BRPI1013383B1 - goma xantana, método para preparar a referida goma, composição compreendendo a mesma, alimento ou produto alimenticio, e usos de uma cepa de xanthomonas campestris e de uma goma xantana - Google Patents

Abstract

goma xantana, método para preparar a referida goma, composição compreendendo a mesma, alimento ou produto alimentício, e usos de uma cepa de xanthomonas campestris e de uma goma xantana a presente invenção refere-se a gomas xantanas com características aperfeiçoadas, um método para preparar as gomas xantanas, bem como composições e produtos que compreendem as gomas xantanas. particularmente, a invenção refere-se a gomas xantanas obtidas a partir de cepas de xanthomonas campestris, pathovar cynarae cfbp 19, juglandis cfbp 176, pelargonii cfbp 64, phaseoli cfbp 412 ou atcc 17915, celebenois atcc 19046, ou corylina cfbp 1847 ou a partir de um seu derivado ou progênie, e métodos para produzir goma xantana a partir destas cepas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para GOMA XANTANA, MÉTODO PARA PREPARAR A REFERIDA GOMA, COMPOSIÇÃO COMPREENDENDO A MESMA, ALIMENTO OU PRODUTO ALIMENTÍCIO, E USOS DE UMA CEPA DE XANTHOMONAS CAMPESTRIS E DE UMA GOMA XANTANA.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a gomas xantanas com características aperfeiçoadas, um método para preparar as gomas xantanas, bem como composições e produtos que compreendem as gomas xantanas. Particularmente, a invenção refere-se a gomas xantanas obtidas a partir de cepas de Xanthomonas campestris, pathovar cynarae CFBP 19, juglandis CFBP 176, pelargonii CFBP 64, phaseoli CFBP 412 ou ATCC 17915, celebenois ATCC 19046, ou corylina CFBP 1847 ou a partir de um seu derivado ou progênie, e métodos para produzir goma xantana a partir destas cepas. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O polissacarídeo goma xantana é produzido pelo microorganismo Xanthomonas campestris e tem a estrutura primária ilustrada na Fórmula I, ilustrada na figura 2.

A goma xantana consiste em uma cadeia principal celulósica de unidades de D-glicose ligadas em β-1,4 substituídas em resíduos de glicose alternados com uma cadeia lateral de trissacarídeo. A cadeia lateral de trissacarídeo é constituída de duas unidades de manose separadas por um ácido glicurônico. Aproximadamente metade das unidades de manose terminais é ligada a um grupo piruvato e o resíduo não terminal usualmente carrega um grupo acetila. Os grupos carboxila nas cadeias laterais tornam as moléculas da goma aniônicas. A goma xantana tem um peso molecular de cerca de 2 x 10⁶ dáltons com uma distribuição estreita do peso molecular em comparação com a maioria dos polissacarídeos. Estudos de difração de raios X em fibras de goma xantana identificaram conformação helicoidal de cinco voltas para a direita. Nesta conformação as cadeias laterais são alinhadas com a cadeia principal e estabilizam a conformação global. Em solução, as cadeias laterais enrolam ao redor da cadeia principal semelhante à

2/42 celulose, protegendo-a desta forma. Acredita-se que isso é responsável pela excelente estabilidade da goma xantana sob condições adversas.

Duas das funcionalidades importantes da goma xantana que a destaca entre outros espessantes hidrocoloides são sua reologia e sua capacidade para interagir de forma sinérgica com galactomananas.

A reologia pode ser caracterizada pelo desenvolvimento de uma viscosidade muito alta em baixas velocidades de cisalhamento e fluidez pseudoplástica que proporcionam estabilidade de suspensão aos produtos acabados e baixa viscosidade em velocidades de cisalhamento mais altas para facilitar enchimento, vertedura e bombeamento.

A goma xantana tem também a capacidade de interagir com galactomananas tais como goma guar, goma de cássia, goma de cesalpínea (tara) e goma de alfarroba, e com polissacarídeos estruturalmente similares tais como a glicomanana da batata konjac. Esta interação resulta em um aumento sinérgico na viscosidade no caso da goma guar ou na formação de géis firmes autoportantes como se observa com a goma da alfarroba e glicomanana konjac.

Estas funcionalidades são usadas em uma ampla série de aplicações alimentícias, e maximizando-as através do controle da estrutura e do processo de fabricação de xantanas, produziría uma gama xantana com alto desempenho de real benefício para o cliente, em termos de custo no uso.

Sinergia

Estudos iniciais (Morris, E.R., Rees, D.A., Young, G., Walkinshaw, M.D. e Darke, A. Order-Disorder transition for a bacterial polysaccharide in solution. A role for polysaccharide conformation in recognition entre Xanthomonas pathogen and its plant host. J. Mol. Biol., 110 (1977) 1-16.) propuseram um modelo no qual regiões isentas de galactose (lisas) não substituídas das galactomananas (isentas de glicose no caso da manana de konjac) se ligam à xantana no seu estado ordenado. Este modelo foi usado para explicar a diferença no grau de interação entre galactomananas com diferentes graus de substituição. Estudos subsequentes, que indicaram que as interações eram intensificadas depois de aquecer a mistura até tempera3/42 turas acima da transição espiral-hélice da xantana, foram interpretados como evidência que ocorreu ligação com a cadeia principal celulósica da goma xantana no estado ordenado. Uma explicação alternativa foi que quando os hidrocoloides são misturados em temperaturas abaixo do ponto de enrijecimento do gel, eles formam um retículo rompido inferior com derretimento e novo enrijecimento dando um gel mais forte e coeso.

O grau/intensidade de associações é aumentado à medida que a substituição com galactose é diminuída. Por exemplo, a goma de alfarroba que tem um teor de galactose de 17 - 26% forma géis autoportantes com goma xantana enquanto que a goma guar que tem um teor de galactose de 33 - 40% forma retículas fracas do gel, resultando em um aumento sinérgico na viscosidade. O peso molecular das galactomananas reconhecidamente influencia suas interações com goma xantana. Quanto mais baixo o peso molecular, mais fracas serão as interações observadas com goma xantana. Relatou-se que aumentando a intensidade iônica do solvente reduz as associações entre xantana e galactomananas/glicomananas: por exemplo, aumentando as concentrações de sais ou baixando o pH resulta em géis mais fracos ou viscosidade mais baixa nas misturas.

Estrutura molecular de xantana e sua influência sobre a funcionalidade

O papel dos grupos acetato e piruvato na estrutura molecular da goma xantana e seu impacto sobre a funcionalidade é provavelmente o aspecto mais amplamente estudado da relação estrutura/função. Foi dada ênfase específica ao papel em controlar a reologia da goma xantana e sua influência sobre as interações com as galactomananas. Supondo apenas um grupo acila por cadeia lateral, as quantidades estequiométricas de acetila e piruvato são 5,0% e 8,1% respectivamente. A goma xantana comercializada no mercado contém entre 3 e 4% de acetato e entre 4 e 5% de piruvato. A rigidez dos géis de goma xantana e de alfarroba ou manana konjac demonstrou ser muito dependente do grau de substituição com acetila (Wang, F., Wang Y.-J. e Sun, Z., Conformational role of xanthan in its interaction with locust bean gum, J. Food Science, 67:2609 — 2614 (2002); Shatwell, K.P., Sutherland, I.W., Ross-Murphy, S.B. e Dea, I.C.M., Influence of the acetyl

4/42 substituent on the interaction of xanthan with plant polysaccharides - I. Xanthan - locust bean gum systems, Carbohydr. Polym., 14:29 - 51 (1991); Shatwell, K.P., Sutherland, I.W., Ross-Murphy, S.B. e Dea, Influence of the acetyl substituent on the interaction of xanthan with plant polysaccharides - III. Xanthan - konjac mannan systems, Carbohydr. Polym., 14:131 147 (1991)). Shatwell et al concluíram que as interações aumentam com a acetilação decrescente. Isto resultou em géis mais fortes com goma de alfarroba (LBG) e manana konjac, um resultado também observado por outros. Eles sugeriram também que a xantana com baixo teor de acetato tinham interações mais fortes com goma guar em comparação com xantana padrão, algo que também foi relatado em vários outros estudos. Morrison et al. demonstraram evidência para isto na forma de viscosidade aumentada em 1 s'¹ em misturas de xantana/guar com baixo teor de acetato em comparação com misturas xantana/guar convencionais.

Há pouca evidência para sugerir que o teor de piruvato da xantana tem uma influência sobre as interações com galactomananas. Shatwell et al indicaram que a rigidez do gel com LBG reduziu ligeiramente com a redução do nível de piruvato, mas os resultados não foram conclusivos, pois o peso molecular das amostras com baixo teor de piruvato era mais baixo do que da xantana padrão.

Foi demonstrado por vários pesquisadores que o teor de piruvato da xantana tem uma forte influência sobre a viscosidade do produto. A viscosidade aumenta com o teor crescente de piruvato. Flores e Deckwer sugeriram que não há uma relação contínua entre teor de piruvato e viscosidade, mais ao invés disso, há um aumento em etapas quando se passa de abaixo de 2% para acima de 3% de piruvato (Flores Candia, J.-L. e Deckwer, W.-H., Effect of the nitrogen source on pyruvate content and rheological properties of xanthan, Biotechnol. Prog., 15:446 - 452 (1999)).

Demonstrou-se também que a viscosidade de xantana com baixo teor de piruvato é menos sensível à adição de sais (Cheetham, N.W.H. e Norma, N.M.N., The effect of pyruvate on viscosity properties of xanthan, Carbohydr. Polym., 10:55-60 (1989)).

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Há um trabalho publicado que contradiz isto e reivindica que o teor de piruvato não tem qualquer efeito significativo sobre a viscosidade de soluções e eles atribuíram as diferenças observadas por outros pesquisadores a possíveis diferenças no peso molecular (Bradshaw, I.J. Nisbet, B.A., Kerr, M.H. e Sutherland, I.W., Modified xanthan - its preparation and viscosity, Carbohydr. Polym., 3:23 - 38 (1983)). Entretanto, neste estudo, a viscosidade foi medida em velocidades de cisalhamento entre 8,8 e 88,8 s’¹. Estas velocidades de cisalhamento relativamente altas podem ser responsáveis pela falta de diferença na viscosidade medida. Genericamente, aas diferenças de viscosidade são bem mais acentuadas em velocidades de cisalhamento abaixo de 0,1s¹. Christensen et al. (Christensen, B.E., Smidsrod, O e Stoke, O., Xanthans with partially hydrolysed side chains: Conformation and transitions, in Carbohydrates and Carbohydrate Polymers. Analysis, Biomedical and other Applications. M. Yalpini (editor), ATL Press (1993) páginas 166 - 173) demonstraram que a β-manose terminal é relativamente sensível à hidrólise por ácido, e assim sendo, as amostras com baixo teor de piruvato preparadas desta maneira podem ter também peso molecular reduzido devido à remoção deste açúcar. Como a hidrólise ácida foi usada para preparar amostras de xantana com baixo teor de piruvato em muitos dos estudos referenciados, estudos adicionais são necessários para separar os efeitos do peso dos efeitos do teor de piruvato.

