassom, as variáveis independentes foram tempo de processo (5-15 min), pH (9-11) e potência de ultrassom (180-300 W); para a extração assistida por micro-ondas, as variáveis independentes foram tempo de processo (60-120 s), pH (9-11) e temperatura (30-55 ºC). As respostas avaliadas para os três planejamentos experimentais foram rendimento de extração e teor de proteína do extrato. Os resultados mostraram que maiores rendimentos e teores foram obtidos quando se usou maiores valores de pH, tempo de processo, temperatura e potência de ultrassom. Comparando-se os valores de rendimento e teor de proteína obtidos através da extração assistida por ultrassom e por micro-ondas, com os valores da extração alcalina, verificou-se aumento no rendimento e teor em tempo de processo significativamente menor, concluindo que as novas técnicas se mostraram mais eficientes para o sistema avaliado, proporcionando melhorias como maiores valores de rendimento, teor e ainda uma proteína que manteve suas características físicas e químicas, não apresentando danos devido à aplicação de ondas ultrassônicas e micro-ondas Abstract: Rice is one of the most produced and consumed foods in the world. During grain processing, a range of good quality by-products is generated, among them rice bran, which is commonly used as an animal feed ingredient or is improperly disposed of, becoming synonyms for pollution. However, rice bran presents good composition, with excellent quality protein, free from gluten and lactose, which offers great potential of application in the food and pharmaceutical industries. Because of this, the search for new alternatives to obtain rice bran protein becomes an increasingly attractive activity. Traditionally, the protein is obtained through alkaline extraction, however, environmentally friendly techniques capable of reducing the process time and waste generated, besides generating higher yields of extraction are acquiring space, among them the ultrasound-assisted extraction and microwave-assisted extraction. Thus, the objective of this work was to use rice bran as a source of protein extraction through three different techniques: alkaline, ultrasound and microwave. For each of the extraction processes, a 23 experimental design with three central point was used. For alkaline extraction, the independent variables studied were process time (30-60 min), pH (9-11) and temperature (25-55 °C); for ultrasonic assisted extraction, the independent variables were process time (5-15 min), pH (9-11) and ultrasound power (180-300 W); for the microwave assisted extraction, the independent variables were process time (60-120 s), pH (9-11) and temperature (30-55 °C). The evaluated responses for the three experimental designs were extract yield and protein content of the extract. Statistical analysis showed that higher yields and protein levels were obtained when higher values of pH, process time, temperature and ultrasound power were used. Comparing the values of yield and protein content obtained by ultrasonic and microwave-assisted extraction with alkaline extraction values, there was an increase in yield and a significantly lower process time, concluding that the new techniques were more efficient for the evaluated system, providing improvements such as higher values of yield and protein content and still a protein that maintained its physical and chemical characteristics, not presenting damages due to the application of ultrasonic waves and microwaves Doutorado Engenharia Química Doutora em Engenharia Química CAPES 33003017034P8

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o tempo de permanência, o número de bocados nas estações e o deslocamento entre estações alimentares por bezerras de corte em pastagem de azevém (Lolium multiflorum Lam.) e recebendo farelo de arroz integral como suplemento em três níveis (0,0; 0,5 e 1,0% PC). O método de pastejo foi rotacionado, com número variável de animais. O período de descanso foi estabelecido pela soma térmica (ST) de 187,5ºC, equivalente à ST necessária para a emissão de 1,5 folhas de azevém. O delineamento experimental foi inteiramente ao acaso, com medidas repetidas no tempo, três níveis de suplemento e seis ciclos de pastejo. O tempo de permanência em cada estação alimentar (9,4s) foi semelhante para bezerras exclusivamente a pasto e as que receberam 1,0% PC de suplemento. As bezerras que receberam 0,5% PC de suplemento permanecem 1,1s a mais na estação alimentar quando comparadas com as bezerras nos demais níveis. O deslocamento entre estações alimentares (1,7 passos) e o número de bocados em cada estação alimentar (sete bocados) foram semelhantes independentemente do nível de farelo de arroz fornecido. As bezerras, ao receberem 0,5% PC de farelo de arroz, são mais dependentes da presença de lâminas foliares no estrato pastejável do dossel. ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the length of stay and number of bites in the feeding stations and displacement between feeding stations for beef heifers on ryegrass pasture (Lolium multiflorum Lam.) and receiving rice bran as a supplement in three levels (0.0; 0.5 and 1.0% BW). The grazing method was rotational with variable number of animals. The interval between grazing was set by the thermal sum (TS) of 187.5ºC equivalent to TS necessary for externalization of 1.5 leaf lamina of ryegrass. The experimental design was completely randomized with repeated measures on time, three levels of supplement and six grazing periods. The stay time at each feeding station (9.4 sec.) was similar for heifers exclusively on pasture and receiving 1.0% supplement BW. Heifers that received 0.5% supplement BW remained 1.1 sec. longer at the feeding station than heifers on other supplement levels. Displacement between feeding stations (1.7 steps) and the number of bites in each feeding station (7 bites) were similar regardless of the supplied rice bran level. Heifers receiving 0.5% rice bran BW are more dependent on the presence of leaf blades in grazeable stratum of canopy.

Currently there is great concern about the consumption of fossil fuels, as well as a possible depletion of traditional sources of production of raw materials mainly hydrocarbon derivatives. Parallel challenges to the preservation of the environment bring to discussions agenda every question involving biofuels and their means of obtaining. That said this issue still has major concerns about the use of raw materials that require less energy expenditure and prevent competition for land for food production, which end up entering the agenda of externalities related with this issue. In the case of the production of ethanol from starch sources, traditional processes still have high costs associated with the production of enzymes used and the great energy demand for starch gelatinisation at high temperatures. An alternative to the granular starch hydrolysis process is the use of enzymes capable of processing these starches at low temperatures which makes it unnecessary to gelatinization and reduces energy expenditure, also called simultaneous saccharification and fermentation (SSF), resulting in considerable economic advantage. Brazil is a traditional agricultural producer, and the rice production is quite significant and is as a by-product of rice bran that has low commercial value, being used for oil extraction, as an ingredient in animal feed and as fertilizer organic therefore be in perfect conditions to be used as raw starchy material to obtain ethanol. This work aims to investigate the use of this raw material and set the parameters for increased production scale-up with the use of commercial enzymes. The initial data to establish the working parameters were taken from the literature establishing this initial data for testing. In view of the large number of variables used to Plackett-Burman methodology to verify the effects of the main variables and select the ones that have most effect on the model.Thus for the job 1 in the shake flasks were selected following parameters: concentration of bran inoculum percentage, corn percentage of water macerated, soybean concentration, enzyme percentage yeast addition time and percentage of cellulase. This initial planning, among the most significant variables and, consequently, were selected for the planning application Outlining Central Composite Rotational (CCRD), are rice bran concentration, the percentage of inoculum and the percentage of cellulase. To work 2 were investigated variables agitation and temperature in ethanol production in bioreactor 3 liters. For analysis of the experiment of reducing sugar was used DNS method (Miller, 1959), and analysis of the ethanol present in the sample specimens were removed and subjected to Alcolyzer. For the tests performed in the first work the greatest amount of ethanol was obtained at 12 assay which was reached 172.70 grams of ethanol per kilogram of rice bran with 84% efficiency in the experiment. For experiments performed in the second study, with 3 liter reactor the best result is shown in Test 1 reaching 182.52 grams of ethanol per kilogram of rice bran with 89% efficiency. Thus, it was demonstrated that there is considerable potential for the production of ethanol using this raw material. Taking into account that the availability of this raw material is estimated at 1 million tonnes per year, the IRGA, we would have a much ethanol around 35 to 50 million liters per year. Atualmente, existe grande preocupação em relação ao consumo de combustíveis fósseis, bem como um possível esgotamento das tradicionais fontes de produção de matéria-prima, principalmente os derivados de hidrocarbonetos. Paralelamente a isso, os desafios com a preservação do meio ambiente trazem para as discussões questões que envolvem os biocombustíveis e seus meios de obtenção. Isso posto, essa questão ambiental ainda traz grandes preocupações referentes à utilização de matérias primas que exijam menos gastos energéticos, bem como evitar a disputa por terras destinadas à produção de alimentos, o que acaba entrando na pauta das externalidades envolvendo o tema. No caso da produção de etanol de fontes amiláceas, os processos tradicionais ainda apresentam elevados custos de produção associados às enzimas empregadas e à grande demanda energética para a gelatinização do amido com altas temperaturas. Uma alternativa ao processo de hidrólise do amido granular é a utilização de enzimas capazes de processar esses amidos a baixas temperaturas, o que torna desnecessária a gelatinização e reduz o gasto energético, também denominado sacarificação e fermentação simultânea (SSF), apresentando considerável vantagem econômica. O Brasil é um tradicional produtor agrícola, sendo que a produção de arroz é bem expressiva e tem como um dos subprodutos o farelo de arroz. Este subproduto possui baixa valor comercial e é utilizado para extração de óleo, além de funcionar como ingrediente de ração animal e como fertilizante orgânico, estando, portanto, em perfeitas condições para utilização como matéria-prima amilácea para obtenção de etanol. A partir disso, este trabalho visa investigar a utilização e a viabilidade técnica do farelo de arroz, com a utilização de enzimas comerciais. Os dados iniciais para estabelecer os parâmetros de trabalho foram retirados da literatura. Tendo em vista o grande número de variáveis, utilizou-se a metodologia Plackett-Burman, visando verificar os efeitos das principais variáveis e selecionar as que tiveram maior efeito sobre o modelo. Dessa forma para o trabalho 1 em frascos agitados foram selecionadas as seguintes variáveis: concentração de farelo, percentual de inoculo, percentual de água de milho macerada, concentração de farelo de soja, percentual de enzima, tempo de adição de levedura e percentual de celulase. Desse planejamento inicial, entre as variáveis mais significativas e que, consequentemente, foram selecionadas para a aplicação do planejamento Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), estão a concentração de farelo de arroz, o percentual de inoculo e o percentual de celulase. Para o trabalho 2 em biorreator de 3 litros, foram investigadas as variáveis agitação e temperatura na produção de etanol. Para análise do açúcar redutor dos experimento foi utilizado a metodologia de DNS (Miller, 1959), e para análise do etanol presente nos ensaios foram retirados amostras e submetidas ao Alcolyzer. Para os ensaios realizados no primeiro trabalho a maior quantidade de etanol foi de 172,70 gramas de etanol por quilograma de farelo de arroz, com eficiência de 84%. Para os experimentos realizados no segundo trabalho, com reator de 3 L o melhor resultado foi 182,52 gramas de etanol por quilograma de farelo de arroz com eficiência de 89 %.Dessa forma, foi demonstrado que existe um potencial considerável para produção de etanol utilizando esta matériaprima, tendo em vista que há a estimativa de 1 milhão de toneladas por ano, com a possibilidade de produção de 35 a 50 milhões de litros adicionais de etanol por ano.

