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Auteur(s)
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Jean-Luc SIMON : Directeur des recherches techniques de l’usine Rhodia-Food de Melle (79)
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La gomme xanthane est un hétéropolysaccharide synthétisé par une bactérie « Xanthomonas campestris ».
Ce polymère est commercialisé essentiellement sous forme d’une poudre obtenue par précipitation du polysaccharide contenu dans le moût de fermentation à l’aide d’un solvant organique polaire.
Bien que son prix soit relativement élevé, la gomme xanthane trouve des applications industrielles nombreuses et variées, grâce à ses propriétés rhéologiques exceptionnelles. Le marché mondial, estimé à plus de 30 000 t/an, connaît une croissance soutenue de plus de 5% par an.
La gomme xanthane est utilisée pour la récupération du pétrole, dans la confection des ciments et mortiers pour le BTP, dans l’industrie des cosmétiques, notamment dans les shampoings et les gels de douche pour faciliter l’utilisation des détergents, dans la formulation des peintures, etc.
Mais c’est dans les industries alimentaires que les propriétés rhéologiques de la gomme xanthane trouvent leurs principales applications. Cet article se propose de les passer en revue.
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Propriétés physico-chimiques
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2. Biosynthèse
La gomme xanthane est synthétisée et excrétée par la bactérie Xanthomonas campestris. Ce micro-organisme est strictement aérobie (il ne se développe qu’en présence d’oxygène) et se présente sous forme de coques ou de petite bâtonnets de taille moyenne (0,5 × 1,3 µm). Les industriels ont amélioré progressivement les performances de la souche par des techniques classiques de muta-genèse et de sélection bactérienne. Les critères d’amélioration sont, entre autres, ceux qui ont été cités dans l’encadré Historique.
La production industrielle de gomme xanthane se fait dans de gros réacteurs dont le volume peut aller jusqu’à plusieurs centaines de mètres cubes. Le procédé est le plus souvent discontinu (batch) pour des raisons de facilité de mise en œuvre et de maintien de la stérilité. On peut distinguer 2 phénomènes dans cette « fermenta-tion » :
-
la production de biomasse ;
-
la synthèse de gomme xanthane.
Le principe du procédé est décrit sous forme d’un schéma-bloc sur la figure 3.
2.1 Production de biomasse
Chaque bactérie est censée produire de la gomme. Pour obtenir une productivité maximale, on a intérêt à faire travailler le plus grand nombre de bactéries. Par contre, la croissance bactérienne nécessite des nutriments. Plus elle sera importante, moins le rendement global de conversion des nutriments en gomme sera élevé. C’est donc l’optimum économique entre productivité et rendement qui dictera le niveau de biomasse à atteindre.
Les bactéries sont stockées dans des tubes sous forme lyophilisée ou congelée dans les vapeurs d’azote liquide (– 170 C). Leur concentration est de 109 à 1010 cellules /cm3 et leur métabolisme est arrêté (conservation à long terme). Un tube de 1 mL suffit à l’ensemencement d’une opération industrielle. La reproduction des bactéries est asexuée, elle se fait par division cellulaire. Si l’on veut atteindre une concentration en micro-organismes élevée, 1010 cellules/cm3 dans un réacteur industriel de 100 m3, par exemple, il faudra concentrer la population bactérienne 100 millions de fois, soit lui faire subir 26 générations de croissance...
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Biosynthèse
ANNEXES
Le marché mondial de la gomme xanthane était supérieur à 30 000 t en 1998, et sa croissance supérieure à 5 % par an. La gomme xanthane est très développée aux États-Unis et, à un degré moindre, en Europe. La poursuite de la croissance aux États-Unis, l‘américanisation des modes d‘alimentation en Europe et l‘innovation en grande distribution (détergence, cosmétiques...) sont les moteurs du développement de la gomme xanthane.
Le marché alimentaire constitue le principal marché de la gomme xanthane, suivi des marchés du pétrole, de l‘industrie des cosmétiques et des détergents.
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LEHNINGER (A.L.), NELSON (D.L.) et COX (M.M.) - Principes de biochimie. - 2e éd. Sciences Flammarion (1994).
DOUBLIER (J.L), THIBAULT (J.F) et AXELOS (M.A.V) - Les agent épaississants et gélifiants...
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