A presença de acetato, por outro lado, tende a reduzir a viscosidade da goma xantana (Hassler, R.A. e Doherty, D.H., Genetic engineering of polysaccharide structure: Production of variants of xanthan gum in Xanthomonas campestrís, Biotechnol. Prog., 6:182- 187 (1990)). Demonstrouse que uma xantana isenta de acetato tem viscosidade mais alta do que a xantana nativa. Algum trabalho foi feito tentando identificar a distribuição de acetato e piruvato por precipitação fracionada com etanol para diferenciar as preparações de xantanas em fragmentos com diferente teor de piruvato (Shatwell, K.P., Sutherland, I.W., Ross-Murphy, S.B. e Dea, I.C.M., Influence of the acetyl substituent on the interaction of xanthan with plant polysaccharides - III. Xanthan - konjac mannan systems, Carbohydr. Polym.,

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14:131 - 147 (1991)). Descobriu-se que à medida que o nível de álcool aumentava o nível de piruvato na fração precipitada aumentava. Isto foi conseguido usando uma matriz de afinidade preparada acoplando anticorpos o polissacarídeo de Rizobium a uma coluna de gel de Sepharose (Shatwell, K.P., Sutherland, I.W., Ross-Murphy, S.B. e Dea, I.C.M., Influence of the acetyl substituent on the interaction of xanthan with plant polysaccharides II. Xanthan - guar gum systems, Carbohydr. Polym., 14:115 - 130 (1991)). Usando esta técnica foi possível identificar uma fração rica em piruvato e pobre em piruvato da mesma preparação de xantana, indicando alguma heterogeneidade na distribuição de piruvato. As implicações disto para a funcionalidade não foram discutidas.

Métodos para controlar a estrutura molecular de xantana

Uma quantidade considerável de trabalho foi dispendida também sobre métodos para controlar os níveis de acetato e piruvato durante a produção de goma xantana, e as Tabelas 1 e 2 resumem as técnicas para o controle destes grupos substituintes. Elas incluem a seleção ou modificação da cepa de Xanthomonas, controle de certos parâmetros durante a fermentação ou do tratamento após fermentação durante a recuperação da goma.

Tabela 1. Resumo das técnicas conhecidas disponíveis para o controle do nível de acetato em xantana

Método de controle	Vantagens	Desvantagens
T ratamento pós- fermentação, Tratamento térmico em pH alcalino, Métodos enzimáticos	Foi realizado exitosamente em escala-piloto	Teor de acetato variável, Redução no PM, Enzimas específicas não descritas
Controle genético da cepa (KELTROL / KELZAN ASX)	OK para 0% de acetato, Preservação do PM	Inadequado para níveis intermediários de acetato Problema de GMO

PM = peso molecular

GMO = organismo geneticamente modificado

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Tabela 2. Resumo das técnicas disponíveis para o controle do nível de piruvato em xantana.

Método de controle	Vantagens	Desvantagens
Condições da fermentação Teor de nitrogênio durante a fermentação disponibilidade de oxigênio	Teor de piruvato consiste (alto ou baixo) Caldo com baixa viscosidade Preservação do PM	Rendimento?
T ratamento pós- fermentação Tratamento térmico em pH ácido Métodos enzimáticos	Nenhum problema com GMO	Teor de piruvato variável Redução no PM (perda de β-manose terminal?) Enzimas específicas não descritas
Controle genético da cepa	OK para 0% de piruvato Caldo de baixa viscosidade Preservação do PM	Inadequado para níveis intermediários de piruvato Problema com GMO

PM = peso molecular

GMO = organismo geneticamente modificado

Cepas de Xanthomonas campestris

Hassler e Doherty (cf. acima) avaliaram as propriedades de xantana preparada a partir de mutantes de Xanthomonas campestris obtidos por engenharia genética. Estas cepas portavam uma mutação com deleção cromossômica que eliminou o agrupamento (cluster) gênico inteiro da goma 10 no seu genoma. O agrupamento gênico da goma estava ao invés disso presente em cada cepa em um plasmídeo recombinante. As mutações gênicas da goma estavam presentes nestes genes clonados da goma. Estes mutantes eram defeituosos na via biossintética da xantana e produziram xantana que variava no teor e posição dos grupos acetato e piruvato. As 6 variações 15 possíveis estão resumidas na figura 1. Eles descobriram que, quando a pi8/42 ruvilação da manose externa é bloqueada por mutações que inativam cetalase, resulta uma acetilação em altos níveis da manose externa (variante 4). Eles concluíram que a variante 3 (alto teor de piruvato, baixo tero de acetato) deu a viscosidade mais alta e que a presença de acetato diminuiu a viscosidade independentemente da sua posição.

As medições da viscosidade foram feitas na xantana recuperada a partir de caldos que não foram submetidos a um tratamento térmico. Portanto, os valores da viscosidade refletem aqueles do polímero nativo. Nenhum estudo foi feito sobre outros aspectos da funcionalidade, tais como tolerância a sais, estabilidade a ácidos, hidratação ou interação com galactomananas.

O pedido de patente europeu η- EP 0 765 939 descreve estruturas com teor zero e baixo teor de piruvato (variantes 1 e 2), a cepa que as produz e o processo para produção do polímero.

A patente n² US 6.316.614 descreve todas 6 variantes, as cepas que as produzem e o processo para a produção dos polímeros.

Processo de Fermentação

O grau de piruvilação parece ser particularmente sensível às condições da fermentação e meio. Particularmente, a fonte de nitrogênio e a disponibilidade de oxigênio demonstraram ter um efeito sobre o teor de piruvato. Peters et al. demonstraram que o grau de piruvilação diminuiu quando a demanda de oxigênio microbiana não foi atendida (Peters, H.-U., Suh, I.S., Schumpe, A. e Deckwer, W.-H. The pyruvate content of xanthan polysaccharide produced under oxygen limitation, Biotechnology Letters, 15:565 - 566 (1993)). Flores Candia e Deckwer (cf. acima) demonstraram que o nível de piruvato era dependente do nível de NH₄CI no meio de fermentação. Eles descobriram que o teor de piruvato aumentou com o teor decrescente de nitrogênio no meio.

Por exemplo, a 8,4 g/L de NH₄CI, o teor de piruvato permaneceu constante em aproximadamente 1,5% durante as 140 h inteiras de fermentação, mas em níveis mais baixos de nitrogênio (0,62 g/L), o teor de piruvato chegou perto do máximo teórico. A preparação de uma goma xantana com

9/42 alto teor de piruvato através do controle do teor de nitrogênio no meio de fermentação é o tema da patente n² US 4.394.447. Aquela patente define alto teor de piruvato como pelo menos 3,3% em peso de ácido pirúvico, medido por um método enzimático. Aquela patente discute apenas as condições de fermentação e nenhuma revelação refere-se à funcionalidade ou aplicação de uma goma xantana com alto teor de piruvato.

Tratamento Pós-fermentação

O tratamento térmico do caldo de fermentação em pH’s ácidos antes da recuperação favorece a remoção de grupos piruvato. O tratamento térmico do caldo de fermentação em pH alcalino antes da recuperação favorece a remoção de grupos acetato. O acetato pode ser removido também pelo tratamento com álcali sob nitrogênio à temperatura ambiente.

Potencial Comercial de Xantana Modificada

Os produtos de xantana comercialmente disponíveis nos quais o teor de acetato ou piruvato foi controlado deliberadamente estão disponíveis. A empresa CPKelco produz produtos isentos de acetato para alimentos e produtos não alimentícios denominados KELTROL ASX e KELZAN ASX, respectivamente. O benefício funcional principal para estes tipos de produtos é observado principalmente em sistemas ácidos muito fortes tais como detergentes para vasos sanitários em banheiros nos quais até 5 a 10% de ácidos fortes são usados conferindo aos produtos um pH de cerca de pH 2 ou menor. Uma estabilidade de longo prazo significativamente melhor é observada com a xantana de baixo teor de acetato em comparação com um produto convencional. Em produtos alimentícios menos ácidos, tais como molhos para alimentos, as diferenças são muito menos significativas. Este produto tem sinergia maior com galactomananas em comparação com xantana usual e viscosidade mais alta em baixo cisalhamento do que os produtos-padrão. O produto é fabricado usando uma cepa de Xanthomonas que não adiciona o grupo acetato durante a fermentação (patente n² US 6.316.614 B1).

Concluindo, ainda existe uma necessidade de se obter gomas xantanas aperfeiçoadas, particularmente gomas xantanas com propriedades

10/42 reológicas e/ou sinérgicas aperfeiçoadas.

OBJETO DA INVENÇÃO

É um objetivo de modalidades da invenção fornecer gomas xantanas aperfeiçoadas e meios e métodos para sua produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os presentes inventores descobriram que a goma xantana produzida pela cepa de Xanthomonas campestris CFBP 176 tem um teor muito alto de ácido pirúvico em comparação a goma xantana a partir de outras cepas de X. campestris. Além disso, descobriu-se que esta goma xantana específica pode ser preparada por uma combinação de etapas de processo, que proporciona inúmeras propriedades funcionais atrativas, incluindo excelentes propriedades reológicas de soluções, bem como sinergia em mistura com galactomananas e glicomananas.

Assim sendo, em um primeiro aspecto a presente invenção refere-se a uma goma xantana que tem as seguintes características:

- um teor de ácido pirúvico de pelo menos 5,0% em peso;

- uma razão ponderai de ácido pirúvico para ácido acético de pelo menos 0,5;

- uma viscosidade em baixo cisalhamento medida a 0,3% de goma em 1% de NaCI em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹ a 23 ± 2 °C de pelo menos 80 Pa.s.

Em um segundo aspecto, a invenção refere-se a um método para preparar uma goma xantana, compreendendo cultivar uma cepa de Xanthomonas campestris ou um seu derivado ou progênie em um meio de cultura sob condições que facilitam a produção de goma xantana pela dita cepa ou seu derivado ou progênie, submeter o meio de cultura a um tratamento térmico, e subsequentemente recuperar a goma xantana a partir do dito meio de cultura.

Em um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a uma composição que compreende uma goma xantana da invenção, ou preparada de acordo com o método da invenção, em mistura com pelo menos uma ga11/42 lactomanana ou glicomanana.

