ES2211525T3 - Heteropolisacarido producido por pseudomonas sp. - Google Patents
Heteropolisacarido producido por pseudomonas sp.Info
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Abstract
Heteropolisacárido (HP) caracterizado por ser susceptible de ser obtenido por fermentación de un medio que lleva al menos una cepa de Pseudomonas sp. I- 2054 (o DSM 12295), uno de sus recombinantes o de sus mutantes y una fuente de carbono asimilable por dicha cepa, uno de sus recombinantes o uno de sus mutantes.
Description
Heteropolisacarido producido por Pseudomonas
sp.
La presente invención se relaciona con un nuevo
heteropolisacárido (HP), con su procedimiento de preparación por
fermentación de una cepa de Pseudomonas sp. I - 2054 (o
DSM 12295), con dicha cepa y con las utilizaciones de este
heteropolisacárido como agente espesante y/o gelificante.
En numerosos campos industriales, se investigan
constantemente nuevos compuestos que presenten:
- propiedades reológicas mejoradas y capaces de
formar geles,
- compatibilidad mayor con los medios a los que
se incorporan y
- gran estabilidad en una gran gama de
temperaturas y de pH.
En el caso de los compuestos obtenidos por
fermentación bacteriana, es también importante que el compuesto
tenga una buena productividad.
La facultad para gelificar es muy interesante,
puesto que se trata de sistemas particularmente atractivos por la
diversidad de áreas en las que encuentran aplicaciones: ciertas
aplicaciones necesitan la utilización de un gel.
Así, por ejemplo, la industria agroalimentaria
propone una gran gama de productos gelificados (cremas, yogures,
helados diversos, sorbetes...); la industria farmacéutica utiliza
los geles como soportes de principios activos o de agentes
espesantes.
En un campo totalmente diferente, ciertas
pinturas no gotean, ya que poseen en reposo características de gel,
mientras que se extienden fácilmente bajo la acción del pincel
(perfil reofluidificante).
Los geles acuosos son también utilizados como
soportes cromatográficos o también para la elaboración de lentes de
contacto.
Los heteropolisacáridos de origen bacteriano,
como, por ejemplo, la goma xantano, han sido ya descritos y
utilizados por sus propiedades reológicas de funcionamiento en
condiciones extremas de temperatura y de pH.
Se pueden citar también los heteropolisacáridos
descritos en las solicitudes EP 410.604 y EP 534.855, extractos de
la fermentación de dos cepas diferentes de Pseudomonas sp. y
que están descritos como agentes de viscosidad y agentes
espesantes.
Sin embargo, estos heteropolisacáridos que
convienen en aplicaciones en solución no dan siempre lugar a
geles.
Es sabido que la gelificación de un medio tiene
lugar cuando se forma una red tridimensional como consecuencia de
la reticulación de los componentes de dicho medio.
Habitualmente, esta gelificación es conducida por
adición al medio de cationes suplementarios, especialmente de tipo
alcalino o alcalinotérreo (por ejemplo, calcio y/o magnesio), por
oscilación del pH hacia los pH ácidos o básicos, por asociación de
otro compuesto, especialmente otro polisacárido (por ejemplo,
asociación de xantano y de algarroba) o por modificación de la
temperatura.
Sea cual sea la aplicación contemplada, las
condiciones de gelificación antes citadas pueden:
- dañar la estabilidad y la compatibilidad del
gel final por las interacciones entre los cationes suplementarios o
el coaditivo que se debe introducir para obtener el gel y los otros
ingredientes presentes en dichas composiciones, o
- desnaturalizar el heteropolisacárido y/o los
otros ingredientes presentes en dichas composiciones debido a las
temperaturas elevadas y/o a los cambios de pH.
Por "gel", dentro del marco de la presente
invención, se entiende un pseudosólido (comportamiento próximo al
del sólido) resultante de la asociación, al menos parcial, de
cadenas de heteropolisacárido dispersas en un líquido. En un campo
de frecuencias de solicitación \omega, los geles pseudosólidos se
caracterizan, en general, por lo que concierne a su componente
sólido por un coeficiente elástico G' (\omega), llamado también
coeficiente de conservación, y por lo que concierne a su componente
líquido o viscoso, por un coeficiente viscoso G'' (\omega)
también llamado coeficiente de pérdida.
Las dimensiones mecánicas G' (\omega) y G''
(\omega) pueden ser medidas con ayuda de un reómetro con
deformación impuesta y que funciona en modo oscilatorio. A título
indicativo y no limitativo, se puede citar, por ejemplo, un
reómetro Rheo-Fluid Spectrometer®.
G' y G'' pueden ser también medidas con un
reómetro con tensión impuesta y que funciona en modo oscilatorio. A
título indicativo, se puede citar, por ejemplo, un reómetro
CARRIMED®.
El principio de la medida consiste en determinar
en un primer tiempo el campo de deformación mecánica reversible
sobre el que la respuesta del gel a la solicitación mecánica es
lineal en función de dicha deformación. En un segundo tiempo, se
somete el gel a un valor fijo de deformación mecánica comprendido
dentro del campo lineal antes determinado. Es entonces que el
reómetro procede a un barrido en frecuencia \omega.
La respuesta a la tensión del gel que está en
fase con la deformación da acceso al coeficiente elástico G'
(\omega). G' (\omega) corresponde a la energía acumulada por el
gel en forma elástica y es recuperable.
La respuesta a la tensión del gel que está en un
ángulo de desfase de 90º con la deformación da acceso al
coeficiente viscoso G'' (\omega). G'' (\omega) corresponde a la
energía disipada por el vertido viscoso y es irrecuperable.
Se dice que un gel es fuerte o verdadero cuando,
en todo el campo de frecuencia de solicitación (\omega) barrido,
la razón G'/G'' es superior o igual a 10, es decir, cuando la
elasticidad del gel sigue siendo fuerte y cuando el valor de G'
(\omega) es superior o igual a 10 Pa.
La presente invención tiene precisamente por
objeto proponer heteropolisacáridos que poseen muy buenas
propiedades reológicas, especialmente en términos de propiedades
espesantes y pseudoplásticas (reofluidificantes), así como la
facultad de dar lugar a geles verdaderos sin adición de cationes
suplementarios al medio y sin oscilaciones del pH, y todo ello a
temperaturas inferiores o iguales a 40ºC.
La presente invención tiene también por objeto
proponer un heteropolisacárido que presenta muy buenas propiedades
reológicas a bajas concentraciones.
La presente invención se relaciona primeramente
con un heteropolisacárido (HP) caracterizado por ser susceptible de
ser obtenido por fermentación de un medio que lleva al menos una
cepa de Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295), uno
de sus recombinantes o uno de sus mutantes y una fuente de carbono
asimilable por dicha cepa, uno de sus recombinantes o uno de sus
mutantes.
La cepa de Pseudomonas sp. ha sido
depositada según el Tratado de Budapest en la Collection Nationale
de Culture des Micro-organismes (CNCM) el 22 de
Julio de 1998, donde está públicamente accesible bajo el número
I-2054. Ha sido también depositada en la Deutsche
Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ) el 13 de
Julio de 1998, donde está públicamente accesible bajo el número DSM
12295. Esta cepa constituye uno de los objetos de la invención.
El cultivo puro de Pseudomonas sp. I -
2054 (o DSM 12295), que constituye otro aspecto de la
presente invención, puede ser efectuado en placa de Petri incubada
a una temperatura de entre 25ºC y 30ºC, y más particularmente de
entre 25ºC y 28ºC, durante aproximadamente 24 horas.
