Title: CORRELAÇÃO ENTRE PRODUÇÃO, VISCOSIDADE E TEOR DE ACETIL NO BIOPOLÍMERO DE 5 CEPAS DE Xanthomonas
Author: PRECITECH INSTRUMENTAL LTDA
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CORRELAÇÃO ENTRE PRODUÇÃO, VISCOSIDADE E TEOR DE ACETIL NO BIOPOLÍMERO DE 5 CEPAS DE Xanthomonas.
BASTOS, Caroline Peixoto^1*; MAYER, Laurí^1; MONKS, Luciana^1; MICHELS, Rudah Amaral^1; VENDRUSCOLO, Claire Tondo^1; MOURA, Andrea Bittencourt^2.

^1 Laboratório de Biopolímeros – Centro de Biotecnologia – UFPel.
^2 Laboratório de Bacteriologia – FAEM – UFPel
Campus Universitário  – C. Postal 354 – CEP 96010-900  carolpebastos@yahoo.com.br

1. INTRODUÇÃO

Os biopolímeros microbianos vêm sendo estudados com profundo interesse visando seu alto potencial de aplicação industrial pelas suas propriedades reológicas, que em muitos casos superam as características funcionais dos polissacarídeos de origem vegetal. Seu alto potencial de aplicação em vários segmentos industriais se deve fundamentalmente às características peculiares que suas soluções têm de manter a viscosidade em ampla faixa de pH e temperatura, sendo por isso alguns amplamente utilizados como espessantes, geleificantes, estabilizantes e, em alguns casos, como emulsificantes e como colóides protetores [5, 6, 8].
         A produção de biopolímeros microbianos por fermentação para uso comercial oferece várias vantagens potenciais se comparada com a extração de gomas de plantas superiores e algas, bem como a síntese química, que incluem: a grande diversidade de biopolímeros produzidos pelos microorganismos; a produção de gomas, em quantidade e qualidade relativamente independente das condições climáticas, conduzidas por fermentações bem controladas e utilizando-se matéria-prima com qualidade constante; a manipulação da composição do produto e a possibilidade de alterar as suas propriedades alterando as condições da fermentação [4, 8, 14].
A xantana é sintetizada durante o processo de fermentação aeróbica de culturas puras de Xanthomonas campestris em meio líquido [9]. A estrutura química deste biopolímero é formada pelos monossacarídeos D-manose, D-glicose e ácido D-glicurônico. Na molécula há também ácido pirúvico e acetil [12].
Segundo Callet et al. (1987) e Casas et al. (2000) o nível de substituição de ácido pirúvico e acético na molécula podem variar com as condições de crescimento da bactéria, condições operacionais, pelos procedimentos pós-fermentação e também com a espécie de Xanthomonas utilizada.
Embora as principais características estruturais da xantana já tenham sido estabelecidas, numerosos estudos têm mostrado que variabilidade entre espécies, cepas de Xanthomonas e condições de cultivo propiciam alterações na composição química do polímero. As variações na estrutura da xantana tendem a ser principalmente devido a mudança nos níveis de piruvato e acetato, podendo ocorrer também variação na composição de carboidratos. 
	Sabe-se que a produção de xantana é influenciada pela cepa utilizada, propiciando desta forma alterações nas propriedades reológicas da goma sintetizada, principalmente na concentração de acetil. O conteúdo de acetil na xantana tem grande efeito nas propriedades reológicas do biopolímero [5].
	O objetivo deste trabalho foi verificar uma possível correlação entre a produção, viscosidade e teor de piruvato no biopolímero sintetizado por 5 cepas de Xanthomonas. 

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1. Microrganismos
As cepas usadas neste trabalho foram: Xanthomonas campestris pv. vesicatória, Xanthomonas axonopodis ufla2, Xanthomonas axonopodis couwelo e Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli cepas 03 e 40. Estas cepas são oriundas do Laboratório de Bacteriologia da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel da Universidade Federal de Pelotas.

2.2. Produção do Biopolímero
A produção do biopolímero (xantana) ocorre em duas fases, utilizando-se meios de cultura diferentes. No primeiro estágio a cepa é inoculada em erlenmeyer de 125mL contendo 6mL de meio YM [8]. O inóculo é incubado em shaker a 28ºC, 150rpm durante 24h, para aumento da massa celular. Essa massa celular é usada na fase seguinte, que é a fase de síntese da xantana.
Na segunda fase, o inóculo é transferido para erlenmeyer de 250mL contendo 45mL de meio de cultura MPII [4, 15]. A produção é realizada a 28ºC, 200rpm, pH livre durante 72h, em quadruplicata. Após, o caldo fermentado é centrifugado para remoção da massa celular e o biopolímero precipitado pela adição de álcool etílico 96ºGL sendo posteriormente seco a 56ºC até peso constante. Posteriormente o biopolímero é pesado e calculado a produção de cada cepa em g.L^-1.

