The objective of this study was to investigate the potential application of rice bran wax (RBW) organogel to replace solid fat content and create the fat network in ice cream. Ice creams with 10% fat or 15% fat were formulated with RBW organogel as the fat source, and two different emulsifiers were used: polmo, a commercial blend of emulsifiers which contains 80% mono- and diglycerides and 20% polysorbate 80, and Glycerol monooleate (GMO). Candelilla wax (CDW) organogel and carnauba wax (CBW) organogel were also tested for comparison. RBW organogel had the ability to form and sustain structure in 15% fat ice creams when GMO was used as the emulsifier. Transmission electron microscopy revealed that the RBW crystal morphology within the fat droplet, when GMO was used as the emulsifier, was characterized by the growth of crystals at the outer edge of the droplet which increased fat destabilization and network formation. / Nestlé Product Technology Centre, France

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. / 5000

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. / 5000

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As fibras de coprodutos da produção de sucos, néctar e refrescos possuem propriedade funcional, envolvidas no metabolismo fermentativo da microbiota intestinal, com benefícios potenciais á saúde dos cães. O emprego de coprodutos alimentícios humano no desenvolvimento de petfood apresentam vantagens de sustentabilidade ambiental e econômica. O estudo objetivou avaliar os efeitos de dietas extrusadas com inclusão fixa de 3,5% de celulose (CEL), farelo de arroz desengordurado (FAR), polpa cítrica (PCT) e polpa de maçã (PMA) como fontes de fibras dietéticas solúveis e insolúveis nos coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes (CDA), respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais e produtos de fermentação nas fezes. O experimento foi realizado com oito cães adultos hígidos, peso médio de 15,0&#177;5,0kg e idade média de 5,0&#177;2,0 anos, distribuídos em delineamento em dois quadrados latino 4x4. Após 7 dias de adaptação dos animais, realizou-se coleta de fezes nos dias 5&ordm;-10&ordm; para determinar CDA das dietas, entre 12&ordm; ao 15&ordm; dia mensurados pH, produção de ácido lático, AGCC, AGCR e aminas biogênicas (AB) das fezes, seguidos pelas coletas de sangue para determinação das respostas glicêmicas e insulinêmicas pós-prandiais nos 16&ordm; e 17&ordm; dias. Não houve efeito dos tratamentos (p>0,05) no CDA da matéria orgânica (MO) e matéria mineral (MM), entretanto, houve efeito (p<0,05) nos CDAs da proteína bruta (PB), extrato etéreo em hidrólise ácida (EEHA), fibra bruta (FB) e extrativos não nitrogenados (ENN). O tratamento CEL apresentou maior CDA da PB e menor CDA da FB. O CDA dos ENN não apresentou diferença entre PMA e CEL. Em relação às características fecais, observou-se maior MS no tratamento CEL. Os tratamentos PCT e PMA resultaram em pH das fezes inferior aos tratamentos CEL e FAR e sem diferenças entre si. O tratamento PMA resultou em maior escore fecal e menor produção de fezes por cão/dia na MS, contrário ao tratamento PCT, que resultou em maior produção de fezes cão/dia, na MO e MS. Não foi observado efeito dos tratamentos (p>0,05) nas concentrações fecais de lactato e AB. O tratamento PCT resultou em maior produção de acetato, propionato e butirato que o tratamento CEL (p<0,05), enquanto que os tratamentos PCT e PMA resultaram em produção de AGCR mais elevados que FAR (p<0,05). Não houve efeito das fontes de fibras estudadas nas respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais (p<0,05). / The coproducts of fiber production of juice, nectar and soft drinks have functional property, involved in fermentative metabolism of intestinal microbiota, with potential benefits to health of dogs. The use of co-products of human food industry in the development of petfood has advantages of environmental and economic sustainability. The study aimed to evaluate the effects of extruded diets with fixed inclusion of 3.5% cellulose (CEL), defatted rice bran (FAR), citrus pulp (PCT) and apple pulp (PMA) as sources of soluble and insoluble dietary fibers on dog total tract apparent digestibility coefficient of nutrients (ADC), glycemic and insulin postprandial responses, and fermentation products in the stool. The experiment was carried out on eight healthy adult dogs of mean weight of 15.0 &#177; 5,0kg and a mean age of 5,0 &#177; 2,0 years allotted to a 4 x 4 Latin square two. After 7 days of adjustment of the animals to the diets, there was feces collection in the days 5th-10th to determine CDA diets, between 12th to 15th measured pH, lactic acid production, AGCC, AGCR and biogenic amines (BA) of the stool, followed by blood samples for determination of glucose and insulin responses postprandial in 16 and 17 days. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in the ADC of organic matter (OM) and mineral matter (MM), however, was no effect (p <0.05) in CDAs of dry matter (DM), crude protein (CP), ether extract acid hydrolysis (EEHA), crude fiber (CF) and nitrogen free extract (NFE). The CEL treatment obtained higher ADC of CP and lower ADC of FB. The ACD of NFE no difference between PMA and CEL. For fecal characteristics, there was a higher DM in CEL treatment. PCT treatments and PMA resulted in fecal pH lower than the CEL and FAR treatments and without differences. The PMA treatment resulted in greater fecal score and lower production of faeces per dog / day in DM, contrary to the PCT treatment, which resulted in increased production of dog feces / day in MO and DM. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in fecal concentrations of lactate and AB. The PCT treatment resulted in increased production of acetate, propionate and butyrate that CEL treatment (p <0.05), while the PCT and PMA treatments resulted in higher production AGCR that FAR (p <0.05). There was no effect (p <0.05) of sources of fiber studied for glycemic and insulin curves, area under the curve (AUC) of glucose and insulin, increasing blood glucose and insulin.

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<0,05). Segundo a legislação brasileira, os vinagres produzidos ficaram dentro dos parâmetros exigidos: teor alcoólico real < 1 %; acidez volátil > 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 (p<0.05). In sensory evaluation the evaluated attributes was color (6.34), consistency (6.81), aroma (5.41), flavor (5.30) and overall evaluation (5.74); the acceptability rate of the three samples were close: 77.8 %, 70.6 % and 63.8 % (two commercial vinegar and DRB vinegar, respectively). Under Brazilian law, the vinegars were produced within the required parameters: real alcohol content <1 %; volatile acidity>4.0 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

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<0,05). Segundo a legislação brasileira, os vinagres produzidos ficaram dentro dos parâmetros exigidos: teor alcoólico real < 1 %; acidez volátil > 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 (p<0.05). In sensory evaluation the evaluated attributes was color (6.34), consistency (6.81), aroma (5.41), flavor (5.30) and overall evaluation (5.74); the acceptability rate of the three samples were close: 77.8 %, 70.6 % and 63.8 % (two commercial vinegar and DRB vinegar, respectively). Under Brazilian law, the vinegars were produced within the required parameters: real alcohol content <1 %; volatile acidity>4.0 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

Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-11T17:39:03Z No. of bitstreams: 1 tese melissa.pdf: 963723 bytes, checksum: 38c0d180ac706f670cc2675cd21665c5 (MD5) / Approved for entry into archive by cleuza maria medina dos santos (cleuzamai@yahoo.com.br) on 2016-04-23T14:02:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese melissa.pdf: 963723 bytes, checksum: 38c0d180ac706f670cc2675cd21665c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-23T14:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese melissa.pdf: 963723 bytes, checksum: 38c0d180ac706f670cc2675cd21665c5 (MD5) Previous issue date: 2009 / 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<0,05), os teores lipídios, ácido fítico e açúcares redutores do farelo de arroz, respectivamente. O farelo fermentado apresentou teores aumentados de 30 % em cinzas, 50 % em fibras e 40 % em proteínas. A determinação de aminoácidos digeríveis indicou aumento de 27,6 % na digestibilidade das proteínas produzidas. O farelo de arroz fermentado por 24 h apresentou o maior conteúdo de compostos fenólicos totais (2200 µg ác.ferúlico/gfarelo), no entanto o extrato metanólico do farelo de arroz fermentado por 96 h inativou 50 % do DPPH reativo em 15 min (CE50 de 4,3 µg ác.ferúlico/mL). Este mesmo extrato reduziu em 57 % o valor do índice de peróxido no óleo de oliva após 30 dias de armazenamento. O extrato aquoso do farelo de arroz fermentado por 120 h foi o mais eficiente inibidor da reação de escurecimento catalisada pela