ES2211525T3 - Heteropolisacarido producido por pseudomonas sp. - Google Patents

Heteropolisacarido producido por pseudomonas sp.

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ES2211525T3
ES2211525T3 ES00917172T ES00917172T ES2211525T3 ES 2211525 T3 ES2211525 T3 ES 2211525T3 ES 00917172 T ES00917172 T ES 00917172T ES 00917172 T ES00917172 T ES 00917172T ES 2211525 T3 ES2211525 T3 ES 2211525T3
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fermentation
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medium
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ES00917172T
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Sophie Vaslin
Alain Senechal
Paule Chevallereau
Jean-Luc Simon
Robert Cantiani
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Rhodia Chimie SAS
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    • C12P19/04Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
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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:
\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.
Ejemplos Ejemplo 1
Este ejemplo describe el cultivo puro de Pseudomonas sp. I - 2054 (o DSM 12295) y las condiciones de conservación de la cepa.
Cultivo puro de Pseudomonas sp. I – 2054 (o DSM 12295)
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.
Precultivo-conservación
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.
Ejemplo 2
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.
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.
Resultados de la fermentación
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%.
Extracción y purificación
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%)
Ejemplo 3
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.
TABLA I
1
Fase acuosa
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.
Fase oleosa
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.
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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