Techniques d’extraction des composés aromatiques

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Huiles essentielles

Définition

Une huile essentielle est un produit odorant, généralement de composition complexe, obtenu à partir d’une matière végétale, soit par entrainement à la vapeur d’eau, soit par distillation à sec, soit par un procédé́mécanique à partir de l’épicarpe de Citrus (AFNOR, 1992).

Techniques d’extraction

Plusieurs procédés peuvent être utilisés pour l’extraction des huiles essentielles mais la distillation reste le procédé le plus utilisé.

Techniques d’extraction des huiles essentielles

Distillation à la vapeur d’eau

La distillation est un procédé de séparation des constituants d’un mélange de plusieurs  composants en fonction de leur température de passage à l’état gazeux. La distillation peut s’effectuer avec recyclage de l’eau de distillation, la cohobation, ou sans recyclage. Il existe deux méthodes de distillation pour l’obtention des huiles essentielles qui reposent sur le même principe : entraînement des constituants volatils du matériel végétal par la vapeur d’eau. La différence entre eux réside dans le degré de contact entre l’eau et le matériel végétal (MEBARKA L., 2010) :

Hydrodistillation

L’hydrodistillation consiste à immerger directement le matériel végétal à traiter (intact ou broyé) dans un alambic contenant de l’eau qui est ensuite porté à ébullition. Les vapeurs hétérogènes sont condensées sur une surface froide et l’huile essentielle se sépare par différence de densité (CAZZOLA C. et DOUBLET C., 2015).

Entraînement à la vapeur

Le matériel végétal n’est pas en contact avec l’eau, il est placé sur une grille ou une plaque perforée placée à une distance adéquate du fond de l’alambic rempli d’eau. La vapeur d’eau entraine avec elle les molécules aromatiques vers un système de refroidissement. L’huile essentielle est récupéré après décantation du distillat (SAMATE A. D., 2002).

Extraction au fluide supercritique

L’extraction au fluide supercritique consiste à comprimer le dioxyde de carbone à des pressions et à des températures au-delà de son point critique (P=72.8 bars et T= 31.1°C). Le fluide ainsi obtenu traverse le produit à traiter et le charge en composé à extraire ensuite, il est détendu et passe en phase gazeuse et finalement se sépare du composé extrait. L’extraction des huiles essentielles par le CO2 supercritique fournit des huiles de très bonne qualité et le temps d’extraction est court par rapport aux méthodes classiques (PAOLINI J., 2005).

Techniques d’extraction des composés aromatiques

Extraction par enfleurage

Cette méthode consiste à déposer des pétales de fleurs fraîches sur des plaques de verre recouvertes de minces couches de graisse animale de type saindoux. Selon les espèces, l’absorption des huiles essentielles des pétales par le gras peut prendre de 24 heures (Jasmin) à 72 heures (Tubéreuse). Les pétales sont éliminées et remplacées par des pétales fraîches jusqu’à saturation du corps gras. On épuise ce corps gras par un solvant que l’on évapore ensuite sous vide. Pour certaines plantes, on procède à une immersion des fleurs dans de la graisse chauffée, c’est l’enfleurage à chaud ou « digestion » (MEBARKA L., 2010).

Extraction par les solvants volatils

Cette méthode est utilisée pour les organes végétaux présentant une concentration en essence faible ou pour les essences que l’on ne peut extraire par distillation. Elle est basée sur le pouvoir qu’ont certains solvants organiques à dissoudre les composants des huiles essentielles. Dans ce procédé, un épuisement des plantes est effectué à l’aide d’un solvant volatil dont l’évaporation laisse un résidu cireux, très coloré et très aromatique appelé « concrète ». La concrète est ensuite traité par l’alcool absolu et conduit à « l’absolue ». Les solvants les plus utilisés sont les hydrocarbures aliphatiques : l’éther de pétrole, l’hexane, le propane ou le butane liquide (sous pression) et l’éthanol. L’extraction par les solvants présente des contraintes, l’une des plus grands inconvénients est la toxicité des solvants et leur présence sous forme de traces résiduelles dans l’extrait final qui impose une purification ultérieure (SAMATE A. D., 2002).

Extraction par micro-ondes

C’est un procédé utilisant les micro-ondes et les solvants transparents aux micro-ondes pour extraire de façon rapide et sélective des produits chimiques de diverses substances. Le matériel végétal est immergé dans un solvant transparent aux micro-ondes de manière à ce que seul le végétal soit chauffé. Les micro-ondes vont chauffer l’eau présente dans le système glandulaire et vasculaire de la plante, libérant ainsi les produits volatils qui passent dans le solvant (non chauffé). On filtre et on récupère ensuite l’extrait. L’extraction par micro-ondes réduit le temps d’extraction (MEBARKA L., 2010).

Composition chimique des huiles essentielles

Les huiles essentielles sont constituées d’un mélange de différents composés chimiques, elles peuvent contenir jusqu’à une centaine de constituants (FEKIH N., 2014). Les composés qui constituent majoritairement les HE sont classés en 2 groupes : Les hydrocarbures terpéniques et les composés aromatiques.

