Unidad 2. Sesión 6. Actividad 1. Bitácora. Obtención de goma xantana a través de procesos biotecnológicos.

							22/05/2018.
Objetivo:	Redactar la introducción de mi investigación documental.
Los polisacáridos microbianos son una clase particular de biopolímeros, estos son incluidos dentro de la categoría de hidrocoloides o gomas, uno de estos polisacáridos es la goma xantana, la cual es producida comercialmente por la bacteria Xanthomonas campestris; este biopolímero es ampliamente utilizado en la industria alimenticia, química y farmacéutica y funciona como un biofloculante, bioabsorbente, como un agente removedor de metales pesados, entre otros. Debido a sus múltiples usos, la goma xantana es uno de los mayores biopolímeros comercialmente producidos. El crecimiento del microorganismo Xanthomonas campestris y la producción de xantana se lleva a cabo en un birreactor y su reproducción está influenciada por factores tales como la composición del medio, y las condiciones del cultivo (temperatura, pH, concentración de oxígeno disuelto). Por ello es de suma importancia conocer las características y condiciones del microorganismo. Las Xanthomonas son un género de bacterias de la familia Pseudomonaceae. Todos los organismos de este género son patógenos para las plantas. Las células de estas bacterias presentan forma de bacilos son móviles, Gram negativas y tienen un flagelo polar además aerobios estrictos, por lo que requieren oxígeno para su reproducción.
							23/05/2018.
Objetivo:	Realizar investigación documental sobre el microorganismo Xanthomonas campestris.
La bacteria que se encarga de la producción del polisacárido Goma Xantana en la planta, es Xanthomonas Campestris. La Xanthomona es un género de la familia Pseudomonaceae. Todos los organismos de este género son patógenos para las plantas. Las Xanthomonas afectan a una gran cantidad de plantas, que incluyen algunas de interés en la agricultura, como por ejemplo la col, la alfalfa o las habichuelas. La sintomatología que presenta una planta infectada es moteada en hojas, con pequeñas lesiones húmedas que evolucionan a lesiones redondas de color castaño, con centros translúcidos y halos amarillos que llegan a secarse. Son aerobios estrictos, por lo que requieren oxígeno como aceptor de electrones final. La bacteria no puede desnitrificar, y es catalasa-positiva y oxidasa-negativa. Las colonias son normalmente amarillas, finas y viscosas. Las especies de Xanthomonas son capaces de oxidar la glucosa y la ruta predominante para catabolizar la glucosa es la Entner-Doudoroff (la ruta de la pentosa fosfato también sucede, pero solo usa del 8 al 16 % de la glucosa consumida). Hay dos ciclos presentes, el ciclo del ácido cítrico y el ciclo del glioxilato.

Unidad 2, sesión 5, actividad 2: análisis y abstracción de información.

1. Goma Xantana

La Goma Xantana es un polisacárido natural de alto peso molecular. Es industrialmente producido por la fermentación de cultivos puros del microorganismo Xantomonas campestris. El microorganismo es cultivado en un medio bien aireado que contiene carbohidratos como fuente de nitrógeno, y trazas de elementos esenciales. El cultivo de Xanthomonas campestris es rigurosamente controlado en sus diferentes etapas de fermentación, el caldo se esteriliza para prevenir la contaminación bacteriana, y la goma xantana se recupera mediante precipitación con alcohol, secado y su posterior molienda hasta convertirla en polvo fino. 

1.1     Características químicas

La Goma Xantana contiene D-glucosa y D-manosa como unidades dominantes de hexosa, junto con ácido D-glucurónico. La columna del polímero es hecha de unidades de B-D glucosa unidas en las posiciones 1- y 4- (idéntico a la estructura de la cadena principal de celulosa). Unido a cada otra unidad de glucosa en la posición 3- hay una rama del trisacárido que consiste de una unidad de ácido glucurónico entre dos unidades de manosa.
La rigidez estructural de la molécula de Goma Xantana produce varias propiedades funcionales inusuales como estabilidad al calor, tolerancia buena en soluciones fuertemente agrias y básicas, viscosidad estable en un rango amplio de temperatura, y resistencia a degradación enzimática.

1.2     Características físicas

La Goma Xantana existe como un polvo color blanco-crema, fácilmente soluble en agua caliente o fría. Sus soluciones son neutras.

1.3     Solubilidad


Generalmente no es soluble en solventes orgánicos. La Goma Xantana es soluble en glicerol o etilen-glicol a temperaturas mayores a 65° C. Soluciones acuosas de Goma Xantana tolerarán hasta un 50% a 60% de concentración de solventes miscibles con agua, como isopropanol o etanol. Concentraciones superiores de alcohol producirán gelación o precipitación de la goma. Para mejores resultados, la Goma Xantana debe disolverse primero completamente en agua, y después debe agregarse el solvente lentamente bajo agitación continua.

1.4     Viscosidad

Las soluciones acuosas de Goma Xantana son altamente viscosas en comparación con otras soluciones de polisacáridos preparadas a la misma concentración. La viscosidad de una solución de goma xantana no se ve prácticamente afectada por la temperatura desde el punto de congelación hasta el punto de ebullición del agua. Por eso, las propiedades reológicas de los productos finales permanecen estables independientemente de si se almacenan en condiciones de refrigeración, a temperatura ambiente o en aéreas calientes.

1.5     Relación de temperatura

La temperatura virtualmente no tiene efecto sobre la viscosidad de soluciones de Goma Xantana. Por consiguiente, estas soluciones mantienen una viscosidad constante mostrando características de flujo uniformes durante el almacenamiento bajo condiciones climáticas variadas.

