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O arroz (Oryza sativa L.) se destaca por ser um alimento básico para mais de 60% da população mundial (World Rice Production, 2021). Sendo assim um dos cereais mais cultivado no mundo, com grande destaque do ponto de vista econômico e social (Tong et al., 2019). Neste contexto, o Brasil se destaca por ser o 10º produtor e consumidor, e 9º exportador mundial de arroz. A principal região produtora de arroz está localizada no sul do país. O RS registrou a quarta maior produção de arroz da história em 2020/2021, se responsabilizando por 70% da produção nacional e alcançando 8,5 milhões de toneladas (Mordor Intelligence, 2022).
O RS é o estado que mais produz e beneficia arroz no Brasil, e por consequência é o maior gerador de resíduos sólidos resultantes do processamento de arroz. Os principais subprodutos originados são a casca do arroz, o farelo do arroz e os grãos quebrados. Estes resíduos apresentam um grande problema as indústrias devido as dificuldades associadas à correta destinação e aos custos. O farelo de arroz representa um volume de 9% obtido no beneficiamento de arroz no RS, o que representa mais de 700 mil toneladas de matéria-prima subutilizada, pois apenas parte dela é destinada para ração animal ou a produção de óleo. No contexto global, este volume sobe para 11%, o que equivale a 84 milhões de toneladas de farelo de arroz produzido anualmente (Rappe et al., 2021). Contudo, a medida que a comunidade científica direciona as pesquisas para o aproveitamento de subprodutos agroindustriais como o farelo de arroz, outras aplicações vão tomando espaço como na produção de suplementos, fertilizantes, meios de cultura, antioxidantes e proteínas (Bodie et al., 2019).
Desta forma, o reaproveitamento de resíduos, como o farelo de arroz, é uma solução sustentável, pois contribui para a redução nos impactos econômicos decorrentes da sua produção. Além disso, o emprego do farelo de arroz em outros processos alimentares pode agregar valor à cadeia produtiva, gerando potenciais impactos sociais e oportunidade para o desenvolvimento da agroindústria local. Atualmente, o setor do arroz gera mais de 30 mil empregos diretos e cerca de 200 municípios do RS dependem dessa cultura, sendo assim um mercado atrativo para o desenvolvimento de novos produtos à base de arroz, que possam ainda mais contribuir para a expansão deste setor.
O farelo apresenta cerca de 4 a 11% do total do grão de arroz (Oliveira et al., 2021) e apresenta uma composição rica em proteínas, fibras, lipídios, compostos funcionais como tocoferóis e tocotrienóis. O conteúdo de proteína bruta do farelo varia entre 10 a 16%, sendo superior à proteína do trigo e do milho (Gong et al., 2021). Estes teores podem variar devido à variedade e aspectos agronômicos como tipo de solo, clima, qualidade da matéria prima utilizada e processo de beneficiamento. A qualidade das proteínas do farelo de arroz apresenta propriedades funcionais comparáveis a caseína. As proteínas do farelo de arroz consistem nas frações de albumina, globulina, glutelina e prolamina. A albumina apresenta elevado valor biológico e digestibilidade (Rappe et al., 2021). Estas proteínas na forma de concentrados podem ser incorporados a produtos de alto valor agregado, apresentando assim excelente potencial na indústria de alimentos. Além do elevado valor nutricional, estas proteínas são hipoalergênicas, o que a tornam atrativas para sua inserção em produtos alimentícios destinado a pessoas alérgicas (Tran et al., 2019).
Assim, este projeto visa o estudo do uso do resíduo do arroz para obtenção de proteínas vegetais, através da obtenção do concentrado proteico pelo processo pH shift e da proteína texturizada pelo processo de extrusão, e sua aplicação em produtos plant-based em um tempo de 24 meses (Figura 1). Assim será possível promover nova fonte proteica para suprir a demanda de alimentos e oferecer uma alternativa análoga a de origem animal. Para isso será utilizado o farelo de arroz, como meio de aproveitamento sustentável de um subproduto do processamento do arroz e desenvolvido um estudo de otimização da extração da proteína do farelo de arroz para alcançar os melhores rendimentos, propriedades tecnológicas e digestibilidade. Além disso, será realizado um mapeamento das proteínas por técnica de proteômica para a identificação das proteínas. Inicialmente se objetiva a produção mínima de 50 kg de concentrado proteico para aplicação na produção da proteína texturizada. Para o desenvolvimento da proteína texturizada será realizada a otimização do processo de extrusão para obter o melhor padrão de qualidade. Ao obter uma proteína texturizada com condições ótimas será possível sua incorporação em um produto cárneo vegetal.
