AVALIAÇÃO DE NOVA METODOLOGIA DE PRODUÇÃO DE XANTANA EM ESCALA LABORATORIAL 

Pinto, E.P.1*; Teixeira, A.M.1; Moreira, A.S.2; Vendruscolo, C.T. 2

1Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial – DCTA – FAEM – UFPel
2Laboratório de Biopolímeros – Centro de Biotecnologia – UFPel
Campus Universitário s/n – Caixa Postal 354 – CEP 96010-900 
*eporto.faem@ufpel.tche.br

1	INTRODUÇÃO

A xantana, obtida por cultivo da bactéria Xanthomonas campestris, apresenta propriedades únicas. Foi o primeiro biopolímero com importância comercial e possui, atualmente, a maior importância econômica devido sua ampla utilização [6, 2].
O sucesso da xantana está baseado nas suas importantes propriedades reológicas. A xantana é muito utilizada na indústria de tintas, petroquímica, farmacêutica, ou como agente suspensivo e estabilizante em herbicidas, pesticidas, fertilizantes e fungicidas. Na indústria de alimentos é utilizado como aditivo alimentar em molhos, sopas, pães, etc. [6,11].
Devido à grande importância industrial da xantana, torna-se necessário investigar os fatores envolvidos na produção e sua conseqüente influência na qualidade deste biopolímero. Estudos já comprovaram que a variação dos parâmetros de produção influencia na produtividade e qualidade do biopolímero [5,8].
O processo de fermentação de Xanthomonas campestris envolve duas etapas: crescimento celular, onde o objetivo é aumentar a concentração de células sem estimular a produção precoce de xantana, e produção do biopolímero. Durante o desenvolvimento do inóculo, a xantana acumulada ao redor das células impede o transporte de nutrientes e estende a fase lag de crescimento [6].
Este trabalho teve como objetivo avaliar um novo método de preparação de inóculo utilizando duas cepas de Xanthomonas campestris pv pruni, visando o melhoramento do processo de produção de xantana em escala laboratorial.

2	MATERIAL E MÉTODOS

A bactéria utilizada neste experimento foi Xanthomonas campestris pv pruni, cepas 06 e 101, cedidas pelo Centro de Pesquisa Agropecuária Clima Temperado (CPACT – EMBRAPA) Pelotas/RS, e mantidas através de repiques mensais em meio SPA (Sucrose Peptone Ágar), estocadas a 4ºC [12].
Foi elaborado um pré-inóculo em meio YM líquido [7], contendo 1,2.109 e 1,6.109 UFC.mL-1, para cepas 06 e 101, respectivamente. A partir deste, foram desenvolvidas duas metodologias de preparo de inóculo: 1mL de pré-inóculo adicionado em 6mL de YM líquido em frasco de 125mL (Padrão), e 10mL de pré-inóculo em 40mL de meio YM líquido em frasco de 250mL (Teste), acondicionado a 4°C, por 24 horas, após incubação. Os frascos foram incubados em shaker a 28°C, 150rpm, por 24 horas. 
 
Após, 7mL de inóculo, de cada método, foi transferido para erlenmeyer de 250mL contendo 43mL de meio de produção MPII [4]. A incubação foi realizada a 28ºC, 200rpm, por 72horas. Todos os métodos foram testados em triplicata. 
Ao término da fermentação o caldo fermentado foi centrifugado, a 16.000g e 4ºC por 35 minutos, para separação das células . Para recuperação do biopolímero contido no sobrenadante, utilizou-se álcool 96ºGL na proporção 1:4, o biopolímero foi então seco em estufa a 56ºC até atingir peso constante.
A medida da produtividade foi realizada através da pesagem dos biopolímeros recuperados e secos, e o cálculo feito através da razão entre a massa de biopolímero recuperado e o volume de meio total utilizado na produção, sendo expressa em g. L-1. A determinação da viscosidade das soluções aquosas (1% m/v) foi feita em reômetro HAAKE RS 150, a 25°C, utilizando-se o sensor DG41, taxa de deformação 0,01  a 100s-1, com tempo de análise de 300 segundos.
Os resultados foram avaliados estatisticamente através do Teste de Tukey, ao nível de significância de 5%.

3	RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Figura 1 apresenta os resultados de produção de xantana, cepas 06 e 101, a partir de dois métodos de preparação de inóculo. 

Figura 1. Produção (g.L-1) de xantana sintetizada por Xanthomonas campestris pv pruni cepas 06 e 101.