1.6     Efecto de pH


La viscosidad de soluciones de Goma Xantana que contienen cantidades mínimas de sal no muestra ningún cambio significante dentro de un amplio rango de valores de pH. Puede actuar en un rango de 2-13 pH.

1.7     Propiedades Reológicas


Las soluciones de Goma Xantana son pseudo-plásticas, característica muy importante en la estabilización de suspensiones y emulsiones. Cuando una fuerza de corte es aplicada, la viscosidad se reduce en proporción directa a la fuerza de corte aplicada. Las operaciones de mezclado, bombeado y vertido de las soluciones se facilitan de esta manera requiriéndose gastos mínimos de energía para estos procesos. Cuando la fuerza de corte se detiene, la viscosidad aparente se recupera de inmediato. Estas soluciones son extraordinariamente resistentes a la pérdida de viscosidad causada por prolongadas fuerzas de corte aplicadas a las soluciones, comparado con otros espesantes.

La goma xantana también inhibe la retrogradación del almidón y la sinéresis de otros geles, estabiliza espumas, retrasa el crecimiento de cristales de hielo. Se comporta de forma sinérgica con la goma guar y con la goma de algarroba, formando geles blandos, elásticos y termorreversibles.

Comparado con otras gomas comerciales, se requiere una menor cantidad de Goma Xantana en la fabricación de aderezos o salsas. Niveles de 0,2% a 1% de Goma Xantana dan un resultado excelente en la manufactura de salsas para ensaladas con excelente estabilidad de la alta concentración de sólidos de estas últimas. El producto resultante desarrolla buena estabilidad, excelente sabor o palatabilidad y una adherencia al contacto buena. Los productos desarrollados a base de Goma Xantana se vierten fácilmente a temperatura de refrigeración, manteniendo excelente sabor sin cambios en los mismos. En salsas más espesas tipo quesos fundidos que necesitan ser sacadas con cucharilla es posible mejorar el sabor de las mismas usando Goma Xantana sustituyendo parte de los almidones.

1.8     Sinergismo

Además de las propiedades que confieren los hidrocoloides a los sistemas alimentarios en los que son adicionados, es posible que se presente un efecto potenciado si se adicionan mezclas de estas moléculas, pudiendo lograrse mejoras en las características finales, inclusive con menores cantidades de los agentes o efectos más allá de la propiedad espesante en algunos casos. La acción combinada de la mezcla de sustancias se conoce con el nombre de sinergismo, fenómeno que se aprovecha en los procesos de confitería para lograr aún mejores resultados que los que se pueden obtener con el uso de un solo agente espesante o gelificante a la vez. Algunos ejemplos de lo anterior son las mezclas de Goma Xantana con Goma guar, en donde pueden reducirse las cantidades empleadas de las primeras y al mismo tiempo obtenerse un gel con más cohesión gracias a las interacciones que se dan entre las zonas moleculares sin ramificaciones de las moléculas de cualquiera de las segundas a través de los enlaces hidrógeno con las dobles hélices de la Xantana.

La goma xantana interactúa sinérgicamente con los galactomananos como la goma guar y la goma de garrofín produciendo un aumento de la viscosidad de la solución; la viscosidad observada es mayor que la suma de viscosidades de cada una de las dos gomas por sí solas. En el caso de la goma de garrofín se observa un gran incremento en la viscosidad a bajas concentraciones y conforme aumenta la concentración de goma, se forma un gel termo- reversible. Esta sinergia facilita el uso de la goma xantana en varias aplicaciones como en helados, cremas de queso pasteurizadas y productos untables, así como en una variedad de postres congelados.

Unidad 2, sesión 5, actividad 1: Selección y recopilación de información

Para buscar información confiable, existen diversos motores de búsqueda confiables, como el que yo estoy utilizando: www.scholar.google.com.mx
Un tip para encontrar más información sobre temas científicos, es buscar en inglés, ya que suele existir más información.

En lo personal, prefiero buscar en artículos y revistas científicas, ya que la información que en ellos se presenta es de lo más actual que existe, siempre es bueno buscar en libros conceptos básicos, pero es mejor obtener la información actualizada.
Aquí dejo mi lista de referencias acerca de mi proyecto:

Badui, S. (2006). Química de los Alimentos (4a ed.). México: Pearson.

García O. F., Gómez C. E., Santos V. E.,. (200). Oxygen transfer and uptake rates during xanthan gum production. Enzyme and Microbial Technology Vol. 27, 680-690.

García O. F., Gómez C. E., Santos V. E.,. (2000). Xanthan gum: production, recovery, and properties. Biotechnology Advances Vol 18, 549-579.

Gowthaman M.K. , Prasad M.S., Karanth N.G. (2014). Production of Xanthan Gum. Central Leather Research Institute, Adyar, India, Vol. 2, 699–705.

Kalogiannis S., Iakovidou G., Liakopouolou K. M., Kyarikidis D., Skaracis G. (2003). Optimization of xanthan gum production by Xanthomonas campestris grown in molasses. Process Biochemistry Vol. 39, 249-256.

Niknezhada S. V., Asadollahia M. A., Zamani A., Biria D. (2016). Production of xanthan gum by free and immobilized cells of Xanthomonas campestris and Xantomonas pelargonii. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 82, 751–756.

Palaniraj A., Jayaraman V. (2011). Production, recovery and applications of xanthan gum by Xanthomonas campestris. Journal of Food Engineering Vol. 106, 1–12.

Pasquel A. (2001). Gomas: Una aproximación a la industria de alimentos. Revista Amazónica de Investigación Alimentaria Vol. 1 No. 1, 1-8.

Rosalam S., England R. (2006). Review of xanthan gum production from unmodified starches by Xanthomonas comprestris sp. Enzyme and Microbial Technology Vol. 39, 197–207.