Las fuentes de carbono y de nitrógeno asimilables
por el Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295) pueden
ser escogidas entre glucosa, fructosa, galactosa, trehalosa,
manosa, melobiosa, sacarosa, rafinosa, maltotriosa, maltosa,
lactosa, lactulosa,
metil-\beta-galactopira-nósido,
metil-\alpha-galactopiranósido,
celobiosa, gentobiosa,
metil-\beta-D-glucopiranósido,
metil-\alpha-D-glucopiranósido,
esculina, ribosa, arabinosa, xilosa, palatinosa, ramnosa, fucosa,
melecitosa, D(+)-arabitol,
L(-)-arabitol, xilitol, dulcitol, tagatosa,
glicerol, mioinositol, manitol, maltitol, turanosa, sorbitol,
adonitol, lixosa, eritritol, D(-)-tartrato,
D(+)-malato, L(-)malato,
cis-aconitato, trans-aconitato,
2-ceto-D-gluconato,
N-ace-tilglucosamina, quinato,
betaína, succinato, fumarato, glicerato y glucosamina.
Entre los medios de mantenimiento posibles de la
cepa, el medio de mantenimiento del tipo MY agar de
Difco (referencia 0712-01-8) es considerado como particularmente ventajoso. Dicho medio MY agar de Difco tiene la composición siguiente:
Difco (referencia 0712-01-8) es considerado como particularmente ventajoso. Dicho medio MY agar de Difco tiene la composición siguiente:
\Box extracto de bacto-levadura | 3 g |
\Box extracto de malta | 3 g |
\Box bacto-peptona | 5 g |
\Box bacto-dextrosa | 10 g |
\Box bacto-agar | 20 g |
Para la conservación de la cepa, es preferible
prever al menos una etapa de precultivo. Por etapa de precultivo,
se entiende una etapa que consiste en desarrollar y multiplicar la
cepa bacteriana sin producción de polisacárido.
Se ha podido poner en evidencia que, de forma
general, el heteropolisacárido (HP) lleva motivos de glucosa y/o
sus derivados, de galactosa y/o sus derivados, de ácido manurónico
y/o sus sales y de ácido acético y/o sus sales.
Los motivos constitutivos del heteropolisacárido
(HP) están generalmente presentes en las proporciones molares
siguientes, tomando como referencia la galactosa igual a 1:
- glucosa y/o sus derivados
0,2-5,
- ácido manurónico y/o sus sales
0,2-5 y
- ácido acético y/o sus sales
0-10.
Más en particular, dichos motivos están presentes
en las proporciones molares siguientes, tomando como referencia la
galactosa igual a 1:
- glucosa y/o sus derivados
0,5-4, preferiblemente 0,8-2,
- ácido manurónico y/o sus sales
0,5-4, preferiblemente 0,8-2 y
- ácido acético y/o sus sales
0-8, preferiblemente 0-6.
Los ácidos manurónico y acético pueden
presentarse en forma de sales. A modo de sales, se pueden citar las
sales de sodio, potasio, calcio o amonio.
Los métodos de análisis del heteropolisacárido
(HP) que han permitido determinar su fórmula bruta, tal como se ha
especificado anteriormente, tienen por principio la determinación
de los elementos constitutivos (monosacáridos y ácidos) tras
hidrólisis de dicho heteropolisacárido (HP) y determinaciones
cromatográficas con patrones internos o externos.
Así, la determinación de los monosacáridos fue
realizada de la forma siguiente: se hidrolizan 100 mg de
heteropolisacárido (HP) en tubos herméticos con 5 ml de ácido
trifluoroacético molar a 105ºC durante tres a seis horas.
Esta operación va seguida de evaporación en seco
y de recogida del residuo en 5 ml de piridina que contienen 15 mg
de sorbitol como patrón interno y luego sililación sobre 1 ml de
solución piridínica con 0,9 ml de hexametildisilazano. La
sililación es catalizada con 0,1 ml de ácido trifluoroacético.
La determinación de los monosacáridos es
efectuada después por cromatografía en fase gaseosa con detección
F.I.D. (Flame Ionisation Detection) en columna capilar de vidrio de
25 metros de longitud y 0,25 mm de diámetro, cargada de fase de
metilsilicona que presenta un espesor de película de 0,14 micras.
El gas vector utilizado es el hidrógeno, con un caudal de 2
ml/minuto.
La determinación del ácido acético se hace tras
la hidrólisis de 100 mg de heteropolisacárido (HP) con 5 ml de
ácido clorhídrico 2N a 105ºC durante una hora. Se añaden luego 5 ml
de una solución de ácido propiónico de 5 mg/ml como patrón interno
y se completa con 15 ml de agua desmineralizada. Se efectúa la
determinación por HPLC por medio de una columna de sílice injertada
C-18 de 5 micras de 250 cm de longitud y 4,6 mm de
diámetro. El eluyente es una solución acuosa de ácido fosfórico
0,02 mol/l con un caudal de 1,2 ml/minuto. La detección es
refractométrica.
Se determina el ácido manurónico por medio del
CO_{2} liberado por la descarboxilación tras el tratamiento en
caliente de la goma con ácido clorhídrico según el método descrito
en Food Chemical Codex, 4ª edición, página 768.
La masa molar en peso es determinada por
cromatografía de exclusión en columna TSK PW 4000 y 6000 en serie
(columna de 30 cm de longitud y 7 mm de diámetro, con detección
refractométrica. El eluyente es una solución de nitrato de sodio,
0,1 mol/l. El heteropolisacárido está aproximadamente a un 0,015% en
peso en el eluyente. La comparación es realizada por medio de
pululanos, que son polisacáridos monodispersos de masas molares
comprendidas entre 5.10^{3} y 1,6.10^{6} g/mol extrapolados
hasta 10^{7} g/mol.
La masa molar media en peso (Mw) es obtenida a
partir de la curva de distribución de masas obtenida del
cromatograma; está generalmente comprendida entre 1.10^{5} y
8.10^{6} g/mol, preferiblemente entre 8.10^{5} y 5.10^{6}
g/mol.
Más particularmente, el (HP) presenta una masa
molar media en peso (Mw) comprendida entre aproximadamente
2,5.10^{6} y 4.10^{6} g/mol, estando incluidos los límites.
Como ya se ha mencionado, el (HP) presenta muy
buenas propiedades reológicas en solución, especialmente en agua
destilada o en agua del grifo.
Así, se ha podido constatar que, por ejemplo,
soluciones al 0,5% en peso/peso de (HP) en agua destilada a 23ºC y
a una frecuencia de 1 Hz, dan lugar a valores de G' comprendidos
entre 0,1 y 200 Pa y de G'' comprendidos entre 0,1 y 20 Pa.
(HP) da lugar a geles fuertes o verdaderos cuando
los valores de G' y G'' están ventajosamente comprendidos entre 20
y 200 Pa para G' y entre 0,5 y 15 Pa para G''. Más ventajosamente
aún, G' está comprendido entre 20 y 150 Pa y G'' entre 0,5 y 10 Pa.
Según un modo particularmente preferido, el valor de G' es de
aproximadamente 100 Pa y el de G'' es de aproximadamente 5 Pa (en
agua destilada).
El (HP) confiere al medio acuoso viscosidad, que
es evaluada por reología de vertido. Las medidas reológicas de
viscosidad de vertido son realizadas por medio de un reómetro con
tensión impuesta o con gradiente de corte impuesto, como, por
ejemplo, por medio de un viscosímetro de tipo RHEOMAT® o CARRIMED®,
respectivamente.
En los dos casos, el aparato mide la tensión de
vertido de la mezcla de HP + agua cuando esta mezcla se deforma
irreversiblemente. A partir de la tensión, se calcula la viscosidad
de vertido.
Este aparato permite cuantificar así el nivel de
viscosidad a un gradiente de corte dado.
La viscosidad de vertido puede ser evaluada de un
modo más simple con un viscosímetro BROOKFIELD®.
Estas medidas reológicas de la viscosidad de
vertido del (HP) permiten además evaluar el umbral de vertido de la
solución de (HP) y/o de la formulación que lo contiene. Dicho
umbral representa la fuerza que hay que ejercer para destruir la
estructura del medio y forzarlo a verterse.
La reología de vertido permite también
cuantificar la facilidad de una solución de (HP) y/o de una
formulación que lo contiene para verterse cuando aumenta el corte
impuesto (comportamiento pseudoplástico o reofluidificante).
