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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34642| Título: | Frações residuais do processo de extração de proteínas do farelo de arroz desengordurado como fonte de carboidratos em bioprocessos |
| Título(s) alternativo(s): | Residual fractions from defatted rice bran protein extraction as a source of carbohydrates in bioprocesses |
| Autor(es): | Vieira, Valquiria Silva |
| Orientador(es): | Colla, Eliane |
| Palavras-chave: | Farelo de arroz Hidrólise Fermentação Rice bran Hydrolysis Fermentation |
| Data do documento: | 1-Dez-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | VIEIRA, Valquiria Silva. Frações residuais do processo de extração de proteínas do farelo de arroz desengordurado como fonte de carboidratos em bioprocessos. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2023. |
| Resumo: | O farelo de arroz desengordurado é uma biomassa promissora para aplicação em processos fermentativos e em sistemas de biorrefinarias integradas, devido a sua composição rica, especialmente em proteínas e carboidratos. O objetivo deste estudo foi avaliar a produção de açúcares redutores (AR) e açúcares redutores totais (ART) a partir das frações residuais de um processo de extração de proteínas do farelo de arroz desengordurado, para aplicações em bioprocessos. O farelo de arroz desengordurado foi submetido a extração das proteínas por agitação em meio alcalino, assistida por ultrassom. As frações residuais - precipitado resultante do processo de extração (P1) e sobrenadante da precipitação das proteínas (S2) - foram combinadas e autoclavadas para gelatinização do amido. A hidrólise enzimática destas frações foi estudada aplicando-se um Planejamento Fatorial Completo (PFC) 22 (sete ensaios) onde as variáveis estudadas foram a concentração das enzimas α- amilase e amiloglucosidase (LpHera® e Saczyme Go 2X, respectivamente), na faixa de 120 a 180 mL/m3, e a concentração de substrato (razão P/S) na faixa de 30 a 70 g.L-1. As enzimas foram adicionadas simultaneamente, incubando-se por 12 horas à 70°C, pH 5,0 (definidos em etapa preliminar de estudo da atividade enzimática). A cada 2 horas foram retiradas alíquotas para o acompanhamento da concentração de AR (Somogyi-Nelson). Na fermentação alcoólica a partir do hidrolisado, os cultivos foram realizados com Saccharomyces cerevisiae, a 30 °C, em condições estacionárias. Foram avaliados quatro meios de cultivo: hidrolisado (H) obtido nas melhores condições da hidrólise, meio controle 1 (C1) com a mesma concentração de açúcares do H, meio controle (C2) com a concentração de açúcares simulando a produção de bioetanol a partir de cana de açúcar, e um meio contendo o hidrolisado suplementado (HS) para atingir a mesma concentração de açúcares do meio C2. O acompanhamento foi realizado pela retirada de alíquotas, em intervalos regulares de tempo, para as análises de concentração de biomassa e ART. Na análise de composição das frações residuais a concentração de carboidratos totais da fração P1 foi de aproximadamente 50 g.100 g-1 e na fração S2, 0,12 g.100 mL-1. Nos resultados do PFC observou-se um máximo de 18 g.L-1 de AR, nos ensaios conduzidos com 70 g.L-1 de substrato e 180 mL/m3 das enzimas, o que corresponde a 50% de eficiência de conversão em AR, considerando-se a composição em carboidratos das frações residuais. Na fermentação alcoólica, o ensaio HS apresentou resultados superiores de velocidade máxima de crescimento celular e produtividade celular em comparação ao C2, não havendo diferença significativa na conversão de substrato em biomassa. Já o ensaio H apresentou resultados inferiores para todos os parâmetros estudados, porém ainda comparáveis com o meio C1, indicando que as frações residuais do processo de extração de proteínas da biomassa de farelo de arroz desengordurado possuem potencial para serem utilizados como fonte de carboidratos em fermentações, em um sistema integrado de valorização do farelo de arroz. |
| Abstract: | Defatted rice bran is a promising biomass for application in fermentation processes and integrated biorefinery systems, due to its rich composition, especially in proteins and carbohydrates. The objective of this study was to evaluate the production of reducing sugars (RS) and total reducing sugars (TRS) from the residual fractions of a protein extraction process from defatted rice bran, for applications in bioprocesses. Defatted rice bran was made with protein protection by alkaline means, assisted by ultrasound. The residual fractions - precipitates resulting from the removal process (P1) and protein supernatant (S2) - were combined and autoclaved for starch gelatinization. The enzymatic hydrolysis of these fractions was studied by applying a Complete Factorial Design (PFC) 22 (seven tests) where the studies studied were the concentration of the enzymes α-amylase and amyloglucosidase (LpHera® and Saczyme Go 2X, respectively), in the range of 120 to 180 mL/m3, and the substrate concentration (P/S ratio) in the range of 30 to 70 g.L-1. The enzymes were added simultaneously, incubating for 12 hours at 70°C, pH 5.0 (defined in the preliminary stage of studying enzymatic activity). Aliquots were removed every 2 hours to monitor AR concentration (Somogyi-Nelson). In fermentation from the hydrolyzate, cultures were carried out with Saccharomyces cerevisiae, at 30 °C, under stationary conditions. Four cultivation media were evaluated: hydrolyzate (H) obtained under the best hydrolysis conditions, control medium 1 (C1) with the same sugar concentration as H, control medium (C2) with the sugar concentration simulating the production of bioethanol from of sugar cane, and a medium containing the supplemented hydrolyzate (HS) to achieve the same concentration of sugars as the C2 medium. Monitoring was carried out by removing aliquots, at regular time intervals, for biomass and TRS concentration analyses. In the composition analysis of the residual fractions, the concentration of total carbohydrates in fraction P1 was approximately 50 g.100 g-1 and in fraction S2, 0.12 g.100 mL-1. The PFC results demonstrated a maximum of 18 g.L-1 of AR, in the preliminary tests with 70 g.L-1 of substrate and 180 mL/m3 of enzymes, which corresponds to 50% conversion efficiency into RS, considering the carbohydrate composition of the residual fractions. In preparation, the HS assay showed superior results in maximum cell growth speed and cell productivity compared to C2, with no significant difference in the conversion of substrate into biomass. As for assay H, it presented lower results for all trained parameters, but still comparable with the C1 medium, indicating that the residual fractions from the protein protection process of defatted rice bran biomass have the potential to be used as a source of carbohydrates in fermentations in an integrated rice bran valorization system. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34642 |
| Aparece nas coleções: | MD - Tecnologia em Alimentos |
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