Extraction par les ultrasons

Extraction par les ultrasons

Matériel végétal utilisé 

Le matériel végétal de Lavandual.Stoechas.L a été collecté au cours de la phase de floraison sur le jardin expérimental de l’INPMA de la région de Taounate. Le matériel végétal a été identifié, séché à 40°C dans l’étuve et broyé.

 Protocole expérimentale 

L’extraction de la lavande à été effectuée par la méthode de sonication à l’aide d’un sonicateur à bain d’eau figure 13 (Plusieurs études effectuées ont montrées une grande efficacité de la sonication vis-à-vis d’autres méthodes d’extraction comme l’extraction par soxhlet).
Figure 13 sonicateur à bain d’eau

L’extraction assistée par ultrasons

 Délipidation des échantillons
La délipidation des échantillons est nécessaire dans cette étude parce que leur contenu en lipides pourra fausser les résultats du dosage des polyphénols après, alors on procédé comme suit
 Environ 15g de matière végétale broyée est placée dans une bouteille à bouchon de 500 ml de verre.
 Ajouter 150ml de n-hexane, boucher soigneusement et placer éventuellement pendant 45 minutes dans un bain à ultrasons à une fréquence de 35kHz, une puissance de 20 w et une température de 20 C°.
 Après avoir été extrait, le mélange va être filtré à travers un papier Whatman, et on élimine le solvant.
 La matière de plante sera séchée à l’air libre et de nouveau sera ré-extraites.
MST Chimiométrie et analyse chimique application à la gestion industrielle de la qualité
 Ré-extraction des échantillons avec de l’éthanol
Après délipidation de l’échantillon, il est ré-extrait par l’éthanol selon les étapes suivantes
 Ajouter le volume désiré de l’éthanol sur la matière végétale récupérée de la phase de délipidation, bouché et dans le bain à ultrasons à une fréquence de 35kHz, une puissance de 20 w et une température de 20 C°.
 Après avoir été extrait, le mélange est filtré à travers un papier Whatman.
 La matière de plante est séchée à l’étuve à 40°C et pesée.
 Le mélange extrait est évaporée dans un rotavapeur à 40°C pour éliminer le solvant et récupérer l’extrait sec.
 L’extrait sec récupéré est pesé pour le calcul du rendement.
Figure 14 filtration du mélange éthanolique Figure 15 Mélange matière végétale/éthanol
 Détermination du rendement en extrait
Le rendement en extrait est exprimé en g d’extrait pour 100g de matière sèche, comme suit
Avec
Rendement en extrait
(g) masse de l’extrait récupéré
(g) masse végétale sèche (g)
MST Chimiométrie et analyse chimique application à la gestion industrielle de la qualité

Dosage des composés phénolique

En se basant sur la composition chimique de lavandula. stoechace.L on a choisis le taux des polyphénols comme deuxième réponse.
Le dosage des polyphénols des différents extraits a été effectué avec le réactif de Folin-Ciocalteux (Akkol et al., 2008), le tube réactionnel contient 100 de solution méthanolique de l’extrait brut à 10mg/ml,0.5 du réactif de Folin-Ciocalteux, 1.5 ml de carbonate de sodium à 20% et on complète à 10ml avec de l’eau distillé. Les tubes sont par suite agités et conserver durant 2 heures à température ambiante. L’absorbance est mesurée à 765nm contre un blanc à l’aide d’un spectrophotomètre type (Selecta, E.U).
Figure 16 Tubes réactionnel après 2 heures Figure 17 spectrophotomètre type (Selecta, E.U).
La courbe d’étalonnage d’Acide Galique est construite à partir des tubes étalon préparé à l’aide d’une solution d’Acide Galique de 1mg/ml à partir de laquelle on prépare une solution fille de 0.1mg/ml et on y ajoute tout les réactifs selon le mode opératoire cité préalablement. Les contenus du mélange sont regroupés dans le tableau suivant

Etude d’optimisation

La formalisation du problème permet de rassembler l’expérience accumulée de manière diffuse afin de la compléter et de la préciser grâce à l’expérimentation. Plus cette étape sera établie avec soin plus les plans d’expérience seront fructueux. Dans ce but nous allons définir le problème, déterminer les objectifs de l’étude et faire ressortir les paramètres d’entrées ainsi que les variables de sortie du système étudié.

Définir le problème

Le problème à lequel on fait face dans notre projet est l’optimisation des résultats d’extraction obtenus par la méthode de sonication. Ce travail vise de trouver un point optimum d’extraction par sonication de la lavande qui assurera un compromis entre les différents facteurs agissant sur ce processus tout en maximisant les réponses choisis.

Déterminer les objectifs

De manière générale les objectifs qu’on a spécifiés pour cette étude sont les suivants
• « Débroussailler », c’est-à-dire faire le tri parmi l’ensemble des variables d’entrée susceptibles d’influencer les variables de sortie pour avoir plus de précision sur le réglage de ces variables influentes.
• « prévoir » et estimer avec beaucoup de précision l’effet de l’ensemble des variables d’entrés influentes, de façons à pouvoir modéliser de manière assez fiable, la valeur des variables de sortie.
MST Chimiométrie et analyse chimique application à la gestion industrielle de la qualité

Définir les sorties (les réponses)

La réponse Y (variable de sortie) correspond à un paramètre de sortie du système étudié. Dans notre projet, on a choisi de travailler sur deux réponse concernant l’extraction par sonication de la Lavande stoechade le rendement de l’extraction (Y1) et le taux des polyphénols extraite (Y2) qu’on devra maximiser (voir le tab1 p.10).