Se ha visto, por ejemplo, que soluciones al 1% en
peso/peso de HP en agua destilada que contienen un 0,5% peso/peso
de NaCl, a 23ºC, dan lugar a valores de viscosidad de vertido con
gradiente de corte de 0,1 s^{-1} comprendidos entre 100 y 5.000
Pa.s, y más particularmente entre 200 y 2.000 Pa.s.
En condiciones similares, con un gradiente de
corte de 10 s^{-1}, están comprendidos entre 0,5 y 300 Pa.s, y
más particularmente entre 5 y 150 Pa.s.
Estos datos de reología de vertido son
representativos del comportamiento de la formulación tras su
masticación, su trasvase, su esponjamiento, etc.
Los geles obtenidos por incorporación de (HP) en
el medio son geles cicatrizantes, es decir, que después de un
corte, incluso fuerte, los geles "fracturados" tienen
capacidad para retomar su forma y recuperar de nuevo sus
propiedades iniciales.
El poder cicatrizante de los geles obtenidos a
partir de (HP) es evaluado por medidas de compresimetría
efectuadas, por ejemplo, con un texturizante ETIA T2, compuesto por
un cuerpo de medición cilíndrico de 12,7 mm de diámetro, una
velocidad de penetración de 0,05 mm/s y una altura de penetración de
15 mm. El pistón se hunde en el gel en el mismo sitio varias veces,
a intervalos de tiempo diferentes, y se registra la fuerza de
compresión. Se determina la pendiente en el origen expresada en
mN/mm, representativa de la elasticidad del gel.
Por ejemplo, se prepara un gel con un 0,5% en
peso/peso de (HP) en agua destilada. Se guarda luego este gel
durante 24 horas antes de efectuar las mediciones de
compresimetría, ya sea a temperatura ambiente (aproximadamente
25ºC) o en frío a aproximadamente 6ºC.
Se efectúan medidas de compresimetría a
intervalos de tiempo diferentes: 0, 5, 15 minutos y 24 horas, con
una espera de 5 minutos entre cada medida.
Así, la pendiente permanece constante y es
aproximadamente igual a 45 \pm 1 mN/mm, sea cual sea el tiempo de
la medición (t = 0, 5, 15 minutos y 24 horas).
Esto significa que la elasticidad del gel es
estable y que tiene poder de cicatrizarse varias veces seguidas a
lo largo del tiempo, manteniendo al mismo tiempo la misma fuerza de
gel.
La presente invención se relaciona también con un
procedimiento de preparación del heteropolisacárido (HP) definido
anteriormente.
El procedimiento de preparación consiste
primeramente en la fermentación de un medio que lleva al menos una
fuente de carbono asimilable por una cepa de Pseudomonas sp. I -
2054 (o DSM 12295), uno de sus recombinantes o uno de
sus mutantes.
Además de dicha fuente de carbono asimilable, el
medio de fermentación puede contener también al menos una fuente de
nitrógeno orgánica o mineral y eventualmente una o varias sales
minerales.
El medio es inoculado de forma clásica con la
cepa de Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295).
Como fuente orgánica de carbono constitutiva del
medio de fermentación, además de los azúcares citados con
anterioridad se pueden citar también azúcares tales como almidón
ventajosamente hidrolizado, hidrolizados de almidón, mezclas de
estos azúcares y mezclas que contienen al menos uno de estos
azúcares.
Más en particular, se pueden citar glucosa,
sacarosa, almidón ventajosamente hidrolizado, hidrolizados de
almidón, lactosa, mezclas de estos azúcares y mezclas que contienen
al menos uno de estos azúcares. La glucosa y la sacarosa son los
azúcares aún más preferidos.
La concentración de la fuente de carbono en el
medio de fermentación puede estar comprendida entre 1 y 100 g/l,
preferiblemente entre 15 y 60 g/l.
A modo de fuente orgánica de nitrógeno, se pueden
citar la caseína y los caseinatos, los hidrolizados de pescado, las
harinas de trigo, de maíz o de soja, los extractos de levadura
(levadura de pan, levadura de cerveza, levaduras lácticas, etc.),
corn steep liquor (licor de maíz macerado, CSL), la urea y las
proteínas de la patata.
Como fuentes minerales de nitrógeno, se pueden
citar los nitratos de amonio o de sodio y los fosfatos o los
sulfatos de amonio.
La fermentación puede también tener lugar con una
mezcla de fuentes de nitrógeno orgánicas y minerales.
La concentración de la fuente de nitrógeno
(orgánica, mineral o mezcla de ambas) en el medio de fermentación
puede estar comprendida entre 1 y 80 g/l, preferiblemente entre 3 y
50 g/l.
El medio de fermentación contiene ventajosamente
calcio, solo o eventualmente en mezcla con otros oligoelementos,
tales como hierro, manganeso y/o magnesio, así como vitaminas y
nucleótidos.
El calcio puede ser introducido en el medio en
forma de una composición o de un compuesto mineral u orgánico,
como, por ejemplo, CSL, harina de soja y sales de fosfato nitrato,
carbonato y sulfato.
La fermentación puede ser también realizada a
presiones comprendidas entre 1 y 4 bares, a una temperatura de 25ºC
a 35ºC, preferiblemente de 25ºC a 30ºC, en condiciones
aerobias.
El pH del medio de fermentación puede estar
comprendido entre 5 y 9, preferiblemente entre 6 y 8. El pH puede
ser ajustado, según sea el caso, con una base, tal como sosa,
potasa o amoníaco, o con un ácido, tal como ácido sulfúrico, ácido
fosfórico, ácido clorhídrico o ácido nítrico.
El medio de fermentación, colocado en una cuba o
en un recipiente de fermentación, puede ser ventajosamente sometido
a agitación. Esta agitación puede ser ejercida, por ejemplo, con un
agitador recíproco, un agitador giratorio, un móvil de agitación o
una columna de burbujas. El tiempo de fermentación es habitualmente
superior a 30 horas, pero está generalmente comprendido entre 40 y
100 horas.
Los rendimientos de fermentación son generalmente
superiores al 40%, más particularmente de entre el 55 y el 75%, y
muy en particular de entre el 60 y el 75% en peso de
heteropolisacárido (HP) producido con respecto a la fuente de
carbono utilizada.
Después de la fermentación, se puede separar el
heteropolisacárido (HP) del mosto de fermentación según las etapas
siguientes:
i - se somete el mosto al término de la
fermentación a un tratamiento térmico entre 80ºC y 120ºC durante
aproximadamente 10 a 60 minutos;
ii - se precipita el heteropolisacárido
(HP) por medio de un líquido orgánico al menos parcialmente
miscible con agua, y
iii - se separa el heteropolisacárido (HP)
del líquido orgánico.
En la etapa (i), se calienta
ventajosamente el mosto de fermentación que contiene el
heteropolisacárido (HP) a temperaturas comprendidas entre 80ºC y
120ºC, durante 10 a 60 minutos y preferiblemente durante 15 y 45
minutos.
El mosto sometido al tratamiento térmico anterior
presenta ventajosamente un pH comprendido entre 6 y 8.
Sin embargo, este pH puede ser ajustado, si es
necesario, con una base o con un ácido.
Estos últimos pueden ser seleccionados entre las
bases y los ácidos antes mencionados utilizados para el ajuste del
pH del medio de fermentación.
Según una variante preferida de la invención, el
mosto obtenido de la etapa (i) es mantenido a la misma
temperatura que la temperatura del tratamiento térmico.
En la etapa (ii), se recupera
heteropolisacárido (HP) del mosto obtenido en la etapa (i)
ventajosamente por precipitación con un líquido orgánico al menos
parcialmente miscible con agua y donde el heteropolisacárido (HP)
es insoluble o prácticamente insoluble.
A modo de líquidos convenientes según la práctica
de la invención, se pueden citar la acetona o los alcoholes que
llevan de 1 a 6 átomos de carbono, tales como etanol, propanol,
isopropanol, butanol, terc-butanol o su mezcla.
Más en particular, la precipitación del (HP) es
efectuada con isopropanol.