A peroxidase (CE 1.11.1. X) catalisa a oxidação de uma variedade de substratos orgânicos, tendo o peróxido de hidrogênio ou outros peróxidos orgânicos como moléculas aceptoras. Esta enzima pode ser obtida a partir de vegetais, tecidos e secreções de animais e micro-organismos. Obter esta enzima através de coprodutos da agroindústria possibilita a redução de custos de produção e sua aplicação industrial. O farelo de arroz, um coproduto resultante do beneficiamento do arroz, dispõe de diversas enzimas, as quais incluem as peroxidase, o que o torna uma fonte potencial para obtenção desta. Devido à sua natureza oxidativa, especificidade e atuação em condições moderadas, a peroxidase pode ser aplicada para fins de biorremediação, com destaque para a redução dos níveis de micotoxinas. Estudos na área sugerem que a purificação de peroxidase pode aumentar a sua capacidade de degradar certos substratos, o que torna interessante o estudo de técnicas de purificação possíveis de ampliação de escala, que resultem em maior pureza da enzima e com maior rendimento possível. Assim, este trabalho teve por objetivo purificar a enzima peroxidase de farelo de arroz utilizando cromatografia de troca iônica (CTI) em leito expandido integrado à ultrafiltração (UF), e aplicá-la na redução dos níveis de deoxinivalenol (DON). O trabalho foi dividido em dois artigos, onde o primeiro consistiu em avaliar os principais parâmetros das etapas de adsorção, lavagem e eluição para a purificação de peroxidase por CTI em leito expandido. O uso do tampão acetato de sódio 0,025 mol/L em pH 4,5 e grau de expansão de 2,5 foram as condições definidas para a adsorção de peroxidase em trocador catiônico Streamline SP, apresentando capacidade de adsorção no equilíbrio (q*) de 2,68 U/mL de resina e capacidade dinâmica de adsorção (Q10% ) de 0,19 U/mL de resina. O uso do pH 5,5 na lavagem e a combinação da eluição do tipo degrau em 0,15 mol/L de NaCl e gradiente linear salino de 0,15 a 1 mol/L de NaCl acrescido de CaCl2 0,001 mol/L em tampão acetato de sódio 0,025 mol/L pH 5,5, proporcionaram a purificação da peroxidase em 14,6 vezes com recuperação enzimática de 51,5%. No segundo artigo, foi avaliada a possibilidade de integrar a CTI em leito expandido à UF para purificação de peroxidase, bem como a aplicação da enzima na redução dos níveis de DON em sistema modelo. O uso de membrana de massa molar limite de 10 kDa, temperatura de 10ºC, seis ciclos de diafiltração (DF) e adição de CaCl2 0,004 mol/L à solução dialfiltrante resultou nos valores de fator de purificação e recuperação enzimática de 4,4 vezes e 79,4%, respectivamente. O processo global integrando duas técnicas resultou na purificação da peroxidase em 75,1 vezes e recuperação enzimática de 22,8%. O perfil eletroforético da peroxidase purificada revelou duas possíveis isoenzimas de massa molecular de 35,6 kDa e 65,4 kDa. A aplicação da peroxidase purificada por CTI em leito expandido integrado à UF resultou na redução em 81,7% nos níveis de DON, ainda que utilizando baixa atividade enzimática no meio reacional (0,01 U/mL). Peroxidases (EC 1.11.1.X) are enzymes whose main function is to catalyze the oxidation of a wide range of organic substrates by either H2O2 or organic peroxides as terminal oxidants. They are widely found in plants, animal tissues and secretions, and microorganisms. Obtaining peroxidases from by-products of agro-industry enables production costs reduction and their industrial application. Rice bran, a by-product of the polishing of rice grain, is a potential source for obtaining peroxidases because it contains various enzymatic systems that use these enzymes. Due to the oxidative nature, substrate specificity and capacity to catalyze in mild conditions, peroxidases are useful for bioremediation applications, especially for reducing mycotoxins levels. Besides that, studies suggest that peroxidase purification can improve certain substrate degradation, which makes interesting to study purification techniques that result in a product with purity and yield as high as possible. Thus, the goal of this work was the purification of peroxidase from rice bran by ion exchange chromatography (IEC) in expanded bed mode integrated to ultrafiltration (UF), and enzyme application in deoxynivalenol (DON) levels reduction. In first article, the main parameters of adsorption, washing and elution steps for peroxidase purification by IEC in expanded bed mode were evaluated. The use of 0.025 mol/L sodium acetate buffer pH 4.5 and expansion degree of 2.5 proved the most suitable conditions for peroxidase adsorption in Streamline SP cation exchanger, showing adsorption capacity in equilibrium (q*) of 2.68 U/mL resin and dynamic binding capacity (Q10%) of 0.18 U/mL resin. The highest process efficiency was observed using pH 5.5 in washing and elution steps, as well as the elution in step-wise mode with 0.15 mol/L NaCl coupled to linear gradient mode from 0.15 to 1 mol/L NaCl increased with 0.001 mo/L CaCl2 in 0.025 mol/L sodium acetate buffer pH 5.5, which resulted in a purification factor of 14.6-fold with enzymatic recovery of 51.5%. In second article, the possibility of integrating IEC in expanded bed mode to UF for peroxidase purification was evaluated, as well as enzyme application in reducing DON levels in model system. The use of molecular mass cut-off membrane of 10 kDa, temperature of 10ºC, six cycles of diafiltration (DF) and adding 0.004 mol/L CaCl2 in DF solution promoted the enzyme purification in 4.4-fold and enzymatic recovery of 79.4%. The global purification process integrating two techniques resulted in the peroxidase purification in 75.1-fold with an enzymatic recovery of 22.8%. Electrophoretic profile of purified peroxidase showed two possible isoenzymes with molecular mass of 36.5 kDa and 65.4 kDa. Purified peroxidase application for IEC in expanded mode integrated to UF resulted in the reduction of 81.7% in DON levels, even using low enzyme activity in reaction system (0.01 U/mL).

Esta dissertação é composta por 5 artigos. CNPq INTRODUÇÃO E OBJETIVOS: O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo e durante o seu beneficiamento, obtém-se o farelo que representa cerca de 8% do peso total do grão. O farelo de arroz desengordurado contém aproximadamente 15% de proteínas de alto valor nutricional. As técnicas de extração permitem além de extrair, selecionar e separar e determinadas substâncias. A extração das proteínas do farelo de arroz em meio alcalino é muito utilizada porque neste pH sua solubilidade é máxima e há a ruptura das paredes celulares. Podem ser usados métodos mecânicos e não mecânicos. A agitação mecânica com a movimentação de líquidos por meio de impulsores giratórios auxilia no rompimento das paredes celulares durante processos de extração. A extração assistida por ultrassom (EAU) utiliza frequências acima de 20 kHz para gerar cavitação em meios líquidos, que nada mais é que o colapso de microbolhas de gás e vapor que ocorre quando as mudanças de pressão no meio são grandes o suficiente, para literalmente dilacerá-lo sob a influência do ultrassom. Com este colapso, há o rompimento celular e a transferência de massa para o meio. Um concentrado de proteína do farelo de arroz (CPFA) deve ter boa solubilidade, propriedades funcionais apropriadas, características organolépticas aceitáveis para serem utilizados como um ingrediente alimentar, e possuir aminoácidos essenciais. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos do pH, temperatura, velocidade da agitação, tempo de agitação, tempo em banho ultrassônico e amplitude da potência na extração das proteínas do farelo de arroz, além de analisar a cor, funcionalidade do CPFA (capacidade de absorção de água e óleo, formação de espuma, estabilidade da espuma, capacidade emulsificante, estabilidade da emulsão e formação de gel), solubilidade, perfil de aminoácidos e sua aceitabilidade quando aplicado em suco de caju. MÉTODOS ─ Verificou-se o rendimento proteico em três tipos de extração alcalina: agitação, banho ultrassônico a 37 kHz e banho ultrassônico a 80 kHz. Numa primeira etapa, aplicou-se o planejamento fatorial fracionário 24-1 (com dois níveis, três repetições no ponto central), totalizando 11 ensaios, tendo como variáveis independentes para a extração com agitação: pH, tempo de agitação (min), velocidade da agitação (rpm) e temperatura (ºC), e para a extração em banho de ultrassom (37 e 80 kHz): pH, tempo de ultrassom (min), temperatura (ºC) e amplitude da potência (%). Na segunda etapa, as variáveis com efeitos significativos (p < 0,05) de cada tipo de extração foram submetidas ao Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 22 (quatro pontos axiais, três repetições no ponto central), totalizando 11 ensaios. As variáveis dependentes, resposta experimental e predita, foram expressas em g.100 mL-1 de extrato ± desvio padrão médio. Os efeitos foram validados pela Análise de Variância, por meio do software Statistica 8.0, sendo considerada a melhor condição de extração aquela com maior teor proteico e desta, obtido o concentrado. O teor de proteína bruta foi determinado por Kjeldahl e multiplicado por 5,95, e o rendimento, razão do conteúdo total da proteína no farelo de arroz pelo encontrado no CPFA. A cor do concentrado extraído por agitação e por ultrassom foi verificada por colorimetria instrumental e deste último método de extração, determinou-se a composição centesimal (%), minerais (µg.g-1), proteínas solúveis (%), capacidade de absorção de água e óleo (g de água.g-1 de amostra; g de óleo.g-1 de amostra), capacidade de formação de espuma (%), estabilidade da espuma (%), capacidade emulsificante (%), estabilidade da emulsão (%) e capacidade de formar gel, perfil de aminoácidos (g.100 g-1). A aplicabilidade foi verificada por avaliação sensorial de suco de caju (ordenação por preferência e aceitabilidade dos atributos: sabor, cor, aroma e impressão global). PRINCIPAIS RESULTADOS ─ A resposta ótima na extração alcalina com acompanhamento de agitação foi do teor de proteína de 48,53 % (b.s.), em pH 10, velocidade de agitação de 80 rpm, tempo de agitação de 300 min e temperatura de 45 ºC, representando o rendimento de 34,51% na extração. A interação entre as variáveis independentes pH, tempo de agitação e temperatura promoveram efeitos favoráveis para a técnica de extração das proteínas, enquanto que a velocidade de agitação não interfere de modo significativo. O planejamento experimental utilizado foi adequado para estudar os efeitos da associação da agitação mecânica ao processo de extração alcalina das proteínas do farelo de arroz. Nessas condições, o CPFA obtido apresentou forma de pó fino e textura aveludada, com valores de L* de 78,29 ± 0,95, a* -4,97 ± 0,05 e b* 16,51 ± 0,10 para a medida instrumental de cor. Quando se avaliou a extração alcalina associada ao banho ultrassônico, comparou-se o desempenho das frequências de 37 e 80 kHz, comprovou-se que na menor frequência houve maior extração. No ensaio com maior rendimento obteve-se um concentrado proteico com teor de proteína de 83,36% (b.s.), quando utilizado o pH 10, 30 min de ultrassom, 100% de amplitude da potência (30ºC) representando um rendimento de 4,74 % na extração. Portanto, a extração assistida pode ultrassom ser utilizada como um método alternativo para extrair proteínas do farelo de arroz, reduzindo o tempo de extração e consumindo menos energia. A EAU é uma técnica promissora e avançada para a extração de substâncias de interesse alimentar, oferecendo potencial para o desenvolvimento de novos produtos. O CPFA apresentou-se na forma cristalina com valores de L* de 60,42 ± 2,15, a* -1,31 ± 0,53 e b* 20,29 ± 1,39 para a medida instrumental de cor, observou-se menor solubilidade em pH 2, 3, 4 e 5, e maior solubilidade na faixa de pH 6 a 10. A capacidade de absorção de água e de óleo de 1,04 ± 0,07 g.g-1, e 11,75 ± 0,67 g.g-1, respectivamente, superior ao da referência Albumina Bovina Sérica (BSA). A maior quantidade de espuma formada ocorreu em pH 4 e 8 (41,17% ± 2,30; 48,47% ± 1,15) e menor em pH 6 (9,96% ± 0,00), porém a estabilidade das espumas formadas foi baixa em todos os pHs, e em ambos os casos, a BSA apresentou característica espumante superior. CPFA apresentou boa capacidade emulsificante em pH 2, 4, 6 e 8 (56,20% ± 5,39; 66,19% ± 6,57; 67,86% ± 0,19; 72,92% ± 2,95) comparáveis a BSA, mas emulsões menos estáveis em pH 2 (32,50% ± 3,54). Em temperatura de 30 ºC e 8 ºC, o CPFA apresentou baixa capacidade geleificante, com um gel frágil e pouco consistente. O perfil de aminoácidos do CPFA indicou a presença de ácido glutâmico, glicina, histidina, arginina, treonina, valina, metionina, isoleucina, leucina, fenilalanina e lisina, essenciais para a síntese das proteínas. O desempenho sensorial do CPFA foi avaliado em formulações de suco de caju adoçado contendo 0,1%; 0,3% e 0,5% de CPFA e ordenadas de acordo com a preferência de 60 provadores não treinados. Constatou-se que não houve diferença significativa entre as amostras (p > 0,05). Em função deste resultado, um teste de aceitação foi aplicado a 64 provadores não treinados, utilizando uma fórmula de suco de caju adoçado adicionada de 0,5% de CPFA e a Controle (sem CPFA). Verificou-se que houve diferença significativa (p < 0,05) entre as amostras nos atributos cor, sabor, aroma e impressão global. Os provadores gostaram moderadamente do Controle, mas foram indiferentes a fórmula com 0,5% de CPFA, uma vez que acentuou as características sensoriais do arroz ao suco de caju. O CPFA apresentou excelentes propriedades funcionais que o tornam um ingrediente promissor para a indústria alimentícia. INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Rice is the cereal most consumed in the world and during the processing, it is obtained the rice bran which represents 8% of the total weight of the grain. The defatted rice bran contains approximately 15% of protein of high nutritional value. The extraction techniques permit besides to extract, also to select and to separate substances. The extraction of rice bran proteins by alkaline medium is often used because they reach the maximum solubility in the pH and to assist in rupture of cell walls of a food. Mechanical and non-mechanical methods may be used. Mechanical stirring with the movement of liquid through rotating impellers assists in the disruption of the cell walls during extraction processes. The extraction assisted by the ultrasound (EAU) uses frequencies above 20 kHz to generate cavitation in liquids, which is the collapse of microbubbles of gas and vapor that occurs when the pressure changes in the middle are large enough to literally lacerate it under the influence of ultrasound. With this collapse, there is the cell disruption and the mass transfer to the environment. A rice bran protein concentrate (RBPC) should have good solubility, appropriate functional properties, acceptable sensory characteristics to be used as a food ingredient e to have essential amino acids. The objectives of this study were evaluate the effects of pH, temperature, speed of stirring, stirring time, time in ultrasonic bath and amplitude of the power in the extraction of rice bran protein, and analyzing the color, RBPC functionality (water and oil retention capacity, foaming, foam stability, emulsifying capacity, emulsion stability and gel formation), solubility, amino acid profile and its acceptability when applied in cashew juice. METHODS ─ It was verified the protein yield in three types of alkaline extraction: agitation, ultrasonic bath at 37 kHz and ultrasonic bath at 80 kHz. As a first step, it was applied the Fractional Factorial Planning 24-1 (with two levels, three replicates in the central point), totaling 11 trials, with the independent variables for extraction with stirring: pH, agitation time (min), speed stirring (rpm) and temperature (°C) and for the extraction in an ultrasound bath (37 and 80 kHz): pH, ultrasound time (min) temperature (°C) and power range (%). In the second stage, the variables with significant effects (p < 0.05) of each type of extraction were subjected to Design Central Composite Rotational (DCCR) 22 (four axial points, three repetitions at the central point), totaling 11 trials. The dependent variables, the experimental and predicted response were expressed in g.100 mL-1 extract ± average standard deviation. The effects were validated by analysis of variance, using software Statistica 8.0, being considered the best extraction condition one with the highest protein content and thus, obtained the concentrate. The crude protein content was determined by Kjeldahl and multiplied by 5.95. The yield was calculated as the ratio of the total content of protein in rice bran by the one found in the RBPC. The color of the concentrate extracted by stirring and by ultrasound was checked by instrumental colorimetry and from the latter extraction method, it was determined the chemical composition (%), minerals (μg.g-1), soluble protein (%), water and oil retention capacity (g water.g-1 sample; g oil.g-1 sample), foaming capacity (%), foam stability (%), emulsifying capacity (%), stability of emulsion (%), ability to form gel and amino acid profile (g.100 g-1). The applicability was checked by sensory evaluation of cashew juice (preference and acceptability of attributes as taste, color, smell and global impression). MAIN RESULTS ─ The optimal response in the alkaline extraction with monitoring of stirring was of 48.53% protein (DB), at pH 10, stirring speed of 80 rpm, stirring time of 300 min and temperature of 45 °C, representing the yield of 34.51% in extraction. The interaction between the independent variables as pH, stirring time and temperature promoted favorable effects on protein extraction technique while the stirring speed does not interfere significantly. The experimental planning used was adequate to study the effects of the combination of mechanical stirring to alkaline extraction process of rice bran protein. Under these conditions, RBPC obtained presented as a fine powder and velvety texture, with values of L* 78.29 ± 0.95, a* -4.97 ± 0.05 and b* 16.51 ± 0.10 for the instrumental color measurement. When assessing the alkaline extraction associated with the ultrasonic bath, it was compared the performance of the frequencies of 37 and 80 kHz, and it was proved that the lower frequencies have shown higher extraction. In the test with increased yield obtained a protein concentrate with a protein content of 83.36% (DB), when used pH 10, 30 min of ultrasound, 100% power range (30 °C), representing a yield of 4,74% extraction. Therefore, the UAE can be used as an alternative method for extracting rice bran protein, reducing the extraction time and consuming less power. UAE is a promising and advanced technique for extracting substances from food interest, offering potential for the development of new products. The RBPC presented in the crystalline form with values L* 60.42 ± 2.15, a* -1.31 ± 0.53 and b*20.29 ± 1.39 for instrumental measurement of color. It was observed a lower solubility at pH 2, 3, 4 and 5, but greater solubility in the pH range 6 to 10. The water and oil absorption capacity was 1.04 ± 0.07 g.g-1 and 11.75% ± 0.67 g.g-1, respectively, higher to reference Bovine Serum Albumin (BSA). The greater amount of foam was formed in pH 4 and 8 (41.17% ± 2.30, 48.47% ± 1.15) and lower at pH 6 (9.96% ± 0.00), but the stability of the formed foam was low at all pHs and in both cases, and BSA showed higher foaming characteristics. RBPC showed good emulsifying capacity at pH 2, 4, 6 and 8 (56.20% ± 5.39, 66.19% ± 6.57, 67.86% ± 0.19, 72.92% ± 2.95) comparable to BSA, but less stable emulsions at pH 2 (32.50% ± 3.54). In temperature of 30 °C and 8 °C, the RBPC showed low gelling capacity with a fragile gel and little consistent. The amino acid profile of the RBPC presented good amounts of glutamic acid, glycine, histidine, arginine, threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, phenylalanine and lysine, essential for protein synthesis. The sensory performance of the RBPC was evaluated in formulations of sweetened cashew juice containing 0.1%; 0.3% and 0.5% RBPC and ordered according to the preference of 60 untrained panelists. It was observed that there was no significant difference between the samples (p > 0.05). Due to this result, an acceptance test was applied to 64 untrained panelists using a formula of sweetened cashew juice added with 0.5% of RBPC and the control formula (without RBPC). It was found that there was a significant difference (p < 0.05) between samples in attributes as taste, color, smell and overall impression. Tasters liked moderately the control formula, but were indifferent to the formula with 0.5% RBPC because the sensory characteristics of the rice were accentuated. The RBPC presented excellent functional properties that make it a promising ingredient for the food industry.