Les hydrocarbures terpéniques

Ils sont formés de 10 à 15 atomes de carbone. Ils peuvent être accompagnés de leurs dérivés oxygénés (alcools, esters, éthers, aldéhyde, cétone, acide), la teneur en hydrocarbures et en composé oxygéné varie selon les huiles essentielles. Ce sont les composés oxygénés qui donnent le gout et l’odeur des huiles essentielles (SAMATE A. D., 2002).
Les terpènes sont formés à partir de l’isopentylpyrophosphate (IPP). L’IPP est synthétisé à partir de la voie mévalonate. Sous l’action de l’enzyme isopentényl diphosphate-isomérase, l’IPP se transforme en dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP) (schéma 1). L’addition du DMAPP sur la double liaison de l’IPP conduit au géranyle pyrophosphate (GPP) précurseur des monoterpènes (schéma 2). L’addition de l’IPP sur le GPP conduit au farnésyle pyrophosphate (FPP) précurseur des sesquiterpènes. Une condensation ultérieure de l’IPP sur le FPP conduit au géranylgéranyle pyrophosphate (GGPP) précurseur des diterpènes (schéma 3) (DJIBO A. K., 2000).

Les composés aromatiques

Les composés aromatiques sont moins abondants que les hydrocarbures terpéniques dans les huiles essentielles. Ils sont caractéristiques de certaines huiles essentielles comme celle de girofle, de la muscade, de cannelle (eugénol, myristicine, asarone) (DJIBO A. K., 2000). Les composés aromatiques sont issus de la voie de l’acide shikimique. Elle se forme par une série de réaction dont la première étape est une condensation entre le phosphoénolpyruvate (P.E.P.) et l’érythrose-4-phosphate pour former un composé en C7, dont la cyclisation conduit à l’acide déhydroquinique, qui se déshydrate pour donner l’acide déhydroshikimique qui à son tour conduit à l’acide shikimique par une réaction de réduction (schéma 4) (DJIBO A. K., 2000).
L’acide shikimique est l’intermédiaire de la biosynthèse des différents acides aminés aromatiques comme le tryptophane, la tyrosine et la phénylalanine précurseurs des composés aromatiques et phénoliques.
D’autres composés peuvent se retrouver dans certaines huiles essentielles, ils sont acycliques, non terpéniques et de poids moléculaire faible (aldéhyde, alcools, cétones, etc). Il s’agit de composés issus de la dégradation d’acides gras, de terpènes (MEBARKA L., 2010).
La composition des huiles essentielles peuvent varier à l’intérieur d’une même espèce, ces variations sont appelés chémotypes ou chimiotypes. Ces variations sont dues à de nombreux facteurs :
– L’âge : La proportion des différents constituants de l’essence d’une espèce donnée peut varier d’une manière considérable au cours de son développement.
– L’organe producteur : Pour une même espèce la composition chimique et le rendement d’une huile essentielle varient selon la partie de la plante à partir de laquelle elle est extraite.
– L’origine géographique : Une même plante grandissant dans environnements différents avec changement de situation géographique (altitude et latitude), variation de la nature du sol, du climat (la température, l’humidité, l’alternance de chaleur et de lumière, etc.) peut produire des huiles essentielles différentes (FEKIH N., 2014)

Spécifications des huiles essentielles

Elles permettent de différenciés les huiles essentielles par leurs :
− Caractéristiques organoleptiques : odeur, couleur, aspect.
− Caractéristiques physiques : densité, indice de réfraction, pouvoir rotatoire.
− Caractéristiques chimiques : indice d’acide, indice d’ester, miscibilité à l’éthanol.

Caractéristiques organoleptiques

Les caractéristiques organoleptiques de l’HE regroupent : la couleur, l’aspect, l’odeur et la saveur. Ce qui permet d’obtenir le profil organoleptique de l’HE.

Caractéristiques physiques (AFNOR, 1992)

Ils permettent de distingués les huiles essentielles suivant leurs propriétés physiques :
-La densité relative à 20°C- – NFT75-111
-L’indice de réfraction à 20°C – – NFT75-112 -Le pouvoir rotatoire – – NFT75-113

Caractéristiques chimiques (AFNOR, 1992)

Ils permettent de distingués les huiles essentielles suivants leurs propriétés chimiques :
-L’indice d’acide -IA- NFT75-103
-L’indice d’ester -IE- NFT75-104
-La Miscibilité à l’éthanol -NFT75-101

Activités biologiques des huiles essentielles

La très grande variété de composants qui constitue les huiles essentielles leurs confèrent de nombreuses propriétés biologiques. De nombreuses études ont montré que l’activité biologique d’une huile essentielle est en relation avec sa composition chimique, les groupes fonctionnels des composés majoritaires et la synergie entre les composants. Les principales propriétés thérapeutiques observées lors de l’utilisation des huiles essentielles sont : des propriétés antivirales, antiseptiques, antibactériennes et anti-oxydantes (FEKIH N., 2014).