El volumen de líquido orgánico utilizado es
generalmente al menos 2 veces el del volumen del mosto a
tratar.
La precipitación del heteropolisacárido (HP) con
un líquido orgánico puede también ser realizada en presencia de
sales, tales como sulfatos, cloruros o fosfatos de sodio, potasio o
calcio.
Según un modo de realización particular, la
precipitación puede tener lugar a una temperatura comprendida entre
40 y 60ºC.
El heteropolisacárido (HP), una vez precipitado,
puede ser luego separado en la etapa (iii) del líquido
orgánico.
El método de separación no es crítico en sí mismo
y puede ser seleccionado indiferentemente entre los métodos de
separación habituales conocidos, como, por ejemplo, filtración,
centrifugación o escurrido.
Las fibras obtenidas pueden ser facultativamente
deshidratadas, por ejemplo, por medio de acetona o de un alcohol,
tal como etanol, propanol o isopropanol.
El peso de alcohol necesario para efectuar esta
operación de deshidratación es generalmente de 1 a 10 veces el de
las fibras a tratar.
Las fibras deshidratadas pueden sufrir nuevas
operaciones de filtración, de centrifugación o escurrido.
Dependiendo del caso, las fibras pueden ser
secadas, trituradas y/o tamizadas para obtener un polvo de
heteropolisacárido (HP).
Si se desea obtener un polvo más puro, es posible
tratar, bien el mosto de fermentación, bien una solución acuosa
reconstituida a partir del polvo obtenido según el procedimiento
antes descrito, por medio de una o varias enzimas.
Como enzimas que pueden convenir a este efecto,
se pueden citar las proteasas, las mutanasas, las lipoproteasas,
las celulasas y las quitinasas.
La purificación enzimática puede asociarse a, o
ser reemplazada por, procedimientos físicos de purificación, tales
como los diversos modos de filtración, centrifugación o diálisis, o
diferentes técnicas cromatográficas.
Los mostos de fermentación y las soluciones
reconstituidas de heteropolisacárido (HP), hayan sufrido o no un
tratamiento de purificación, pueden ser concentrados.
La concentración puede ser ventajosa en
determinados casos, en particular cuando los costes de transporte
pueden quedar así reducidos. Además, las soluciones concentradas
pueden ser más rápidamente utilizadas que los polvos de
heteropolisacárido (HP).
La concentración puede ser realizada por
cualquier técnica conocida por el experto en este campo, en
particular por evaporación, ultrafiltración o diafiltración.
En la presente invención, el heteropolisacárido
(HP) está presente ventajosamente en forma de un sólido de tipo
fibra o polvo.
Como ya se ha mencionado, el (HP) presenta muy
buenas propiedades reológicas y, en particular, la facultad de
formar geles verdaderos. Según las condiciones de fermentación, en
particular según los componentes y sus concentraciones en el medio
de cultivo y/o las condiciones de precipitación en la etapa
(ii) del procedimiento (más en particular si se realiza o no
la precipitación en presencia de sales), el (HP) tiene la ventaja
de poder ser utilizado ya sea como agente espesante o como agente
gelificante o como ambos.
Así, la presente invención se relaciona con la
utilización del heteropolisacárido (HP) tal como se ha descrito
anteriormente o como se obtiene por el procedimiento antes descrito
como agente espesante y/o gelificante.
El (HP) puede ser utilizado como agente espesante
y/o gelificante, por ejemplo en las industrias petrolífera,
agroquímica, alimentaria, cosmética, papelera y textil, así como en
pinturas, lentes de contacto, colas, tintas y limpiadores
domésticos e industriales.
La cantidad de heteropolisacárido (HP) de la
invención que puede ser utilizada en composiciones cosméticas está
en función del medio acuoso a espesar y/o gelificar. Ésta puede
representar de un 0,01% a un 5% aproximadamente, preferiblemente
del orden de un 0,1% a un 0,3% del peso del medio acuoso espesado o
gelificado.
Se entiende por el término composición o
formulación cosmética todos los productos o preparaciones
cosméticas del tipo del(de las) descritos(as) en el
anexo I ("illustrative list by category of cosmetic products")
de la directiva Europea Nº 76/768/CEE del 27 de Julio de 1976,
llamada directiva cosmética.
Las composiciones cosméticas pueden ser
formuladas en un gran número de tipos de productos para la piel y/o
el cabello, como espumas, geles (especialmente para el peinado),
acondicionadores, formulaciones para el peinado o para facilitar el
peinado del cabello, fórmulas de aclarado, lociones para las manos
y el cuerpo, productos reguladores de la hidratación de la piel,
leches de tocador, composiciones desmaquilladoras, cremas o
lociones de protección solar y contra los rayos ultravioleta,
cremas de cuidados, preparaciones antiacné, analgésicos locales,
máscaras, productos destinados a ser aplicados sobre los labios u
otras mucosas, barras y muchas otras composiciones del mismo
tipo.
Estas composiciones cosméticas incluyen un
vehículo, o una mezcla de varios vehículos, presente en dichas
composiciones a concentraciones comprendidas entre el 0,5% y el
99,5% aproximadamente, generalmente entre el 5% y el 90%
aproximadamente.
La elección del vehículo apropiado depende de la
naturaleza de los ingredientes utilizados y del destino de dichas
composiciones, según que se pueda dejar el producto formulado sobre
la superficie a la que se aplicó (por ejemplo, sprays, espumas,
lociones tónicas o geles) o, por el contrario, tenga que ser
aclarado tras su utilización (por ejemplo, champú, acondicionador,
lociones de aclarado).
Los vehículos acuosos presentes en las
composiciones cosméticas pueden contener además alcoholes
C_{1}-C_{6}, en particular metanol, etanol o
isopropanol. Pueden también contener otro solvente que permita
solubilizar o dispersar, en el medio acuoso, los diversos
ingredientes utilizados en dichas composiciones.
Dichos vehículos pueden así contener además una
gran variedad de otros solventes, como acetona, hidrocarburos,
hidrocarburos halogenados, linalol, ésteres y siliconas volátiles.
Los diferentes solventes que pueden ser utilizados en los vehículos
acuosos pueden ser miscibles o no miscibles entre sí.
Cuando las composiciones cosméticas se presentan
en forma de sprays, lociones tónicas, geles o espumas, los
vehículos preferibles comprenden, junto al agua, etanol, derivados
volátiles de silicona y sus mezclas.
Las formulaciones para espumas y sprays aerosoles
pueden también contener un propulsor capaz de generar los productos
en forma de espuma o de spray finos y uniformes. A modo de
ejemplos, se pueden citar triclorofluorometano,
diclorodifluorometano, difluoroetano, éter dimetílico, propano,
n-butano o isobutano.
Dichos vehículos acuosos pueden adoptar un gran
número de formas, especialmente de emulsiones, incluyendo
emulsiones de agua en aceite, de aceite en agua y emulsiones
múltiples, cuya viscosidad buscada puede ir hasta 2.000.000
mPa.s.
