Orientador: Ruann Janser Soares de Castro

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: A produção de carne de frango vem aumentando gradativamente ao longo dos anos, o que acarreta maior geração de resíduos. As vísceras do animal são uma parcela importante, comumente destinadas à compostagem, incineração ou transformadas em farinha para consumo animal. Todavia, a busca por...

Resumo: A produção de carne de frango vem aumentando gradativamente ao longo dos anos, o que acarreta maior geração de resíduos. As vísceras do animal são uma parcela importante, comumente destinadas à compostagem, incineração ou transformadas em farinha para consumo animal. Todavia, a busca por alternativas de reaproveitamento do material para obtenção de produtos com maior valor agregado vem ganhando espaço no meio industrial. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da farinha de vísceras de frango como meio para obtenção de produtos com propriedades antioxidantes e proteases. Inicialmente, foi realizado um processo de hidrólise enzimática utilizando o concentrado proteico da farinha de vísceras de frango e as proteases comerciais Flavourzyme e Alcalase. Nesta etapa, foram avaliados os efeitos das condições do processo (tempo de hidrólise e concentração da mistura de enzimas) sobre a formação de peptídeos com atividade antioxidante, e ainda uma avaliação inicial do aumento de escala do processo. Os resultados mostraram que, embora as variáveis independentes não tenham apresentado efeitos significativos sobre as respostas (positivo ou negativo) (p > 0,10), a modificação destes fatores resultou em aumento significativo da atividade antioxidante, sendo os melhores resultados obtidos com atividade inicial de protease de 170,5 U/mL e 120 min de hidrólise. A hidrólise enzimática resultou em aumentos de até 300% na atividade antioxidante quando comparada à amostra não hidrolisada. Nos estudos de aumento de escala foi possível manter a atividade antioxidante dos hidrolisados ao partir de um volume inicial de trabalho de 50 mL (Erlenmeyer) para um volume de 3L em biorreator. O segundo bloco de experimentos deste trabalho incluiu a aplicação da farinha de vísceras de frango como substrato para produção de proteases e obtenção de produtos antioxidantes pelo micro-organismo Aspergillus oryzae IOC3999 em fermentação em estado sólido. As variáveis de processo umidade inicial do meio de cultivo, temperatura e quantidade de inóculo foram avaliados. Adicionalmente, as proteases produzidas também foram caracterizadas bioquimicamente. Para a fermentação, as variáveis independentes apresentaram efeito estatisticamente significativo (p < 0,10) para a maioria das respostas. A condição de cultivo conduzida com 40% de umidade inicial do meio de cultivo, temperatura de incubação de 30°C e inóculo inicial de 5,05?106 esporos/g, apresentou os melhores resultados para atividade antioxidante e produção de proteases nos dois tempos de fermentação avaliados (24 e 48 h). As proteases apresentaram atividade ótima na faixa de pH entre 5,0 e 6,0 e na temperatura de 50°C. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que o processo de inativação térmica da protease não é espontâneo (?G*d > 88,78 kJ/mol), aumenta com o aumento da temperatura (?H*d 27,01-26,88 kJ/mol) além de apresentar um indicativo de redução da desordem no sistema (?S*d < ?197,74 kJ/mol), provavelmente relacionado à aglomeração de enzimas parcialmente desnaturadas. Em conclusão, os resultados obtidos permitiram demonstrar o grande potencial de exploração de resíduos da indústria do frango, em especial as vísceras para obtenção de produtos antioxidantes e enzimas utilizando dois tipos de processos biotecnológicos (hidrólise enzimática e fermentação)

Abstract: The production of chicken meat has been increasing gradually over the years, which leads to greater generation of waste. The animal viscera are an important part, commonly destined for composting, incineration or transformed into flour for animal consumption. However, the search for...

Abstract: The production of chicken meat has been increasing gradually over the years, which leads to greater generation of waste. The animal viscera are an important part, commonly destined for composting, incineration or transformed into flour for animal consumption. However, the search for alternatives to reuse the material to obtain products with greater added value has been gaining ground in the industrial environment. Therefore, the objective of this work was to evaluate the potential of chicken viscera meal to obtain products with antioxidant properties and proteases. Initially, an enzymatic hydrolysis process was carried out using the protein concentrate of chicken viscera meal and the commercial proteases Flavourzyme and Alcalase. In this step, the effects of the process conditions (hydrolysis time and concentration of the enzyme mixture) on the formation of peptides with antioxidant activity were evaluated, as well as an initial evaluation of the scale-up of the process. The results showed that, although the independent variables did not present significant effects in all response variables (positive or negative) (p > 0.10), the modification of these variables resulted in a significant increase in antioxidant activity, in which the best results were obtained using initial protease activity of 170.5 U/mL and 120 min of hydrolysis. Enzymatic hydrolysis resulted in increases of up to 300% in antioxidant activity when compared to the unhydrolyzed sample. In the scale-up studies, it was possible to maintain the same antioxidant activity of the hydrolysates from an initial working volume of 50 mL (Erlenmeyer) to a volume of 3L in a bioreactor. The second block of experiments of this work included the application of chicken viscera flour as a substrate to produce proteases and obtaining antioxidant products by the microorganism Aspergillus oryzae IOC3999 in solid state fermentation. The process variables initial moisture of the culture medium, temperature and amount of inoculum were evaluated. Additionally, the proteases produced were also biochemically characterized. For fermentation, the independent variables showed a statistically significant effect (p < 0.10) for most responses. The cultivation condition performed with 40% initial moisture of the culture medium, incubation temperature of 30°C and initial inoculum of 5.05?106 spores/g, showed the best results for antioxidant activity and production of proteases in the two times of fermentation evaluated (24 and 48 h). The proteases showed optimal activity in the pH range between 5.0 and 6.0 and at a temperature of 50°C. The thermodynamic parameters indicated that the process of thermal protease inactivation is not spontaneous (?G*d > 88.78 kJ/mol), it increases with increasing temperature (?H*d 27.01-26.88 kJ/mol), in addition to presenting an indication of reduced disorder in the system (?S*d < ?197.74 kJ/mol), probably related to the agglomeration of partially denatured enzymes. In conclusion, the results showed the great potential of exploitation of residues from the chicken industry, especially the viscera, to obtain antioxidant products and enzymes using two types of biotechnological processes (enzymatic hydrolysis and fermentation)

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