183596. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xanthán gumi előállítyására Xanthomonas Pruni, vagy annak variánsaival
1 183 596 2 Találmányunk tárgya új eljárás xanthan gumi ipari előállítására oly módon, hogy az általunk izolált és az Országos Közegészségügyi Intézetben 00191 szám alatt letétbe helyezett Xanthomonas pruni törzset, illetve annak leszármazottak szénforrásként szacharózt és/vagy glükózt és/vagy hidrolizált keményítőt és/vagy fruktózt, organikus nitrogénforrást, így célszerűen kukoricalekvárt és/vagy szójakivonatot és/vagy állati eredetű fehérjét valamint ásványi sókat tartalmazó folyadék táptalajon süllyesztett, levegőztetett körülmények között tenyésztjük, miközben hőfokát 25—30 °C-on tartjuk, a pH-t sav, illetve lúg adagolással 6,5—7,5 értéken tartjuk, majd a tenyésztés során képződött xanthan gumit önmagában ismert módon, előnyösen izo-propil-alkoholos kicsapással a fermentlétől elkülönítjük, szárítjuk, majd porítjuk. A xanthan gumi egy nagy molekulasúlyú, kolloid sajátságokkal rendelkező heteropoliszacharid. Oldata már 1%-os koncentrációban is magas, 1500—2000 mPas viszkozitással rendelkezik. (A mérés körülményei: RHEOTEST—2 rotációs viszkoziméterrel, 9,00 sec-1 nyírófeszültségre beállított értéknél, 25 °C-on.) Ipari alkalmazásánál ezt a magas viszkozitást használják ki, szuszpenziók, emulziók stabilizálása céljából. (3 507 664; 3 573 972; 3 784 201 ; 3 821 008 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások. A xanthan gumi ipari előállítása mikroorganizmusok, elsősorban Xanthomonas fajok segítségével történik. Különösen előnyösen használhatók a Xanthomonas campestris (3 455786; 3 485 719 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások, valamint a Xanthomonas vesicatoria (166072 számú magyar szabadalmi leírás) törzsek. A xanthan gumi előállítására vonatkozó különböző eljárásokban más-más tényezők érvényesültek, mint haladást jelentő szempontok. Ilyenek például a képződött xanthan gumi mennyisége és minősége, a minimálisan szükséges fermentációs idő, az egységnyi xanthan gumi előállításához felhasznált cukor mennyisége (a konverziós fok), a poliszacharid kinyerésének legkevesebb oldószert igénylő, igy leggazdaságosabb módja, stb. Az irodalmi adatok alapján a fermentlében a legmagasabb elérhető xanthan gumi koncentráció 3,6 súly/tf% (166072 számú magyar szabadalom). A maximális hozamot: 2,5—3,0%-ot biztositó fermentációknál a tenyészidő általában 48—96 óra (3485 719; 3455 786 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások; Magyar Kémikusok Lapja 1980. 35/9. 468—74). A xanthan gumit a mezőgazdaságban és az iparban széles körben alkalmazzák sűrítő és/vagy stabilizáló adalékként. Gazdaságossági szempontból igen fontos, hogy 1 kg xanthan gumi képződéséhez mennyi cukrot használ fel a mikroorganizmus, azaz mekkora a konverziós fok. Ez egyrészt a termelő törzstől [pl. egy Pseudomonas esetében a bevitt cukornak mindössze csak 30%-a alakult át poliszachariddá (2378092 számú francia szabadalom)], másrészt a táptalaj összetételétől és a tenyésztési feltételektől függ. Viszonylag egyszerűen lehet magas konverziós fokot elérni, ha nem tartjuk szem előtt egyúttal a magas xanthan gumi termelés elérését is. Mind a konverziós fok, mind a xanthan gumi termelés nagymértékben függ a táptalaj cukortartalmától, a függőség azonban ellentétes irányú. Jól mutatják ezt a 4071 406 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban szereplő adatok: Táptalaj cukortartalma, % Képződött xanthan mennyisége, % Konverziós fok, % 0,5 0,45 90 1,0 0,78 78 2,0 1,55 78 3,0 1,88 63 4,0 1,90 48 A legmagasabb konverziós fok és egyúttal a legtöbb xanthan gumi mennyiség elérését a 166072 számú ma- 20 gyár szabadalmi leírás szerinti eljárás teszi lehetővé Xanthomonas vesicatoria törzzsel, amennyiben 3,6 súly/térfogat% xanthan gumi termelést biztosít 72%-os konverziós fokkal a fermentációs táptalajban glükóz szénforrást alkalmazva; szacharóz használata- 25 kor a termelés alacsonyabb. A xanthan gumi termelés gazdaságossága tekintetében igen nagy fontosságú a magas konverziós fok elérése és a felhasználásra kerülő szénforrás minősége. Ebből a szempontból jelentős az a felismerésünk, 30 hogy az általunk izolált, 00191 deponálási számú Xanthomonas pruni törzs felhasználásával 83,75%-os konverziós fok biztosítható úgy, hogy közben a legmagasabb elérhető xanthan gumi tartalom a fermentlében 3,3—3,4 sú!y/térfogat% között van. 35 További előnye még az általunk izolált Xanthomonas pruni törzs használatának, hogy a magas konverziós fok és magas xanthan gumi tartalom a szacharóz szénforrás használata esetén is elérhető. A Xanthomonas vesicatoria törzs esetében a szacharóz szénfor- 40 rás alacsony termelési eredményt adott. A xanthan gumi minták molekulasúly-összetételét vizsgálva megállapítottuk, hogy a 00191 deponálási számú Xanthomonas pruni törzs által termelt xanthan gumi mennyiségének mintegy 20%-a az 5 millió fölöt- 45 ti molekulasúly-tartományba esik, szemben a Xanthomonas vesicatoria törzsből előállított xanthan gumi mintákkal, melyeknél a termék mennyiségének csak 8%-a esik az 5 milliós molekulasúly fölötti tartományba. 50 A nagyobb molekulasúly nagyobb viszkozitást jelent, ez pedig gazdaságosabb és szélesebb körű ipari felhasználhatóságot biztosít termékünk számára. A törzs jellemzése: A törzset 1977-ben izoláltuk piaci gyümölcshulladékról. A törzs szilárd komplex 55 táptalajokon a Xanthomonasokra jellemző növekedést mutatja. A baktérium teste rövid, egyenes pálcika alakú, mozgását poláris csillangó biztosítja. Gramnegatív, spórát nem képez. Komplex táptalajokon, amennyiben a táptalaj szénhidrátot is tartalmaz, 30 60 órás inkubálás után jelentős mennyiségű xanthan gumit termel. A zselatint folyósítja. A xilózt, mannózt, arabinózt, maltózt, raffinózt, mannitot nem hasznosítja. A glükózt, szacharózt, fruktózt xanthan gumivá polimerizálja és erjeszti. A környezeti feltételektől 65 függően a glükózt és szacharózt általában 80—85% 2
