Feasibility of bioethanol production from rice bran / Viabilidade da produção de bioetanol a partir do farelo de arroz

Rice bran is a by-product of rice production with a high carbohydrate and starch content and the potential for bioethanol production by alcoholic fermentation. This article describes bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae from hydrolyzed defatted rice bran (DRB) a rice by-product applying ultrasonic treatment and protease addition, as well as a sequential strategy of experimental design (SEED). In the first Central Composite Rotatable Design (CCRD), the temperature (25-30 °C) and inoculum concentration (0.5-50 g L-¹) had positive effects on bioethanol production, while the effect of pH (4.0-6.0) was not significant. In the second CCRD, the temperature (28-35 °C) and inoculum concentration (10-70 g L-¹) had negative and positive effects on bioethanol production (p< 0.05). Protease addition (15 µL g-¹) increased the conversion of substrate into bioethanol by 76%. The optimized conditions for the production of 40.7 g L-¹ bioethanol were a temperature of 31.5 °C and an inoculum concentration of 70 g L-¹. Validation in a benchtop bioreactor produced 40.0 g L-¹ of bioethanol from hydrolyzed DRB, and the SEED was characterized as a useful tool to improve bioethanol production from DRB. Furthermore, the DRB proved to be a by-product with great potential for bioethanol production, derived from alternative sources not commonly used in human food.

O farelo de arroz é um subproduto com alto teor de carboidratos e amido, com potencial para produção de bioetanol por fermentação alcoólica. O presente artigo descreve a produção de bioetanol pela ação da Saccharomyces cerevisiae no farelo de arroz desengordurado hidrolisado (DRB) - um subproduto do arroz - com a aplicação do tratamento ultrassônico e adição de protease, e estratégia sequencial de planejamento experimental (SEED). No primeiro Delineamento Composto Central Rotacional (CCRD), a temperatura (25-30 °C) e a concentração de inóculo (0,5-50 g L-¹) tiveram efeitos positivos na produção de bioetanol, enquanto o pH (4,0-6,0) não foi significativo. No segundo CCRD, a temperatura (28-35 °C) e a concentração do inóculo (10-70 g L-¹) tiveram efeitos negativo e positivo, respectivamente, na produção de bioetanol (p < 0,05). A adição de protease (15 µL g-¹) aumentou a conversão do substrato em bioetanol em 76%. Na temperatura de 31,5 °C e concentração de inóculo de 70 g L-¹ obteve-se a condição otimizada para produção de bioetanol, com a produção de 40,7 g L-¹. Na validação, realizada em um fermentador de bancada, foram produzidos 40,0 g L-¹ de bioetanol a partir de DRB hidrolisado; e o SEED foi caracterizado como uma ferramenta útil para otimizar a produção de bioetanol a partir de DRB. Além disso, o DRB provou ser um subproduto com grande potencial para a produção de bioetanol, derivado de fontes alternativas normalmente não utilizadas na alimentação humana.

Feasibility of bioethanol production from rice bran / Viabilidade da produção de bioetanol a partir do farelo de arroz

Rice bran is a by-product of rice production with a high carbohydrate and starch content and the potential for bioethanol production by alcoholic fermentation. This article describes bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae from hydrolyzed defatted rice bran (DRB) a rice by-product applying ultrasonic treatment and protease addition, as well as a sequential strategy of experimental design (SEED). In the first Central Composite Rotatable Design (CCRD), the temperature (25-30 °C) and inoculum concentration (0.5-50 g L-¹) had positive effects on bioethanol production, while the effect of pH (4.0-6.0) was not significant. In the second CCRD, the temperature (28-35 °C) and inoculum concentration (10-70 g L-¹) had negative and positive effects on bioethanol production (p< 0.05). Protease addition (15 µL g-¹) increased the conversion of substrate into bioethanol by 76%. The optimized conditions for the production of 40.7 g L-¹ bioethanol were a temperature of 31.5 °C and an inoculum concentration of 70 g L-¹. Validation in a benchtop bioreactor produced 40.0 g L-¹ of bioethanol from hydrolyzed DRB, and the SEED was characterized as a useful tool to improve bioethanol production from DRB. Furthermore, the DRB proved to be a by-product with great potential for bioethanol production, derived from alternative sources not commonly used in human food.(AU)