Dissertação composta por 4 artigos. Fundação Araucária; CAPES INTRODUÇÃO E OBJETIVOS ─ O arroz está entre os cereais mais consumidos no mundo, gerando no seu beneficiamento, o farelo de arroz, subproduto oriundo da etapa de descascamento. Atualmente, o farelo é utilizado somente para extração de óleo e o farelo desengordurado, na produção de ração animal. A fabricação de vinagre proporciona um meio de utilização deste coproduto subutilizado dos estabelecimentos industriais, portanto, o desenvolvimento de processos que agreguem valor ao farelo de arroz, tal como a possibilidade de sua utilização em processos fermentativos como a produção de vinagre, apresenta-se como uma alternativa de valoração deste coproduto da agroindústria. Este apresenta elevado potencial nutritivo e antioxidante, devido a presença de proteínas (15 %), carboidratos (47 %), e ácido fítico (6 %) em concentrações consideráveis. O ácido fítico é objetivo de estudo em diferentes áreas, como na ciência de alimentos: conservante e antioxidante de metais, e na saúde humana, com atividade anticancerígena, no tratamento da diabetes, cálculo renal e doença de Parkinson. Para que o farelo de arroz desengordurado (FAD) possa ser aplicado como substrato para processos fermentativos, é necessária uma etapa de hidrólise prévia, para a quebra dos carboidratos complexos. Uma vez realizada a hidrólise realiza-se uma dupla fermentação: o substrato é consumido pelas leveduras na etapa de fermentação alcoólica, produzindo-se etanol para a posterior acetificação (fermentação acética). Dentre as etapas de beneficiamento do vinagre, a clarificação é a etapa que objetiva eliminar todas as substâncias em suspensão e outras em dissolução existentes na bebida, para torná-la límpida e cristalina. Um clarificante amplamente utilizado é a bentonita, sendo empregada com eficiência na clarificação de vinho branco e na indústria vinagreira, principalmente para eliminar a turvação proteica. Tendo em vista estas considerações, o objetivo deste trabalho foi a obtenção de vinagre de FAD por fermentação submersa, a avaliação da sua atividade antioxidante, bem como a avaliação da etapa de clarificação e a análise sensorial do vinagre obtido. MÉTODOS ─ O FAD foi moído e hidrolisado enzimaticamente, utilizando-se três enzimas comerciais: protease (ALCALASE 2.4 L) -amilase termoestável (TERMAMYL 2X) e amiloglucosidase (AMG 300L). Após a centrifugação do meio hidrolisado o sobrenadante foi submetido à fermentação alcoólica com um cultivo puro de Saccharomyces cerevisiae (Safinstant®), em erlenmeyers de 3L, contendo 1,5 L de meio hidrolisado, com pH ajustado em 5,0 e com 5,0 % (m/v) de inóculo. A incubação foi realizada sob condições estacionárias a 30 °C, durante 48 h. Posteriormente, o vinho, com 3,620,23 % de etanol (produto obtido da fermentação alcoólica) foi centrifugado e congelado para ser utilizado na fermentação acética, em um fermentador de bancada. As condições utilizadas para ativação das bactérias acéticas foram: 30 °C, fluxo de aeração de 0,25 VVM (volume de ar/volume de mosto x minuto) e agitação de 300 rpm. O inóculo utilizado foi uma cultura mista não pasteurizada com aproximadamente 8 % de ácico acético, cedido pela empresa Chemim Alimentos, na proporção de 1,5:1,0 do vinho base, acrescido de 1,0 g·L-1 de Acetozyn (mistura de sais inorgânicos, açúcares, extratos vegetais, aminoácidos e vitaminas, grau alimentício), para o fornecimento dos nutrientes necessários para as bactérias acéticas. Durante a fermentação acética foi realizada a coleta de amostras, a cada oito horas, para o acompanhamento da acidez (teor de ácido acético) e teor alcoólico. A finalização do processo de acetificação ocorreu quando o vinagre atingiu teor alcoólico próximo a 0,5 %. Ao término da acetificação o vinagre foi clarificado, filtrado à vácuo e pasteurizado a 65 ºC por 30 minutos. A fermentação acética foi avaliada segundo o rendimento e produtividade do processo. Na etapa de otimização da fermentação acética utilizou-se um Planejamento Fatorial Completo (PFC) (22 com 3 repetições no ponto central, totalizando 7 ensaios) para avaliar a influência da agitação (100 a 500 rpm) e aeração (0,25 a 1,0 VVM) sobre o rendimento estequiométrico e o rendimento CT (concentração total - soma da concentração de etanol e de ácido acético). Posteriormente foram realizadas as análises para caracterização do vinagre (acidez total, teor alcoólico, extrato seco reduzido e cinzas) e a determinação da atividade antioxidante (método DPPH• e ABTS+). Na etapa de estudo da clarificação do vinagre, foram aplicados dois DCCR’s para avaliar a influência da concentração do clarificante (bentonita) e do tempo de processo sobre a cor do fermentado acético (parâmetros L*, a* e b*). O vinagre também foi avaliado sensorialmente por 112 julgadores não treinados, pelo método de Escala Hedônica de 9 pontos e pelo Teste de Ordenação de Preferência. PRINCIPAIS RESULTADOS ─ Foi possível obter o vinagre de FAD sendo que o rendimento obtido pela concentração total (CT), variou de 74,21,1,96 % a 97,600,67 %. Na otimização do processo da fermentação acética, ambas variáveis exerceram efeito positivo sobre as respostas, dentro da faixa estudada. Para a atividade antioxidante, o método de DPPH• resultou em EC50 = 10,62±1,42 µg·mL-1, que corresponde a amostra necessária para reduzir em 50 % a concentração inicial do radical DPPH•. Para o método ABTS+ o vinagre resultou em 0,010±0,001 mM Trolox/mL. A etapa de clarificação do vinagre de FAD foi otimizada nas condições de 30 a 48 h para o tempo de processo e 2 a 3,5% para a concentração de bentonita, faixa onde se obteve a melhor resposta para o parâmetro L* (luminosidade). Na valiação sensorial os atributos avaliados foram: cor (6,34), consistência (6,81), aroma (5,41), sabor (5,30) e avaliação global (5,74) e o índice de aceitabilidade das três amostras ficaram próximas: 77,8 %; 70,6 % e 63,8 % (dois vinagres comerciais e o vinagre de FAD, respectivamente). Em relação às análises físico-químicas realizadas com o vinagre não clarificado e clarificado, observaram-se diferenças siginificativas entre os ensaios (p 4,0 g de ácido acético·100 mL-1; extrato seco reduzido > 7,0 g∙L-1; com exceção do teor de cinzas, que deve ficar entre 1 a 5 g∙L-1, fato que pode ser explicado devido a matéria-prima utilizada (farelo de arroz desengordurado) que possui alto teor de cinzas. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO ─ De acordo com os resultados obtidos foi possível constatar que o farelo de arroz desengordurado pode ser utilizado como substrato em processos fermentativos submersos, neste caso, para obter vinagre. O processo de fermentação submersa foi eficiente no que diz respeito a conversão do etanol a ácido acético (74,211,96 % a 97,600,67 %) durante as onze repetições do processo (30 ºC, 300 rpm, 0,25 VVM), indicando que as perdas por evaporação ou superoxidação durante a acetificação foram baixas. Nos resultados obtidos no DCCR aplicado para otimização do processo de acetificação, foi possível observar o efeito positivo das duas variáveis (aeração e agitação) sobre as respostas (rendimento estequiométrico e rendimento CT), dentro da faixa estudada. O rendimento estequiométrico (79,977,97 %) e rendimento CT (100,501,27 %) apresentaram resultados superiores onde a aeração e agitação estavam em 1,0 VVM e 500 rpm, respectivamente. Em relação a atividade antioxidante o resultado (EC50 = 10,62±1,42 µg·mL-1) foi satisfatório para o método DPPH•, sendo inferior a valores encontrados na literatura, ou seja, apresentou maior atividade antioxidante. Por outro lado, para o método ABTS+, o resultado encontrado (0,010 mM Trolox/mL) não foi satisfatório, sendo inferior (menor atividade antioxidante) a outros vinagres analisados por esta metodologia. A partir do farelo desengordurado de arroz foi possível produzir vinagre com importante capacidade antioxidante, confirmada pelo método de DPPH• e pela presença de ácido fitico, o que o torna um produto com propriedades funcionais. Somado a isso há que se avaliar seus atributos sensoriais, de modo a melhorá-las e garantir maior aceitabilidade pelos consumidores, visto que a aceitabilidade do vinagre de FAD ficou abaixo da recomendada, contudo semelhante ao dos vinagres comerciais avaliados. Para a etapa da clarificação foi possível determinar uma faixa ótima para as variáveis estudadas (concentração de clarificante e tempo de processo), visando o acréscimo da luminosidade (L*). INTRODUCTION AND AIMS ─ Rice is one of the most consumed cereal in the world. The processing results in rice bran, a byproduct derived from the stripping step. Currently, the bran is only used for oil extraction; the defatted bran is generally used in animal feed production. The manufacturing of vinegar provides a means of using raw materials underutilized in industrial establishments, therefore, the development of process that add value to rice bran, as the possibility of use as substrate in fermentation process, like the vinegar production, is an alternative to increase the applications of this agro-industrial residue, which has a high nutritional and antioxidant potential due to the presence of proteins (15 %), carbohydrates (47 %) and phytic acid (6 %) in considerable concentrations. Phytic acid is a current research topic of studies in different fields such as in food preservation, antioxidant metals and human health, with anticancer activity, in the treatment of diabetes, renal calculus and Parkinson's disease. The defatted rice bran (DRB) can be applied as substrate for fermentation processes, but a preliminary step of hydrolysis is necessary to convert complex carbohydrates into fermentable sugars. After the hydrolysis, a double fermentation is performed: the substrate is consumed by yeasts in the alcoholic fermentation step, producing ethanol for the subsequent acetification (acetic fermentation). Among the steps of the vinegar processing, clarification aims to eliminate all substances suspended in solution, to make it clear. Bentonite is a widely used clarifier, being efficiently used in the clarification of white wine and vinegar industry, mainly to eliminate the protein turbidity. In view of these considerations, the aim of this study was to obtain DRB vinegar by submerged fermentation, the evaluation of its antioxidant activity, the optimization of clarification step and sensory analysis of obtained vinegar. METHODS ─The DRB was ground and hydrolyzed enzymatically, using three commercial enzymes: protease (ALCALASE 2.4L), α-amylase (TERMAMYL 2X) and amyloglucosidase (AMG 300L). After centrifugation of the hydrolysed medium, the supernatant was submitted to alcoholic fermentation with a culture of Saccharomyces cerevisiae (Saf-instant®), in a 3L erlenmeyer flasks containing 1.5 L of hydrolysed medium, pH adjusted 5.0, and 5.0 % (w/v) inoculum. The incubation was carried out under stationary conditions at 30 °C for 48 h. Subsequently, the wine (product of alcoholic fermentation) with 3.62±0.23 % of ethanol was centrifuged and frozen for use in the acetic fermentation, in a bench fermentor. The conditions used for activation of acetic bacteria were: 30 °C, aeration flow of 0.25 VVM (volume of air / volume of medium x minute) and agitation of 300 rpm. The inoculum used was the strong alcohol vinegar, assigned by the company Chemim Foods at the ratio of 1.5:1.0 of the base wine, plus 1.0 g·L-1 of Acetozyn (mixture of inorganic salts, sugars, plant extracts, amino acids and vitamins, food grade) for the supply of nutrients necessary for acetic bacteria. During acetic fermentation sample collection was carried out every eight hours for monitoring the acidity (acetic acid content) and alcohol content. The end of acetification process occurred when the alcohol content reached close to 0.5 %. Upon completion of the acetification, the vinegar was clarified by vacuum filtered and pasteurized at 65 °C for 30 minutes. The acetic fermentation was evaluated according to the performance and process productivity. In the optimization stage of acetic fermentation, a Full Factorial design (FFD) (22 with 3 central points, 7 runs) was applied to evaluate the influence of agitation (100-500 rpm) and aeration (0.25 to 1.0 VVM) over the stoichiometric yield and TC yield (TC - sum of the concentration of ethanol and acetic acid). The characterization of the vinegar was performed by determinations of total acidity, alcohol content, total solids and ash); the antioxidant activity was made by DPPH• and ABTS+ methods. To optimize the clarification step of the DRB vinegar, two Central Composite Rotatable Designs (CCRD) were applied to evaluate the influence of the concentration of clarifying agent (bentonite) and time of process under the vinegar color parameters (L*, a*, b*). The DRB vinegar and two other commercial rice vinegars was also evaluated by sensorial analysis using the Hedonic Scale method (nine points) and Preference Ranking Test with 112 judges not trained. MAIN RESULTS─The yield obtained by the total concentration (TC) for DRB vinegar ranged from 74.21±1.96 % to 97.60±0.67 %. In the optimization of acetic fermentation step, both variables had a positive effect on the answers within the range studied. To the antioxidant activity, the DPPH• method resulted in EC50 = 10.62±1.42 µg·ml-1, which corresponding to the sample required to reduce by 50 % the initial concentration of DPPH• radical. The ABTS+ method resulted in 0.010±0.001 mM Trolox/ml. The step of DRB vinegar clarification was optimized in the follow conditions: 30-48 hours to time of process, and 2 to 3.5 % for the concentration of bentonite, where was obtained higher values for L* (lightness). In relation to the physical-chemical analyzes with the non-clarified and clarified vinegar was observed significant differences between the trials (p4.0 g of acetic acid·100 ml-1; reduced dry extract>7.0 g∙L-1; with the exception of ash content, which should be between 1-5 g∙L-1, which can be explained by the raw material used(defatted rice bran) that has a high ash content. DISCUSSION AND CONCLUSION─According to the results obtained it was concluded that the defatted rice bran can be used as a substrate in submerged fermentation processes, in this case, to obtain vinegar. The submerged fermentation was efficient regarding the conversion of ethanol to acetic acid (74.21±1.96 % to 97.60±0.67 %) during the eleven process repetitions (30 ºC, 300 rpm, 0.25 VVM), indicating that losses by evaporation or super oxidation during the process acetification were low. By the results of CCRD applied to optimize the step of acetic fermentation it was observed positive effects of the two variables (aeration and agitation) on the answers (stoichiometric yield and TC yield), within the range studied. The stoichiometric yield (79.97±7.97 %) and CT yield (100.50±1.27 %) showed superior results where the aeration and agitation were 1.0 VVM and 500 rpm, respectively. About the antioxidant activity the result (EC50 = 10.62±1.42 µg·ml-1) was satisfactory for the DPPH• method, because it lower than the values found in the literature, ie, showed higher antioxidant activity. On the other hand, for the ABTS+ method the result found (0.010 mM Trolox/mL) was not satisfactory, because has less antioxidant activity compared with other vinegars analysed by this method. From the defatted rice bran it was possible to produce vinegar with important antioxidant activity, as confirmed by DPPH• method and by the presence of phytic acid, which makes a product with functional properties. Added to this it is necessary to evaluate their sensory attributes in order to improve them and ensure the highest consumer acceptability, since the acceptability of DRB vinegar was below the recommended, however similar to the assessed commercial vinegars. In the step of clarification was possible to determine an optimum range for the variables studied (bentonite concentration and time of process), to increase the brightness (L*). 5000