Em um quarto aspecto, a invenção refere-se a um alimento ou produto alimentício que compreende uma goma xantana da invenção, uma goma xantana produzida de acordo com o processo da invenção, ou uma composição da invenção.

Finalmente, a invenção refere-se também ao uso das cepas de Xanthomonas campestris CFBP 19, CFBP 176, CFBP 64, CFBP 412, ATCC 17915, ATCC 19046, ou CFBP 1847, ou o uso de um derivado ou uma progênie de qualquer uma das cepas CFBP 19, CFBP 176, CFBP 64, CFBP 412, ATCC 17915, ATCC 19046, e CFBP 1847 para a produção de goma xantana de alta viscosidade e alta sinergia.

LEGENDAS DAS FIGURAS

Figura 1: representação esquemática da unidade estrutural repetida de polímeros baseados em xantana a partir de cepas mutantes de Xanthomonas campestris.

Figura 2: Fórmula estrutural das unidades repetidas de polímeros baseados em xantana.

Figura 3: Gráficos-aranha que ilustram uma comparação da funcionalidade da xantana da cepa CFBP 176 produzida em escala-piloto com o valor médio para uma goma xantana comercial padrão.

Figura 4: Gráficos que ilustram o efeito do pH do tratamento térmico a 120 °C sobre a) LSV_max e LSV_vinaigrette, θ b) sensibilidade ao pH da xantana da cepa CFBP 176.

Figura 5: Gráfico que ilustra o efeito do pH do tratamento térmico a 120 °C sobre os grupos substituintes da xantana da cepa CFBP 176.

Figura 6: Gráficos que ilustram o efeito do teor de ácido acético sobre a) LSV em vinagrete e b) sensibilidade a ácidos da xantana produzida a partir da cepa CFBP 176.

Figura 7: Gráfico que ilustra o efeito do teor de ácido acético da xantana produzida a partir da cepa CFBP 176 sobre a viscosidade LSV_Sai.

Figura 8: Gráfico que ilustra o efeito do teor de ácido acético da goma xantana produzida a partir da cepa CFBP 176 sobre a força do gel de

12/42 géis de 1% de Xantana:LBG 1:1.

Figura 9: Gráfico que ilustra a comparação da funcionalidade de xantana produzida em escala-piloto e industrial a partir de CFBP 176 com o valor médio para uma goma xantana comercial padrão.

Figura 10: Gráfico que ilustra a força do gel em função da razão de xantana/LBG para 1% de goma total em 0,5% de NaCI em pH 7 e pH 3,5, respectivamente.

Figura 11: Gráfico que ilustra a força do em função do pH para géis de 60/40 de xantana/LBG a 1% de goma total em 0,5% de NaCI.

Figura 12: Gráfico que ilustram I efeito de a) NaCI e b) KCI sobre a força do gel de géis de 60/40 de xantana/LBG a 1% de goma total.

Figura 13: Gráfico que ilustra o modulo de elasticidade, G’, em função da concentração de goma para uma mistura 60:40 de xantana:LBG em uma formulação de vinagrete (1% de NaCI, pH 2,5).

Figura 14: Gráfico que ilustra o efeito da razão de xantana/guar sobre a viscosidade depois de a) elaboração a frio, e b) elaboração a quente (0,3% de goma total em 1% de NaCI).

Figura 15: Gráfico que ilustra o efeito da razão de xantana/guar sobre o módulo de elasticidade a 1 rad.s'¹ depois de a) elaboração a frio, e b) elaboração a quente (0,3% de goma total em 1% de NaCI).

Figura 16: Gráfico que ilustra o efeito do pH sobre a) viscosidade Brookfield a 12 rpm, e b) módulo de elasticidade a 1 rad.s ¹ de misturas 50:50 de xantana:guar a 0,3% de goma total em 9% de sacarose + 1% NaCI.

Figura 17: Gráfico que ilustra o efeito da razão da goma sobre a força do gel de a) xantana/tara e b) xantana/konjac a 1% de goma total em 0,5% de NaCI.

Figura 18. Gráfico que ilustra a viscosidade em fluidez de de lotes industriais de CFBP 176 a 0,3% em a) 1% de NaCI e b) 1% de NaCI, pH 2,5. 0,001 0,01, 0,1, 1, 10 de taxa de cisalhamento (s'¹).

Figura 19: Gráfico que ilustra a viscosidade em fluidez de xantana a 0,2% em a) 1% de NaCI e b) 1% de NaCI, pH 2,5.

Figura 20: Gráfico que ilustra a perfil viscoelástico de xantana a

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0,1% em 1% de NaCI.

Figura 21: Gráfico que ilustra a viscosidade em fluidez de xantana em 1% de NaCI.

Figura 22: Gráfico que ilustra o viscosidade em fluidez de xantana em 1% de NaCI em pH 2,5.

Figura 23: Gráfico que ilustra o módulo de elasticidade (G’) em função da concentração de goma xantana em 1% de NaCI (medida a 1 rad.s’ ¹)·

Figura 24: Gráfico que ilustra a transição conformacional de goma xantana medida por viscosidade (0,5% de xantana em 0,2% de NaCI medida em 10 s'¹).

Figura 25: Gráfico-aranha que ilustra uma comparação da sinergia com galactomanana de CFBP 176 com aquela de Grindsted® Xanthan 80.

Figura 26: Gráfico-aranha que ilustra uma comparação das propriedades reológicas de CFBP 176 com aquelas de Grindsted® Xanthan 80. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Definições

Uma cepa de Xanthomonas campestris (ou cepa de X. campestris) é uma cepa da espécie bacteriana que causa uma série de doenças em plantas. X. campestris é usada na produção industrial do polissacarídeo goma xantana de alto peso molecular que é um modificador eficiente da viscosidade da água e que tem usos muito importantes, especialmente na indústria alimentícia.

Um derivado de uma cepa de X. campestris é no presente contexto uma célula bacteriana que é derivada de X. campestris, onde a dita célula bacteriana tem conservadas substancialmente todas as informações genômicas da cepa de X. campestris - o derivado pode, entretanto, diferir da cepa parental de X. campestris por ter modificações genéticas introduzidas de forma recombinante (por exemplo, no genoma ou na forma de um plasmídeo), que não afetam adversamente a funcionalidade do agregado do gene de goma xantana.

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Uma progênie de uma cepa de X. campestris é uma célula bacteriana que é obtida por cultura de uma cepa de X. campestris - assim sendo, a progênie pode incluir células bacterianas de geração posterior que não são geneticamente idênticas à cepa original de X. campestris (devido, por exemplo, à emergência de eventos de recombinação natural, ou mutações espontâneas), mas que não incluem quaisquer mudanças genéticas que afetam adversamente a funcionalidade do agregado do gene de goma xantana.

Uma cepa de X. campestris produtora de goma xantana que tem alto teor de ácido pirúvico é uma cepa que goma xantana com um teor de ácido pirúvico de pelo menos 5%.

Quando se está discutindo viscosidade e força do gel de composições que compreendem gomas xantanas, estes parâmetros são determinados genericamente pelo uso dos métodos e aparelhos referidos especificamente nos exemplos. Por exemplo, a viscosidade expressada como V_max é medida genericamente usando um viscosímetro Brookfield LVT com leitura por dial na velocidade indicada da haste (tipicamente 1,5 rpm).

1- aspecto da invenção

O primeiro aspecto da invenção refere-se a uma goma xantana que tem pelo menos as seguintes características:

- um teor de ácido pirúvico de pelo menos 5,0% em peso;

- uma razão ponderai de ácido pirúvico para ácido acético de pelo menos 0,5;

- uma viscosidade em baixa taxa de cisalhamento (LSV_Max) medida a 0,3% de goma em 1% de NaCI em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s'¹ a 23 ± 2 °C de pelo menos 80 Pa.s.

No presente relatório descritivo e nas reivindicações, todos os valores de medições são obtidos a 23 ± 2 °C, a menos que outras temperaturas estejam indicadas.

O teor de ácido pirúvico pode ser mais alto, por exemplo, pelo menos 5,3% em peso, mas valores mais altos são preferidos, tais como pelo

15/42 menos 5,6% em peso.

Prefere-se ainda que a razão ponderai de ácido pirúvico para ácido acético na goma xantana seja mais alto, por exemplo, pelo menos 0,6, pelo menos 0,7, pelo menos 0,8, pelo menos 0,9, e pelo menos 1,0. Prefere-se particularmente que esta razão seja cerca de 1,1.

As gomas xantanas da presente invenção apresentam propriedades reológicas particularmente boas. Descobriu-se, por exemplo, que os valores da viscosidade em baixo cisalhamento (LSV_max) observados para as gomas xantanas da invenção são superiores àqueles para produtos comerciais existentes - sendo que a principal vantagem derivável desta propriedade das gomas xantanas da invenção é que a quantidade de goma xantana pode ser reduzida, e ao mesmo tempo, retendo a estabilidade e textura do produto em comparação com um produto que contém as gomas xantanas comercializadas existentes.

Em uma modalidade da invenção, a goma xantana tem uma viscosidade em baixo cisalhamento (LSV_max) medida a 0,3% de xantana em1% em peso de NaCI em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹, que é pelo menos 90 Pa.s. Em outra modalidade a LSV_max medida a 0,3% de xantana em 1% em peso de NaCI em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s‘¹ é na faixa entre 90- 130 Pa.s, tal como na faixa entre cerca de 95 e cerca de 125 Pa.s.

Em outra modalidade, a goma xantana da invenção tem uma viscosidade em baixo cisalhamento medida a 0,3% de goma em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹ em 1% em peso de NaCI e vinagre (12°) em pH = 2,5 de pelo menos 18 Pa.s. Entretanto, em outras modalidades da invenção, este valor é mais alto, tal como pelo menos 20, pelo menos 25, pelo menos 30, pelo menos 35, e pelo menos 40 Pa.s.

Em ainda outra modalidade, a goma xantana da invenção tem uma viscosidade em baixo cisalhamento em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s'¹ em 2,5% em peso de NaCI de pelo menos 6 Pa.s. Entretanto, em outras modalidades da invenção, também este valor é mais alto, tal como pelo menos 7, pelo menos 8, e pelo menos 9. Além disso, como os testes em escala-piloto relatados nos exemplos abaixo atingiram viscosidades con16/42 sideravelmente mais altas em 2,5% de NaCI, contempla-se que a viscosidade em baixo cisalhamento em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹ em 2,5% em peso por volume de NaCI será de pelo menos 20, tal como pelo menos 30, pelo menos 40, ou pelo menos 50 Pa.s.

A característica de melhor sinergia com galactomananas tal como com goma de alfarroba também é uma característica muito notável e importante da presente invenção, que permite a preparação de produtos nos quais a quantidade de goma xantana e/ou galactomanana pode ser reduzida sem impedir as propriedades dos produtos combinados.