O farelo de arroz é um subproduto com alto teor de carboidratos e amido, com potencial para produção de bioetanol por fermentação alcoólica. O presente artigo descreve a produção de bioetanol pela ação da Saccharomyces cerevisiae no farelo de arroz desengordurado hidrolisado (DRB) - um subproduto do arroz - com a aplicação do tratamento ultrassônico e adição de protease, e estratégia sequencial de planejamento experimental (SEED). No primeiro Delineamento Composto Central Rotacional (CCRD), a temperatura (25-30 °C) e a concentração de inóculo (0,5-50 g L-¹) tiveram efeitos positivos na produção de bioetanol, enquanto o pH (4,0-6,0) não foi significativo. No segundo CCRD, a temperatura (28-35 °C) e a concentração do inóculo (10-70 g L-¹) tiveram efeitos negativo e positivo, respectivamente, na produção de bioetanol (p < 0,05). A adição de protease (15 µL g-¹) aumentou a conversão do substrato em bioetanol em 76%. Na temperatura de 31,5 °C e concentração de inóculo de 70 g L-¹ obteve-se a condição otimizada para produção de bioetanol, com a produção de 40,7 g L-¹. Na validação, realizada em um fermentador de bancada, foram produzidos 40,0 g L-¹ de bioetanol a partir de DRB hidrolisado; e o SEED foi caracterizado como uma ferramenta útil para otimizar a produção de bioetanol a partir de DRB. Além disso, o DRB provou ser um subproduto com grande potencial para a produção de bioetanol, derivado de fontes alternativas normalmente não utilizadas na alimentação humana.(AU)

Rice bran as a substitute for soy protein and erythorbate in chicken nuggets / Farelo de arroz como substituto de proteína de soja e eritorbato em nuggets de frango

Rice bran is a byproduct with high biological value protein, fiber and phytic acid content. The nutritional and technological properties of rice bran have been highlighted and are attractive for food application. This research aimed at replacing soy protein (SP) and sodium erythorbate (SE) by defatted rice bran (DRB) in chicken nuggets. Three formulations were prepared: T1 with SP and SE; T2 with SP and without SE; and T3 with total SP and SE replacement by DRB. Lipid stability was evaluated by thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) on storage days 0, 30, and 60 (-18 °C). Physicochemical and microbiological parameters were also evaluated. Color, aroma, flavor, texture acceptance, and overall impression was evaluated using a 9-point hedonic scale for 60 days of storage. T3 presented lipid stability comparable to T1 in all intervals evaluated reinforcing the antioxidant potential of DRB. However, T2 showed the lowest lipid stability due to the absence of antioxidants, presenting rancid aroma and flavor not allowing for its sensorial evaluation. Physico-chemical and microbiological parameters were either not influenced or positively influenced by DRB addition. For all attributes, T3 and T1 presented similar acceptance sensory means, with > 72.4% acceptability index. DRB is a rice byproduct potentially suitable for its use by the meat industry.(AU)

O farelo de arroz é um subproduto que contém proteína de alto valor biológico, fibra e ácido fítico. As propriedades nutricionais e tecnológicas do farelo de arroz têm sido destacadas e se mostrado vantajosas para a aplicação em alimentos. O objetivo desta pesquisa foi substituir a proteína de soja (SP) e o eritorbato de sódio (SE) por farelo de arroz desengordurado (DRB) em nuggets de frango. Três formulações foram preparadas: T1 com SP e SE; T2 com SP e sem SE; e T3 com substituição total de SP e SE por DRB. A estabilidade lipídica foi avaliada por substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico aos 0, 30 e 60 dias de armazenamento (-18 °C). Os parâmetros físico-químicos e microbiológicos, e a aceitação também foram analisados. Na análise sensorial, os atributos de cor, aroma, sabor, textura e impressão global foram avaliados usando-se a escala hedônica de 9 pontos após 60 dias de armazenamento. O T3 apresentou estabilidade lipídica comparável ao T1 em todos os intervalos analisados reforçando o potencial antioxidante do DRB. Entretanto, T2 apresentou menor estabilidade lipídica devido à ausência de antioxidantes, apresentando aroma e sabor de ranço que não permitiram sua avaliação sensorial. Os parâmetros físico-químicos e microbiológicos não foram influenciados, ou foram positivamente influenciados pela adição de DRB. Para todos os atributos, T3 e T1 apresentaram médias sensoriais de aceitação semelhantes, com índice de aceitabilidade superior a 72,4%. O DRB é um subproduto do arroz com potencial para ser usado pela indústria da carne.(AU)