peroxidase. Os teores de fosfolipídios foram aumentados em 1,8 mg P/g lipídio. No farelo fermentado os ácidos oléico, palmítico e linoléico foram os predominantes, ocorrendo ao longo da fermentação a redução dos ácidos graxos saturados (20 %) e o aumento dos ácidos graxos insaturados (5 %) Estes resultados indicam que a fermentação em estado sólido é uma poderosa ferramenta para agregar valor a este co-produto modificando a sua composição química e disponibilizando compostos de maior interesse, que podem ser aplicados em outros processos, subsidiando o agronegócio com alternativas para à sua sustentabilidade. O presente trabalho contribui com informações importantes para as etapas de investigação sobre a disponibilização destes biocompostos e suas futuras aplicações. / The possibility of co-product valuation and residue reuse of agroindustrial processes may be used in different processes, besides bioprocess is being investigated thoroughly by the scientific world which looks for alternative sources for several products and its applications. In the goal of these researches is rice bran, which is nowadays being considered a co-product of rice milling and corresponds from 8% to 10% of this abundant grain in Rio Grande do Sul. Thus, it is a promising source of proteins, dietary fiber and functional compounds like antioxidants, phospholipids, phenols and phytic acid. This work aimed to study the availability of functional compounds in rice bran through solid-state fermentation with Rhizopus oryzae. During the development of this work, the effect of the fermentative process was evaluated on fermented rice bran, that is, the physico-chemical composition, the fatty acid profile, phospholipids content and the presence of antioxidant compounds, as well as the enzyme activity during the fermentative process. Rice bran was supplied by IRGA (Instituto Rio Grandense de Arroz). The strain used for fermentation was from Rhizopus oryzae fungus and the spores were scraped from the slopes into aqueous emulsion of Tween 80 (0.2 %) incubated during 7 days at 30 °C until new and complete fungi sporulation. Fermentation was carried out in tray bioreactors, in which the substratum, rice bran, was placed and homogenized with spores suspension totalizing the initial concentration of 4.0x106 spores/g. The medium moisture was adjusted to 50 % and the process was carried out in a chamber at 30 ºC for 120 h. For analytical determination, the samples were withdrawn at the beginning of the process and each 24 h. The contents of moisture, ash, lipid, protein, fiber, reducing sugars, digestible aminoacids and phytic acid were determined, as well as the fatty acid profile, following identification and quantification by gaseous chromatography. The phenolic compounds were cold-extracted with methanol and quantified by spectrophotometer using the FolinCiocalteau reagent. The fermented bran extract antioxidant ability was estimated considering its potential in capturing DPPH radicals, inhibiting lipid peroxidation and guaiacol darkening reaction catalyzed by peroxidase enzyme. Solid-state fermentation reduced moisture, lipid, phytic acid and reducing sugars content of rice bran in, respectively, 24.6 %, 40 %, 50 % and 60 %. The fermented bran presented an increase of 30 % in ashes content, 50 % in fibers and 40 % in proteins. The digestible aminoacid determination indicated increase of 27.6 % in the digestibility of produced proteins. Rice bran fermented for 24 h showed the highest phenolic compound content (2200 µg ferulic acid/g bran), however the fermented rice bran methanolic extract at 96 h inactivated 50 % of the DPPH reagent in 15 min (CE50 of 4.3 µg ferulic acid/mL). This same extract reduced in 57% the peroxide index in olive oil after 30 days of storage. The fermented rice bran aqueous extract at 120 h was the most efficient inhibitor of the darkening reaction catalyzed by peroxidase. Phospholipids content were increased to 1.8 mgP/g lipid. Oleic, palmitic and linoleic fatty acids predominated in fermented bran, being observed a reduction in saturated fatty acids (20 %) and an increase (5 %) in unsaturated ones along the fermentation. These results point out that solid-state fermentation is a powerful tool to add value to rice bran, modifying its chemical composition in which components of major interest become available and can be applied to other processes, subsidizing agribusiness with important information for investigating steps related to these compounds, purifying method and application.