Assim sendo, certas modalidades da invenção referem-se às gomas xantanas da invenção, que apresentam uma força do gel (Teste de Sinergia) com goma de alfarroba (LBG) medida a 1% de goma (60:40 Xantana/LBG) em 1% de KCI de pelo menos 13,0 N, tal como pelo menos 13,1, 13,2, 13,3, 13,4, 13,5, 13,6, 13,7, 13,8, 13,9 e pelo menos 14 N.

Como deve ficar evidente a partir dos exemplos, uma goma xantana exemplificativa da invenção é preparada por fermentação de X. campestris CFBP 176 (X. campestris juglandis), que foi selecionada inicialmente devido ao alto teor de ácido pirúvico na goma xantana. Entretanto, esperase que é possível produzir xantanas igualmente boas com propriedades de reologia e sinergia em solução iguais ou pelo menos comparáveis preparando gomas xantanas a partir de outras cepas de X campestris, que reconhecidamente ou depois de demonstração produzem gomas xantanas que têm um alto teor de piruvato. De acordo com a invenção, a goma xantana da invenção pode, assim, ser produzida por cepas selecionadas entre as seguintes cepas de Xanthomonas campestris (a primeira coluna refere-se à nomenclatura usada nas figuras):

Código Melle RTAM	Nome	Origem
BM065	campestris cynarae	CFBP 19
BM067	campestris juglandis	CFBP 176
BM068	campestris pelargonii	CFBP 64
BM116	campestris phaseoli	CFBP 412
BM120	campestris phaseoli	ATCC 17915

17/42

Código Melle RTAM	Nome	Origem
BM213	campestris celebenois	ATCC 19046
BM282	campestris corylina	CFBP 1847

- onde a coluna origem refere-se ao número de depósito junto à American Type Culture Collection (10801 University Boulevard, Manassas, VA201102209, EUA) ou junto à Collection Francaise de Bactéries Phytopathogénes (42, rue G. Morei, Beaucouze, BP 60057, 49071, França).

Consequentemente, em certas modalidades da invenção, a goma xantana é um produto de uma cepa de Xanthomonas campestris selecionada no grupo que consiste nas cepas CFBP 19, CFBP 176, CFBP 64, CFBP 412, ATCC 17915, ATCC 19046, e CFBP 1847, ou é um produto de um derivado ou progênie de qualquer uma das cepas CFBP 19,CFBP 179 , CFBP 64, CFBP 412, ATCC 17915, ATCC 19046, e CFBP 1847.

Como deve ficar evidente a partir dos exemplos, a goma xantana da invenção apresenta inúmeras propriedades funcionais vantajosas, que são todas consideradas modalidades importantes da invenção; esse é particularmente o caso para as propriedades sinérgicas quando ela é misturada com várias galatomananas e glicomananas.

Por exemplo, uma modalidade refere-se a uma goma xantana da invenção, que apresenta um força do gel em um gel que compreende 1% de goma constituída de 60/40 de xantana/LBG em pH 7 em 0,5% de NaCI de pelo menos 10 N - valores mais altos são preferidos, tais como pelo menos

10.5 N, pelo menos 11 N, pelo menos 11,5 N pelo menos 12 N, pelo menos

12.5 N, pelo menos 13 N, e pelo menos 13,5 N. Prefere-se espacialmente que a força do gel seja na faixa entre 13 e 15 N, por exemplo, cerca de 14 N. Descobriu-se genericamente que a xantana da invenção apresente força mais alto do gel em mistura com LBG do que qualquer goma xantana existente comercialmente disponível e em todas razões de xantana/LBG.

Deve-se assinalar que todas as medições de força do gel são realizadas como descrito nos exemplos.

Em uma modalidade diferente, a goma xantana da invenção apresenta uma força do gel em um gel que compreende 1% de goma consitu18/42 ida de 60/40 de xantana/LBG em pH 3,0 em 0,5% de NaCI de pelo menos 8 N. Novamente, valores mais altos são preferidos, tais como pelo menos 8,5 N, pelo menos 9,0 N, pelo menos 9,5 N, e pelo menos 10 N. Prefere-se que a força do gel sob estas condições seja na faixa de 9-11 N.

Em ainda outra modalidade, a goma xantana da invenção apresenta uma força do gel em um gel que compreende 1% de goma constituída de 60/40 de xantana/LBG em pH 7,0 em 2% de NaCI de pelo menos 8 N, tal como pelo menos 8,5 N e pelo menos 9,0 N. Uma faixa preferida é entre 9 e 10 N.

Uma modalidade da goma xantana da invenção apresenta uma viscosidade em um gel que compreende 0,3% de goma constituída de 80/20 de guar/xantana em pH 7,0 em 1% de NaCI de pelo menos 400 mPa.s quando medida com um viscosímetro Brookfield LVT a 12 rpm. A viscosidade é, de preferência, mais alta, por exemplo, pelo menos 500, pelo menos 600, pelo menos 700, pelo menos 800, pelo menos 900, pelo menos 1.000, e pelo menos 1.100 mPa.s. Uma faixa preferida é entre 1.000 e 1.300 mPa.s, por exemplo, cerca de 1.200 mPa.s.

Outra modalidade da goma xantana da invenção apresenta uma viscosidade em um gel que compreende 0,3% de goma constituída de 50/50 de guar/xantana em pH 3,0 em 1% de NaCI e 9% de sacarose de pelo menos 500 mPa.s quando medida com um viscosímetro Brookfield LVT a 12 rpm. A viscosidade é, de preferência, mais alta, tal como pelo menos 550, pelo menos 600, pelo menos 650, e pelo menos 700 mPa.s. Uma faixa preferida é entre 650 e 800 mPa.s, por exemplo, cerca de 800 mPa.s.

Uma modalidade da goma xantana da invenção apresenta uma força do gel em um gel que compreende 1% de goma constituída de 50/50 xantana/tara em pH 7,0 em 0,5% de NaCI de pelo menos 2,5 N, mas valores mais altos são preferidos - por exemplo, a força do gel é de pelo menos 3 N, e pelo menos 4 N, sendo uma faixa preferida entre 4 e 6 N.

Entretanto, a xantana da invenção apresenta também propriedades vantajosas no isolamento: uma modalidade da goma xantana da invenção apresenta uma viscosidade medida em um viscosímetro Brookfield LVT

19/42 como uma V_max de 0,3% de xantana em 1% de NaCI a 1,5 rpm de pelo menos 5.000 mPa.s. Valores mais altos de V_max são preferidos, tais como pelo menos 5.100, pelo menos 5.200, pelo menos 5.300, pelo menos 5.400, pelo menos 5.500, pelo menos 5.600, pelo menos 5.700, pelo menos 5.800, pelo menos 5.900, pelo menos 6.000, e pelo menos 6.100 mPa.s. A faixa preferida é entre 6.200 e 6.800 mPa.s.

Outra modalidade da goma xantana da invenção apresenta uma viscosidade (LSV_sai) a 0,01 s'¹ de 0,3% xantana depois de 30 minutos de hidratação em 2,5% de NaCI, pH 2,5 a 500 rpm de pelo menos 5.000 mPa.s. Novamente, valores mais altos são preferidos, tais como pelo menos 5.500, pelo menos 6.000, pelo menos 6.500, e pelo menos 7.000. Como demonstrado nos ensaios-piloto referidos nos exemplos, valores consideravelmente mais altos podem ser obtidos com as xantanas da presente invenção, e assim sendo, contempla-se que a LSV_sai pode atingir valores de pelo menos 50.000, tais como pelo menos 60.000, pelo menos 65.000, pelo menos 70.000, pelo menos 75.000, e pelo menos 80.000, sendo uma faixa preferida 75.000 e 90.000 mPa.s.

Finalmente, uma modalidade da xantana da invenção apresenta uma estabilidade em altas temperaturas, expressa como a razão entre as viscosidades a 60 °C e 20 °C (medidas em goma xantana a 0,2% em 0,5% de NaCI em uma taxa de cisalhamento de 10 s-¹). Em certas modalidades da invenção, esta razão excedeu 0,75, mas pode ser mais alta, tal como pelo menos 0,80, pelo menos 0,85, pelo menos 0,90, e pelo menos 0,95. Prefere-se que esta razão seja na faixa de 0,9 a 1.0, e valores de cerca de 1 são preferidos (significando que a viscosidade não é sensível às temperaturas de até 60 °C.

2-aspecto da invenção

Os presentes inventores descobriram que inúmeras etapas específicas do processo realizadas com produtos após a fermentação de Xanthomonas campestris produzem gomas xantanas aperfeiçoadas, quando a cepa de X. campestris produz goma xantana com alto teor de ácido pirúvico.

O segundo aspecto da invenção refere-se a um método para

20/42 preparar a goma xantana do primeiro aspecto da invenção, compreendendo cultivar uma cepa de Xanthomonas campestrís, que produz uma goma xantana que tem um alto teor de ácido pirúvico, ou um seu derivado ou uma sua progênie, em um meio de cultura sob condições que facilitam a produção de goma xantana pela dita cepa ou derivado ou progênie, submeter o meio de cultura a um tratamento térmico e subsequentemente recuperar a goma xantana a partir do dito meio de cultura.

Em uma modalidade, a cepa de Xanthomonas campestrís é qualquer um das cepas discutidas acima.

Tipicamente, o tratamento térmico é realizado em uma temperatura na faixa de 100-130 °C, tal como na faixa entre 105-125 °C. Em uma modalidade da invenção, a temperatura no tratamento térmico é de cerca de 120 °C.

Descobriu-se também que o pH durante o tratamento térmico influencia as características da goma xantana produzida. Em uma modalidade, o tratamento térmico é realizado em um pH na faixa entre 5,5 e 11,0, tal como em uma faixa entre 6 e 9, por exemplo, na faixa entre 6,5 e 8. Em uma modalidade interessante, o pH é cerca de 7.

Deve-se entender a partir do presente pedido de patente que os presentes inventores identificaram também o uso vantajoso de qualquer uma das cepas de Xanthomonas campestrís discutidas acima ou um seu derivado ou progênie para a produção de goma xantana de alta viscosidade.

3² aspecto da invenção

Como aqui demonstrado, as gomas xantanas da invenção e as gomas xantanas produzidas de acordo com o método da invenção apresentam uma série de propriedades vantajosas quando misturadas com outros agentes geleificantes.

Assim sendo, uma modalidade da invenção refere-se a uma composição que compreende uma goma xantana do primeiro aspecto da invenção ou preparada de acordo com o segundo aspecto da invenção, em mistura com pelo menos uma galactomanana ou glicomanana. Tipicamente, a pelo menos uma galactomanana é selecionada no grupo que consiste em

21/42 goma guar, goma de tara, goma de alfarroba, goma de cássia, e tipicamente, a glicomanana é a glicomanana de konjac.