Junto al vehículo acuoso, las composiciones
cosméticas pueden contener agentes tensoactivos, utilizados para
dispersar, emulsionar, solubilizar y estabilizar diversos
compuestos utilizados especialmente por sus propiedades emolientes
o humectantes. Pueden ser de tipo aniónico, no iónico, catiónico,
zwitteriónico o anfotérico; se pueden citar, a modo de ejemplos:
- \Box
- agentes tensoactivos aniónicos en una cantidad que puede ir del 3% al 50%, preferiblemente del 5% al 20%, agentes tales como:
- -
- ésteres alquílicos de sulfonatos,
- -
- alquilsulfatos,
- -
- alquilamidas sulfatos y
- -
- sales de ácidos grasos saturados o insaturados;
- \Box
- agentes tensoactivos no iónicos en una cantidad que puede ir del 0,1% al 30%, preferiblemente del 2% al 10%, agentes tales como:
- -
- alquilfenoles polioxialquilénicos,
- -
- glucosamidas, glucamidas,
- -
- glicerolamidas derivadas de N-alquilaminas,
- -
- alcoholes alifáticos C_{8}-C_{22} polioxialquilénicos,
- -
- productos resultantes de la condensación de óxido de etileno con un compuesto hidrofóbico resultante de la condensación de óxido de propileno con propilenglicol,
- -
- óxidos de aminas,
- -
- alquilpoliglicósidos y sus derivados polioxialquilénicos,
- -
- amidas de ácidos grasos C_{8}-C_{20},
- -
- ácidos grasos etoxilados y
- -
- amidas, aminas y amidoaminas etoxiladas;
- \Box
- agentes tensoactivos anfotéricos y zwitteriónicos en una cantidad que puede ir del 0,1% al 30%, preferiblemente del 1% al 10%, agentes tales como:
- \text{*}
- los de tipo betaína, como
- \bullet
- betaínas,
- \bullet
- sulfobetaínas,
- \bullet
- amidoalquilbetaínas y
- \bullet
- sulfobetaínas;
- \text{*}
- las alquilsultaínas;
- \text{*}
- los productos de condensación de ácidos grasos y de hidrolizados de proteínas;
- \text{*}
- los cocoanfoacetatos y cocoanfodiacetatos;
- \text{*}
- los alquilanfopropionatos o alquilanfodipropionatos, y
- \text{*}
- los derivados anfotéricos de alquilpoliaminas.
Pueden estar igualmente presentes agentes
acondicionadores, en una cantidad que puede ir del 0,05% al 5%,
preferiblemente del 0,1% al 1%.
Entre éstos, se pueden mencionar los de origen
sintético, más conocidos bajo el nombre de policuaternio, como los
policuaternios -2, -7 y -10; los derivados catiónicos de
polisacáridos, como la hidroxietilcelulosa cocodimonio, el cloruro
de hidroxipropilguar trimonio y el cloruro de hidroxipropilguar
hidroxipropiltrimonio; los derivados no volátiles de siliconas, como
la amodimeticona y las ciclometiconas; los organopolisiloxanos no
hidrosolubles y no volátiles, como los aceites, resinas o gomas
tales como las gomas de difenildimeticona.
Las composiciones cosméticas pueden también
contener polímeros que presenten propiedades filmógenas, que pueden
ser utilizados para aportar una función fijadora. Estos polímeros
están generalmente presentes a concentraciones del 0,01 al 10%,
preferiblemente del 0,5 al 5,0%. Son preferiblemente del tipo
polivinilpirrolidona, copolímeros de polivinilpirrolidona y de
metacrilato de metilo, copolímeros de polivinilpirrolidona y de
acetato de vinilo, copolímeros de politereftalato de
etilenglicol/polietilenglicol, polímeros de copoliésteres
tereftálicos sulfonados.
Las composiciones cosméticas pueden contener
también derivados poliméricos que ejercen una función protectora en
cantidades del orden del 0,01-10%, preferiblemente
de aproximadamente el 0,1-5% en peso, derivados
tales como
- \bullet
- derivados celulósicos,
- \bullet
- ésteres polivinílicos injertados en troncos de polialquilenos,
- \bullet
- alcoholes polivinílicos,
- \bullet
- polímeros de copoliésteres tereftálicos sulfonados y
- \bullet
- monoaminas o poliaminas etoxiladas y polímeros de aminas etoxiladas.
Los rendimientos de las composiciones cosméticas
pueden también mejorar empleando agentes plastificantes, en una
cantidad que puede ir del 0,1 al 20% de la formulación,
preferiblemente del 1 al 15%. Entre estos agentes, se pueden citar
adipatos, ftalatos, isoftalatos, azelatos, estearatos, siliconas
copolioles, glicoles, aceite de ricino o sus mezclas.
También se pueden añadir ventajosamente a estas
composiciones agentes secuestrantes de metales, más en particular
los secuestrantes del calcio, como los iones citrato, o agentes
dispersantes poliméricos, en una cantidad del orden del
0,1-7% en peso, para controlar la dureza en calcio o
magnesio, agentes tales como
- \bullet
- las sales hidrosolubles de ácidos policarboxílicos y
- \bullet
- los polietilenglicoles de masa molecular del orden de 1.000 a 50.000.
Se pueden incorporar también a las composiciones
cosméticas agentes humectantes, entre los cuales se pueden citar el
glicerol, el sorbitol, la urea, el colágeno y la gelatina;
emolientes, que son generalmente seleccionados entre
alquilmonoglicéridos, alquildiglicéridos, triglicéridos como los
aceites extraídos de plantas y de vegetales o aceites de origen
animal o sus derivados hidrogenados, aceites minerales o aceites
parafínicos, dioles, ésteres grasos y siliconas.
Se pueden añadir a estos compuestos en asociación
polvos o partículas minerales, como carbonato de calcio, óxidos
minerales en forma de polvo o en forma coloidal, como el dióxido de
titanio, sílice, sales de aluminio, caolín, talco, arcillas y sus
derivados.
Se añaden generalmente a estos ingredientes uno o
más perfumes, agentes colorantes y/o agentes opacificantes como
pigmentos.
Para proteger la piel y/o el cabello de las
agresiones del sol y de los rayos UV, se pueden añadir a estas
formulaciones filtros solares, que son o bien compuestos químicos
que absorben fuertemente la radiación UV o bien partículas
minerales, como el óxido de zinc, el dióxido de titanio o los óxidos
de cerio.
En general, se introducen agentes conservadores,
como los ésteres del ácido p-hidroxibenzoico, el
benzoato de sodio o cualquier agente químico que evite la
proliferación bacteriana o de mohos y que sea utilizado
tradicionalmente en composiciones cosméticas, en estas composiciones
en una proporción del 0,1 al 3% en peso.
A veces, se pueden utilizar agentes que modifican
la actividad del agua y aumentan mucho la presión osmótica, como
carbohidratos o sales.
La composición cosmética puede contener también
polímeros viscosantes y/o gelificantes diversos, como los
poliacrilatos entrecruzados; los hidrocoloides obtenidos por
fermentación, como la goma xantano y el Rhéozan®; los derivados de
la celulosa, como la hidroxipropilcelulosa y la
carboximetilcelulosa; los guares y sus derivados..., utilizados
solos o en asociación.
La invención se relaciona más particularmente con
la utilización del heteropolisacárido como agente espesante y/o
gelificante en formulaciones alimentarias.
Las formulaciones alimentarias a las que se añade
el heteropolisacárido (HP) son clásicamente emulsiones simples o
múltiples de líquidos, emulsiones complejas de gases y de líquidos
(sistemas esponjados), suspensiones de líquidos y de sólidos o
cualquier otro sistema que combine estas posibilidades.
En estas formulaciones, el líquido es
ventajosamente agua o un líquido consistente, al menos en parte, en
agua.
Las formulaciones alimentarias son obtenidas
utilizando los métodos clásicos de preparación de las formulaciones
alimentarias según su tipo. Así, se mezcla el (HP), ventajosamente
en forma de sólido de tipo fibra o polvo, con los otros
ingredientes necesarios para la formulación. El conjunto puede,
según sea el caso, ser homogeneizado.
La temperatura a la que se prepara la formulación
no es crítica en sí misma. Las formulaciones que contienen el (HP)
pueden ser esterilizadas sin perjuicio alguno para sus propiedades
de uso. Otra ventaja del (HP) es que es posible preparar las
formulaciones alimentarias sin tener que calentar previamente los
ingredientes.
El (HP) sigue siendo compatible a pesar de la
diversidad de las formulaciones alimentarias (pH, fuerza iónica,
composición) y conserva substancialmente sus propiedades.
Las propiedades reológicas interesantes asociadas
al heteropolisacárido (HP) objeto de la invención, así como la
facultad de este último para dar lugar a geles verdaderos a
temperaturas inferiores o iguales a 40ºC, y ello en una gran gama
de pH, permiten, además, conferir a las formulaciones en las que se
utiliza solo o en mezcla con otros aditivos una textura próxima a la
de las formulaciones que contienen exclusivamente dichos
aditivos.