2.3. Propriedades Reológicas (viscosidade)
O biopolímero de cada cepa é triturado, e preparada uma solução aquosa a 3% (m/v). A determinação da viscosidade aparente é analisada em reômetro rotativo Haake RS150 a 25ºC, usando sensor placa-placa PP35Ti, aplicando uma taxa de deformação de 0,01 a 100s^-1 por um período de 300s, obtendo-se um total de 50 pontos. As análises são realizadas em triplicata.

2.4. Análise do Acetil
	A determinação do grau de acetilação é realizada por análise colorimétrica, no qual o biopolímero é agitado juntamente com solução de cloridrato de hidroxilamina e hidróxido de sódio até dissolução completa do mesmo. Após, uma parcela desta solução é misturada com água, solução metanólica ácida e perclorato férrico e deixada em repouso por 5 min. A leitura das amostras é realizada em espectrofotômetro marca Hitachi modelo U-1800, a 520nm [5].

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os valores para a produção do biopolímero, a viscosidade na taxa de deformação de 40s^-1 e o teor de acetil para as cepas analisadas.

Tabela 1. Valores de produção, viscosidade e porcentagem de acetil
Cepa | Produção (g.L^-1) | η (mPa.s)* | Acetil (%)
X. campestris pv. vesicatória | 5,85 | 3020 | 3,4
X. axonopodis ufla2 | 5,65 | 3410 | 1,45
X. axonopodis couwelo | 5,30 | 2680 | 6,87
X. axonopodis pv. phaseoli cepa 3 | 3,3 | 3610 | 3,12
X. axonopodis pv. phaseoli cepa 40 | 4,2 | 4940 | 3,67
* Os valores de viscosidade se referem à taxa de deformação de 10s^-1.

De acordo com a Tabela 1, a produção de xantana das diferentes cepas analisadas apresentaram variações de 3,3 a 5,85 g.L^-1 e na concentração de acetato de 1,45 a 6,87%.
Analisando-se os valores de produção de biopolímero e teor de acetil, não houve uma correlação direta com a viscosidade.
O biopolímero sintetizado pela cepa X. axonopodis couwelo teve a menor viscosidade (2680mPa.s), e o biopolímero sintetizado por X. axonopodis pv. phaseoli cepa 40 teve a maior viscosidade (4940mPa.s).
Borges & Vendruscolo (2004) analisaram a viscosidade da xantana sintetizada por trinta cepas de Xanthomonas campestris pv pruni. Neste estudo a cepa 101 produziu a xantana com a maior viscosidade (12.700mPa.s) em 10s^-1, já a xantana produzida pela cepa 83 apresentou os menores valores de viscosidade (1.370mPa.s) na mesma taxa de deformação. No entanto das trinta cepas avaliadas por Borges & Vendruscolo (2004) treze xantanas apresentaram viscosidade inferior aos encontradas neste estudo. Isso demonstra que as cepas analisadas apresentam uma viscosidade intermediária em relação às cepas analisadas por Borges & Vendrúscolo (2004).
	Estes resultados apresentados aqui ainda não são totalmente conclusivos, e para obter resultados mais representativos planeja-se realizar estudos mais amplos incluindo mais cepas, incluindo representantes de outras espécies.

4. CONCLUSÃO

		Tendo como embasamento os dados das análises realizadas, conclui-se que o teor de acetato no biopolímero não tem correlação direta com a viscosidade nem com a produção de biopolímero para as cepas analisadas.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] ANTUNES, A.E.C. Produção, viscosidade e composição de xantana por Xanthomonas campestris pv. pruni em meios convencionais e alternativos. Pelotas, 2000.63f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Agroindustrial) – Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, 2000.
[2] ANTUNES, A.E.C.; MOREIRA, A.S.; VENDRUSCOLO, J.L.S. & VENDRUSCOLO, C.T. Viscosidade aparente de biopolímeros produzidos por diversas cepas de Xanthomonas campestris pv. pruni. Ciência e Engenharia, v. 9, n. 1, p. 83-87, 2000.
[3] BORGES, C.D. CARACTERIZAÇÃO DA GOMA XANTANA EM FUNÇÃO DA CEPA DE Xanthomonas campestris pv pruni E DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS Pelotas, 2004.63f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Agroindustrial) – Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, UFPel, 2004.
[4] Cadmus et al., 1978 modificado por Vendruscolo et al., 2000). 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.
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[6] CASAS, J. C.; SANTOS, V. E.; GARCÍA-OCHOA, F. Xanthan gum production under several operational conditions: molecular structure and rheological properties. Enzyme and Microbial Technology, v. 26, p. 282-291, 2000.
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[16] VENDRUSCOLO, C. T.; MOREIRA, A. S.; SOUZA, A. S.; ZAMBIAZI, R.; SCAMPARINI, A. R. P. Heteropolysaccharide produced by Xanthomonas campestris pv pruni C24. In: NISHINARI, K. Hydrocolloids. Amsterdam: Elsevier, 2000.  p. 187-191.
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