The rice bran is obtained from the polishing of husked rice to produce white rice and, despite its high content of protein and vitamin, this by product is still almost entirely used to animal nutrition and less used by the food industry. Due to the large amount of bran produced, there is a big effort to increase the oxidative stability of this material. The aim of this study was to evaluate the stability of rice bran on the known conditions of humidity and temperature and then, propose a procedure for its stabilization, affordable and easily applicable. Therefore, various treatments were employed, such as physical processes (pelleting and irradiation), synthetic antioxidants as well as natural antioxidants. The rice bran was stored for 90 days and analyzed for its chemical composition, acidity and peroxide value. The values of acidity and peroxide value were similar to those found in the literature. The acidity and peroxide value increased during the storage time for almost all treatment combinations. The start and final acidity values of rice bran treated with natural and chemical antioxidants were higher than those obtained from physical processes. The lowest initial acidity values were 7.10, 6.09, and 4.36% for natural antioxidants, chemical antioxidants and physical processes, respectively. The highest total acidity value was observed for natural antioxidants (17.58%) and the lowest, for the treatment with chemical antioxidants combined with pelleting (9.12%). The results indicated that the stabilization of rice bran is affected by environmental conditions such as temperature, relative humidity, and storage time. The chemical composition of rice bran is affected by rice origin, species, harvest period, processing and type of soil. Irradiation and pelleting processes proved to be satisfactory and efficient for the oxidative stabilization of the rice bran in the food industry. O farelo é proveniente do polimento do arroz descascado para produzir o arroz branco e, apesar do elevado conteúdo proteico e vitamínico, este subproduto ainda é quase totalmente utilizado em formulações para alimentação de animais, especialmente suínos e ruminantes, sendo pouco utilizado na indústria de alimentos. Devido à grande quantidade de farelo produzido, existe um grande esforço para aumentar a sua estabilidade oxidativa. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a estabilidade do farelo de arroz integral diante de condições conhecidas de umidade e temperatura e, então, propor um procedimento para a estabilização do farelo de arroz, acessível e facilmente aplicável. Para tanto, diferentes tratamentos foram empregados, utilizando processos físicos (irradiação e peletização) e antioxidantes sintéticos e de origem natural. Os farelos de arroz foram armazenados por 90 dias e analisados quanto à composição centesimal, acidez e índice de peróxidos. Os valores de acidez e peróxidos foram semelhantes aos encontrados na literatura para farelo de arroz. A acidez e o índice de peróxidos aumentaram durante o tempo de armazenamento em praticamente todas as combinações de tratamentos. Os valores inicial e final de acidez com antioxidantes naturais e químicos foram mais elevados do que com os processos físicos. O menor valor inicial de acidez para os tratamentos com antioxidantes naturais foi 7,10%, para os antioxidantes químicos foi 6,09% e para os processos físicos foi 4,36%. O maior valor final de acidez foi obtido para os tratamentos com antioxidantes naturais (17,58%), e o menor, para o tratamento com peletização associada a antioxidantes químicos (9,12%). Os resultados indicaram que a estabilização do FAI é afetada pelas condições ambientais na qual ele é beneficiado, principalmente pela temperatura, umidade relativa e tempo de armazenamento do FAI. A composição centesimal do FAI sofre interferência direta da origem do arroz, espécie, período da colheita, tipo de beneficiamento e tipo de solo no qual o arroz é produzido. A irradiação e a peletização atendem de forma satisfatória a indústria de alimentos para a estabilização oxidativa do FAI.

