Disponibilização de compostos funcionais em farelo de arroz fermentado em estado sólido

Abstract

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.