Définir les entrés (les facteurs)

Les Facteurs X représentent des causes possibles de variation de la réponse Y. Le choix des facteurs influençant nos réponses se basera d’abord sur une phase de recensement faisant appel aux intervenants dans le processus d’extraction pour établir une liste des facteurs potentiels qui sera présentée sous forme de diagramme d’Ishikiwa
Figure 19 Diagramme d’Ishikiwa

Choix d’une stratégie

Après avoir cerné la problématique on va discuter la stratégie des surfaces de réponses qu’on a choisie. Après la détection des facteurs influents possibles, il faut adopter une procédure pour distinguer et choisir ceux qui sont potentiellement influents sur les réponses considérées. En général on procède à un criblage en utilisant les plans de criblage.
Le criblage des facteurs consiste à distinguer, parmi un ensemble de facteurs potentiellement influents, ceux qui le sont effectivement dans un domaine d’étude fixé. Parmi les plans d’expériences largement utilisés pour le criblage des facteurs, on peut citer les plans de Plackett et Burman, Taguchi…
Dans la présente étude on s’est basé sur les résultats obtenus par l’étude intitulée « Optimisation d’extraction assistée par ultrasons de T.hyemalis utilisant la méthodologie de MST Chimiométrie et analyse chimique application à la gestion industrielle de la qualité surface de réponse » [20] pour déterminer les facteurs qui influencent le plus le rendement en extrait et le taux des polyphénols.
Les principaux facteurs qui influent sur l’efficacité d’extraction –selon cette étude-, y compris le temps d’extraction (min, X1), le ratio solvant/ matière végétale (mL/g, X2) et la concentration d’éthanol (en%, X3), ont été sélectionnés en tant que variables indépendantes qui doivent être optimisés pour l’extraction.
Remarque
La température n’a pas été considérée dans ce présent travail parce que l’échantillon a été maintenu à la température ambiante, d’abord pour profiter de l’une des caractéristiques les plus importantes de la sonication qui permet de réaliser une extraction à température ambiante sans avoir besoin de dépenser plus d’énergie, ensuite pour éviter la dégradation des composés sensibles à la température.
Afin de réaliser l’étude d’optimisation, les expériences ont été réalisées selon le plan de surface de réponse de type Box-Behnken.

Caractéristiques des facteurs

Nous avons retenu certains paramètres quantitatifs (température, fréquence et puissance) fixes et d’autres paramètres quantitatifs (la concentration d’éthanol, le temps d’extraction et le ratio solvant/ matière végétale) comme variable à optimiser.

Caractéristiques du plan

Nous proposons pour cette étude un modèle de second degré. Notre choix s’est porté sur un plan Box-Behnken. Ce plan nécessite 13 essais pour 3 facteurs. Nous ajouterons 2 essais au centre pour évaluer l’erreur expérimentale et faire une analyse de la variance du modèle postulé a priori, ce qui porte le nombre des essais à 15 essais. Les caractéristiques du plan sont regroupées dans le tableau 6

Matrice d’expérience

La matrice d’expérience est représentée par le tableau 4

Plan d’expérimentation

Le tableau 5 représente le plan des expériences réalisées selon l’ordre aléatoire recommandé.

Table des matières

INTRODUCTION
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Présentation de l’agence nationale des plantes médicinales et aromatiques (INPMA)
II. Les plantes aromatiques et médicinales
1. Généralités
2. Aspect économique
3. Aspect environnementale .
III. Généralité sur la plante étudiée (Lavandula Stoechas. L)
1. Systématique et écologie de la lavande stoechade
2. Propriétés thérapeutiques et pharmacologique de la lavande a toupet
3. Compositions chimique de l’extrait méthanoïque de la lavande stoechad
IV. Extraction par les ultrasons
1. Principe de l’ultrason
2. Les paramètres influents
V. Méthodologie des plans d’expériences
1. Principe
2. Vocabulaire de base des plans d’expériences
3. Modélisation par régression linéaire multiples
4. Conditions d’application des plans d’expériences
5. Validation du modèle postulé
6. Plan de surface de réponse de type Box-Behnken
PARTIE MATERIELS ET METHODES
I. Matériel végétal utilisé
II. Protocole expérimentales
1. L’extraction assistée par ultrasons
2. Dosage des composés phénolique
II. Etude d’optimisation
1. Définir le problème
2. Déterminer les objectifs
3 .Définir les sorties (les réponses) .
4. Définir les entres (les facteurs)
5. Choix d’une stratégie
PARTIE RESULTATS ET DISCUSSION
I. Résultat de l’étude d’optimisation
II. Analyse des résultats de l’étude d’optimisation
1. Analyse des réponses
2. Analyse de la variance et manque d’ajustement
3. Analyse des résidus
4. Estimation et statistiques des coefficients
5. Optimisation des réponses
6. Modèle mathématiques
7. Vérification du modèle par des points tests
8. Conclusion de l’étude d’optimisation
CONCLUSION GENERALE
Références bibliographiques

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