Los parámetros mensurables para caracterizar la
textura de las formulaciones alimentarias son de naturaleza
reológica y consisten esencialmente en medir los coeficientes
elástico (G') y viscoso (G'') y la viscosidad de vertido con un
gradiente de corte dado. G' y G'', así como la viscosidad, han sido
definidos anteriormente.
Estas características reológicas tienen como
objeto poner en evidencia los comportamientos viscoelásticos y/o
pseudoplásticos de las formulaciones, con el fin de hacer
comparaciones entre ellas.
El (HP), ventajosamente en forma de sólido de
tipo fibra o polvo, tiene la facultad de conferir un perfil
reofluidificante a la formulación que lo contiene.
Del mismo modo, el (HP) tiene la facultad de dar
lugar a geles verdaderos que pueden cicatrizar después de la
aplicación de una tensión mecánica.
Hay que hacer notar que los coeficientes G' y
G'', así como la viscosidad, medidos para una formulación pueden
ser diferentes de los medidos para el (HP) en agua destilada.
En los postres lácteos y gelificados, como, por
ejemplo, los flanes, se pueden substituir ventajosamente al menos
parcialmente los gelificantes habituales, especialmente la
gelatina, por (HP).
En los medios salados-ácidos, como las
vinagretas, se puede estructurar el medio acuoso contenido por
adición de cantidades pequeñas de (HP).
En el campo de la confitería, especialmente en
los caramelos gelificados de tipo HARIBO®, se pueden substituir
ventajosamente al menos parcialmente los gelificantes, como, por
ejemplo, la gelatina, por (HP).
En los medios de fuerza iónica elevada,
especialmente en charcutería, se puede añadir (HP) a las
carrageninas para reforzar la textura, en particular el aspecto
elástico de las salchichas, por ejemplo.
En las formulaciones destinadas a esponjarse,
como las cremas chantillí, los recubrimientos o las cremas
glaseadas, se puede emplear el (HP) como agente espesante y/o
gelificante.
También se puede utilizar el (HP) en
formulaciones como las mayonesas, las "mousses" de verduras,
las mousses que contienen proteínas, tales como las mousses de
carne y de pescados y las mousses que contienen albúmina, como los
merengues.
Como agente espesante y/o gelificante, el (HP)
puede también formar parte de la composición de los yogures.
En las aplicaciones alimentarias antes citadas,
se utiliza, en general, de un 0,01 a un 5% en peso, preferiblemente
de un 0,05 a un 2% en peso, de heteropolisacárido (HP) con respecto
al peso de la composición o formulación que lo contiene. Más
preferiblemente aún, se utiliza de un 0,1 a un 1% en peso de
heteropolisacárido (HP) con respecto al peso de la composición o
formulación.
Hay que observar que el heteropolisacárido (HP)
no altera el gusto de los alimentos en los que se introduce.
La invención se relaciona por último con las
composiciones o las formulaciones alimentarias que contienen el
heteropolisacárido (HP) tal como se ha definido anteriormente.
Los ejemplos siguientes ilustran la presente
invención sin, no obstante, limitar su alcance.
Este ejemplo describe el cultivo puro de
Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295) y las
condiciones de conservación de la cepa.
El medio de mantenimiento de la cepa
Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295) es el medio MY
agar de Difco (referencia
0712-01-8). La composición de este
medio, ya preparado, es:
\Box extracto de bacto-levadura | 3 g |
\Box extracto de malta | 3 g |
\Box bacto-peptona | 5 g |
\Box bacto-dextrosa | 10 g |
\Box bacto-agar | 20 g |
Se diluyen 21 g de este medio en un litro de agua
destilada. Tras la disolución, se esteriliza el medio en autoclave
durante 15 minutos a 121ºC. Se reparte luego el medio en placas de
Petri.
Se realiza el cultivo en placa de Petri incubada
entre 25ºC y 30ºC, preferiblemente entre 25ºC y 28ºC, durante un
mínimo de 24 horas.
Se conserva entonces la cepa en forma de tubo
congelado a -196ºC por el procedimiento de congelación en nitrógeno
líquido (CNL).
Para una congelación en nitrógeno líquido (CAL),
se realiza un precultivo en medio PYG 10, que tiene la siguiente
composición:
\Box extracto de malta | 3 g | (procurado por Oxoïd) |
\Box extracto de levadura | 3 g | (Oxoïd) |
\Box peptona de soja | 5 g | (Oxoïd) |
\Box glucosa | 10 g | (procurada por Prolabo) |
\Box agua de manantial csp 1 l. |
Para la preparación del medio, se dispersan todos
los ingredientes en agua de manantial. Se ajusta el pH a 6,5 con
H_{2}SO_{4} al 10%. Se esteriliza el medio durante 20 minutos a
120ºC en autoclave.
Después de 24 horas de incubación a 28ºC sobre un
agitador giratorio a 220 rpm y una amplitud = 50 mm, se añade un
10% en volumen de glicerol puro estéril al cultivo. Se reparte
luego el cultivo en criotubos de capacidades variables entre 1 ml y
10 ml, preferiblemente entre 2 ml y 4 ml.
Estos tubos son conservados en vapores de
nitrógeno líquido.
Este ejemplo describe la preparación y la
obtención del heteropolisacárido según dos procedimientos de
fermentación, uno con una fuente de nitrógeno orgánico y el otro
con una fuente de nitrógeno mineral.
En estos ejemplos, intervienen dos etapas de
"precultivo". Estas etapas tienen lugar en Erlenmeyers de 500
ml, lo que corresponde a 100 ml de medio.
La etapa de producción que corresponde a la etapa
en el curso de la cual la cepa bacteriana produce el polisacárido,
tiene lugar en fermentador de 20 litros, de los cuales son útiles
15 litros.
Las condiciones de agitación del agitador
giratorio son: velocidad = 220 rpm y amplitud = 50 mm.
Etapa de precultivo
1
La etapa de precultivo 1 es llevada a cabo con un
medio PYG 10 de la composición siguiente:
\Box extracto de malta | 3 g | (Oxoïd) |
\Box extracto de levadura | 3 g | (Oxoïd) |
\Box bacto-peptona | 5 g | (Oxoïd) |
\Box glucosa | 10 g | (Prolabo) |
\Box agua destilada csp 1 l. |
Se dispersan todos los ingredientes en csp 1 l de
agua destilada. Se ajusta el pH antes de la esterilización a 6,5
con H_{2}SO_{4} al 10%. Se esteriliza el medio durante 20
minutos a 120ºC en autoclave.
Después de la esterilización y antes de la
inoculación con el criotubo (csp), el pH está en 7,33.
Se siembra cada Erlenmeyer con la cantidad csp de
la CAL.
Después de 24 horas de incubación a 28ºC sobre un
agitador giratorio (220 rpm, A = 50 mm), el medio presenta las
características siguientes:
- \Box
- pH = 6,50,
- \Box
- viscosidad < 10 mPa.s y
- \Box
- la población leída en MY agar (medio de Difco, referencia 0712-01-8) después de 72 horas a 28ºC = 1,7.10^{5} ufc/ml.
Después de 24 horas de incubación, se utiliza el
precultivo 1 para sembrar el precultivo 2.
Etapa de precultivo
2
Se lleva a cabo la etapa de precultivo 2 con un
medio de la siguiente composición:
\Box Extracto de levadura | 4 g | (Oxoïd) |
\Box MgSO_{4}, 7H_{2}O | 0,8 g | (Prolabo) |
\Box FeSO_{4}, 7H_{2}O | 0,01 g | (Prolabo) |
\Box MnSO_{4}, H_{2}O | 5 ppm Mn^{2+} | (Prolabo) |
\Box K_{2}HPO_{4} | 4 g | (Prolabo) |
\hskip0.3cm o Na_{2}HPO_{4} | 3 g | (Prolabo) |
\Box Glucosa | 10 g | (Prolabo) |
\Box Agua blanda csp 1 l |
Se prepara una solución de glucosa a 100 g/l en
agua destilada y se esteriliza después a pH natural durante 15
minutos a 121ºC.
Se dispersa el resto de los ingredientes en csp
900 ml de agua blanda y se ajusta luego a pH 6,8 antes de
esterilizar durante 15 minutos a 121ºC.
Después de la esterilización, se añaden 10 ml de
la solución de glucosa a cada Erlenmeyer.
Después de la esterilización y antes de la
inoculación, el pH es de 6,88.
Se inocula cada Erlenmeyer con la cantidad
suficiente del precultivo 1.
Después de 24 horas de incubación a 28ºC en un
agitador giratorio (220 rpm, A = 50 mm), el medio presenta las
características siguientes:
- \Box
- pH = 6,82,
- \Box
- viscosidad = 50-100 mPa.s y
- \Box
- la población leída en MY agar (medio de Difco, referencia 0712-01-8) después de 72 horas a 28ºC = 1,6.10^{9} ufc/ml.
Después de 24 horas de incubación, se utiliza el
precultivo 2 para sembrar los dos medios de fermentación
(fermentadores 1 y 2) en la etapa de producción.
La última etapa es la etapa de producción del
heteropolisacárido (HP). El medio del fermentador 1 tiene la
composición siguiente:
\Box glucosa | 20 g | (Prolabo) |
\Box CSL (corn-steep liquor) | 6 g | (Prolabo) |
\Box MgSO_{4}, 7H_{2}O | 0,8 g | (Prolabo) |
\Box MnSO_{4}, H_{2}O | 5 ppm Mn^{2+} | (Prolabo) |
\Box K_{2}HPO_{4} | 1 g | (Prolabo) |
\Box antiespumante | 0,2 ml | |
\Box agua blanda csp 1 l |
Glucosa \ding{234} Se disuelven csp gramos de
glucosa en csp 3 l de agua blanda. Se baja el pH a 5 con
H_{2}SO_{4} al 10%. Se esteriliza la solución en un frasco de
Mariotte durante 30 minutos a 120ºC en autoclave.
Nitrógeno + sales \ding{234} Se disuelven csp
gramos de corn-steep liquor (CSL), 15 g de
K_{2}HPO_{4}, 12 g de MgSO_{4}, 7H_{2}O, 23 ml de una
solución de MnSO_{4}, H_{2}O a 10 g/l y 3 ml de antiespumante en
csp 7 l de agua blanda. Se ajusta el pH a 6,5 con H_{2}SO_{4}
al 10%. Se esteriliza esta mezcla in situ durante 30 minutos
a 120ºC.
Sosa 1 N \ding{234} Se Disuelven 40 g de
pastillas de NaOH en csp 1 l de agua destilada. Se esteriliza la
solución en frasco de Mariotte durante 30 minutos a 120ºC en
autoclave.
Cuando todos los ingredientes están a 28ºC, se
mezclan en el fermentador. Se inocula entonces el fermentador con
csp de precultivo 2.
Las condiciones de fermentación en el fermentador
1 son las siguientes:
Agitación \ding{234} 200 rpm desde las 0 hasta
las 20 horas de edad y luego 400 rpm hasta el final de la
fermentación.
Aireación \ding{234} 400 l/h durante 0 a 18
horas y luego 825 l/h desde las 24 horas hasta el final de la
fermentación.
Se regula la temperatura a 28ºC.
Se regula el pH a 6,8 con NaOH 1N.
La presión es la presión atmosférica.
El medio del fermentador 2 tiene la composición
siguiente:
\Box NaNO_{3} | 1,2 g | (Prolabo) |
\Box NH_{4}NO_{3} | 0,25 g | (Prolabo) |
\Box CaSO_{4}, 2H_{2}O | 0,3 g | (Prolabo) |
\Box MgSO_{4}, 7H_{2}O | 0,8 g/l | (Prolabo) |
\Box MnSO_{4}, H_{2}O | 5 ppm Mn^{2+} | (Prolabo) |
\Box FeSO_{4}, 7H_{2}O | 0,01 g | (Prolabo) |
\Box Na_{2}HPO_{4} | 3 g | (Prolabo) |
\Box glucosa | 45 g | (Prolabo) |
\Box antiespumante | 0,2 ml | |
\Box Agua blanda csp 1 l |
Glucosa \ding{234} Se disuelven csp gramos de
glucosa en csp 3 l de agua blanda. Se ajusta el pH a 5 con
H_{2}SO_{4} al 10%. Se esteriliza la solución en un frasco de
Mariotte durante 30 minutos a 120ºC en autoclave.
Nitrógeno + sales \ding{234} Se disuelven 18 g
de NaNO_{3}, 3,75 g de NH_{4}NO_{3}, 4,5 g de CaSO_{4},
2H_{2}O, 23 ml de una solución de MnSO_{4}, H_{2}O a 10 g/l,
12 g de MgSO_{4}, 7H_{2}O, 75 ml de una solución de FeSO_{4},
7H_{2}O a 2 g/l, 4,5 g de Na_{2}HPO_{4} y 3 ml de
antiespumante en csp 7 l de agua blanda. Se ajusta el pH de esta
solución a 6 con H_{2}SO_{4} al 10%. Se esteriliza esta mezcla
in situ durante 30 minutos a 120ºC.
Sosa 1 N \ding{234} Se Disuelven 40 g de
pastillas de NaOH en csp 1 l de agua destilada. Se esteriliza la
solución en frasco de Mariotte durante 30 minutos a 120ºC en
autoclave.
Cuando todos los ingredientes están a 28ºC, se
mezclan en el fermentador. Se inocula luego el fermentador con csp
de precultivo 2.
Las condiciones de fermentación en el fermentador
2 son las siguientes:
Agitación \ding{234} 200 rpm desde las 0 hasta
las 20 horas de edad y luego 400 rpm hasta el final de la
fermentación.
Aireación \ding{234} 400 l/h durante 0 a 24
horas y luego 825 l/h desde las 24 horas hasta el final de la
fermentación.
Se regula la temperatura a 28ºC.
Se regula el pH a 6,8 con NaOH 1N.
La presión es la presión atmosférica.
Según el medio de cultivo estudiado, la duración
de las fermentaciones varía entre 60 y 115 horas, las materias
secas precipitables con isopropanol varían entre 10 y 38 g/kg y el
rendimiento ponderal con respecto a la fuente de carbono utilizada
varía entre el 44 y el 70%.
Se estabiliza el mosto del final de la
fermentación con un 10% de IPA puro (peso/peso). Se trata luego
térmicamente durante 20 minutos a 100-110ºC a pH 7.
El pH durante el tratamiento térmico no varía.
Al salir del tratamiento térmico, se extrae el
mosto en caliente (temperatura > 70ºC).
Las condiciones de precipitación son:
- \Box
- 1,7 kg de mosto caliente en 4,5 g de IPA puro (aproximadamente a 50ºC).
Después de la precipitación, se cortan las fibras
y se lavan luego y deshidratan con IPA que tiene un título del
78%.
Se secan después las fibras en estufa ventilada a
aproximadamente 85ºC hasta la obtención de un producto que tiene
una humedad de aproximadamente el 10% en peso.
Se trituran y tamizan después las fibras.
El análisis de los motivos del heteropolisacárido
obtenido en el medio del fermentador 1 (medio orgánico) es como
sigue en proporciones molares (porcentaje de masa):
Galactosa | 1 | (13%) |
Glucosa | 1,08 | (14%) |
Ácido manurónico | 1,1 | (17%) |
Ácido acético | 4,3 | (18,6%) |
El análisis de los motivos del heteropolisacárido
obtenido en el medio del fermentador 2 (medio mineral) es como
sigue (porcentaje en masa):
Galactosa | (22,5%) |
Glucosa | (21,7%) |
Ácido manurónico | (26%) |
Ácido acético | (31%) |
Este ejemplo tiene por objeto la utilización del
(HP) obtenido en el ejemplo 2 en una formulación alimentaria para
recubrimiento.
En los ejemplos que se dan a continuación, las
viscosidades de vertido, expresadas en mPa.s, fueron medidas con un
viscosímetro BROOKFIELD RVT 20-2 a temperatura
ambiente.