Em certas modalidades do terceiro aspecto, a composição de acordo compreende ainda um sal, tal como um sal inorgânico, por exemplo,

NaCI ou KCI ou CaChEm certas modalidades do terceiro aspecto, a razão ponderai entre a goma xantana e a pelo menos uma galactomanana ou glicomanana é de pelo menos 5:95, tal como pelo menos 10:90, pelo menos 15:85, pelo menos 20:80, pelo menos 25:75, pelo menos 30:70, pelo menos 35:65, pelo menos 40:60, pelo menos 45:55, pelo menos 50:50, pelo menos 55:45, pelo menos 60:40, pelo menos 65:35, pelo menos 70:30, pelo menos 75:25, pelo menos 80:20, pelo menos 85:15, pelo menos 90:10, e pelo menos 95:5 (entretanto, qualquer razão na qual a inclusão da goma xantana proporciona um aperfeiçoamento sobre o uso da galactomanana e glicomanana isoladamente). Por outro lado, a razão ponderai entre a goma xantana e a pelo menos uma galactomanana ou glicomanana é tipicamente no máximo 95:5, tal como no máximo 90:10, no máximo 85:15, no máximo 80:20, no máximo 75:25, no máximo 70:30, no máximo 65:35, no máximo 60:40, no máximo

55:45, no máximo 50:50, no máximo 45:55, no máximo 40:60, no máximo

35:65, no máximo 30:70, no máximo 25:75, no máximo 20:80, no máximo

15:85, no máximo 10:90, e no máximo 5:95. Dependendo da goma, a razão ponderai é, de preferência, 60:40 (ótima para LBG), mas 20/80 demonstrou ser excelente para misturas de gomas xantana/guar, e para ainda outras misturas, um mistura 50/50 demonstrou ser ótima, dependendo, por exem plo, do teor de sais e do pH.

As composições têm tipicamente um pH entre 1 e 8, dependendo do campo de uso, onde o limite inferior é útil, por exemplo, para detergentes de limpeza para vasos sanitários em banheiros, etc., e os valores do limite superior são úteis em alimentos e produtos alimentícios. Os valores preferidos do pH são cerca de 1, cerca de 1,5, cerca de 2,0, cerca de 2,5, cerca de 3,0, cerca de 3,5, cerca de 4,0, cerca de 4,5, cerca de 5,0, cerca de 5,5, cerca de 6,0, cerca de 6,5 e cerca de 7,0.

22/42

Um grupo interessante de composições da invenção é constituído de alimentos ou produtos alimentícios. Eles devem compreender uma goma xantana da invenção ou uma goma xantana preparada de acordo com a invenção, ou uma composição discutida acima, onde também uma glicomanana ou galactomanana está incluída. Um alimento ou produto alimentício típico da invenção é selecionado no grupo que consiste em um molho, um tempero, uma sopa, uma calda, uma geleia, uma preparação frutífera, um produto congelado, um produto de panificação, um sorvete, uma bebida, um produto lácteo e uma emulsão.

EXEMPLOS

Métodos empregados nos Exemplos

LSVmax θ V_max (0,3% de xantana em 1% de NaCI)

Soluções de goma xantana foram preparadas dispersando a goma em água desmineralizada e misturando por 15 minutos a 1.000 rpm. Sais foram então adicionados e misturados por mais 5 minutos. A viscosidade LSVmax foi medida em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹. A viscosidade V_max foi medida com um viscosímetro Brookfield LVT, haste 2 a 1,5 rpm (Danisco Analytical Manual A2001). As concentrações da goma e as concentrações de sais foram variadas de acordo com as figuras.

LSVvin (0,3% de xantana em 1% de NaCI, pH 2,5)

Soluções de goma xantana foram preparadas dispersando uma mescla de goma/açúcar em água encanada transformada (0,14% de NaCI + 0,03% CaCI₂-2H₂O) e agitando por 5 minutos a 1.000 rpm. NaCI e vinagre (12°) foram então adicionados e agitados por mais 10 minutos. A viscosidade foi medida em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s’¹.

LSV_sal (0,3% de xantana em 2,5% de NaCI)

Soluções de goma xantana foram preparadas dispersando a goma em água salinizada a 23 ±2 °C (2,5% de NaCI) e agitando por 30 minutos a 500 rpm. A viscosidade foi medida em uma taxa de cisalhamento de 0,01s¹.

Teste de Sinergia (1% de 60/40 Xantana/LBG, 1% de KCI)

1% de KCI foi dissolvido em água desmineralizada antes de dis23/42 persar 1% de xantana/LBG, 60/40. A dispersão foi então colocada em um banho de água a 90 °C e misturada por 25 minutos. As perdas por evaporação foram otimizadas com água desmineralizada quente antes que a solução fosse vertida para dentro de recipientes para medição da força do gel. A solução foi então coberta e resfriada sem agitar e estocada à temperatura ambiente de um dia para o outro antes de efetuar as medições da força do gel conforme abaixo. (Danisco Analytical Manual A1631)

Sistemas mistos xantana/LBG e xantana/tara

O sal foi dissolvido em água desmineralizada antes da dispersão da mistura de gomas xantana/LBG ou tara (cesalpínea). A dispersão foi então colocada em um banho de água a 90 °C e aquecida sob agitação até atingir 85 °C. O pH foi ajustado, caso necessário, com solução de ácido cítrico. As perdas por evaporação foram otimizadas com água desmineralizada antes que a solução fosse vertida dentro dos recipientes para medição da força do gel. A solução foi então resfriada sem agitar e estocada à temperatura ambiente durante a noite inteira antes de fazer as medições.

Sistemas mistos xantana/guar

O sal foi dissolvido em água desmineralizada antes da dispersão da mistura de gomas xantana/guar. A dispersão foi então agitada a 800 rpm por 30 minutos. O pH foi ajustado, caso necessário, com solução de ácido cítrico. Para a elaboração a quente a dispersão foi colocada em um banho de água a 90 °C e aquecida sob agitação até atingir 85 °C. As perdas por evaporação foram otimizadas com água desmineralizada. A solução foi então resfriada até a temperatura ambiente antes que as medições fossem feitas. A viscosidade foi medida usando um viscosímetro Brookfield LVT, haste 2 ou 3 a 3 rpm.

Modelo com vinagrete

Açúcar (18 g), NaCI (2 g) e a combinação xantana/galactomananas foram dispersados em água encanada transformada e colocada em um banho de água a 90 °C e agitada por 15 minutos. As perdas por evaporação foram otimizadas e a amostra foi resfriada até a temperatura ambiente antes de adicionar 36 g de vinagre. O peso final da solução

24/42 era de 200 g.

Medições reológicas

Medições em velocidades de cisalhamento definidas da viscosidade foram feitas usando um reômetro com tensão controlada AR-1000. Todas as medições viscoelásticas foram feitas dentro da região viscoelástica linear do material.

Um ajuste automático de intervalos para temperatura foi usado durante as medições da subida de temperatura.

Amostras para força de gel foram preparadas em recipientes com diâmetro de 80 mm e altura de 45 mm e foram medidas depois da estocagem de um dia para o outro à temperatura ambiente usando um SMS TAXT+ equipado com uma sonda com extremidade achatada e diâmetro de ¹/₂ polegada programada para penetrar no gel a 1 mm.s’¹. A força do gel foi considerada como o ponto de ruptura do gel e expressa em Newtons (N), 1N = 101,9 g.

Teor de acetato e piruvato

Ácido pirúvico e ácido acético foram removidos da xantana por hidrólise e determinados por Cromatografia de Troca Aniônica de Alto Desempenho (HPAEC). Soluções a 3g/L de xantana foram preparadas com água desmineralizada e agitadas durante a noite inteira. Amostras de 2 mL foram hidrolisadas adicionando 4 mL de uma solução 1 M de HCI e estocadas por 6 horas em uma estufa a 100 °C sem agitar. íons Cl· foram então removidos por filtração com filtros Guard II Ag filters. As amostras foram analisadas por HPAEC usando um método de eluição com gradiente. Um sistema HPAEC Dionex (Dionex Corporation) equipado com uma coluna de troca aniônica de 4 x 250 mm (lonPac® AS11), uma coluna de proteção de 4 x 50mm (lonPac® AG11), um gerador de eluente (EG50), com uma vazão de 0,380 mL/min e supressor (ASRS®-Ultra 4-mm), foi usado. A detecção foi feita com um detector de condutividade (DS3-1). (Danisco Analytical Manual A1991).

25/42

EXEMPLO 1

Produção de goma xantana aperfeiçoada em escala de 20 litros

A goma xantana foi produzida usando várias cepas de Xanthomonas em escala de 20 litros por fermentação do micro-organismo em um meio nutriente que contém pelo menos uma fonte de carbono assimilável pelos micro-organismos e uma fonte de nitrogênio. O caldo de goma xantana foi submetido a um tratamento térmico a 120 °C por 20 minutos antes que a goma xantana fosse recuperada a partir do caldo por precipitação com álcool. A xantana precipitada foi então secada até aproximadamente 10% de umidade e moída para produzir um pó fino. O pó de goma xantana foi testado com alguns testes simples de viscosidade. A Tabela 3 abaixo resume os resultados iniciais de triagem. A cepa CFBP 176 foi selecionada para estudo adicional devido à viscosidade V_max muito alta da goma xantana recuperada, que foi aproximadamente 40% mais alta do que a média do produto comercial padrão atual Grindsted® Xanthan 80. Este teste se correlaciona bem com a viscosidade em baixa velocidade de cisalhamento, o que é uma indicação do potencial do pó em suspensão da goma. Valores mais altos reconhecidamente se correlacionam bem com desempenho em muitas aplicações.

Tabela 3. Resultados da triagem inicial em escala de 20 L de CFBP 176.

Cepa	Referência do Caldo	Referência do Pó	Ácido acético /seco (%)	Ácido pirúvivo/ seco(%)	Vmax (mPa.s)
XF 04 01	XE 04 01
CFBP 176	168 C	241-2	4,9	4,8	5600
Xanthan 80*			6.3	3.7	3464

*Média de 10 lotes da Grindsted Xanthan 80 comercial

A xantana da cepa CFBP 176 tinha também um teor de ácido pirúvico mais alto do que a média e um teor de ácido acético mais baixo do que a média. O alto teor de piruvato reconhecidamente produz uma goma xantana com viscosidade mais alta, confira acima. Foi sugerido também que reduzir o teor de acetato é benéfico para a viscosidade e sinergia. A alta viscosidade V_max da CFBP 176 e os resultados das análises de acetato e piru26/42 vato são consistentes com isto.

