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Extração da fração proteica do farelo de arroz por tratamento ultrassônico e enzimático e caracterização das propriedades funcionais

New techniques for protein extraction from rice bran have been studied to increase the process yield by reducing the extraction time, volume of organic solvents, reducing costs and environmental pollution. The use of ultrasound has been tested for the extraction of proteins from vegetables due to th...

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Autor principal:	Carmo, Edianez Umbelina Ferrazzo do
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Cavitação Enzimas - Aplicações industriais Arroz - Processamento Cavitation Enzymes - Industrial applications Rice - Processing CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Tecnologia de Alimentos
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25745
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id	riut-1-25745
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spelling	riut-1-257452021-08-18T06:05:12Z Extração da fração proteica do farelo de arroz por tratamento ultrassônico e enzimático e caracterização das propriedades funcionais Extraction of protein fraction from rice bran by ultrasonic and enzymatic treatment and characterization of functional properties Carmo, Edianez Umbelina Ferrazzo do Colla, Eliane https://orcid.org/0000-0002-1245-4064 http://lattes.cnpq.br/6825932780256380 Canan, Cristiane https://orcid.org/0000-0001-5465-0701 http://lattes.cnpq.br/8339407820444710 Drunkler, Deisy Alessandra https://orcid.org/0000-0002-9894-6771 http://lattes.cnpq.br/1887851918491484 Colla, Eliane https://orcid.org/0000-0002-1245-4064 http://lattes.cnpq.br/6825932780256380 Simoes, Gislaine Silveira http://lattes.cnpq.br/0731115558457893 Cavitação Enzimas - Aplicações industriais Arroz - Processamento Cavitation Enzymes - Industrial applications Rice - Processing CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Tecnologia de Alimentos New techniques for protein extraction from rice bran have been studied to increase the process yield by reducing the extraction time, volume of organic solvents, reducing costs and environmental pollution. The use of ultrasound has been tested for the extraction of proteins from vegetables due to the mechanical and thermal effect of cavitation. The isolation of proteins through enzymatic removal can be carried out with several enzymes, including pancreatin, alkaline, fungal or bacterial proteases, together or not with the action of amylases and carboidrases. In order to obtain a Rice Bran Protein Concentrate (RBPC) and a Rice Bran Protein Hydrolyzate (RBPH) with high yield and adequate technological properties, the main objective of this work was to evaluate the protein extraction from Defatted Rice Bran (DRB) by ultrasonic probe treatment and by enzymatic route. A sequential strategy of experimental design was applied, consisting of a Fractional Factorial Design (FFD) followed by a Central Composite Rotatable Design (CCRD) to determine the variables of influence on the processes and to optimize the extraction methods. The protein yield of the ultrasonic probe extraction process was 6.01%, and the RBPC presented 76.01% of proteins. The protein yield of the enzymatic extraction process was 4.63%, and the RBPH presented 71.19% of proteins. The RBPH showed a solubility of 96.06%, while the RBPC was 95.34%, both at pH 9. The RBPH had a water absorption capacity of 5.08 gg-1, being higher than that of the RBPC (3.21 gg -1) and did not differ significantly in the oil absorption capacity (11.56 gg-1 and 11.38 gg-1, respectively), values higher than those of the reference Serum Bovine Albumin (SBA). The greatest foaming occurred at pH 8 (RBPC: 46.66%; RBPH: 36.00%), and the stability of the foams formed was low at all pHs; in both cases, the SBA showed superior sparkling characteristics. The emulsion formation capacity of RBPC showed no significant difference when compared to that of SBA at pH 6 (76.27% and 75.46%), as well as the stability of the emulsion, which was 56.60% (RBPC) and 58.40% (SBA) at pH 8. The thermal analyzes showed that the extraction methods influenced the thermal stability and the structures of the proteins, the protein extracted by ultrasonic probe showed secondary structures of the α-helix type, which favor the emulsions formation. The proteins extracted by the enzymatic method showed greater sensitivity to thermal degradation. The treatments showed to have an acceptable protein extraction yield. The functional properties demonstrated that RBPC and RBPH have potential for application as an ingredient, with important functional attributes to food industry. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Novas técnicas de extração de proteínas do farelo de arroz têm sido estudadas para aumentar o rendimento do processo com redução do tempo de extração, volume de solventes orgânicos, redução dos custos e da poluição ambiental. O uso do ultrassom vem sendo testado para a extração de proteínas de vegetais devido ao efeito mecânico e térmico da cavitação. O isolamento das proteínas através da remoção enzimática pode ser realizado com diversas enzimas, entres elas, encontram-se a pancreatina, as proteases alcalinas, fúngicas ou bacterianas, em conjunto ou não com a ação de amilases e carboidrases. A fim de obter um Concentrado Proteico de Farelo de Arroz (CPFA) e um Hidrolisado Proteico de Farelo de Arroz (HPFA) com alto rendimento e propriedades tecnológicas adequadas, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a extração de proteínas do Farelo de Arroz Desengordurado (FAD) por tratamento em sonda ultrassônica e por via enzimática. Foi aplicada uma estratégia sequencial de planejamento experimental, composto por um Planejamento Fatorial Fracionário (PFF) seguido de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para determinação das variáveis de influência nos processos e para a otimização dos métodos de extração. O rendimento proteico do processo de extração por sonda ultrassônica foi de 6,01%, e o CPFA apresentou 76,01% de proteínas. Já o rendimento proteico do processo de extração enzimática foi de 4,63%, sendo que o HPFA apresentou 71,19% de proteínas. O HPFA apresentou solubilidade de 96,06%, já o CPFA de 95,34%, ambos em pH 9. O HPFA apresentou capacidade de absorção de água de 5,08 g.g-1, sendo superior ao do CPFA (3,21 g.g-1) e não diferiu significativamente na capacidade de absorção de óleo (11,56 g.g-1 e 11,38 g.g-1, respectivamente), valores estes superiores ao da referência Albumina Bovina Sérica (BSA). A maior formação de espuma ocorreu em pH 8 (CPFA: 46,66%; HPFA: 36,00%), e a estabilidade das espumas formadas foi baixa em todos os pHs; em ambos os casos, a BSA apresentou característica espumante superior. A capacidade de formação de emulsão do CPFA não apresentou diferença significativa quando comparada a da BSA em pH 6 (76,27% e 75,46%), assim como a estabilidade da emulsão, que foi de 56,60% (CPFA) e 58,40% (BSA) em pH 8. As análises térmicas demostraram que os métodos de extração influenciaram na estabilidade térmica e nas estruturas das proteínas, a proteína extraída por sonda ultrassônica apresentou estruturas secundárias do tipo α-hélice, que favorecem a formação de emulsão. Já as proteínas extraídas pelo método enzimático apresentaram maior sensibilidade à degradação térmica. Os tratamentos demonstraram ter aceitável rendimento proteico de extração. As propriedades funcionais demonstraram que o CPFA e HPFA tem potencial de aplicação como ingrediente, com atributos funcionais importantes às necessidades da indústria alimentícia. 2021-08-17T19:52:41Z 2021-08-17T19:52:41Z 2019-10-15 masterThesis CARMO, Edianez Umbelina Ferrazzo do. Extração da fração proteica do farelo de arroz por tratamento ultrassônico e enzimático e caracterização das propriedades funcionais. 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25745 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Medianeira Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos UTFPR
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description	New techniques for protein extraction from rice bran have been studied to increase the process yield by reducing the extraction time, volume of organic solvents, reducing costs and environmental pollution. The use of ultrasound has been tested for the extraction of proteins from vegetables due to the mechanical and thermal effect of cavitation. The isolation of proteins through enzymatic removal can be carried out with several enzymes, including pancreatin, alkaline, fungal or bacterial proteases, together or not with the action of amylases and carboidrases. In order to obtain a Rice Bran Protein Concentrate (RBPC) and a Rice Bran Protein Hydrolyzate (RBPH) with high yield and adequate technological properties, the main objective of this work was to evaluate the protein extraction from Defatted Rice Bran (DRB) by ultrasonic probe treatment and by enzymatic route. A sequential strategy of experimental design was applied, consisting of a Fractional Factorial Design (FFD) followed by a Central Composite Rotatable Design (CCRD) to determine the variables of influence on the processes and to optimize the extraction methods. The protein yield of the ultrasonic probe extraction process was 6.01%, and the RBPC presented 76.01% of proteins. The protein yield of the enzymatic extraction process was 4.63%, and the RBPH presented 71.19% of proteins. The RBPH showed a solubility of 96.06%, while the RBPC was 95.34%, both at pH 9. The RBPH had a water absorption capacity of 5.08 gg-1, being higher than that of the RBPC (3.21 gg -1) and did not differ significantly in the oil absorption capacity (11.56 gg-1 and 11.38 gg-1, respectively), values higher than those of the reference Serum Bovine Albumin (SBA). The greatest foaming occurred at pH 8 (RBPC: 46.66%; RBPH: 36.00%), and the stability of the foams formed was low at all pHs; in both cases, the SBA showed superior sparkling characteristics. The emulsion formation capacity of RBPC showed no significant difference when compared to that of SBA at pH 6 (76.27% and 75.46%), as well as the stability of the emulsion, which was 56.60% (RBPC) and 58.40% (SBA) at pH 8. The thermal analyzes showed that the extraction methods influenced the thermal stability and the structures of the proteins, the protein extracted by ultrasonic probe showed secondary structures of the α-helix type, which favor the emulsions formation. The proteins extracted by the enzymatic method showed greater sensitivity to thermal degradation. The treatments showed to have an acceptable protein extraction yield. The functional properties demonstrated that RBPC and RBPH have potential for application as an ingredient, with important functional attributes to food industry.
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Extração da fração proteica do farelo de arroz por tratamento ultrassônico e enzimático e caracterização das propriedades funcionais

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