Los valores de los coeficientes elásticos,
expresados en Pa, fueron determinados con un reómetro CARRIMED CSL
100 con tensión impuesta. Se midieron en régimen oscilatorio -
frecuencia de 0,01 a 10 Hz.
Las medidas de la razón de esponjamiento,
expresadas en %, fueron realizadas de la forma siguiente:
- \bullet
- en una copa de volumen (V) y de masa conocidos, se introduce espuma, se dan tres golpes secos y se enrasa;
- \bullet
- se pesa la copa para determinar la masa (M) de espuma que contiene;
- \bullet
- la razón de esponjamiento = [M (g)/V (ml)] x 100.
Se preparan dos formulaciones:
Formulación 3.1: que contiene el
heteropolisacárido (HP) según la invención.
Formulación 3.2 (comparativa): que contiene
caseinato de sodio y alginato de sodio.
Las composiciones de las formulaciones están
recapituladas en la Tabla I.
En una copa equipada con una paleta defloculante,
se pesa la cantidad de agua necesaria y se dispersa con agitación
vigorosa (500 rpm) la mezcla de polvos descrita en la tabla
anterior.
Se mantiene la agitación durante 5 minutos
después de introducir dichos polvos.
En una copa, se calientan al Baño María a 70ºC la
materia grasa y los emulsores.
Se añade luego la fase oleosa a la fase acuosa
con agitación a 1.000 rpm.
Se mantiene la agitación durante 5 minutos tras
la introducción de la fase oleosa. Durante esta operación, se
compensa la evaporación de agua.
Se homogeneiza después el conjunto en
Ultra-turrax durante 2 minutos a 20.000 rpm.
Se enfría la mezcla a una temperatura inferior a
10ºC antes de proceder al esponjamiento. Éste tiene lugar
utilizando una mezcladora de laboratorio de tipo KENNWOOD CHEF a
velocidad máxima durante 3 minutos, a una temperatura próxima a los
5ºC.
Los resultados están reunidos en la Tabla II.
Formulación 3.1 | Formulación 3.2 | |
Viscosidad antes del esponjamiento (mPa.s) | 1.500 | 1.700 |
Razón de esponjamiento (%) | 350 | 250 |
G' medido a 1 Hz (Pa) | 1.800 | 1.600 |
G'' medido a 1 Hz (Pa) | 300 | 400 |
Estos resultados muestran que la formulación 3.1
que utiliza el (HP) según la invención presenta una viscosidad más
baja que la de la formulación 3.2 comparativa y, por ello, es más
fácil de hacerse esponjar.
Además, la formulación 3.1 (según la invención)
está, por una parte, más gelificada (G' más elevado a alta
frecuencia) y presenta una mejor razón de esponjamiento.
Claims (22)
1. Heteropolisacárido (HP) caracterizado
por ser susceptible de ser obtenido por fermentación de un medio
que lleva al menos una cepa de Pseudomonas sp.
I-2054 (o DSM 12295), uno de sus
recombinantes o de sus mutantes y una fuente de carbono asimilable
por dicha cepa, uno de sus recombinantes o uno de sus mutantes.
2. Heteropolisacárido (HP) según la
reivindicación 1, caracterizado por tener motivos de
glucosa, de galactosa y/o sus derivados y de ácido manurónico y/o
sus sales, y donde ciertos hidroxilos de los sacáridos pueden estar
esterificados en forma de acetato.
3. Heteropolisacárido (HP) según la
reivindicación anterior, caracterizado por tener dichos
motivos en las proporciones molares siguientes, tomando como
referencia la galactosa igual a 1:
- glucosa y/o sus derivados
0,2-5,
- ácido manurónico y/o sus sales
0,2-5 e
- hidroxilos de sacáridos esterificados en forma
de acetato 0-10.
4. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por tener
dichos motivos en las proporciones molares siguientes tomando como
referencia la galactosa igual a 1:
- glucosa y/o sus derivados
0,5-4, preferiblemente 0,8-2;
- ácido manurónico y/o sus sales
0,5-4, preferiblemente 0,8-2, e
- hidroxilos de sacáridos esterificados en forma
de acetato 0-8, preferiblemente
0-6.
5. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de
que el ácido manurónico se presenta en forma de sales.
6. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5m, caracterizado por presentar
una masa molar media ponderal (Mw) comprendida entre 1.10^{5} y
8.10^{6} g/mol, preferiblemente comprendida entre 8.10^{5} y
5.10^{6} g/mol.
7. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por presentar
una masa molar media ponderal (Mw) comprendida entre 2,5.10^{6} y
4.10^{6} g/mol, estando incluidos los límites.
8. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de
que soluciones al 0,5% peso/peso de dicho heteropolisacárido (HP)
en agua destilada a 23ºC y a una frecuencia de 1 Hz, conducen a
valores de coeficiente elástico G' comprendidos entre 0,1 y 200 Pa y
de coeficiente de pérdida G'' comprendidos entre 0,1 y 20 Pa.
9. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el
hecho de que soluciones al 0,5% peso/peso de dicho
heteropolisacárido (HP) en agua destilada a 23ºC y a una frecuencia
de 1 Hz, conducen a valores de G' comprendidos entre 20 y 200 Pa y
de G'' comprendidos entre 0,5 y 15 Pa.
10. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de
que soluciones al 1% peso/peso de dicho HP en agua destilada que
contiene un 0,5% peso/peso de NaCl, a 23ºC, conducen a valores de
viscosidad de vertido a un gradiente de corte de 0,1 s^{-1}
comprendidos entre 100 y 5.000 Pa.s, y más particularmente de entre
200 y 2.000 Pa.s.
11. Heteropolisacárido (HP) según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho
de que soluciones al 1% peso/peso de dicho HP en agua destilada que
contiene un 0,5% peso/peso de NaCl, a 23ºC, conducen a valores de
viscosidad de vertido a un gradiente de corte de 10 s^{-1}
comprendidos entre 0,5 y 300 Pa.s, y más particularmente de entre 5
y 150 Pa.s.
12. Procedimiento de preparación del
heteropolisacárido (HP) definido en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por separar el
heteropolisacárido (HP) del mosto de fermentación según las etapas
siguientes:
i - se somete el mosto al término de la
fermentación a un tratamiento térmico entre 80ºC y 120ºC durante
aproximadamente 10 a 60 minutos;
ii - se precipita el heteropolisacárido
(HP) por medio de un líquido orgánico al menos parcialmente
miscible con agua, y
iii - se separa el heteropolisacárido (HP)
del líquido orgánico.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que, en la etapa (i),
el mosto sometido al tratamiento térmico presenta un pH comprendido
entre 6 y 8.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado por mantener el
mosto procedente de la etapa (i) a la misma temperatura que
la temperatura del tratamiento térmico.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por el hecho de que,
en la etapa (ii), la precipitación del heteropolisacárido
(HP) por un líquido orgánico es realizada en presencia de sales,
tales como sulfatos, cloruros o fosfatos de sodio, de potasio o de
calcio.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por el hecho de que,
en la etapa (ii), la precipitación tiene lugar a una
temperatura comprendida entre 40 y 60ºC.
17. Cepa de Pseudomonas sp. depositada en
la CNCM bajo el número I-2054 y también en la DSMZ
bajo el número DSM 12295.
18. Cultivo puro de Pseudomonas sp.
I-2054 (o DSM 12295).
19. Utilización del heteropolisacárido (HP)
descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 como
agente espesante y/o gelificante.
20. Utilización del heteropolisacárido (HP)
descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 como
agente espesante y/o gelificante en formulaciones alimentarias en
cantidades comprendidas entre el 0,01 y el 5% en peso,
preferiblemente entre el 0,05 y el 2% en peso, de heteropolisacárido
(HP) con respecto al peso de la composición o formulación.
21. utilización del heteropolisacárido (HP)
descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para la
obtención de geles sin adición de cationes suplementarios al
medio.
22. Composición o formulación que contiene el
heteropolisacárido (HP) descrito en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11.
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