As fibras de coprodutos da produção de sucos, néctar e refrescos possuem propriedade funcional, envolvidas no metabolismo fermentativo da microbiota intestinal, com benefícios potenciais á saúde dos cães. O emprego de coprodutos alimentícios humano no desenvolvimento de petfood apresentam vantagens de sustentabilidade ambiental e econômica. O estudo objetivou avaliar os efeitos de dietas extrusadas com inclusão fixa de 3,5% de celulose (CEL), farelo de arroz desengordurado (FAR), polpa cítrica (PCT) e polpa de maçã (PMA) como fontes de fibras dietéticas solúveis e insolúveis nos coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes (CDA), respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais e produtos de fermentação nas fezes. O experimento foi realizado com oito cães adultos hígidos, peso médio de 15,0&#177;5,0kg e idade média de 5,0&#177;2,0 anos, distribuídos em delineamento em dois quadrados latino 4x4. Após 7 dias de adaptação dos animais, realizou-se coleta de fezes nos dias 5&ordm;-10&ordm; para determinar CDA das dietas, entre 12&ordm; ao 15&ordm; dia mensurados pH, produção de ácido lático, AGCC, AGCR e aminas biogênicas (AB) das fezes, seguidos pelas coletas de sangue para determinação das respostas glicêmicas e insulinêmicas pós-prandiais nos 16&ordm; e 17&ordm; dias. Não houve efeito dos tratamentos (p>0,05) no CDA da matéria orgânica (MO) e matéria mineral (MM), entretanto, houve efeito (p<0,05) nos CDAs da proteína bruta (PB), extrato etéreo em hidrólise ácida (EEHA), fibra bruta (FB) e extrativos não nitrogenados (ENN). O tratamento CEL apresentou maior CDA da PB e menor CDA da FB. O CDA dos ENN não apresentou diferença entre PMA e CEL. Em relação às características fecais, observou-se maior MS no tratamento CEL. Os tratamentos PCT e PMA resultaram em pH das fezes inferior aos tratamentos CEL e FAR e sem diferenças entre si. O tratamento PMA resultou em maior escore fecal e menor produção de fezes por cão/dia na MS, contrário ao tratamento PCT, que resultou em maior produção de fezes cão/dia, na MO e MS. Não foi observado efeito dos tratamentos (p>0,05) nas concentrações fecais de lactato e AB. O tratamento PCT resultou em maior produção de acetato, propionato e butirato que o tratamento CEL (p<0,05), enquanto que os tratamentos PCT e PMA resultaram em produção de AGCR mais elevados que FAR (p<0,05). Não houve efeito das fontes de fibras estudadas nas respostas glicêmicas e insulinêmicas pós- prandiais (p<0,05). / The coproducts of fiber production of juice, nectar and soft drinks have functional property, involved in fermentative metabolism of intestinal microbiota, with potential benefits to health of dogs. The use of co-products of human food industry in the development of petfood has advantages of environmental and economic sustainability. The study aimed to evaluate the effects of extruded diets with fixed inclusion of 3.5% cellulose (CEL), defatted rice bran (FAR), citrus pulp (PCT) and apple pulp (PMA) as sources of soluble and insoluble dietary fibers on dog total tract apparent digestibility coefficient of nutrients (ADC), glycemic and insulin postprandial responses, and fermentation products in the stool. The experiment was carried out on eight healthy adult dogs of mean weight of 15.0 &#177; 5,0kg and a mean age of 5,0 &#177; 2,0 years allotted to a 4 x 4 Latin square two. After 7 days of adjustment of the animals to the diets, there was feces collection in the days 5th-10th to determine CDA diets, between 12th to 15th measured pH, lactic acid production, AGCC, AGCR and biogenic amines (BA) of the stool, followed by blood samples for determination of glucose and insulin responses postprandial in 16 and 17 days. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in the ADC of organic matter (OM) and mineral matter (MM), however, was no effect (p <0.05) in CDAs of dry matter (DM), crude protein (CP), ether extract acid hydrolysis (EEHA), crude fiber (CF) and nitrogen free extract (NFE). The CEL treatment obtained higher ADC of CP and lower ADC of FB. The ACD of NFE no difference between PMA and CEL. For fecal characteristics, there was a higher DM in CEL treatment. PCT treatments and PMA resulted in fecal pH lower than the CEL and FAR treatments and without differences. The PMA treatment resulted in greater fecal score and lower production of faeces per dog / day in DM, contrary to the PCT treatment, which resulted in increased production of dog feces / day in MO and DM. There was no effect of the treatments (p> 0.05) in fecal concentrations of lactate and AB. The PCT treatment resulted in increased production of acetate, propionate and butyrate that CEL treatment (p <0.05), while the PCT and PMA treatments resulted in higher production AGCR that FAR (p <0.05). There was no effect (p <0.05) of sources of fiber studied for glycemic and insulin curves, area under the curve (AUC) of glucose and insulin, increasing blood glucose and insulin.