Mestrado em Engenharia Alimentar - Instituto Superior de Agronomia Currently, with the technologies development, the number of diagnosed cases of celiac patients has increased. However the prices of gluten-free foods are still high compared with equivalent products to the non-celiac population. Thus, there is a need to create products with the same purpose, using the rice industry byproducts, like bran and rice flour. This way the products could be presented with lowest prices to consumers. The development of gluten-free products is a technological challenge, because of the absence of gluten, which means that the forming structure must be achieved in an alternative way, namely by the incorporation of other ingredients and/or processing steps. Throughout the work was done fresh pasta and mixtures of gluten-free development like crackers, pizza crust and bread, using byproducts from the rice industry, including flour and bran rice, with the main objective of study the impact of particle size bran in their technological and sensory characteristics. Sensory analysis was the starting point to know the preference between the developed formulations with different rice bran particle size in order to achieve products with rheological characteristics as similar as possible to identical products with gluten. The developed products were featured in physical, chemical and sensory terms, through spread ratio, water activity, color, cooking quality parameters, texture, rheology and nutritional value. The bran incorporation originated products with technological and sensory characteristics most desirable

Mestrado em Engenharia Alimentar - Instituto Superior de Agronomia The present work aims to assess the impact of rice bran ingestion, one of the by-products still undervalued by Rice Industry on preventing diseases, in particular to evaluate the in vivo administration of two rice bran stabilized and defatted doses. Thus, rodent animal testing/experiments to evaluate possible initial signs of toxicity were made, as well as the evaluation of the effect of ingestion on cholesterol levels and the antioxidant and anti-inflammatory effect of ingested rice bran. These studies revealed that a single administration of bran is not associated with macroscopic or microscopic toxicity signs and it is not possible to establish a effect relation with plasmatic cholesterol levels. However, the repeated ingestion of rice bran may be associated with changes in plasmatic cholesterol levels but it needs further confirmation studies. Nevertheless it was possible to observe that defatted rice bran shows toxicity signs. The study of the antioxidant effect of rice bran did not present relevant conclusions but it was possible to observe that the rice bran ingestion has no beneficial effect on protecting the stress induced by ethanol. As for anti-inflammatory activity for lower doses of the two types of bran tested, it was observed inhibition of the edema although not statistically different from higher doses

Mestrado em Engenharia Alimentar - Instituto Superior de Agronomia Currently, due to the increasing number of gluten intolerant people, the market for gluten-free products has progressed, however, the products are mostly imported and present highly priced. The main objective of this work was the development of gluten-free baking mixes from the by-products of rice industry. A base formulation was produced, based on several recipes, which was subsequently improved with the addition of fresh and powdered egg. Tests were performed in terms of rheology and texture of the dough, the internal structure and texture of the breads, color and aw (water activity) of the crumbles and expandability of the dough throughout the fermentation (over-run percentage). It was found that the formulation with the addition of egg powder presented a stronger dough, with greater structure, than an existing market mix. This formulation compared to the formulations with fresh egg added and egg free, showed better internal structure, lower firmness over forty-eight hours and higher values of over-run percentage, being closer to the characteristics of the desired bread

Quando produtos alimentícios e especiarias são contaminados por micotoxinas é quase impossível detoxificar utilizando processos usuais da indústria de alimentos ou durante o preparo doméstico. Por isso, controlar o crescimento do fungo e a produção de toxinas é uma demanda para garantir a segurança alimentar. Os agrotóxicos são rotineiramente utilizados como estratégia para proteger as plantas de doenças provocadas pela contaminação fúngica. No entanto, eles estão associados a efeitos adversos ao sistema nervoso central e periférico, têm ação imunodepressora e são cancerígenos. Em virtude disso, o objetivo deste trabalho foi estudar a inibição do desenvolvimento, do potencial toxigênico e da expressão gênica de linhagens do Complexo Fusarium graminearum por compostos naturais comparativamente aos fungicidas azoxistrobina e trifloxistrobina. Do farelo de arroz, foram extraídos o γ-orizanol e os ácidos fenólicos (EFF). Das sementes de nim foram extraídos os ácidos fenólicos (EFN), totalizando três extratos naturais. A capacidade antioxidante dos extratos foi verificada pelo consumo do radical livre DPPH• , capacidade de captura do radical ABTS●+, redução do ferro e inibição da oxidação enzimática. Os mecanismos de inibição de três linhagens de F. graminearum foram avaliados através da determinação de compostos estruturais (glicosamina e ergosterol) e da atividade de enzimas do metabolismo primário (α- amilase e proteases). Foram determinadas as micotoxinas de Fusarium: deoxinivalenol (DON), 15 acetildeoxinivalenol (15AcDON), 3 acetildeoxinivalenol (3AcDON), nivalenol (NIV) e zearalenona (ZEA). A expressão dos genes Tri1 e Tri5 foi determinada a fim de verificar se ocorria modificação da expressão gênica nas linhagens do Complexo F. graminearum ocasionada pela presença dos antifúngicos. O EFF apresenta atividade antioxidante destacada em relação aos demais extratos naturais para inibir a iniciação do processo, a propagação do radical livre e a catálise enzimática. A presença dos compostos naturais mostrou efeito promissor como antifúngico para as linhagens, sendo que a concentração necessária para inibir 50% do crescimento radial das colônias (MIC50) foi 0,9 g/kg para γ-orizanol; 0,032 g/kg para EFF e 0,037 g/kg para EFN, portanto, os extratos fenólicos são mais eficazes para inibição de F. graminearum do que o γ-orizanol. Os extratos naturais afetaram as atividades das enzimas α-amilase e proteases. Também ocorreu a redução da formação de componentes estruturais (glicosamina e ergosterol). Os extratos naturais se destacaram pela capacidade de inibição de micotoxinas produzidas pela biomassa fúngica, com destaque para o EFN sobre a produção de DON, 15AcDON, 3AcDON e ZEA. Sendo assim, é possível dizer que há uma relação direta entre a atividade antioxidante na inibição do fungo e na manifestação do seu potencial toxigênico. Além disso, esse estudo contribuiu com a elucidação do mecanismo de ação dos antifúngicos naturais estudados. Ocorre modificação na expressão gênica quando a linhagem é submetida ao tratamento com antifúngico, havendo uma relação direta entre a expressão do gene Tri5 e a produção de DON. When food products and spices are contaminated by mycotoxins is almost impossible to detoxify using usual processes of the food industry or during home preparation. Therefore, controlling the fungus growth and toxin production is a demand to ensure food safety. The pesticides are routinely used as a strategy to protect plants from diseases caused by fungal contamination. However, they are associated with adverse effects on the central and peripheral nervous system effects, have immunosuppressive action and are carcinogenic. As a result, the aim of this work was to study the inhibition of the development, toxigenic potential and gene expression of F. graminearum complex strains by natural compounds compared to azoxystrobin and trifloxystrobin fungicides. Of the rice bran were extracted the γ-oryzanol and phenolic acids (EFF). Of the neem seeds were extracted phenolic acids (EFN) totaling three natural extracts. The antioxidant activity of the extracts was measured by consumption of free radical DPPH•, ability to capture the radical ABTS●+, iron reduction and inhibition of enzymatic oxidation. The mechanisms of inhibition of three strains of F. graminearum were assessed by determining structural compounds (glucosamine and ergosterol) and activity of enzymes of the primary metabolism (α-amylase and protease). We determined the Fusarium mycotoxins: deoxynivalenol (DON), 15 acetildeoxinivalenol (15AcDON), 3 acetildeoxinivalenol (3AcDON), nivalenol (NIV) and zearalenone (ZEA). Expression of Tri1 and Tri5 genes was determined in order to verify if gene modification occurred in F. graminearum complex strains caused by the presence of antifungals. The EFF offers outstanding antioxidant activity compared to other natural extracts to inhibit the initiation of the process, the propagation of free radical and enzymatic catalysis. The presence of natural compounds showed promise as an antifungal effect to the strains, and the concentration required for 50% inhibition of radial growth of colonies (MIC50) was 0.9 g/kg for γ-oryzanol; 0.032 g/kg to EFF and 0.037 g/kg to EFN, thus, phenolic extracts are more effective for F. graminearum inhibition than γ-oryzanol. The natural extracts affected the α-amylase and protease activities. Also there was a reduction in the formation of structural components (glucosamine and ergosterol). The natural extracts stood out for its ability to inhibit mycotoxin produced by fungal biomass, especially the EFN on the production of DON, 15AcDON, 3AcDON and ZEA. Thus, is possible to say that there is a direct relationship between the antioxidant activity in fungus and in their toxigenic potential inhibition. Furthermore, this study contributed to the elucidation of the action mechanism of natural antifungals studied. Gene modification occurs when the strain is subjected to antifungal treatment, there is a direct relationship between the expression of Tri5 gene and DON production. O γ-orizanol, um fitoquímico, tem atividade antioxidante e benefícios potenciais para saúde. Esse estudo objetivou desenvolver um método para extração de alta quantidade de γ-orizanol de farelo de arroz e verificar sua estabilidade em diferentes solventes. Dentre os cinco métodos estudados, o que teve maior rendimento em γ -orizanol foi melhorado, usando um delineamento composto central rotacional (DCCR - 2 4 , incluindo 8 experimentos no ponto axial e 4 no ponto central, totalizando 28 experimentos). As variáveis testadas foram temperatura, tempo, volume e proporção de hexano: isopropanol usados na extração. Elevado conteúdo de γ -orizanol (13,98 mg g-1 ) foi obtido quando as condições de extração foram 40°C, 40 min e 75 mL de hexano:isopropanol (1:3). Os limites de detecção e quantificação do método foram 0,9 μg g-1 e 3,1 μg g-1 , respectivamente. A precisão instrumental foi 0,004%, a repetibilidade (CVr) 9,4% e a recuperação 111,7 ± 17,7%. γ -orizanol é mais estável em isopropanol do que em hexano, onde 100% da concentração foi mantida após refrigeração por 72 dias. Este trabalho teve como objetivo caracterizar fitoquímicos presentes no farelo de arroz (γ-orizanol e ácidos fenólicos) e nas sementes de nim (ácidos fenólicos) bem como verificar a capacidade antioxidante deles. O farelo de arroz e as sementes de nim foram caracterizados quanto a composição centesimal, pH e acidez. Do farelo de arroz, foram extraídos o γ-orizanol e os ácidos fenólicos (EFF). Das sementes de nim foram extraídos os ácidos fenólicos (EFN), totalizando três extratos naturais. Para caracterização do γ- orizanol, seus ácidos graxos foram identificados em GC-FID e seus componentes majoritários em HPLC-UV. Para a caracterização dos fenóis, os ácidos fenólicos do farelo de arroz e das sementes de nim foram determinados em HPLC-UV. A capacidade antioxidante dos extratos foi verificada pelo consumo do radical livre DPPH• , capacidade de captura do radical ABTS●+, redução do ferro e inibição da oxidação enzimática. A maior parte dos ácidos graxos do γ-orizanol foi insaturado (84%). Os componentes majoritários do γ-orizanol (cicloartenol ferulato, 2,4-metileno cicloartanol ferulato, campesteril ferulato, β-sitosteril ferulato) estão presentes na amostra e no padrão, confirmando a presença do γ-orizanol no extrato. Foram identificados e quantificados cinco ácidos fenólicos presentes nos extratos de farelo de arroz e sementes de nim, sendo o ácido gálico majoritário em ambos extratos. A quantidade de extrato necessário para decrescer a concentração inicial de DPPH em 50% (CE50) foi: 28,9 µg/mL para γ-orizanol; 2,1 µg/mL para EFF e 14,2 µg/mL para EFN. O extrato fenólico do farelo de arroz apresentou atividade antioxidante destacada em relação aos demais extratos naturais estudados. Extratos vegetais podem interferir no ciclo de vida dos fitopatógenos por promover ou inibir seu desenvolvimento. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de γorizanol no desenvolvimento de Fusarium graminearum CQ244 e na manifestação do seu potencial toxigênico. Para isso, foi adaptado método de determinação simultânea de nivalenol (NIV), deoxinivalenol (DON) e zearalenona (ZEA) na biomassa fúngica. A ação antifúngica do γ-orizanol foi comparada aos fungicidas sintéticos azoxistrobina e trifloxistrobina. Em placas de Petri contendo meio batata dextrose ágar, foi adicionado γ-orizanol extraído de farelo de arroz em diferentes concentrações (0,1; 0,3; 0,5; 0,8, 1,0 e 1,2 g/kg) e também os fungicidas azoxistrobina (0,2 mg/kg) e trifloxistrobina (0,4 mg/kg). Discos de micélio de Fusarium graminearum CQ244 (0,5 cm) foram colocados nas superfícies dos meios solidificados e as culturas foram incubadas em estufa BOD (25°C, 7 dias). Foram realizadas determinações de glicosamina, ergosterol e medida do halo como indicativos do desenvolvimento fúngico. As micotoxinas NIV, DON e ZEA foram extraídas dos meios usando método QuEChERS e quantificadas usando HPLC/DAD. A inibição fúngica por γ-orizanol é maior que a proporcionada pelos fungicidas sintéticos, além de inibir a produção de NIV, DON e ZEA. O estudo dos compostos estruturais do fungo, além da medida do micélio, contribui para a compreensão do mecanismo de ação do γ-orizanol em relação aos fungicidas sintéticos. Este trabalho teve como objetivo verificar a inibição do crescimento e do potencial toxigênico de linhagens do Complexo F. graminearum usando antifúngicos naturais (γorizanol, ácidos fenólicos de sementes de nim (EFN) e ácidos fenólicos de farelo de arroz (EFF)) ao longo de 30 dias, bem como verificar se havia modificação de expressão gênica das linhagens em presença dos extratos antifúngicos. Os fungicidas azoxistrobina e trifloxistrobina foram usados para fins de comparação. Os indicativos de desenvolvimento fúngico foram avaliados no 3°, 7°, 14°, 24°, 30° dias através da determinação de compostos estruturais da parede (glicosamina) e da membrana fúngica (ergosterol) e da atividade das enzimas α-amilase e proteases. Também foi avaliado o crescimento radial das colônias. As micotoxinas DON, 15AcDON, 3AcDON, NIV e ZEA foram extraídas dos meios usando método QuEChERS e quantificadas usando HPLC-UV/FL. A expressão dos genes Tri1 e Tri5 foi determinada por qPCR a fim de verificar a modificação na expressão das linhagens do Complexo F. graminearum ocasionada pela presença dos antifúngicos. Os compostos utilizados, naturais e sintéticos, promoveram a diminuição da atividade das enzimas hidroliticas do microorganismo. As inibições médias de α-amilase variaram entre 59% pelo γ-orizanol a 13% pelo azoxistrobina e de protease entre 56% pelo γ-orizanol a 28% pelo EFF. Os extratos fenólicos são mais eficientes e eficazes para inibição do F. graminearum do que o γorizanol. Além disso, os extratos naturais se destacam pela capacidade de inibição de micotoxinas produzidas pela biomassa fúngica, com destaque para o extrato fenólico do nim. Há relação direta entre a expressão do gene Tri5 e a produção de DON nas linhagens submetidas aos tratamentos com antifúngicos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The experiment was conducted to evaluate the growth and reproductive development of beef heifers from 10 to 14 months of age in three food systems. Ryegrass pasture exclusively (Lolium multiflorum Lam.) or on pasture and receiving rice bran (0.8% of body weight) with or without ionophore. The experimental design was a completely randomized design with repeated measures, three food systems and nine replications, each animal considered an experimental unit. Body weight gain, body condition score and weight:height ratio (kg:cm) of heifers that received more ionophore rice bran were higher than those observed for heifers exclusively on ryegrass or receiving rice bran without ionophore. Regardless of the food system had hip height and pelvic area similar. Heifers that received rice bran with or without ionophore had higher reproductive tract score (RTS) that heifers exclusively on ryegrass. Heifers that received rice bran as a supplement with or without ionophore, the initial body weight of heifers was that best explained the variation in RTS, while the average daily gain of heifers on ryegrass exclusively explained the variation in RTS. O experimento foi conduzido com o objetivo de avaliar o crescimento e o desenvolvimento reprodutivo de bezerras de corte dos 10 aos 14 meses em três sistemas alimentares, exclusivamente em pastagem de azevém (Lolium multiflorum Lam.) ou em pastagem e recebendo farelo de arroz integral (FAI) com ou sem adição de ionóforo. A quantidade diária de FAI correspondeu a 0,8% do peso corporal. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com medidas repetidas no tempo, três sistemas alimentares e nove repetições, sendo cada animal considerado uma unidade experimental. O peso corporal, ganho de escore de condição corporal e de relação peso:altura (kg:cm) de bezerras que receberam FAI mais ionóforo foram superiores aos observados por bezerras exclusivamente em azevém ou recebendo FAI sem adição de ionóforo. Independente do sistema alimentar as bezerras apresentaram altura de garupa e área pélvica similar. Bezerras que receberam FAI com ou sem ionóforo apresentaram maior escore de trato reprodutivo (ETR) que bezerras exclusivamente em azevém. Para bezerras que receberam FAI como suplemento com ou sem adição de ionóforo, o peso corporal inicial foi que melhor explicou a variação em ETR, enquanto o ganho médio diário das bezerras exclusivamente em azevém explicou a variação em ETR.