Um teste mais detalhada da funcionalidade da xantana produzida por CFBP 176 foi conduzido e os resultados estão resumidos na Tabela

4.

Tabela 4. Teste funcional da xantana produzida a partir de CFBP 176.

Referência	LSV max (mPa.s)	LSV sal (mPa.s)	LSV vin (mPa.s)	V max (mPa.s)	Força do Gelf ÍN)
Caldo	Pó
04.01.168.C	ΧΕ.04Ό1.241-2	80 000	50 000	55 000	5200	11.0
Grindsted® Xanthan 80*	26 545	4455	10 500	3464	7.95

*Média de 10 lotes de Xanthan 80

11% de 50/50 Xantana/LBG, 1% de KCI

A alta viscosidade em baixa taxa de cisalhamento foi confirmada e também a força do gel com goma de alfarroba demonstrou ser acima da média. Todos os resultados dos testes funcionais foram significativamente mais altos do que a média de 10 lotes de produção industrial corrente.

EXEMPLO 2

Otimização do processo em escala-piloto para CFBP 176

Uma série de testes de fermentação de 1.000 L foi conduzida e as variáveis estão resumidas na Tabela 7. A goma xantana foi recuperada a partir dos caldos sob várias condições. O pH do caldo durante o tratamento térmico variou entre pH 5,5-11 para desacetilar parcialmente a goma xantana. A xantana foi recuperada a partir do caldo de fermentação da mesma maneira descrita no Exemplo 1.

27/42

Tabela 5. Resumo das variáveis para os testes de fermentação de CFBP

176.

Caldo Ref. XF	Nitrogênio total (%)	Fonte	Razão da Fonte de Nitrogênio
Orgânica	Mineral	Orgânica (%)	Mineral (%)
04.01.168.C	0,055	Soja		100	0
07.07.066.B	0,078	Soja		100	0
07.01.74	0,100	Farinha do germe de alfarrobeira	NH4NO3	56	44
07.01.080.A	0,086	Soja	nh4no3 + (NH4)2HPO4	60	40
07.01.093.A	0,086	Soja	NH4NO3	60	40
07.01.093B	0,078	Soja		100	0
07.01.102.A	0,050	Soja		100	0
07.01.102.B	0,070	Soja		100	0
07.01.129.A	0,081	Soja	NH4NO3	60	40
07.01.146.A	0,055	Soja		100	0
07.01.146.B	0,060	Soja	nh4no3	28	72
07.01.156.A	0,055	Soja		100	0
07.01.156.B	0,055	Soja		100	0
07.01.166.B	0,055	Soja		100	0
07.01.176.A	0,062	Soja		100	0

A funcionalidade e o teor de acetato e piruvato das amostras de xantana foram testados. Os valores médios para cada um dos inúmeros parâmetros em função do pH do tratamento térmico a 120°C foram calculados e são fornecidos nas Tabelas 6 e 7:

28/42

Tabela 6. Calores médios de preparações em escala-piloto.

Sensibilidade a Ácidos	Q <Z)	y~- O	0,19	0,21	0,15	0,14	Y**· Y-* 0	0,04	0,16
Média	0,56	0,53	0,41	0,31	0,28	0,23	0,22	0,43
Força do Gel (N) |	Q co	1,26	1,26	1,04	1,24	Y-	00 Y—	0,28	66‘0
Média	12,2	co x—	12,8	13,0	12,9	12,6	13,2	7,95
V max (mPa.s)	Q co	1018	666	800	843	1478	596	Y—	353
Média	5345	6386	o o co	5388	5817	5663	5250	3464
LSVVin (Pa.s)	Q co	13,4	00 CN 09	09’ CN	13,5	22,0	19,8	00 CN	CN
Média	46,6	70,3	37,3	30,6	32,8	27,5	18,0	10,5
LSV sal (Pa.s)	SD	18,2	co co	38,2	24,9	24,5	23,9	Y*—	3,8
Média	66,4	85,7	53,7	48,0	39,7	24,5	19,5
LSV max (Pa.s)	Q co	oo CN	<o 09	33,0	26,8	31,3	34,0	10) 09	05 IC
Média	84,6	125,0	85,0	98,4	105,8	00 T—	82,5	26,5
N2 das amostras	x—		09	00	co		CN
T CL	LO IO	o_	8,0	0*6	1X5 05	10,0	V—	« 0 co > <

*Valor médio para Grindsted®Xanthan 80 11% de 50/50 Xantana/LBG, 1% de KCI

29/42

Tabela 7 Valores médios de preparações em escala-piloto

pH	n2 das amostras	Ácido Acético (%)	Ácido Pirúvico (%)
Média	SD	Média	SD
5.5	14	4,81	0,40	5,32	0,36
7.0	7	4,81	0,41	5,60	0,26
8.0	3	3,85	0,38	5,59	0,54
9.0	8	3,84	0,56	5,82	0,38
9.5	6	3,70	0,76	5,64	0,29
10.0	4	3,28	0,87	6,22	0,41
11.0	2	1,06	0,57	6,41	0,18
Av80*	11	6.24	0.67	3.70	0.60

*Valor médio para Grindsted®Xanthan 80

A Tabela 6 ilustra que, independentemente das condições da fermentação e do pH do tratamento térmico, a xantana produzida a partir da cepa CFBP 176 teve funcionalidade significativamente melhor em todos os testes exceto sensibilidade a ácidos em comparação com um produto comercial (Grindsted® Xanthan 80). A sensibilidade a ácidos foi aumentada com pH crescente e foi mais sensível do que o produto comercial quando o pH do tratamento térmico foi pH 8,0 ou acima.

Isto está ilustrado para amostras preparadas em pH 5,5 e 7 na figura 3. Os dados foram normalizados em relação aos resultados da CFBP 176 tratada em pH 5,5.

Embora haja variação considerável para um dado pH, os dados contudo indicam algumas tendências interessantes quanto ao efeito do pH do tratamento térmico sobre as propriedades da goma xantana produzida a partir de CFBP 176. Por exemplo, a viscosidade em baixo cisalhamento e pH neutro, (LSV_max), parece ser relativamente não afetada pelo pH do tratamento térmico, enquanto que a viscosidade em baixo cisalhamento de pH ácido de 2,8, (LSV_Vinaigrette), diminui à medida que o pH do tratamento térmico aumenta acima de pH 7 (figura 4a). Isto pode ser expresso como sensibilidade ao pH pelo cálculo da relação entre as duas viscosidades:

30/42

LSV vinaqrete

LSV max

Quanto mais próximo este valor é de 1, menos sensível será a viscosidade em baixo cisalhamento da xantana a um pH baixo (figura 4b). Acredita-se que uma xantana com uma alta relação seja benéfica em aplicações sob pH baixo, tais como temperos de alimentos e bebidas.

Como seria esperado, o teor de ácido acético da goma xantana é reduzido à medida que o pH é aumentado (figura 5). O interessante é que parece haver um ligeiro aumento no teor de ácido pirúvico à medida que o pH aumenta.

A figura 6 revela que a viscosidade em pH baixo, e assim sendo, a sensibilidade ao pH está intimamente ligada ao teor de ácido acético. A sensibilidade parece atingir um patamar a cerca de 3% de ácido acético ponto no qual a viscosidade em pH baixo é de aproximadamente 20% da viscosidade em ph neutro. Uma relação virtualmente idêntica é observada teor de ácido acético e LSV_sai (figura 7), que é uma medida da capacidade de a goma xantana hidratar diretamente em uma solução de sal.

Relatou-se amplamente que a sinergia da goma xantana com galactomananas é dependente do teor de acetato da goma xantana. Entretanto, os resultados com xantana de CFBP 176 não indicam esta tendência, pois não há mudança significativa na força do gel com LBG e teor decrescente de ácido acético (figura 8). Entretanto o que é evidente é que a xantana de CFBP 176 tem força de gel significativamente mais alta com LBG do que o produto comercial padrão Grindsted® Xanthan 80 independentemente do pH do tratamento térmico.

Conclusões de experimentos em escala-piloto

Usando valores médios de todos dados a 120 °C, descobriu-se que aumentando o pH do tratamento térmico (1) não tem efeito sobre a viscosidade LSV_max e V_max, (2) aumenta a sensibilidade ao pH da goma xantana, (3) diminui o teor de ácido acético, 4) aumenta o teor de ácido pirúvico, 5) mão tem efeito da força do gel com LBG, 6) aumenta LSV_sai entre pH 5,5 e pH 7,0, mas depois diminui em valores de pH mais altos, e 7) aumenta a

31/42

LSVvin entre pH 5,5 e pH 7,0, mas depois diminui em valores de pH mais altos. Assim sendo, resumidamente, aumentar o pH do caldo de 5,5 para 7,0 tem um efeito benéfico sobre a funcionalidade da goma xantana, enquanto que aumentos adicionais têm um efeito global negativo sobre a funcionalidade. Baseado nos resultados da otimização do processo, o pH ótimo para o tratamento térmico demonstrou ser pH 7. Neste pH a força do gel e a viscosidade em baixo cisalhamento em ácido foram ambas altas. Aumentos adicionais no pH não tiveram efeito significativo sobre a força do gel, mas a viscosidade em baixo cisalhamento em ácido decresceu.

EXEMPLO 3

Produção Industrial com a Cepa CFBP 176

Três testes de produção em escala industrial foram feitos usando a cepa CFBP 176 por fermentação do micro-organismo em um meio nutriente contendo pelo menos uma fonte de carbono assimilável pelos microorganismos e uma fonte de nitrogênio. Os resultados da fermentação estiveram em linha com aqueles esperados de uma produção padrão. A xantana das 3 operações foi precipitada com álcool depois do tratamento térmico descrito na Tabela 8 e os resultados do teste de Controle de Qualidade (CQ) no produto acabado estão indicados na Tabela 9.

Tabela 8. Condições do tratamento térmico para os testes de fermentação em escala industrial de CFBP 176.

Teste		1	2	3
Tratamento térmico	Temperatura	110°C	120°C	120°C
Tratamento térmico	pH	7,0	7,0	7,5

Tabela 9

Resultados do teste de Controle de Qualidade para produto acabado recuperado a partir dos testes de fermentação em escala industrial com CFBP 176.