A produção de xantana é dependente da cepa, pois houve diferença significativa entre cepas. Com relação aos métodos testados, não houve diferença significativa na produção de xantana pela cepa 06. No entanto, os métodos de preparação de inóculo influenciaram na produção de xantana pela cepa 101. A maior aeração do inóculo, significativa para a cepa 101, pode ter aumentado a produção de xantana na fase inicial (multiplicação celular), diminuindo a difusão dos nutrientes, aumentando a fase lag e, consequentemente, retardando a produção de xantana na segunda fase (produção de biopolímero). 
Borges e Vendruscolo (2003), estudando a produção e viscosidade de xantana produzida por X. campestris pv pruni isolada de folhas e do frutos de pessegueiros, constataram uma produção de 6,2g.L-1, para cepa 101. Moreira et al. (2001) e Antunes (2000) obtiveram resultados de produção similares para cepa 06, utilizando o método padrão de preparação do inóculo, sendo 4,2g.L-1 e 4,1g.L-1, respectivamente.

Figura 2. Viscosidade (Pa.s) vs taxa de deformação (s-1) das soluções aquosas (1% m/v) de xantana sintetizada por Xanthomonas campestris pv pruni cepas 06 e 101.

Todas as amostras apresentaram comportamento pseudoplástico, diminuindo a viscosidade ao aumentar a taxa de deformação. Os resultados mostram que a viscosidade variou em função da cepa e não em função do método de preparação do inóculo para a cepa 06, nas condições testadas, já que seus biopolímeros. apresentaram viscosidades bastante similares para os métodos testados. Já com a cepa 101, quando foi empregado o método padrão de preparo de inóculo obteve-se viscosidade superior (750mPa.s) em relação ao método teste (660mPa.s), sob taxa de deformação 10s-1. Isto pode ter ocorrido em conseqüência da formação de moléculas de cadeias mais longas [10], pois o inóculo já continha maior concentração inicial de xantana, cujas cadeias continuaram a ser alongadas durante a fase de produção.

4	 CONCLUSÕES

O método testado mostrou ser viável para produção de xantana em escala laboratorial pois manteve as características de produção e qualidade do biopolímero.

5	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] ANTUNES, A. E. Produção, viscosidade e composição de xantana por Xanthomonas campestris pv pruni em meios convencionais e alternativos. 2000. 64p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Agroindustrial) – Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
[2] BECKER, A.; KATZEN, F.; PÜHLER, A.; IELPI, L. Xanthan gum biosynthesis and application: a biochemical/genetic perspective. Applied Microbiology and Biotechnology. v.50, p.145-152, 1998.
[3] BORGES, C. D. VENDRUSCOLO, C. T. Produção e viscosidade , da xantana produzida por Xanthomonas campestris pv pruni isolada da folha e do fruto de pessegueiros. In: 2º Simpósio em Ciência de Alimentos, 2003, Florianópolis. Anais eletrônicos...,  Florianópolis: UFSC, 2003. 
[4] CADMUS, M. C. KNUTSON, C. A. LAGODA, A. A. PITTSLEY, J. E. BURTON, K. A. Synthetic media for production of quality xanthan gum in 20 liter fermentors. Biotechnology and Bioengineering. v.20, p.1003-1014, 1978.
[5] FUNAHASHI, H. YOSHIDA, T. TAGUCHI, H. Effect of glucose concentration on xanthan gum prodution by Xanthomonas campestris. Journal Fermentation Technology. v.65, p.603-606, 1987.
[6] GARCÍA-OCHOA, F. SANTOS, V. E. CASAS, J. A. GÓMEZ, E. Xanthan gum: production, recovery, and properties. Biotechnology Advances. n. 18, p.549-579, 2000.
[7] HAYNES, W. C. WICKERHAM, L. J. HESSELTINE, C. W. Maintenance of cultures of industrially important microorganisms. Applied Microbiology. v.3, p.361-368, 1955.
[8] KENNEDY, J. F. JONES, P. BARKER, S. A. Factors affecting microbial growth and polyssacharide prodution during the fermentation of Xanthomonas campestris cultures. Enzyme Microbiology and Technology. v.4, n.1, p.39-43, 1982.
[9] MOREIRA, A. S. VENDRUSCOLO, J. L.S. GIL-TURNES, C. VENDRUSCOLO, C.T. Screening among 18 novel strains of Xanthomonas campestris pv pruni. Food Hydrocolloids. v.15, p.469-474, 2001. 
[10] MORRIS, E. R. Rheology of hydrocolloids. In: PHILLIPS, G. O.; WEDLOCK, D. J.; WILLIAMS, P.A. Gums and stabilizers for the food industry. Oxford: Pergamon Press, 1984, p.57-78.
[11] MORRIS, V. J. Science, structure and applications of microbial polysaccharides. In: PHILLIPS, G. O.; WEDLOCK, D. J.; WILLIAMS, P. A. Gums and Stabilishers for the food industry. Oxford: Pergamon Press, 1992, p.315.
[12] SWINGS, J. G.; VAUTERIN, L.; KERSTERS, K. The bacterium Xanthomonas. In: SWINGS, J.G.; CIVEROLO, E. L. Xanthomonas. London: Chapman & Hall, p. 121-146, 1993.