Dermatite tem sido observada em bovinos no Uruguai e no Rio Grande do Sul que são suplementados com farelo de arroz desengordurado em quantidade equivalente a 1% do peso corporal. Descreve-se um surto de dermatite associada ao consumo de farelo de arroz desengordurado em um município do interior do Rio Grande do Sul. Do total de 26 bovinos, com três anos de idade, sete apresentaram lesões que foram observadas após 24 dias de ingestão da ração de farelo de arroz desengordurado. As lesões eram observadas na extremidade distal dos membros posteriores e se caracterizavam por áreas de alopecia, com acentuado espessamento da epiderme, formando crostas secas, espessas e fissuradas. A lesão histológica observada nestes casos foi caracterizada como dermatite perivascular superficial crônica focalmente extensa moderada, com acantose irregular e formação de crosta serocelular. As lesões macro e microscópicas observadas, juntamente com os dados epidemiológicos, permitem concluir o diagnóstico de dermatite associada ao consumo de farelo de arroz desengordurado. As lesões histológicas, embora não patognomônicas, são descritas nesta doença. Dermatitis has been observed in Uruguay and Rio Grande do Sul, in cattle supplemented with defatted rice bran in an amounts equivalent to 1% of body weight. An outbreak of dermatitis in cattle associated with consumption of defatted rice bran in Rio Grande do Sul, is herein described. Out of a total of 26 3-year-old cattle consuming this ration, seven had lesions that were observed after 24 days on the ration. The lesions were observed in the distal hind limbs and were characterized by areas of alopecia with marked thickening of the epidermis with crust formation imparting a thicken and fissured aspect to the skin. The histological lesions observed in these cases were characterized as moderate superficial perivascular chronic dermatitis focally extensive, with irregular acanthosis and serocellular crusting. The gross lesions observed, together with epidemiological data, allow for a diagnosis of dermatitis associated with the consumption of defatted rice bran. Histologic changes, although not pathognomonic, are typically described in this disease.

Objetivou-se avaliar o padrão de fermentação e a composição bromatológica da silagem de capim-elefante utilizando diferentes aditivos. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com seis tratamentos (capim-elefante sem aditivo; com 100 kg de farelo de arroz t-1 de massa verde (MV); com 100 kg de casca de soja t-1 MV; com 100 kg de fubá de milho t-1 MV; com 200 kg de cana-de-açúcar picada t-1 MV; com inoculante bacteriano) e quatro repetições. Utilizaram-se silos de PVC, adotando densidade de 600 kg de massa verde m-3. Com a exceção do inoculante bacteriano, todos os aditivos proporcionaram aumento nos teores de matéria seca (27,95 a 31,65%) e carboidratos solúveis (15,20 a 17,14%) na forragem a ser ensilada. Os aditivos promoveram adequado padrão de fermentação face aos valores de pH (3,70 a 3,96) e de nitrogênio amoniacal (3,67 a 4,44% do N-total) verificados na silagem. O aditivo farelo de arroz proporcionou a obtenção de silagens com teores mais elevados de proteína bruta (6,41%) e nutrientes digestíveis totais (61,91%) em relação ao tratamento sem aditivo. The objective was to evaluate the fermentation pattern and chemical composition of elephant grass silage using different additives. The experimental design was completely randomized with six treatments (elephant grass no additive; with 100 kg of rice bran ton-1 of green mass (GM); with 100 kg of soybean hulls ton-1 GM; with 100 kg of corn meal ton-1 GM; with 200 kg of sugar cane ton-1 GM; with inoculants) and four replications. PVC silos were used, adopting a density of 600 kg of green mass m-3. With the exception of inoculant, all additives used resulted in increased dry matter content (27.95 to 31.65%) and soluble carbohydrate contents (15.20 to 17.14%) in the forage being ensiled. The additives promoted an adequate fermentation pattern for pH values (3.70 to 3.96) and ammonia nitrogen (3.67 to 4.44% of total N) observed in the silage. The rice bran additive yielded silage with higher contents of crude protein (6.41%) and total digestible nutrients (61.91%) compared to the treatment without any additive.

The objective was to evaluate the fermentation pattern and chemical composition of elephant grass silage using different additives. The experimental design was completely randomized with six treatments (elephant grass no additive; with 100 kg of rice bran ton-1 of green mass (GM); with 100 kg of soybean hulls ton-1 GM; with 100 kg of corn meal ton-1 GM; with 200 kg of sugar cane ton-1 GM; with inoculants) and four replications. PVC silos were used, adopting a density of 600 kg of green mass m-3. With the exception of inoculant, all additives used resulted in increased dry matter content (27.95 to 31.65%) and soluble carbohydrate contents (15.20 to 17.14%) in the forage being ensiled. The additives promoted an adequate fermentation pattern for pH values (3.70 to 3.96) and ammonia nitrogen (3.67 to 4.44% of total N) observed in the silage. The rice bran additive yielded silage with higher contents of crude protein (6.41%) and total digestible nutrients (61.91%) compared to the treatment without any additive. Objetivou-se avaliar o padrão de fermentação e a composição bromatológica da silagem de capim-elefante utilizando diferentes aditivos. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com seis tratamentos (capim-elefante sem aditivo; com 100 kg de farelo de arroz t-1 de massa verde (MV); com 100 kg de casca de soja t-1 MV; com 100 kg de fubá de milho t-1 MV; com 200 kg de cana-de-açúcar picada t-1 MV; com inoculante bacteriano) e quatro repetições. Utilizaram-se silos de PVC, adotando densidade de 600 kg de massa verde m-3. Com a exceção do inoculante bacteriano, todos os aditivos proporcionaram aumento nos teores de matéria seca (27,95 a 31,65%) e carboidratos solúveis (15,20 a 17,14%) na forragem a ser ensilada. Os aditivos promoveram adequado padrão de fermentação face aos valores de pH (3,70 a 3,96) e de nitrogênio amoniacal (3,67 a 4,44% do N-total) verificados na silagem. O aditivo farelo de arroz proporcionou a obtenção de silagens com teores mais elevados de proteína bruta (6,41%) e nutrientes digestíveis totais (61,91%) em relação ao tratamento sem aditivo.