	Teste
Teste	Especificação	1	2	3
Aparência	Passa/falha	Passa	Passa	Passa
Avaliação da cor	Passa/falha	Passa	Passa	Passa
Brancura	< 100	75	74	76

32/42

	Teste
Teste	Especificação	1	2	3
Cor a*		1.6	1.6	1.4
Cor b*		18,6	19,2	18,0
Cor L*		83	83	84
Partículas estranhas porg	0 à 30	15	10	1
Peneira < 180 pm (FRG)	> 95.0 %	99.4	99.4	99.2
Peneira < 250 pm (FRG)	> 99.5 %	99.9	99.9	99.9
Perda na secagem	6.0 à 12.0 %	6.3	6.5	9.4
Viscosidade KCI	1300 à 1700 mPa.s	1400	1400	1380
pH		7.0	7.2	7.2
Isopropanol	< 500 mg/kg			24
Vmax	> 4800 mPa.s	7100	6320	6360

Todos os 3 lotes de produção industrial estiveram dentro das especificações para goma xantana padrão e todos 3 lotes deram uma viscosidade Vmax que era perto daquela observada em testes em escala-piloto a 120 °C, pH 7, e significativamente mais alta do que a média de 10 lotes de 5 produção do produto comercial corrente (3.464 mPa.s).

Os teores de acetato e piruvato das amostras estão indicados na Tabela 10 e indicam que a xantana de CFBP 176 tem um alto teor de piruvato em comparação com a média do produto comercial padrão. Isto está em linha com os resultados observados nos testes em escala-piloto, confira a10 cima. O teor de acetato é similar ao do produto padrão e mais alto do que observado nas amostras da escala-piloto.

33/42

Tabela 10

Teor de acetato e piruvato da xantana de CFBP 176.

Amostra	T ratamento térmico (°C)	pH no tratamento térmico	Ácido acético _	Ácido pirúvico (%)
CFBP 176 (teste 1)	110	7,0	6,35	6,00
CFBP 176 (teste 2)	120	7,0	6,46	7,11
CFBP 176 (testei 3)	120	7,5	5,10	6,49
CFBP 176 média da escala-piloto	120	7,0	4,80	5,60
Grindsted® Xanthan 80 (average)	120	5,5	6,20	3,70

EXEMPLO 4

Caracterização funcional da xantana produzida a partir de CFBP 176

As características funcionais dos 3 lotes de produção industrial foram estudadas e comparadas com um produto comercial padrão corrente Grindsted® Xanthan 80 (Danisco). As interações sinérgicas com galactomananas e glicomananas foram estudadas. Meyprodor™ 400 lote 14859 (Danisco) foi usada como guar referencial e Meypro Fleur® M-175 lote 10 4760597461 (Danisco) foi usada como goma de alfarroba referencial. Além disso, a reologia da solução foi caracterizada. A Tabela 11 resume as características básicas da amostra comercial usada na comparação os valores médios das amostras de produção em escala-piloto e dos 3 lotes 3 industri15 ais de CFBP 176.

Tabela 11. Características funcionais básicas de Grindsted® Xanthan 80,

CFBP 176 em escala-piloto e escala industrial.

Teste	Grindsted® Xanthan 80	Média em escala-piloto de CFBP 176 (120°C, pH 7)	CFBP 176 (teste 1)	CFBP 176 (teste 2)	CFBP 176 (teste 3)
LSVmax (mPa.s)	32 000	125 000	125 000	95 000	86 000
LSVvin (mPa.s)	15 000	70 300	40 000	52 000	48 000

34/42

Teste	Grindsted® Xanthan 80	Média em escala-piloto de CFBP 176 (120°C, pH 7)	CFBP 176 (teste 1)	CFBP 176 (teste 2)	CFBP 176 (teste 3)
LSVsait (mPa.s)	1 500	85 700	9 000	16 000	7 000
Vmax (mPa.s)	3 500	6 386	6 800	6 700	6 200
Teste de sinergia (N)	10,4	—	17,1	17,5	18,1
Força do gelf (N)	7,5	13,1	14,0	16,0	14,0
Sensibilidade ao pH (LSV- vin/LSVmax)	0,46	0,53	0,32	0,55	0,56
Acetato (%)	6,19	4,80	6,35	6,46	5,10
Piruvato (%)	3,85	5,60	6,00	7,11	6,49

% de 50/50 Xantana/LBG, 1 % de KCI

A xantana da CFBP 176 produzida em escala industrial teve funcionalidade global muito melhor em comparação com o produto-padrão e, em geral, deu funcionalidade similar à das amostras produzidas em escala5 piloto (figura 9). A exceção foi a viscosidade LSV_sai. Embora a viscosidade LSV_Sai de CFBP 176 ainda fosse melhor do que Grindsted® Xanthan 80, ela foi bem abaixo do potencial observado em escala-piloto e um trabalho adicional é necessário para estabelecer quais parâmetros do processo influenciam esta funcionalidade em uma fermentação em escala industrial.

EXEMPLO 5

Sinergia com goma de alfarroba

A alta sinergia observada em produções de escala-piloto e escala laboratorial foi observada em grau ainda maior com os 3 lotes produzidos industrialmente. A força do gel em função da razão xantana/LBG em pH neu15 tro e ácido está ilustrada na figura 10, que demonstra que em comparação com um produto comercial padrão, a xantana produzida a partir da cepa CFBP 176 tem força do gel significativamente mais alta em todas razões

35/42 testadas. Além disso, não há mudança na força do gel entre pH 7 e pH 3,5. Em contraste, a força do gel da xantana comercial padrão é reduzida em pH 3,5. Aceita-se genericamente que as interações sinérgicas entre xantana e galactomananas são reduzidas à medida que o pH fica mais ácido. Isto tor5 na o resultado com a xantana de CFBP 176 surpreendente.

Os resultados subjacentes à representação na figura 10 estão indicados na seguinte tabela:

1% de goma, 0,5% de NaCI pH como está
		Força do gel (N)
Xantana	LBG	CFBP 176	Xantana 80	Amento em %
20	80	3	1,7	76,5
30	70	6,5	3,4	91,2
40	60	10	5,3	88,7
50	50	12	7,3	64,4
60	40	14	7,8	79,5
70	30	14	7,6	84,2
80	20	9,6	4,7	104,3
1% de goma, 0,5% de NaCI, pH 3,5
		Força do gel (N)
Xantana	LBG	CFBP 176	Xantana 80	Aumento em %
20	80	2,5	1	150,0
30	70	6,5	2	225,0
40	60	8	3	166,7
50	50	12	5	140,0
60	40	14,5	5	190,0
70	30	12,5	5	150,0
80	20	12	4	200,0
90	10	6	1	500,0

Um exame mais detalhado do efeito do pH sobre a força do gel em uma razão fixa de xantana/LBG de 60/40 indica que a força do gel com

CFBP 176 é constante entre pH 7 e aproximadamente pH 3,5, enquanto que

36/42 o produto comercial é constante apenas baixando o pH até 4,5 (figura 11). Pode-se observar também que a força do gel é mais alta para a goma xantana de CFBP 176 em qualquer dado pH. Estas diferenças foram observadas com 3 lotes produzidos em escala industrial. Acredita-se que este de5 sempenho aperfeiçoado em baixo pH seja significativo para aplicações tais como culinária e bebidas, onde sistemas gomas mistas de goma xantana/galactomanana são tipicamente usados na faixa de pH 3 a pH 4.

Os dados subjacentes à representação na figura 11 estão indicados na seguinte tabela:

1% de goma, 60/40 de Xantana/LBG, 0,5% de NaCI
	Força do Gel (N)
pH	CFBP 176	Xantana 80	% de aumento
4,6	14,4	6,6	118,2
3,5	14,5	5	190,0
2,8	3,7	2,9	27,6
2,5	1,5	0,36	316,7

Em comparação com Grindsted® Xanthan 80, a xantana produzida a partir de CFBP 176 também apresenta sinergia mais alta com LBG na presença de sais (figuras 12a e 12b). Isto poderia ser benéfico em alimentos salgados, tais como carne, peixe, temperos, molhos e sopas. Os dados subjacentes às figuras 12a e 12b estão indicados na seguinte tabela:

1% de goma, 60/40 de xantana/LBG
	Força do Gel (N)
KCI	CFBP 176	Xantana 80	% de aumento
0,1	10	4	150,0
0,5	14	8	75,0
0,75	18	10	80,0
1	18	9	100,0
2	18	9	100,0
3	17	10	70,0
4	17	10	70,0
1% de goma, 60/40 de xantana/LBG

37ΙΑ2

Continuação...

	Força do Gel (N)
NaCI	CFBP 176	Xantana 80	% de aumento
0,1	6	3,3	81,8
0,5	14	8	75,0
0,75	13	7	85,7
1	14	6	133,3
1,5	10	6,5	53,8
2	9	5	80,0
3	9	5	80,0
4	8	4,5	77,8

A Tabela 12 e a figura 13 demonstram que, em um modelo de vinagrete, a xantana de CFBP 176 quando misturada com LBG, (60:40 xantana: LBG), produz um módulo de elasticidade mais alto em comparação com 5 o equivalente com uma goma xantana padrão. Por exemplo, 0,2% da mistura com uma xantana padrão foi necessário para atingir o mesmo módulo de elasticidade obtido com apenas 0,15% de xantana de CFBP 176. A diferença foi ainda mais acentuada em concentrações mais baixas. Por exemplo a mistura que contém a xantana de CFBP 176 deu um módulo de elasticidade 10 aproximadamente 50% mais alto a 0,05% em comparação com uma xantana padrão. Reconhecidamente sabe-se que um alto modulo de elasticidade se correlaciona com melhor poder de suspensão e seria benéfico para a suspensão de emulsões e partículas em uma ampla série de aplicações alimentícias.

Tabela 12. Efeito da concentração de goma sobre o módulo de elasticidade, G’, de uma mistura 60:40 de xantana:LBG em uma formulação de vinagrete (1% de NaCI, pH 2,5).

Concentração (%)	Módulo de Elasticidade, G’ a 1 rad.s1 (Pa)
CFBP 176 (teste 1)	Grindsted® Xanthan 80	% de aumento
0,2	2,53	1,78	42,1
0,15	1,73	0,22	686,4

38/42

Concentração (%)	Módulo de Elasticidade, G’ a 1 rad.s'1 (Pa)
CFBP 176 (teste 1)	Grindsted® Xanthan 80	% de au- mento
0,1	0,45	0,16	181,3
0,05	0,11	0,06	83,3

EXEMPLO 6

Sinergia com goma guar

A xantana de CFBP 176 deu viscosidade mais alta e módulo de elasticidade mais alto em misturas com goma guar em comparação com uma goma xantana padrão, e esta diferença foi aumentada quando as amostras foram preparadas com um processo de elaboração a quente no qual a solução foi colocada em um banho de água a 90 °C por 15 minutos (figuras 14 e 15). A xantana de CFBP 176 deu viscosidade mais alta e módulo de elasticidade mais alto perante uma ampla faixa de pH em comparação com uma goma xantana padrão (figura 16). Este desempenho aperfeiçoado em baixo pH poderia ser significativo para aplicações tais como culinária e bebida, onde sistemas mistos de goma xantana/galactomanana são tipicamente usados na faixa de pH de pH 3 a pH 4.