Activité antioxydante et les antioxydants

Les antioxydants sont des molécules capables de neutraliser les radicaux libres comme les radicaux hydroxyles OH• et les superoxydes O•2. Elles sont d’origines naturelles ou synthétiques, les plus connues sont la vitamine C, le tocophérol, le lycopene et les polyphénols (BARUS C., 2008). Les antioxydants sont divisés en 2 groupes : les antioxydants primaires notées (AH) qui bloque directement la réaction d’oxydation en transférant un atome d’hydrogène aux radicaux libres (REYNAL B. et MULTON J. L., 2009). Les antioxydants secondaires appelés aussi préventif qui inhibent la production des radicaux libres en décomposant les hydroperoxydes en alcools, thiols ou en disulfures (ROLLAND Y., 2004).
Il existe plusieurs méthodes pour évaluer l’activité antioxydante d’un produit, le test de réduction du radical DPPH• est un des plus utilisés. Le produit a testé est ajouté à une solution méthanolique ou éthanolique de 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl (DPPH•) qui est un radical stable et violet. La réduction du radical par un donneur d’atome H conduit à la 2,2-diphényl- 1-picrylhydrazine jaune (DPPH-H) et à un radical, selon la réaction suivante : DPPH• + ROH → DPPH-H +RO•
L’activité antioxydante est évaluée par la détermination de la quantité de DPPH• réduit. L’absorbance du mélange réactionnel qui contient le radical libre et l’échantillon de l’antioxydant est relié avec l’absorbance du mélange sans aucun antioxydant (solution témoin ou contrôle). Comme il n’existe pas de mesure absolue de la capacité antioxydante d’un composé, les résultats sont portés par rapport à un antioxydant de référence (VILANO D. et al., 2007).

Activité antimicrobienne des huiles essentielles

La majorité des huiles essentielles possèdent une activité antimicrobienne, elles agissent en empêchant la multiplication des bactéries ou leurs sporulations ou la synthèse de leurs toxines. Les composés présents dans les huiles essentielles ayant la plus grande efficacité antibactérienne sont les phénols : thymol, carvacol et eugénol. Ils entrainent des lésions irréversibles sur les membranes bactériennes et sont utiles dans les infections bactériennes, virales et parasitaires (ZAMBONELLI A. et al., 2004). La méthode la plus utilisé pour déterminé l’activité antimicrobienne d’une huile essentielle est la méthode de diffusion en milieu solide : méthode des disques ou aromatogramme. Un disque de papier chargé d’une quantité définie d’une huile essentielle est déposé à la surface d’un milieu gélosé préalablement ensemencé avec une suspension de bactéries, l’huile essentielle diffuse au sein de la gélose et si elle est active vis-à-vis de la bactérie testé une zone circulaire appelé appelée halo d’inhibition se forme. Dans cette zone, les concentrations de l’huile essentielle diminuent du centre du dépôt vers la périphérie. Le diamètre du halo d’inhibition varie en fonction du degré de sensibilité de la bactérie à l’huile essentielle (ALAWA C. B. I. et al., 2003)

Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
I- Botanique de Tetradenia nervosa
I-1-Systématique
I-2 Description botanique
I-3 Utilisation traditionnelle
I-4 Répartition géographique
II- Travaux antérieurs
II-1 Travaux antérieurs sur le genre Tetradenia
II-2- Travaux antérieurs sur Tetradenia nervosa
III- Huiles essentielles
III-1- Définition
III-2 Techniques d’extraction
III-2-1 Techniques d’extraction des huiles essentielles
III-2-2 Techniques d’extraction des composés aromatiques
III-3 Composition chimique des huiles essentielles
III-3-1 Les hydrocarbures terpéniques
III-3-2 Les composés aromatiques
III-4- Spécifications des huiles essentielles
III-4-1 Caractéristiques organoleptiques
III-4-2 Caractéristiques physiques
III-4-3 Caractéristiques chimiques
III-5 Activités biologiques des huiles essentielles
III-5-1 Activité antioxydante et les antioxydants
III-5-2 Activité antimicrobienne des huiles essentielles
IV- Chromatographie
IV-1 Chromatographie sur couche mince
IV-3 Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG/SM)
CHAPIRE 2 : MATÉRIELS ET MÉTHODES
I- Matériel végétal
II- Matériels et méthodes chimiques
II-1 Extraction
II-2 Détermination de l’indice de réfraction
II-3 Analyses chromatographiques
II-4 Criblage phytochimique
III- Matériels et méthodes biologiques
III-1 Etude de l’activité anti-oxydante de l’HE de Tetradenia nervosa
III-2 Etude de l’activité antibactérienne de l’huile essentielle de Tetradenia nervosa
CHAPITRE 3 : RÉSULTATS ET DISCUSSION
I- Etude Chimique
I-1 Extraction
I-2 Indice de réfraction
I-3 Analyses chromatographiques
I-3-1 analyses par CCM
I-3-2 Analyse par CPG/FID
I-3-3 Analyse par CPG/SM
I-3-4 Interprétation du spectre de masse
I-4 Résultats du criblage phytochimique
II- Etude Biologique
II-1 Activité antioxydante
II-2 Activité antimicrobienne de l’HE de Tetradenia nervosa
Conclusion et Perspectives
BIBLIOGRAPHIE

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