Desta forma, o objetivo deste projeto propõe avaliar o potencial proteico do farelo de arroz, aplicar estratégias para a obtenção do concentrado proteico e da proteína texturizada, e sua utilização em um produto plant-based. Para o desenvolvimento deste projeto contaremos com uma ampla equipe de pesquisadores qualificados e experientes na inovação em C&T de alimentos, incluindo pesquisadores, professores, pós-doutorandos, doutorandos, mestrandos e iniciantes científicos do Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial da Universidade Federal de Pelotas (UFPEL). Pesquisadores de outros centros de pesquisa como EMPRAPA, EPAGRI e IRGA, e unidades acadêmicas como da Universidade de Campinas (UNICAMP) e Universidade de São Paulo (USP) e Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) também apoiam este projeto.

Obtenção do concentrado proteico
Para obtenção do concentrado proteico será promovido a precipitação proteica em pH ácido da farinha desengordurada conforme descrito por Salcedo-Chávez et al. (2002). Se realizará centrifugação, lavagem e secagem do precipitado como descrito na Figura 4. Espera-se obter aproximadamente 55 % de proteínas em base seca.
Solubilidade das proteínas
A solubilidade da proteína (%) em água será determinada de acordo com Liu et al. (1992). O teor de nitrogênio será determinado pelo método Kjeldahl e o teor de proteína obtido pela multiplicação do fator de conversão 6,25 (AACC, 1995).
Capacidade de formação de espuma
A capacidade de formação de espuma será obtida de acordo com o método descrito por Guillerme, Loisel, Bertrand, and Popineau (1993).
Proteômica
A extração das proteínas totais será realizada utilizando Plant Total Protein Extraction Kit (Sigma Aldrich) que consiste na adição de solução metanólica contendo inibidor de tripsina e reagente de extração, e quantificadas pelo método fluorimétrico utilizando uma curva-padrão de peptídeos de acordo com Pierce Quantitative Fluorometric Peptide Assay kit (Thermo Scientific). A digestão e guanidinação será realizada utilizando In-solution tryptic digestion and guanidinatiom kit (Thermo Scientific). As amostras serão injetadas em sistema de nano-cromatografia em fase líquida, modelo NCS-3500RS, marca Thermo Scientific acoplado a um espectrômetro de massas, modelo Impact II (analisador Q-ToF), marca Bruker Daltonics (Isaacson et al., 2006).
Digestibilidade da proteína
A análise de digestibilidade “in vitro” será realizada conforme o procedimento descrito por Sandoval-Sicairos et al. (2021).
Produção da proteína texturizada
Para a produção da proteína texturizada será utilizado como ingrediente o concentrado proteico obtido com características tecnológicas ótimas. A proteína texturizada será obtida através do processo de extrusão de baixa e alta umidade conforme descrito por Schmiele et al. (2015). Será utilizado uma extrusora de dupla rosca corrotacional encaixado (ZSK 30 - Werner Pfleiderer Corp). A amostra extrusada a baixa umidade será processada a umidade de condicionamento de 23%, temperatura de 1a e de 2a zona de 60 e 80ºC, respectivamente, 3a e 4a zona de 110°C, vazão de alimentação de 9kg h-1, velocidade de rosca de 300rpm e matriz circular com dois orifícios de 2,6mm cada um. A extrusão à alta umidade será processada à umidade de condicionamento de 60%, temperatura de 1a e 2a zona de 50 e 70ºC, respectivamente, de 3a e 4a zona de 90°C, vazão de alimentação de 12kg h-1, velocidade de rosca de 300rpm e matriz retangular com abertura de 7,5mm de altura, 33,5mm de largura e 45cm de comprimento. Serão aplicados analises de qualidade para avaliação da cor, sabor e textura da proteína texturizada.
Elaboração do produto plant-based
Para a produção do produto plant-based será aplicado a proteína texturizada obtida com melhores características tecnológicas e funcionais. Serão analisadas as propriedades tecnológicas e sensoriais do produto cárneo vegetal. Os produtos cárneos vegetais serão elaborados com mistura dos ingredientes como água, proteína de arroz, e condimentos.

Na fase inicial deste projeto espera-se obter um rendimento da proteína extraída, com pelo menos 55 % de conteúdo proteíco. Bem como um concentrado proteico com qualidade tecnológicas e funcionais interessantes para uma posterior uso no desenvolvimento de produtos alimentícios carneos vegetais. Além disso, espera-se obter uma proteína texturizada com características fisico-quimicas e tecnológicas como de textura, cor, pH, CAA adequadas para sua inserção em hamburguer, carne moida e linguiça. Espera-se que os produtos finais obtidos apresentem propriedades tecnológicas e sensoriais adequadas, alcançando pelo menos 70% de aceitabilidade pelos consumidores.
O processo para obtenção dos isolados proteicos encontram-se em TRL3 e pretende-se ao final do projeto atingir o TRL6. Por fim, esses resultados apontarão para o grande potencial de reaproveitamento de resíduos como o farelo de arroz principalmente no que diz respeito a sua aplicação em novos produtos vegetais. Além de promover o desenvolvimento da região através da criação de novos empregos, renda e sustentabilidade.