REDUÇÃO DA DUREZA DO ARROZ INTEGRAL ATRAVÉS DA GERMINAÇÃO CONTROLADA DOS GRÃOS EM CASCA

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1 REDUÇÃO DA DUREZA DO ARROZ INTEGRAL ATRAVÉS DA GERMINAÇÃO CONTROLADA DOS GRÃOS EM CASCA P.F.P. da Costa 1,2, P.F. Schwarzer 1, L.R. Nunes 1, L.H. da Silva 1, A.R.G. Dias 2 1 Curso de Ciência e Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal do Pampa, Campus Itaqui. Itaqui RS - Brasil, Telefone: +55 (55) (ramal 3813) (paulacosta@unipampa.edu.br) 2- Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas , RS, Brasil, Telefone: +55 (53) (alvaro.guerradias@gmail.com) RESUMO O arroz integral possui maior concentração de nutrientes e compostos bioativos quando comparado ao arroz polido. Entretanto o seu consumo é reduzido devido a sua textura e outras propriedades de cocção. A influência das condições de germinação do arroz em casca sobre a textura do arroz integral cozido foi avaliada. Grãos de arroz em casca foram germinados sob diferentes combinações de tempo (14 h a 82 h) e temperatura (18 ºC a 32 ºC). Após o beneficiamento e cocção, foram realizadas análises de textura instrumental. A dureza do arroz germinado variou de 48,1 N a 60,6 N e a adesividade de -1,5 N a -3,7 N. A análise por superfície de resposta evidenciou que a temperatura, o tempo de germinação e a interação dos fatores reduzem a dureza dos grãos em até 20%, não afetando a adesividade. A germinação do arroz a 30 ºC durante 72 h resulta em grãos com menor dureza após o cozimento, característica desejável no consumo. ABSTRACT Brown rice has more concentration of nutrients and bioactive compounds than polished rice. However, its consumption is reduced due to its texture and other cooking properties. The influence of germination conditions of rice paddy on the texture of cooked rice was evaluated. Rice paddy were germinated under different combinations of time (14 h to 82 h) and temperature (18 ºC to 32 ºC). After processing and cooking, analyzes of instrumental texture were performed. The hardness of germinated rice ranged from the 48.1 N 60.6 N and adhesiveness -1.5 N the -3.7 N. The analysis of response surface showed that temperature, time of germination and the its interaction reduce the hardness of the grains up to 20%, without affecting the adhesiveness. The rice germination at 30 C for 72 h results in softer grains after cooking, desirable feature for consumption. PALAVRAS-CHAVE: textura; grãos integrais; cocção; malteação. KEYWORDS: textural properties; whole grains; cooking profile; malting. 1. INTRODUÇÃO O arroz (Oryza sativa L.) é a base da dieta de aproximadamente metade da população mundial (Ti et al., 2014), sendo consumido preferencialmente na forma de grãos inteiros, em três tipos de produtos: arroz beneficiado polido, arroz parboilizado (polido ou integral) e arroz integral. O arroz integral, aquele do qual no beneficiamento, é retirada apenas a casca, possui maior concentração de compostos de interesse nutricional, fornece quatro vezes mais fibras dietéticas e também contem um maior teor de lipídeos, ácido gama-aminobutírico (GABA), gama-orizanol, vitaminas, minerais, proteínas de alta qualidade e compostos fenólicos, quando comparado ao arroz polido (Kong et al., 2011). Estes compostos estão presentes no gérmen e na camada de aleurona, os quais são removidos durante o polimento (Ti et al., 2014).

2 Apesar do seu valor nutricional e dos seus compostos bioativos, pesquisas apontam uma baixa receptividade do consumidor ao arroz integral devido às suas características de cocção, pois os grãos demoram mais tempo para cozinhar e são mais rígidos e escuros devido às fibras e camada de cera, localizada no tegumento e no pericarpo que retardam a transferência de água para o interior do grão, resultando em longo tempo de cocção (Bui et al., 2014; Das et al., 2008; Monge-Rojas et al., 2014). No entanto, diversas pesquisas têm sido realizadas para propor alternativas para facilitar a cocção e melhorar a textura do grão, como o uso de plasma, uso de enzimas, fermentação e germinação. A germinação é uma tecnologia de baixo custo que inicia com a absorção de água pela semente e finaliza com a emissão da radícula, surgindo como uma alternativa ao consumo do arroz integral devido à melhora da textura, sabor mais adocicado e melhora da digestão e absorção quando comparado com o arroz integral não germinado (Ti et al., 2014; Wu et al., 2013). A ativação do metabolismo ocorre durante a germinação e resulta na hidrólise das proteínas de reserva e carboidratos e a síntese/acumulação de compostos bioativos com propriedades funcionais (Cáceres et al., 2014). Neste estudo, a influência das condições de tempo e temperatura de germinação do arroz em casca sobre a textura do arroz integral germinado após a cocção foi avaliada. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Material Foram utilizados grãos de arroz em casca da classe longo fino (Indica), da cultivar IRGA 417 (uma cultivar de grande consumo no Rio Grande do Sul), oriundos da região de Itaqui/RS, com índice de germinação de 99%. 2.2 Germinação do arroz Grãos de arroz em casca foram embebidos em água destilada e dispostos entre duas folhas de papel para germinação em caixas plásticas fechadas hermeticamente e incubadas em câmara germinação, sendo o tempo e a temperatura de germinação estabelecidos através de um planejamento estatístico para análise dos resultados pela Metodologia de Superfície de Resposta do tipo DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional) de 2ª ordem (2 2 ), com 4 pontos fatoriais, 4 pontos axiais e 3 repetições do ponto central, totalizando 11 ensaios (Rodrigues & Iemma, 2005). Foram consideradas variáveis independentes a temperatura (X 1 ) (18 ºC a 32 ºC) e o tempo de germinação (X 2 ) (14 h a 82 h), conforme a Tabela Cocção do arroz O procedimento de cocção foi realizado de acordo com a metodologia proposta por Martinez e Cuevas (1989), com adaptações por Gularte (2005) e adequações para o preparo de arroz integral. Os ensaios foram cozidos em panelas de inox sobre chapa de aquecimento (360 ºC), utilizando-se três amostras de 100 g de cada repetição dos ensaios e água fervente no volume de 2,75 vezes o volume de grãos medidos em proveta, sendo então cozidos até evaporação completa da água. 2.4 Textura do arroz cozido A textura foi avaliada em analisador de textura (TA.XT.plus, Texture Technologies Corp., UK) conforme método descrito por Mohapatha e Bal (2006) com modificações. Para isto, três grãos de arroz cozido, inteiros e uniformes com temperatura homogênea de aproximadamente 40±2 ºC foram dispostos na plataforma do texturômetro, distando 0,5 cm entre grãos. Um programa de dois ciclos de compressão (TPA) foi empregado com velocidades de pré-teste, teste e pós-teste de 0,5, 0,5 e 10 mm/s, respectivamente. Os grãos foram comprimidos até 90% de deformação com o probe cilíndrico de 35 mm (P/35). Foram realizadas 25 repetições de cada amostra. Os parâmetros de textura, incluindo

3 a dureza e adesividade, foram calculados através do software Texture Expert Excede Versão 1.0 (Stable Micro Systems Software). 2.5 Análise estatística A análise dos dados foi realizada utilizando-se o programa estatístico Statistica 5.0 (Statsoft, USA) para determinar os efeitos das variáveis independentes, calcular os coeficientes de regressão (R 2 ), fazer a análise de variância (ANOVA) e construir as superfícies de resposta, com nível de significância de 5%. Os modelos matemáticos obtidos foram avaliados, apresentando-se o modelo significativo. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A textura é um fator determinante para a aceitação do arroz integral, sendo a dureza e adesividade, os parâmetros mais importantes para a avaliação da textura do arroz cozido (Chen, 2014). Neste estudo a dureza do arroz germinado cozido variou de 48,1 N a 60,6 N, sendo os menores valores obtidos quando os grãos foram germinados a 30 ºC durante 72 horas, apresentando uma redução de 20% na dureza, quando comparado com o arroz integral não germinado (Tabela 1). Tabela 1 - Textura do arroz integral, germinado sob diferentes combinações de tempo e temperatura. Ensaio X 1 X 2 Dureza (N) Adesividade (N) 1-1 (20) -1 (24) 57,3±5,3-3,0±1,4 2 1 (30) -1 (24) 58,0±7,0-2,3±1,2 3-1 (20) 1 (72) 56,9±2,5-1,8±1,2 4 1 (30) 1 (72) 48,1±5,9-3,7±1,2 5-1,41 (18) 0 (48) 60,6±6,7-2,6±1,3 6 1,41 (32) 0 (48) 50,7±5,0-3,2±1,4 7 0 (25) -1,41 (14) 55,8±6,5-3,4±1,1 8 0 (25) 1,41 (82) 49,1±5,1-2,8±0,9 9 0 (25) 0 (48) 56,1±6,6-2,0±0, (25) 0 (48) 55,5±6,7-2,5±1, (25) 0 (48) 55,5±6,4-1,5±0,4 NG ,4±6,9-2,4±1,2 Media ± desvio padrão; X 1 = temperatura ( C); X 2 =tempo (h); NG = Arroz não germinado. A partir dos resultados obtidos foi possível estabelecer um modelo matemático para esta variável, onde a temperatura, o tempo de germinação e a interação dos fatores reduzem a dureza dos grãos cozidos, como pode ser observado na Figura 1, construída a partir do modelo matemático significativo (p<0,05) e coeficiente de variação explicada (R 2 ) de 95,4% (Equação 1). Na Figura 1 também é evidente as condições que propiciaram grãos com maior dureza, similares aos grãos não germinados, obtidas quando os grãos foram germinados até 20 ºC, durante 30 horas ou mais. Dureza (N)=55,9-2,8X 1-2,5X 2-1,4X 2 2-2,4X 1 X 2 Eq. (1)

4 Figura 1 - Superfície de resposta (a) e linhas de contornos (b) para a dureza do arroz integral cozido após a germinação do grão em casca sob diferentes combinações de tempo e temperatura. (a) (b) Comportamento semelhante também foi observado por Jiamyangyuen e Ooraikul (2008), avaliando a textura do arroz germinado integral por um período de até 24 horas e também por Mohan et al. (2010), avaliando a textura do arroz integral após germinação por 5 dias a 25 ºC. Os autores reportaram que ao longo do tempo de germinação ocorreu uma redução significativa da dureza dos grãos e associaram este efeito à degradação parcial das paredes celulares por xilanases e proteases e ação da enzima alfa-amilase sobre o conteúdo de amilose durante a germinação. O conteúdo de amilose é um parâmetro importante para a qualidade do arroz e está diretamente relacionado à dureza e inversamente afeta a adesividade e o brilho do grão cozido (Sujatha et al., 2004). A dureza do arroz integral também é associada à presença de fibras e lipídeos do pericarpo (Shinde et al., 2014). Mohapatra e Bal (2006) e Saleh e Meullenet (2007) reportaram uma intensa redução da dureza conforme o aumento do grau de polimento mecânico. O mesmo efeito também foi obtido por Das et al. (2008) através de um biopolimento do arroz integral utilizando enzimas fúngicas. A atividade enzimática sobre os componentes do pericarpo e do endosperma auxiliam na redução da dureza, como também foi observado neste estudo onde as enzimas foram ativadas pelo processo de germinação. A adesividade dos grãos variou entre -1,5 N a -3,7 N nos diferentes ensaios. Devido ao baixo coeficiente de variação explicada (R 2 =46,08), não houve um modelo significativo (p<0,05) para este parâmetro. A variação observada pode ser atribuída à presença de fibras da camada de aleurona que interferem na compressão dos grãos (Gujral & Kumar, 2003), o que ocasiona um alto desvio entre as amostras. 4. CONCLUSÕES A germinação do arroz em casca resulta em melhorias significativas nas características do arroz integral após a cocção, evidenciada pela redução da dureza, sendo que a germinação a 30 ºC durante 72 h fornece grãos cozidos com menor dureza, característica desejável no consumo. 5. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, à CAPES, à FAPERGS, à Secretaria da Ciência, Inovação e Desenvolvimento Tecnológico (SCIT-RS Pólo de Inovação Tecnológica em Alimentos da Região Sul) e à Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA).

5 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bui, T. N., Le, T. H., Nguyen, D. H., Tran, Q. B., Nguyen, T. L., Le, D. T., Nguyen, D. V. A., Vu, A. L., Aoto, H., Okuhara, Y., Ito, Y., Yamamoto, S. & Kise, M. (2014). Pre-germinated brown rice reduced both blood glucose concentration and body weight in Vietnamese women with impaired glucose tolerance. Journal of Nutritional Science and Vitaminology, 60(3), Cáceres, P. J., Martínez-Villaluenga, C., Amigo, L., & Frias, J. (2014). Maximising the phytochemical content and antioxidant activity of Ecuadorian brown rice sprouts through optimal germination conditions. Food chemistry, 152, Chen, H. H. (2014). Investigation of properties of long-grain brown Rice treated by low-pressure plasma. Food and Bioprocess Technology, 7(9), Das, M., Gupta, S., Kapoor, V., Banerjee, R., & Bal, S. (2008). Enzymatic polishing of rice A new processing technology. LWT-Food Science and Technology, 41(10), Gujral, H. S., & Kumar, V. (2003). Effect of accelerated aging on the physicochemical and textural properties of brown and milled rice. Journal of Food Engineering, 59(2), Gularte, M. A. (2005). Metodologia analítica e características tecnológicas e de consumo na qualidade do arroz f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos)-Faculdade de Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Jiamyangyuen, S., & Ooraikul, B. (2008). Physico-chemical, eating and sensorial properties of germinated brown rice. Journal of Food, Agriculture & Environment, 6(2), Kong, F., Oztop, M. H., Singh, R. P., & McCarthy, M. J. (2011). Physical changes in white and brown rice during simulated gastric digestion. Journal of Food Science, 76(6), E450-E457. Mohapatra, D., & Bal, S. (2006). Cooking quality and instrumental textural attributes of cooked rice for different milling fractions. Journal of Food Engineering, 73(3), Martinéz, C., & Cuevas, F. (1989). Evaluación de la calidad culinária y molinera del arroz: guia de estúdio para ser usada como complemento de la unidad auditutorial sobre el mismo tema. Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT-Tercera Edicíon. Cali, Colômbia. Monge-Rojas, R., Mattei, J., Fuster, T., Willett, W., & Campos, H. (2014). Influence of sensory and cultural perceptions of white rice, brown rice and beans by Costa Rican adults in their dietary choices. Appetite, 81, Rodrigues, M. I., & Iemma, A. F. (2005). Planejamento de experimentos e otimização de processos: uma estratégia sequencial de planejamentos. Casa do Pão Editora. Saleh, M. I., & Meullenet, J. F. (2007). Effect of moisture content at harvest and degree of milling (based on surface lipid content) on the texture properties of cooked long-grain rice. Cereal Chemistry, 84(2), Shinde, Y. H., Vijayadwhaja, A., Pandit, A. B., & Joshi, J. B. (2014). Kinetics of cooking of rice: a review. Journal of Food Engineering, 123, Sujatha, S. J., Ahmad, R., & Bhat, P. R. (2004). Physicochemical properties and cooking qualities of two varieties of raw and parboiled rice cultivated in the coastal region of Dakshina Kannada, India. Food chemistry, 86(2), Ti, H., Zhang, R., Zhang, M., Li, Q., Wei, Z., Zhang, Y., Tang, X., Deng, Y., Liu, L. & Ma, Y. (2014). Dynamic changes in the free and bound phenolic compounds and antioxidant activity of brown rice at different germination stages. Food chemistry, 161, Wu, F., Chen, H., Yang, N., Wang, J., Duan, X., Jin, Z., & Xu, X. (2013). Effect of germination time on physicochemical properties of brown rice flour and starch from different rice cultivars. Journal of Cereal Science, 58(2),