A Tabela 13 indica que, em um modelo com vinagrete, a xantana de CFBP 176 quando misturada com goma guar (20:80 xantana:guar), dá um módulo de elasticidade e viscosidade Brookfield mais alta em comparação com a equivalente com uma goma xantana padrão. Por exemplo, aproximadamente 0,3% da mistura com uma xantana-padrão foi necessário para tingir um módulo de elasticidade e viscosidade similar àqueles obtidos com apenas 0,20% da xantana de CFBP 176. Sabe-se bem com um alto módulo de elasticidade se correlaciona com melhor poder de suspensão e seria benéfico para a suspensão de emulsões e partículas em uma ampla série de aplicações alimentícias.

39/42

Tabela 13. Efeito da concentração de goma sobre o módulo de elasticidade, G’, e viscosidade de uma mistura 20:80 de xantana:guar em uma formulação com vinagrete (1% de NaCI, pH 2,5).

Concentração (%)	Módulo de Elasticidade a 1 rad.s'1 (Pa)	Viscosidade Brookfield, 3 rpm (mPa.s)
Grindsted® Xantana 80	CFBP 176 teste 1	Grindsted® Xantana 80	CFBP 176 teste 1
0,1	0,0001	0,0065	4	24
0,2	0,012	0,06	44	140
0,3	0,087	0,22	238	500
0,4	0,29	0,33	670	700
0,5	0,91	1,22	2260	3080

EXEMPLO 7

Sinergia com outras galactomananas e glicomananas

A xantana de CFBP 176 apresenta também sinergia mais alta com a galactomanana goma de tara lote ex 012684 (Exandal). Ele deu ótima força do gel em teor mais alto de goma xantana do que a xantana padrão e foi similar ao valor ótimo com xantana/LBG (figura 17a). A força do gel foi perto daquela obtida com uma goma xantana padrão com LBG. Isto sugere que a goma de tara, quando usada com a xantana de CFBP 176 poderia ser uma alternativa à LBG. A xantana de CFBP 176 apenas apresentou sinergia mais alta com a glicomanana konjac (Konjac em pó produto N° 455312, lote 7110806192, Danisco) em proporções de goma acima de 60% de goma xantana. Com um teor de goma xantana abaixo de 60% a força do gel foi muito similar à da mistura com uma goma xantana padrão (figura 17b).

EXEMPLO 8

Reologia de soluções

Os 3 lotes industriais do Exemplo 4 deram perfis de fluidez muito similares em 1% de NaCI e 1% de NaCI, pH 2,5, como ilustrado nas figuras 18a e 18b.

A xantana produzida a partir da cepa CFBP 176 teve viscosidade em baixo cisalhamento significativamente mais alta do que uma goma

40/42 xantana comercial padrão em 1% de NaCI e em 1% de NaCI em pH 2,5 (figuras 19a e 19b). Isso é fundamentado também pelo perfil viscoelástico ilustrado na figura 20 que ilustra um perfil mais semelhante a elástico em 1% de NaCI. Isso é indicado pelo módulo de elasticidade (G’) mais alto, a dependência mais baixa da frequência e a presença de uma interseção entre o módulo de elasticidade (G’) e o módulo viscoso (G) na CFBP 176. Estes resultados são consistentes com o alto teor de piruvato da CFBP 176 em comparação com a xantana comercial padrão. A maior elasticidade na solução indica interações mais fortes entre as moléculas de goma xantana e resulta nas altas viscosidades em baixo cisalhamento e produz mais poder de suspensão. O maior poder de suspensão pode permitir uma redução no nível de uso com a CFBP 176, e ao mesmo tempo, ainda mantendo uma esta® bilidade e textura do produto equivalentes àquelas atingidas com Grindsted

Xanthan 80. As figuras 21 e 22 ilustram que a xantana de CFBP 176 pode dar uma viscosidade em baixo cisalhamento (< 0,01 s ) equivalente àquela ® de Grindsted Xanthan 80 em uma concentração entre 25 e 40% mais baixa dependendo do sistema. Entretanto, as soluções de CFBP 176 são ligeiramente mais pseudoplásticas, e assim sendo, a viscosidade em velocidades mais altas de cisalhamento é mais baixa. Isto pode ter algum impacto sobre a textura global do produto. Uma tendência similar é observada com o módulo de elasticidade, que consistentemente produz valores equivalentes do módulo de elasticidade em uma concentração aproximadamente 30% mais ®

baixa em comparação com Grindsted Xanthan 80 na faixa de concentração de 0,05 - 0,5% (figura 23).

As soluções de goma xantana sofrem uma transição conformacional durante o aquecimento que se acredita estar associada à mudança de um estado ordenado rígido em baixa temperatura para um estado desordenado mais flexível em altas temperaturas. Esta mudança conformacional foi observada primeiramente como uma mudança sigmoide na viscosidade. A transição conformacional de soluções a 0,5% da xantana de CFBP 176 foi medida em 10s'¹ em função da temperatura em diferentes concentrações de NaCI, e comparada com Grindsted® Xanthan 80. Um exemplo dos resulta41/42 dos está ilustrado na figura 24.

Uma característica interessante pode ser observada na figura 24. Antes do início da transição conformacional, a viscosidade de CFBP 176 é virtualmente constante, enquanto que a viscosidade do produto comercial 5 diminui com temperatura crescente.

EXEMPLO 9

Sinopse dos resultados dos testes funcionais

Para ilustrar o alto desempenho da goma xantana de CFBP 176 em comparação com Grindsted® Xanthan 80, gráficos-aranha foram dese10 nhados a partir de vários resultados gerados a partir da caracterização funcional (figuras 25 e 26). Em cada caso os dados foram normalizados para o valor da CFBP 176 e Grindsted® Xanthan 80 foi plotada em relação a eles. As legendas das figuras 26 e 27 estão indicadas nas Tabelas 14 e 15 respectivamente e elas fornecem uma breve descrição das medições e da ori15 gem dos dados.

Tabela 14 egenda da figura 25.

LEGENDA	Descrição da Medição	Origem
LBG	Força do gel de 1% de goma, 60/40 xantana/LBG em 0,5% de NaCI	figura 10
LBG baixo pH	Força do gel de 1 % de goma, 60/40 xantana/LBG em 0,5% de NaCI, pH 3,0	figura 11
LBG sal	Força do gel de 1 % de goma, 60/40 xantana/LBG em 2% de NaCI	figura 12a
Guar	Viscosidade de 0,3% de goma, 80/20 guar/xantana em 1% de NaCI (elaboração a quente)	figura 14b
Guar baixo	Viscosidade de 0,3% de goma, 50/50 guar/xantana em 9% de sacarose + 1% de NaCI em pH 3,0	figura 14a
Tara	Força do gel de 1% de goma, 50/50 xantana/tara em 0,5% de NaCI	figura 17a

42/42

Tabela 15 egenda da figura 26

LEGENDA	Descrição da Medição	Origem
Vmax	Viscosidade de 0,3% de xantana em 1% de NaCI (Brookfield, 1,5 rpm)	Tabela 11
energia da suspensão em pH neutro (LSVmax)	Viscosidade em 0,01 s'1 de 0,3% de xantana em 1% de NaCI.	Tabela 11
hidratação do sal	Viscosidade em 0,01 s'1 de 0,3% de xantana depois de 30 min de hidratação em 2,5% de NaCI (500 rpm)	Tabela 11
Energia da suspensão em pH baixo (LSVvin)	Viscosidade em 0,01 s'1 de 0,3% de xantana em 1% de NaCI, pH 2,5	Tabela 11
Sensibilidade do pH	Relação de LSV vin / LSV max	Tabela 11
Estabilidade da temperatura	Relação de viscosidade a 60 °C/viscosidade a 20 °C	figura 24

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Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Goma xantana, caracterizada pelo fato de que tem as seguintes características:

   - um teor de ácido pirúvico de pelo menos 5,0% em peso;

   - uma razão ponderal de ácido pirúvico para ácido acético de pelo menos 0,5; e

   - uma viscosidade em baixo cisalhamento (LSVMax) medida a 0,3% de xantana em 1% de NaCl em uma taxa de cisalhamento de 0,01 s^-1 a 23 ± 2 ^oC de pelo menos 80 Pa.s, em que a goma xantana é um produto de uma cepa de Xanthomonas selecionada dentre o grupo que consiste nas cepas CFBP 19, CFBP 176, CFBP 412, ATCC 17915, ATCC 19046, ou CFBP 1847, ou que um produto de uma progênie de qualquer uma das suas cepas.
2. 2. Goma xantana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o teor de ácido pirúvico na goma xantana é pelo menos 5,3%, em peso, tal como pelo menos 5,6.
3. 3. Goma xantana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão ponderal de ácido pirúvico para ácido acético na goma xantana é 1,1.
4. 4. Goma xantana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é um produto da cepa CFBP 176 ou de uma sua progênie.
5. 5. Método para preparar goma xantana como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende cultivar uma cepa de Xanthomonas campestris ou um seu derivado ou progênie, em um meio de cultura, sob condições que facilitam a produção de goma xantana pela dita cepa ou derivado ou progênie, submeter o meio de cultura a um tratamento térmico e subsequentemente recuperar a goma xantana a partir do dito meio de cultura, em que o tratamento térmico é realizado em uma temperatura na faixa de 100 a 130 °C, e em que o tratamento térmico é realizado em um pH na faixa entre

   5,5 e 11,0.

   Petição 870190014293, de 12/02/2019, pág. 5/10

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6. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a cepa de Xanthomonas campestris é como definida na reivindicação 4.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a temperatura é 120 °C.
8. 8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o pH é 7.
9. 9. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende uma goma xantana como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ou preparada de acordo com o método como definido em qualquer uma das reivindicações 5 a 8 em mistura com pelo menos uma galactomanana ou glicomanana.
10. 10. Alimento ou produto alimentício, caracterizado pelo fato de que compreende uma goma xantana como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, uma goma xantana produzida de acordo com o método como definido em qualquer uma das reivindicações 5 a 8, ou uma composição como definida na reivindicação 9.
11. 11. Uso de uma cepa de Xanthomonas campestris como definida na reivindicação 4, ou de um seu derivado, ou uma sua progênie, caracterizado pelo fato de que é para a produção de goma xantana de alta viscosidade.
12. 12. Uso de uma goma xantana como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ou preparada de acordo com o método como definido em qualquer uma das reivindicações 5 a 8, e pelo menos uma galactomanana ou glicomanana, caracterizado pelo fato de que é em um alimento ou produto alimentício.