A possibilidade de valoração de co-produtos e reciclagem de resíduos de processos agroindustriais utilizados em diferentes processos, inclusive os bioprocessos, está sendo amplamente investigada pelo mundo científico, que procura fontes alternativas para diversos produtos e suas aplicações. No alvo destas pesquisas está o farelo de arroz que, atualmente, é considerado um co-produto do beneficiamento do arroz que corresponde de 8 % a 10 % deste grão abundante no Rio Grande do Sul e constitui-se promissora fonte de proteínas, fibra dietética e compostos funcionais como antioxidantes, fosfolipídios, fenóis e ácido fítico. Este trabalho teve o objetivo de estudar a disponibilização de compostos funcionais em farelo de arroz, através da fermentação em estado sólido com Rhizopus oryzae. Durante o desenvolvimento do trabalho foi avaliado, no farelo de arroz fermentado, o efeito do processo fermentativo sobre a composição físico-química, o perfil de ácidos graxos, o conteúdo de fosfolipídios e a presença de compostos antioxidantes, bem como a atividade de enzimas durante o acompanhamento do processo fermentativo. O farelo de arroz utilizado foi fornecido pelo IRGA. O fungo agente fermentador foi Rhizopus oryzae e seus esporos foram propagados em agar batata dextrose, utilizando umar suspensão de Tween 80 (0,2 %), incubados durante 7 dias a 30 °C, até nova e completa esporulação do fungo. A fermentação foi realizada em biorreatores de bandejas onde o substrato (farelo de arroz) foi disposto e homogeneizado com a suspensão de esporos perfazendo a concentração inicial de 4,0x106 esporos.g-1 meio. A umidade do meio foi ajustada para 50 % e o processo ocorreu em estufa a 30 °C por 120 h. As amostras necessárias para as determinações analíticas foram coletadas no início do processo e a cada 24 h. Foram determinados os teores de umidade, cinzas, lipídios, proteína, fibra, açúcares redutores, aminoácidos digeríveis, ácido fítico, perfil de ácidos graxos com identificação e quantificação por cromatografia gasosa e fosfolipídios. Os compostos fenólicos dos fermentados foram extraídos com metanol a frio e quantificados por método espectrofotométrico com o reagente de Folin-Ciocalteau. A capacidade dos antioxidantes dos extratos do farelo fermentado foi estimada considerando o potencial em capturar os radicais 2,2-difenil-1-picrilidrazil (DPPH), inibir a peroxidação lipídica e a reação de escurecimento do guaiacol catalisada pela peroxidase. A fermentação em estado sólido reduziu em 40 %, 50 % e 60 %, significativamente (p

O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilização de nutrientes no farelo de arroz através de um processo de fermentação utilizando Saccharomyces cerevisiae como inóculo, bem como caracterizar os farelos não fermentado e fermentado química e nutricionalmente. Os parâmetros definidos para a fermentação foram 3% de levedura, 30% de umidade e um intervalo de 6 horas a 30 °C. A caracterização físicoquímica foi realizada segundo AOAC (2000), a digestibilidade in vitro e metionina disponível por método enzimático, cálcio por complexometria, açúcares redutores por espectrofotometria e micotoxinas pelo multimétodo de TANAKA (2001). Observou-se, que os açúcares redutores variaram de 3,4 a 4,8% durante 6 horas de fermentação. Comparando-se o farelo não fermentado com o fermentado, o pH diminuiu de 6,5 para 5,8, a acidez, os minerais e as fibras variaram de 2,1 a 4,7%, de 10,5 a 11,9% e de 9,4 a 9,9%, respectivamente. A digestibilidade in vitro e os teores de lipídios, proteínas e cálcio não variaram significativamente com a fermentação. The objective of this work was to evaluate the availability of nutrients in rice bran through a solid-state fermentation process, using Saccharomyces cerevisiae as the inoculum, and to characterize the fermented and non-fermented bran physicochemically and nutritionally. The parameters defined for the fermentation were 3% yeast, 30% humidity and an interval of 6 hours at 30 °C. The physicochemical characterization was conducted according to an official methodology (AOAC, 2000), the pH and acidity were determined by the Adolfo Lutz Institute (1985) method, in vitro digestibility and available methionine by the enzymatic method, calcium by complexometry, reducing sugars by spectrophotometry and mycotoxins by TANAKA’s multimethod (2001). The reducing sugars were found to vary from 3.4 to 4.8% during a 6 hours fermentation period. A comparison of the non-fermented and fermented bran indicated that the pH, available methionine and carbohydrates decreased, respectively, from 6.5 to 5.8, from 4.4 to 4.2 mg.g –1 and from 46.3 to 44.1%, while acidity, ashes and fibers varied from 2.1 to 4.7%, 10.5 to 11.9% and 9.4 to 9.9%, respectively. The in vitro digestibility and lipids, protein and calcium contents did not vary significantly with the fermentation process.

Orientador: Ranulfo Monte Alegre, Vanildo Luiz Del Bianchi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O fungo Metharhizium anisopliae tem sido empregado no biocontrole de insetos em diferentes regiões do Brasil, com aplicação principal em lavouras de cana-de-açúcar. O processo de biocontrole envolve a adesão dos esporos do fungo à superfície do inseto, a destruição do mesmo através da pressão mecânica das hifas, além de processos de digestão enzimática de proteínas, quitinas e lipídeos. Por esse motivo, estudos indicam a viabilidade da produção de amilases, proteases, lipases e quitinases pelo fungo. Além disso, este fungo tem sido objeto de estudos como produtor de swainsonine, um alcalóide com ação potencial na inibição da metástase celular e do crescimento primário de tumores, sendo promissora a sua utilização em tratamentos contra o câncer e AIDS. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo estudar o potencial amilolítico de linhagens de Metarhizium anisopliae. Para a produção das enzimas utilizou-se fermentação em meio sólido. Para tanto, o microrganismo mantido em meio BDA foi inoculado através da suspensão de células na concentração de 107 esporos/g em 10 g de meio farelo e casca de arroz, em proporções de 7/3 (p/p), 6/4 (p/p) e 8/2 (p/p). A umidade inicial dos meios de cultivo variou em 47%, 65% e 74%. A fermentação ocorreu em sacos de polipropileno, os quais foram mantidos a 28ºC durante 480 horas, sendo retiradas amostras a cada 24 horas. No extrato enzimático obtido foram determinadas as atividades de a-amilase e de amiloglicosidase. Para o estudo da influência da interação de fatores como meio de cultivo, umidade, pH e concentração de esporos na produção das enzimas em estudo, foi utilizado um planejamento experimental 24-1, onde se observou que o pH apresenta influência na produção de a-amilase. Para a produção de a-amilase e amiloglicosidase, observou-se que o melhor meio de cultivo foi o constituído por farelo e casca de arroz na proporção 6/4 (p/p), com umidade de 47%. O pH ótimo para a atividade de a¿amilase e de amiloglicosidase foi de 5 - 5,5, apresentando estabilidade numa faixa de 5 ¿ 6,5 para a a¿amilase e de 5,5 ¿ 6 para a amiloglicosidase. A temperatura ótima para a atividade enzimática de a¿amilase foi de 70ºC e de 60ºC para a amiloglicosidase, apresentando estabilidade numa faixa de 10 a 50ºC. A atividade enzimática de a¿amilase foi influenciada positivamente pelos íons Mg+2, Mn+2, K+, Ca+2 e EDTA, enquanto o íon Zn+2 influenciou negativamente a atividade da enzima. Para a amiloglicosidase, todos os íons testados apresentaram efeito negativo, com destaque para o Zn+2 que apresentou a maior redução na atividade enzimática Abstract: The fungus Metharhizium anisopliae has been used as biocontrol agent, actuating on insects in different areas of Brazil, with main application in sugarcane farmings. Such a biocontrol process involves the adhesion of the fungus spores to the surface of the insect, destruction of the same through the mechanical pressure of the hyphal, as well the processes of enzymatic digestion of proteins, chitins and lipids. For that reason, studies indicate the viability of the production of amylases, proteases, lipases and chitinases by this fungus. Besides, it is object of studies as producer of swainsonine, an alkaloid with potential action in the metastasis cellular and in the primary growth of tumors, being promising its use in treatments against the cancer and AIDS. The objective of this work was to evaluate the amylolytic potential of the strains of Metharizium anisopliae. For the enzymes production, it was utilized solid state fermentation. For that, the microorganism maintained in PDA media was inoculated through the suspension of cells in the concentration of 107 spores/g in 10 g of media constituted by bran and rice chaff, in proportions of 7/3 (p/p), 6/4 (p/p) and 8/2 (p/p). The initial moisture content of fermentation was varied on 47%, 65% and 74%. The experiments were carried in polypropylene bags, which were incubated at 28ºC for 480 hours of fermentation, being removed from it, samples every 24 hours. From the crude enzymatic solution, there were determined the activities of a-amylase and the amiloglucosidase. For the study of the interaction of factors such as cultivation medium, moisture, pH and inoculum size in the enzymes production, a statistical design 24-1 was used, where it was observed that the pH presents influence in the production of a-amylase. For the production of a-amylase and amiloglicosidase, it was concluded that the best cultivation medium is constituted by bran and rice chaff in the proportion 6/4 (p/p), with a moisture content of 47%. The optimum pH for a-amylase and amiloglicosidase was of 5 - 5,5, presenting stability in a pH range from 5 to 6,5 for the a- amylase and 5,5 to 6 for the amiloglicosidase activity. The best temperature for a-amylase activity was 70ºC and 60ºC for the amiloglicosidase, presenting stability in a range from 10 to 50ºC. The a-amylase activity was influenced positively by the ions Mg+2, Mn+2, K+, Ca+2 and EDTA, while the ion Zn+2 influenced negatively the enzyme activity. For the amiloglicosidase, all of the tested ions presented negative effect, with prominence for Zn+2 that presented the largest reduction in the enzymatic activity Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos

Foram avaliadas diferentes fontes energéticas na fração concentrada da dieta de bezerros de corte em confinamento, previamente desmamados aos 80 dias de idade, com peso médio de 90 kg. As fontes energéticas testadas foram: grão de milho moído (GM), farelo de arroz integral (FA), casca do grão de soja (CS), grão de milho + farelo de arroz integral (GM + FA), farelo de arroz integral + casca do grão de soja (FA + CS) e grão de milho + casca do grão de soja (GM + CS). As dietas foram isonitrogenadas (13% PB) e apresentavam relação volumoso:concentrado 50:50. A fração volumosa foi representada por silagem de sorgo AG-2005E. Não foram verificadas diferenças significativas para os consumos diários de MS (CMS) expressos em kg (4,43 kg), por 100 kg de peso vivo (3,17%) e por unidade de peso metabólico (109,10 g). Bezerros alimentados com CS apresentaram consumos diários de FDN maiores que os alimentados com GM, quando expressos em kg por dia, por 100 kg de peso vivo e por unidade de peso metabólico (2,41 kg, 1,73% e 59,46 g versus 1,44 kg, 1,02% e 35,01 g, respectivamente). Os consumos diários de energia digestível (CED), nas três formas de expressão, o ganho médio diário (0,986 kg), a conversão alimentar (4,52 kg CMS/kg de ganho de peso) e a eficiência energética (12,23 Mcal CED/kg de ganho de peso) foram similares entre as fontes energéticas. No entanto, ao comparar, por intermédio da análise de contraste, as duas dietas contendo CS (CS e CS + FA) versus as duas dietas com GM (GM e GM + FA), observou-se que animais alimentados com as dietas contendo CS consumiram mais MS que aqueles alimentados com as dietas contendo GM, quando expresso por 100 kg de PV (3,28 vs 3,06%) e por unidade de peso metabólico (UTM) (112,67 vs 105,59 g). Houve diferença também nas formas de expressão do CED, com superioridade das dietas contendo GM (12,47 Mcal/dia e 0,304 Mcal/UTM) em relação àquelas contendo CS (11,67 Mcal/dia e 0,288 Mcal/UTM). A conversão alimentar nos tratamentos com GM (4,21) foi melhor que naqueles com CS (4,80). In this study different energy supplements for feedlot calves weaned at 80 days of age and averaging 90 kg of body weight were evaluated. The following energy sources were used: corn grain (CG), rice bran (RB), soybean hulls (SH), corn grain + rice bran (CG + RB), soybean hulls + rice bran (SH + RB) or corn grain + soybean hulls (CG + SH). The diets were isonitrogenous (13% crude protein) with a 50:50 forage:concentrate ratio. Sorghum silage (AG-2005E) constituted the forage portion of the diet. No significant differences were observed for dry matter intakes (DMI) expressed in kg (4.43 kg), per 100 kg of body weight (3.17%) or per unit of metabolic weight (109.10 g). Calves fed SH showed greater intake of NDF than those fed CG expressed in kg per day, per 100 kg of body weight and per unit of metabolic weight (2.41 kg, 1.73% and 59.46 g vs. 1.44 kg, 1.02% and 35.01 g, respectively). Daily digestible energy intake (DEI) was similar among treatments as well as the average daily weight gain (.986 kg), feed conversion (4.52 kg DMI/kg of weight gain) and energy efficiency (12.23 Mcal DEI/kg of weight gain). However, when compared by contrast analyses both diets with SH (SH and SH + RB) and both diets with CG (CG and CG + RB), it was observed that animals receiving diets with soybean hulls consumed more DM than animals fed corn grain expressed either per 100 kg of body weight (3.28 vs. 3.06%) or per unit of metabolic weight - MW (112.67 vs. 105.59 g). It was also observed differences in DEI, being greater for diets containing corn grain (12.47 Mcal/day and .304 Mcal/MW) compared to those containing SH (11.67 Mcal/day and .288 Mcal/MW). Feed conversion improved on calves fed diets with CG (4.21) than on those fed soybean hulls (4.80).

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a viabilidade da utilização de xilanase e farelo de arroz em rações suplementadas com fitase para frangos de corte na fase de um a 21 dias de idade. No experimento foram utilizados 540 pintos machos de um dia da marca Ross, distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 4 x 2 + 1 (xilanase x farelo de arroz + testemunha), com quatro repetições de 15 aves por parcela. A ração testemunha à base de milho e de farelo de soja sem suplementação com enzimas foi formulada para atender às exigências nutricionais das aves. As rações com inclusão de farelo de arroz, também à base de milho e farelo de soja, foram suplementadas com 900 unidades de fitase/kg. Todas a rações foram balanceadas segundo Rostagno et al. (2000), exceto para o fósforo disponível e cálcio nas rações contendo farelo de arroz, cujos níveis foram reduzidos (0,22% e 0,75%). O farelo de arroz foi incluído em 10% ou 20% na ração suplementada com quatro níveis de xilanase (0, 200, 400 ou 600 unidades/kg). A utilização da xilanase não afetou o consumo de ração. As aves que receberam ração com 20% de farelo de arroz apresentaram consumo 2,6% menor e conversão alimentar 2,2% melhor do que as aves que receberam ração com 10% de farelo de arroz na fase de 1 a 21 dias. Em comparação com a testemunha, o consumo para a ração com 20% de farelo de arroz foi menor com menos de 600 unidades/kg de xilanase, e o ganho de peso foi menor sem xilanase e com 20% de farelo de arroz com até 200 unidades/kg de xilanase na fase de 1 a 21 dias. O melhor ganho de peso foi estimado para 391 unidades/kg de xilanase para a ração para 10% de farelo de arroz na fase de 1 a 21 dias; para a ração com 20% de farelo de arroz, o nível ótimo de xilanase está acima dos níveis utilizados neste experimento. Os melhores resultados de conversão alimentar foram estimados para 350 e 425 unidades/kg de xilanase de 1 a 21 dias, respectivamente, para 10 e 20% de farelo de arroz. Dessa forma, pode-se concluir que a elevação do nível de farelo de arroz na ração eleva a quantidade de xilanase necessária para reduzir os efeitos antinutritivos. Sem xilanase, a utilização de farelo de arroz na ração não deve ultrapassar 12%. Com 400 unidades de xilanase por kg de ração, a utilização de até 20% de farelo de arroz propicia desempenho semelhante ao da ração-testemunha, sem farelo de arroz e sem xilanase. A maximização de desempenho das aves com ração contendo acima de 20% de farelo de arroz necessita de suplementação de xilanase acima de 600 unidades/kg. The present work was conducted to evaluate the use of xylanase and rice bran in rations supplemented with phytase for broiler chickens. In the experiment were utilized 540 one day old male Ross chicks, allocated into a completely randomized design in a 4 x 2 +1 factorial arrangement (xylanase x rice bran + control) with four replicates of 15 birds per pen. The control ration was based on corn and soybean meal without enzyme supplementation were formulated to reach the chickens nutrient requirements. The rations with the addition of rice bran also were based on corn and soybean meal were supplemented with 900 units of phytase/kg. All the rations were formulated according to Rostagno et al. (2000), except for available phosphorus and calcium in the rations containing rice bran, in which the levels were reduced (0.22% and 0.75%). Rice bran was added in 10% or 20% in the ration supplemented with four levels of xylanase (0, 200, 400 or 600 units/kg). The use of xylanase did not affect feed intake as well as any treatments tested. The chickens fed ration with 20% of rice bran shown feed intake 2.6% lower and feed conversion 2.2% better than the chickens fed ration with 10% of rice bran from 1 to 21 days. As compared with the control ration, feed intake for ration with 20% of rice bran shown lower for ration supplemented with less than 600 units/kg of xylanase and weight gain was lower without xylanase and with 20% of rice bran up to 200 units/kg of xylanase from 1 to 21 days. The best weight gain was estimated for 391 units /kg of xylanase for the ration supplemented with 10% of rice bran from 1 to 21 days and for the ration with 20% of rice bran, the optimum level of xylanase should be higher than the levels utilized in this experiment for both phases. The best results of feed conversion were estimated as 350 and 425 units/kg of xylanase from 1 to 21 days, respectively, by using rations with addition of 10 and 20% of rice bran. Accord to the data the increase of the level of rice bran in the ration also the xylanase should be supplemented in order to reduce the detrimental effects on chickens performance. Rations without xylanase, the addition of rice bran should not exceed 12%. Therefore supplementation of 400 units of xylanase per kg of ration, allow to add up to 20% of rice bran in the ration. The maximization of chickens performance fed ration with higher than 20% of rice bran should be supplementation of xylanase higher than 600 units/kg of ration.

Este trabalho foi conduzido para se avaliar o efeito de níveis de suplementação energética no desempenho produtivo e reprodutivo de 64 bezerras de corte Charolês e suas cruzas com Nelore, mantidas em pastagem cultivada de aveia preta (Avena strigosa Schreb) mais azevém (Lolium multiflorum Lam.). Os tratamentos consistiram em suplementação equivalente a 0; 0,7 e 1,4 % do peso vivo (PV)/dia de farelo de arroz integral associado à polpa cítrica na proporção de 1:1. O método de pastejo foi contínuo, com lotação variável, visando manter massa de forragem de 1500 kg/ha de matéria seca (MS). Foram avaliados o ganho médio diário, carga animal, ganho de peso por área, condição corporal, área pélvica, peso à puberdade, idade à puberdade, altura da garupa e consumo estimado de MS. A suplementação proporcionou maior ganho médio diário, carga animal e ganho de peso vivo/ha. Bezerras alimentadas exclusivamente em pastagens tiveram menor condição corporal e apresentaram menor porcentagem de cio do que bezerras suplementadas. A percentagem de fêmeas que mostraram cio até os 16 meses de idade foi de 9,1; 68,7 e 70,6%, respectivamente. Os níveis de suplementação não interferiram em área pélvica, peso à puberdade, idade à puberdade e altura de garupa. O consumo estimado de MS foi menor no nível 1,4% do PV/dia. This work was carried outo to evaluate the effect of levels of energetic supplementation in productive and reproductive performance of sixty-four Charolais heifers and their crosses with Nellore, mantained in cultivated pasture of black oat (Avena strigosa Schreb) plus Italian ryegrass (Lulium mulktiflorum Lam.). The treatments considered supplementation of 0; 0.7 and 1.4% of the live weight (LW)/day of rice bran associated with citric pulp, in the proportion of 1:1. A continuous grazing system with variable stocking rate was used, to maintain 1500 kg/ha of DM in herbage mass in all treatments. The following parameters were evaluated: average daily gain, stocking rate, live weight gain, body condition, pelvic area, weight at puberty and age at puberty, hip height and estimated intake of DM. The supplementation increased average daily gain, stocking rate and live weight gain. Heifers kept only on pasture had lower body conditions and showed lower heat percentage than heifers supplemented with 0.7 and 1.4% of LW/day with no differences (P>0.05) between the 0.7 and 1.4% levels. The percentage of heifers showing heat until 16 months of age was 9.1; 68.7 and 70.6%, respectively. The supplementations levels did not affect pelvic area, age at puberty and hip height. The estimated intake of DM was lower for the level of 1.4 % LW/day.

O referido trabalho teve como objetivo promover o enriquecimento protéico do Farelo de Arroz Desengordurado (FAD), na forma de Pellets, pelo recobrimento e adsorção de sangue bovino, em leito de jorro, obtendo um produto final com teor protéico de 25%, destinado à ração animal. Foram utilizados como matéria-prima o FAD, e o sangue bovino. O processo de enriquecimento protéico foi desenvolvido em um leito de jorro cônico, com célula de vidro temperado, com 22 cm de diâmetro e capacidade para 860 g de farelo. Os experimentos foram realizados segundo uma matriz de planejamento experimental fatorial completo (23), sendo três fatores em dois níveis de variação, com ponto central: diluição – sangue/água (1/ 1, 1,5/1, 2/1), Vazão de alimentação de sangue (600, 700 e 800mL/h) e temperatura (70, 80 e 90ºC), tendo como resposta a proteína bruta e o rendimento em massa. Os melhores resultados para o produto foram: rendimento de 82,31%, e 23,81% de proteína, obtidos com diluição de 1/1, vazão de alimentação de 800 mL/ h e temperatura de 70° C. The objective of this work was to obtain the proteinic improvement of defatted rice bran by the coating and adsorption of bovine blood, in spouted bed, obtaining a final product with proteinic content of 25%, destined to animal food. The raw material was defatted rice bran and bovine blood. The proteinic improvement process was devolved in a conic spouted bed, with temperated glass cell, and 22 cm of diameter and capacity to 860 g of bran. The experiments were organized in a matrix using the methodology of the complete factorial experimental design (23) with three factors in two variation levels and a central point: diluition – blood/water (1/1, 1,5/1, 2/1), ), feeding flow of the solution (600, 700 e 800mL/h) e temperature (70, 80 e 90ºC), having like answers the protein and the efficiency . The best answers obtained in the enriched final product with diluition – blood/water (1/1), feeding flow of the solution (800mL/h) e temperature (70ºC) were: protein (23,81%), efficiency (82,31%)