Orientador: Ranulfo Monte-Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T07:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_MeiriBrum_M.pdf: 1014074 bytes, checksum: ae7eb9b355f6f79d9790f0d168228185 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Processos biotecnológicos para produção de enzimas apresentam acentuado crescimento devido à necessidade de maximização dos processos biológicos industriais e à contribuição para reduzir impactos ambientais. Entretanto, a utilização e purificação das enzimas envolve inúmeras variáveis e custo de produção relativamente alto. A fitase hidrolisa o ácido fítico, ácido orgânico componente natural das sementes e oleaginosas, em inositol e fosfato inorgânico disponibilizando o fósforo antes não disponível e resultando melhor aproveitamento destes alimentos. O uso da fitase como aditivo em rações animais é obrigatório na Europa, Sudoeste Asiático, Coréia do Sul, Japão e Taiwan para reduzir o efeito ambiental provocado pelo excesso de fósforo excretado pelos animais. Nos útimos anos, além da adição em rações animais, a aplicação da fitase na dieta humana surgiu como alternativa potencial, pois estudos demonstram seus benefícios à saúde. O potencial de mercado mundial para fitase é de U$ 500 milhões, onde a China se destaca como o maior produtor chegando a U$ 200 milhões de acordo com estudo da Indústria de Rações da China (2008). Entretanto, essa enzima ainda não é produzida no Brasil. Este estudo tem por objetivo estudar o processo fermentativo para produção de fitase determinando parâmetros que auxiliarão na identificação da melhor condição de cultivo para sua produção. Propôs-se ainda a utilização de farelo de arroz como substrato a fim de agregar valor a esse subproduto da indústria de beneficiamento do arroz. Foram realizados ensaios de produção por Aspergillus niger e Aspergillus oryzae em frascos Erlenmeyer e usando de planejamento experimental para verificar a influência da adição de fontes de nitrogênio e sais minerais na fermentação. Foi feita a caracterização da atividade enzimática em função do pH e da temperatura, bem como a escolha da melhor cepa para produção de fitase / Abstract: Biotechnological processes for production of enzymes show strong growth due to the need for maximization of industrial and biological processes contributing to reducing environmental impacts. However, the use of enzymes and purification involves many variables and relatively hight cost of production. Phytase hydrolyzes phytic acid, an organic acid component of natural seeds and oilseeds, in inositol and inorganic phosphate available, resulting best use of foods. The use of phytase as an additive in animal feed is mandatory in Europe, Southeast Asia, South Korea, Japan and Taiwan to reduce the environmental effect caused by excess phosphorus excreted by animals. In recent years, plus the addition of animal feed, the application of phytase in the human diet has emerged as a potential alternative, because studies showed the heath benefits. The potential worldwide market for phytase is U$ 500 milion, where China stands as the largest producer coming to U$ 200 milion according to a study of China¿s Feed Industry (2008). However, this enzyme is not produced in Brazil. This study aimed to study the fermentation process for production of phytase determining parameters that will assist in indentifying the Best culture condition for their prodution. It was also proposed the use of Rice bran as substrate in order to add value to the industry by-product of rice processing. Were done tests of production by Aspergillus niger and Aspergillus oryzae in Erlenmeyer flasks and experimental design was used to verify the influence of the addition of nitrogen sources and mineral salts in fermentation. The characterization of the enzyme activity in function of pH na temperature and the choice of the best strain for the production of phytase was also done / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos