Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller) : La HE lavande est magique

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Cent. EUR. J. Chem. DOI: 10.2478 / s11532-014-0532-4

Journal d'Europe centrale de chimie

Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller) RICCCE 18

Ioan Calinescu1, Adina I. Gavrila1 *, Maria Ivopol1,2, Gabriel C. Ivopol1,2, Mariana Popescu1,2, Nectara Mircioaga1, Département des ressources biologiques et de la science des polymères, Faculté de chimie appliquée et de la science des matériaux, Université Politehnica de Bucarest, Bucarest 010072 , Roumanie 1

Hofigal Export-Import S.A., Bucarest 042124, Roumanie

2

Reçu le 27 septembre 2013; Accepté le 29 novembre 2013

Résumé: Dans cette étude, un procédé d'hydrodistillation (MWHD) d'huiles essentielles de lavande (Lavandula angustifolia Miller) assistée par micro-ondes a été étudié. Afin d'examiner les éventuelles différences d'extraction d'huile essentielle, les fleurs de lavande ont subi un prétraitement enzymatique. Un plan d'expériences à 23 facteurs, associé à des méthodes statistiques d'analyse de données, a été utilisé pour optimiser le prétraitement enzymatique et pour évaluer l'influence de variables majeures (concentration en enzyme, température et pH) sur la performance de l'extraction assistée par micro-ondes. Dans des conditions optimales, un rendement d'extraction de 24 mg d'huile g-1 de substrat a été atteint (une augmentation d'environ 25% par rapport aux conditions d'extraction classiques de l'hydrodistillation classique). Les principaux composés des huiles essentielles obtenues ont été analysés et identifiés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). L'analyse des données obtenues a montré que la teneur en composés principaux (linalol et acétate de linalyle – 73%) était supérieure à celle obtenue par extraction classique (67%). Mots clés: Huile de lavande • Hydrodistillation • Prétraitement enzymatique © Versita Sp. zoo.

1. Introduction Dans la famille Labiatae, le genre Lavandula comprend environ 30 espèces et sous-espèces botaniques, dont trois sont utilisées pour la production d’huiles essentielles: L. angustifolia Miller (syn. L. officinalis Choix) fournit une huile essentielle de la plus haute qualité , L. latifolia Medicus, qui présente les rendements les plus faibles, et diverses formes de L. hybrida (L. angustifolia × L. latifolia), qui offre les rendements les plus élevés mais n’a pas une huile de cette qualité [1,2]. La lavande est un arbuste méditerranéen vivace qui pousse spontanément dans des sols secs et calcaires, à une altitude de 400 à 1800 m. [3]. La lavande est utilisée depuis l'Antiquité, par exemple les Romains parfumaient l'eau de leur bain et leur eau de lessive à la lavande, d'où * E-mail: [email protected]

le verbe latin laver ‘lavare’ et les mots suivants en anglais tels que blanchisserie, lavage et toilettes. Un rendement typique en huile essentielle de lavande fraîche se situe entre 0,8 et 1,5%, soit environ 10 à 25 kg d'huile essentielle par hectare. [1]. L'huile essentielle de L. angustifolia Miller est un liquide incolore à jaune pâle, au parfum d'herbe fraîche et florale, et représente 1 – 3% de l'épi de fleur sèche. [4]. Plus de 300 composés ont été identifiés parmi les espèces de Lavandula, les deux composés principaux étant le linalol et l'acétate de linalyle (qui est présent en plus grande quantité chez L. angustifolia et L. hybrida). Le linalol et l’acétate de linalyle sont détectables dans le sang cinq minutes après l’application topique d’huile essentielle de L. angustifolia;

Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller)

19 minutes et se dissipant après 90 minutes. Le linalol est un monoterpène GABA-ergique (GABA – acide gamma-aminobutyrique) et renforce les effets sédatifs des antiépileptiques et des benzodiazépines spécifiques du GABA [5]. En interne, l'huile essentielle de L. angustifolia a également des effets antiseptiques, légèrement antispastiques, carminatifs, cholagogiques, sédatifs, dépuratifs et diurétiques. À l'extérieur, il a des effets analgésiques et sédatifs, et est utile en tant qu'inhalation pour le rhume et la grippe. [2,3]. Les huiles essentielles, isolées uniquement par des moyens physiques, sont définies comme des produits obtenus à partir de matières premières végétales. Les méthodes physiques utilisées sont la distillation (vapeur, vapeur d'eau / eau et eau), le pressage (également appelé pression à froid pour les huiles de zestes d'agrumes) ou la distillation à sec de matières naturelles. [6]. Les composés volatils ont la propriété de se solubiliser dans les huiles et les graisses grasses de sorte qu’ils ont été appelés «huiles essentielles». Les données de la littérature montrent que l’extraction par micro-ondes est une alternative appropriée aux techniques conventionnelles en raison du temps d’extraction réduit, chauffage sélectif, équipement simplifié et une plus grande pureté du produit final [6,7]. Le temps d'extraction réduit permet de conserver plus de composants thermolabiles dans le produit final [3]. Une autre méthode alternative pour améliorer la libération d'huile essentielle est celle du prétraitement enzymatique afin d'hydrolyser les cellules de l'huile essentielle. En raison de leur spécificité et de leur efficacité élevées, les enzymes sont utiles pour l'extraction de l'huile essentielle. L'utilisation d'enzymes appropriées pour l'extraction d'huiles essentielles à partir de quelques condiments et similaires tels que l'ail, le cumin, le poivre, la moutarde, le piment et les zestes d'agrumes a été rapportée [8-10]. Ils ont présenté que le prétraitement de ces matériaux entraînait une augmentation importante des rendements en huile et en leurs composants principaux [10,11]. L'objectif de cet article est d'obtenir des huiles essentielles de L. angustifolia Miller (lavande) avec le rendement le plus élevé possible en utilisant des processus d'hydrodistillation assistée par micro-ondes (MW) sur la lavande ayant subi un prétraitement enzymatique, ainsi que d'examiner toutes les différences potentielles d'huile essentielle. composition résultant d'un prétraitement enzymatique.

2. Procédure expérimentale 2.1. Matériel végétal et produits chimiques

Des épis de fleur de lavande fraîche ont été utilisés, issus de fleurs récoltées début juillet 2013 à Hofigal S.A. à Bucarest, et ont été dosés dans des échantillons de 50 g.

La cellulase (Carezyme Premium 5000T) a été achetée à Novozyme, Danemark. De l'hydrogénophosphate de sodium 2-hydraté (Na2HPO4 • 2H2O) a été obtenu auprès de Merck et de l'acide citrique a été acheté chez Aldrich.

2.2. Prétraitement enzymatique

Des fleurs de lavande (50 g) ont été mélangées avec 500 ml de solution de prétraitement (une solution tampon contenant des solutions de Na2HP04 • 2H2O 0,2 M et 0,1 M dans différentes proportions) afin de maintenir le pH (2,6, 4,6 et 6,6) pendant le prétraitement enzymatique. La cellulase (0,1, 0,2 et 0,3 g de Carezyme Premium 5000T) a été dissoute dans 200 ml de solution tampon et 300 ml d'eau ultrapure ont été ajoutés. Les mélanges ont été agités dans un récipient ouvert pendant 1 h à la température souhaitée (40, 50 et 60 ° C), puis soumis à une hydrodistillation assistée par micro-ondes (MWHD) pour l'extraction d'huile essentielle. Les échantillons de contrôle sans aucun traitement ont été directement soumis à MWHD.

2.3. Appareil MWHD et procédure

Les huiles essentielles ont été extraites par hydrodistillation assistée par micro-ondes à l'aide d'un réacteur à micro-ondes multimode (Plazmatronika, Pologne). L'hydrodistillation (HD) a été réalisée en faisant barboter simultanément de l'azote gazeux à 5 L h-1 pour éviter l'oxydation des composants. Pendant les expériences, le temps, la température, la pression et la puissance ont été contrôlés via un pupitre de commande. La vapeur produite dans le réacteur portant l'huile essentielle de lavande a été dirigée vers un piège Neo Clevenger modifié avec un tube gradué de 5 ml. Les huiles séparées ont été conservées à 4 ° C et analysées par GC-MS. La Fig. 1 présente un schéma de principe de l'appareil MWHD utilisé pour l'extraction d'huile essentielle.

2.4. Méthodes de détermination

Les composés extraits ont ensuite été analysés par GC-MS. Les analyses ont été effectuées à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse Focus GC de Thermo Electron Corporation avec une colonne Macrogol 20 000 R (épaisseur du film 0,25 µm); l = 60 m; Ø = 0,25 mm. La phase mobile utilisée était de l'hélium avec un débit de 1,5 mL min-1, alors que le volume d'injection de l'échantillon était de 0,2 μL. Un spectromètre de masse DSQII de Thermo Electron Corporation a été utilisé pour la détection. L'identification des échantillons analysés par chromatographie en phase gazeuse a été réalisée en comparant les pics spectraux échantillonnés aux spectres d'une base de données Wiley. Les fleurs de lavande ont été examinées au microscope électronique à balayage haute résolution (HRSEM), FEI Inspect F 50 (pistolet à émission de champ). Une tension de 5 kV a été utilisée et les surfaces de rupture ont été examinées après l'application d'un revêtement par éclaboussures d'or.

I. Calinescu et al.

Tableau 1.

Variables du processus de prétraitement, point central, intervalle de variation et niveaux considérés.

Variables indépendantes)

Niveaux de variation: sans dimension (D) et naturel (N)

Intervalle de variation

Notation

N

N

N

Quantité d'enzyme, mg g-1 de biomasse

-1

2

0

4

+1

6

2

x1

pH

-1

2.6

0

4.6

+1

6.6

2

x2

-1

40

0

50

+1

60

dix

x3

Température, C o

Tableau 2.

Matrice expérimentale et valeurs obtenues pour le rendement en huile essentielle.

Nombre d'essais

Combinaisons de niveau de facteur x0

x1

x2

x3

1

1

-1

-1

-1

2

1

1

-1

-1

3

1

-1

1

-1

4

1

1

1

5

1

-1

6

1

7 8

x1x2

Réponse, Y Rendement en huile essentielle

x1x3

x2x3

x1x2x3

1

1

1

-1

21.684

-1

-1

1

1

22.54

-1

1

-1

1

23.678

-1

1

-1

-1

-1

20.202

-1

1

1

-1

-1

1

21,5

1

-1

1

-1

1

-1

-1

20.162

1

-1

1

1

-1

-1

1

-1

21.402

1

1

1

1

1

1

1

1

21.324

9

1

0

0

0

0

0

0

0

19.942

dix

1

0

0

0

0

0

0

0

20.762

11

1

0

0

0

0

0

0

0

20.2

12

1

0

0

0

0

0

0

0

20.4

3. Résultats et discussion 3.1. Plan expérimental et analyse statistique Un plan d'expériences à 23 facteurs, associé à des méthodes statistiques d'analyse de données, a été utilisé pour optimiser le traitement préalable enzymatique de la lavande avant d'obtenir l'huile essentielle par hydrodistillation assistée par micro-ondes. Dans cet essai, huit expériences et quatre réplicats au point central ont été utilisés pour obtenir le modèle polynomial: Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3

Figure 1. Hydrodistillation assistée par micro-ondes aparatuss.

(1)

Le critère d'optimisation sera la quantité d'huile essentielle obtenue (mg d'huile par plante). Les variables du processus de prétraitement sont: la quantité d'enzyme, le pH et la température. Les expériences préliminaires et les données de la littérature ont conduit à la sélection du point central et de l’intervalle de variation de ces variables

Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller)

Tableau 3.

Coefficients du modèle polynomial.

b0 21.14967

Tableau 4

b1

b2

b3

b12

b13

b23

b123

-0.5045

0,09

-0,4645

-0,384

0,1505

0,176

0,699

Variances et facteurs F associés à chaque terme du modèle polynomial.

S2b0 466.0663

S2b1

S2b2

S2b3

S2b12

S2b13

S2b23

S2b123

2.036162

0,0648

1,726082

1,179648

0,181202

0,247808

3.908808

S2rez = 0.119635 F calculé

Un niveau de confiance

F tabulé

17.01983

0,541649

14.42794

9.860419

1,514628

2.071373

32.67287

Oui

Oui

Non

Oui

Oui

Non

Non

Oui

90%

5.54

Oui

Oui

Non

Oui

Non

Non

Non

Oui

95%

10.1

Oui

Non

Non

Non

Non

Non

Non

Non

99%

34,1

3895.747

(voir tableau 1). La matrice expérimentale aura la forme présentée dans le tableau 2. Le vecteur b du modèle linéaire proposé peut être calculé avec la relation suivante [13]: b = (XT * X) -1 * (XT * Y)

(2)

ce qui dans le cas d'une matrice orthogonale expérimentale (c'est-à-dire que la matrice XT * X produite n'a que des éléments diagonaux autres que zéro) conduit aux relations suivantes:

(6)

Le test de deux variances fait partie d'une distribution F, F étant défini comme suit:

(7)

où F correspond à la distribution F avec n1-1 et n2-1 degrés de liberté; Les valeurs F tabulées [12] correspondent à 1 degré x0 j ⋅ y j j = 1 (3) de liberté pour le numérateur et 3 degrés de liberté b0 =, k = 23 = 8 k pour le dénominateur, valent 5,54; 10,1 et 34,1 pour les niveaux de confiance de 90%, 95% et 99% respectivement. k Les variances correspondant à chaque terme du modèle polynomial xij yj ainsi que du facteur F calculé j = 1 3 bi =, k = 2 = 8 (4) sont présentées dans le tableau 4. k Pour les 90%, Avec les niveaux de confiance de 95% et 99%, les coefficients qui peuvent être retenus en appliquant ces relations (réactions 3 et 4) sont ceux pour lesquels les valeurs présentées dans le tableau 3 sont obtenues pour la valeur calculée du facteur F supérieure aux coefficients tabulés de le modèle polynomial. Valeurs F (voir tableau 4). Nous testons la signification de chaque coefficient. Nous obtenons ainsi les modèles suivants: nécessaire. À cette fin, la variance des données obtenues determined Pour un niveau de confiance de 90% au point central (S2rez) doit être déterminée. Il est Y = 21.14967 – 0.5045×1 considéré que cette dispersion est due à des erreurs aléatoires. – 0.4645×3 – 0.384x1x2 + 0.699x1x2x3 (8) Les variances générées par chaque terme du modèle polynomial  Pour un niveau de confiance de 95% proposé sont déterminées via les relations Y = 21.14967 – 0.5045×1 – 0.4645×3 + 0.699x1x2x3 (9) [13]: k Le test d'adéquation est ensuite effectué afin de (y j) 2 confirmer que le modèle choisi (avec un niveau de confiance de 95% j = 1 (5)) et que les valeurs de ses coefficients sont corrects. Pour Sb20 = k qui finissent, les termes suivants sont déterminés: k

Σ

Σ

Σ

I. Calinescu et al.

^

^

_

y y y y j y j y − j y

yj-

21.420

0,122

0,264

-0,142

22.540

21.809

0,978

0,731

0,247

23.678

22.818

2.116

0,860

1,256

4

20.202

20.411

-1,360

-0.209

-1.151

5

21.500

21.889

-0,062

-0,389

0,327

6

20.162

19.482

-1.400

0,680

-2,080

7

21.402

20.491

-0,160

0,911

-1,071

8

21.324

20.880

-0,238

0,444

-0,682

yj

1

21.684

2 3

1,0

Un modèle est d'autant meilleur que SPreg est grand par rapport à SPrez alors que la valeur du coefficient de corrélation est plus proche de 1. Pour l'exemple ci-dessus, la détermination du coefficient de corrélation R est présentée dans le tableau 5. Le coefficient de corrélation a une très bonne valeur: R2 = 0.966119 En outre, une procédure est développée afin d'explorer le domaine expérimental en dehors des limites établies via le programme factoriel. Nous prendrons en compte le modèle mathématique avec un niveau de confiance de 95%. La procédure suivante est suivie [16]: – la position optimale sur les coordonnées avec la plus grande valeur de pente est établie; – le placement des autres coordonnées est calculé par rapport au rapport des pentes; – les coordonnées du nouveau point de test sont déterminées; – Les valeurs théoriques (à partir du modèle) et pratiques sont déterminées pour un nouveau point de test; – Si la tendance donnée par la valeur pratique est la même que la tendance de la valeur théorique, un nouveau point peut être calculé sur la direction de la pente maximale si, par exemple, l'exploration ne se termine pas ou si l'expérience factorielle est répétée à partir de le meilleur point de valeur précédent; par rapport à la première expérience factorielle, on utilisera des intervalles de variation beaucoup plus petits, ainsi qu'une équation de modèle de second ordre. Dans le tableau 6 et la figure 2, les valeurs des points expérimentaux le long de la direction optimale établie par le programme factoriel sont présentées. Aux points d’essai 1, 2, 3 et 4, des déterminations expérimentales ont été entreprises. Les valeurs obtenues démontrent que le choix

0.5

j

Spam

SPrez

SPreg

9,3445

3.0303

9,0279

0.0

21h15 20,3

22,2 22,3 22,5 22,6 22,9 24,5 23,4 22,5

-0,5 -1,0 -1,5

1,0

0.5

-2-.20.0

-1 .5

0.0

-0. 5

-dix

Enz ime

-0 .5

-1. 0

-1,5

1. 0 Figure 2.

pH

Température

(dix)

j

Re al va lu es

où: y – est la moyenne de toutes les observations expérimentales (yj) yˆ – sont les valeurs y résultantes calculées avec le modèle j obtenu. Le coefficient de corrélation R peut être calculé à l'aide de l'Eq. dix.

_

y j y− yy

y ^ j

yj

Exp no.

valeurs

Somme des écarts carrés de la régression moins le SPreg moyen

0. 5

Spam

Somme des déviations au carré des observations moins la régression SPrez

Détermination du coefficient de corrélation, pour le modèle avec un niveau de confiance de 95%.

Le re tic al

Somme des écarts carrés des observations moins la moyenne

Tableau 5

+

0. 0

=

-2. 0

Exploration du domaine expérimental en dehors du domaine initial de la variation des variables. Points expérimentaux et valeurs théoriques et pratiques du rendement en huile essentielle.

la direction est correcte. Cette direction peut être suivie jusqu'au point 3, mais cette nouvelle direction ne conduit pas à une amélioration des résultats. Le meilleur rendement pour l'extraction dans l'huile essentielle a été obtenu dans des conditions de prétraitement douces: une petite quantité d'enzyme (1 mg g-1) et une température de seulement 37 ° C. Ces paramètres sont compatibles avec la faible épaisseur des parois des cellules qui incorporent l'huile essentielle.

3.2 Composition des huiles essentielles de lavande

L'huile essentielle de lavande obtenue par MWHD dans différentes conditions a été analysée par GC-MS afin de déterminer la composition chimique. Les données obtenues à la suite de cette analyse sont présentées au tableau 7.

Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller)

Tableau 6

Exploration du domaine expérimental en dehors de l'expérience factorielle initiale. Variables indépendantes Quantité d'enzyme

pH

Température

Niveau de base (point central)

Zj0

4

4.6

50

Unité de variation

∆zj

2

2

dix

Pente sans dimension

bj

-0.5045

0,09

-0,4645

Do1

Do2

Do3

Doi / Domax

-1.00

0,18

-0,92

2

4,96

40.8

Placement optimal sans dimension (Do)

-1,2

0,216

-1.104

Point de test 2 (naturel)

1,6

5.032

38,96

Placement optimal sans dimension (Do)

-1,50

0,27

-1,38

Point de test 3 (naturel)

1,00

5.14

36.19

Placement optimal sans dimension (Do)

-1,75

0,315

-1,61

Point de test 4 (naturel)

0.5

5.23

33,9

Placement optimal sans dimension (Do) Point de test 1 (naturel)

Critère d'optimisation (rendement en huile essentielle) Valeur calculée

Valeur déterminée

22.2

22.3

22,5

22,6

22,94

24,5

23.4

21.3

Point de test 2

Point de test 3

Figure 3. Images au MEB des fleurs de lavande après l'extraction de leur huile essentielle: après MWHD, sans prétraitement enzymatique (A) et après

MWHD, avec prétraitement enzymatique (B).

Les huiles de lavande analysées présentent une composition relativement similaire, que les plantes aient été prétraitées par voie enzymatique ou n’aient pas subi de MWHD, ou que l’huile essentielle ait été obtenue par HD chauffée de manière conventionnelle. Si nous analysons la teneur en linalol et en acétate de linalyle, nous notons que la MWHD assure une teneur plus élevée en ces deux composés par rapport à la HD conventionnelle seule, 71,7% contre 67,7%. De même, l’utilisation du prétraitement enzymatique se traduit par une concentration encore plus élevée

concentration moyenne en linalol + acétate de linalyle de 73,37%. Cela s'explique peut-être par le fait que l'irradiation par micro-ondes accélère le processus d'extraction sans entraîner de modifications considérables de la composition en huiles essentielles, ce qui est conforme aux données rapportées dans la littérature. [13]. L'utilisation d'enzymes raccourcit le temps nécessaire pour libérer les huiles essentielles de la plante, ce qui explique l'augmentation de la concentration en linalol et acétate de linalyle.

I. Calinescu et al.

Tableau 7

Composition chimique des huiles de lavande obtenues par MWHD.

Composé

N ° CAS.

Temps de rétention, min

Concentrations,%

1

2

3

4

5

6

7

8

Point central

Expérience factorielle

MWHD sans enzyme

HD conventionnel

Myrcène

123-35-3

9,28

0.6

0,58

0,63

0,71

Cinéole (Eucalyptol)

470-82-6

11.24

0,91

0.95

1,06

0,85

1.04

0,98

0,99

0,83

0,73

1,33

2,55

Pinene

80-56-8

13.47

5,42

5,47

5,35

4.34

4,71

5.15

5.13

5.14

4,27

4,84

6,63

Δ-3-Carene

13466-78-9

14.16

2,41

3.04

2,85

2,18

2,5

2,88

2.6

2,42

2.04

2,55

2,17

Acétate d'octenol

37366-04-4

18,98

1,03

0,87

0,97

0,81

0,91

0,9

0,86

0,87

0,87

0,97

0,74

Linalol

78-70-6

23.82

42,31

43,27

40.67

43,9

42,75

42.52

43.09

44,75

42,56

38,55

33,62

Acétate de linalyle

115-95-7

24.02

27,76

27.82

32.18

30.84

33,31

30,7

31.82

29.26

33,98

33.16

34.11

Caryophylène

87-44-5

24,67

2,77

2.24

3.23

2,74

2,27

2,19

2,32

2.12

2,67

2,9

4,33

Terpinène-4-ol

562-74-3

24,92

4,31

3,71

3.02

3,25

3.13

3,38

3.17

3,28

3.23

3.01

2,07

Acétate de Lavandulyl

25905-14-0

25.15

1.11

0,93

1,01

0,88

1,05

1

0,9

0,86

0.95

1,13

3,48

β-farnésène

18794-84-8

26,6

0,63

2,42

507-70-0

27,1

0,96

0,83

0,89

0,83

0,83

0,86

0,85

0,73

0,75

0,98

Bornéol Terpinéol

8000-41-7

27.2

5.09

5.05

3,79

4.1

3,5

4.06

3,54

4.16

3,31

4,38

3.18

Germacrene

28387-44-2

27,36

0,59

0,89

Acétate de géranyle

105-87-3

27,85

0,91

0,91

0,84

0,92

0,64

0,78

0,71

0,86

0,73

1,07

Lavandulol

1845-51-8

28,53

1,71

1,66

1,65

1,77

1,15

1,45

1,36

1,67

1,32

1,91

1,20

Géraniol

106-24-1

29.44

0,78

0,77

0,61

1,01

Nerol

106-25-2

30,47

2,51

2,49

1,65

1,81

1,66

1,92

1,41

1,76

1,37

1,79

Oxyde de caryophyllène

1139-30-6

33.06

0,84

0.8

0,56

0,7

0,64

0,58

0,85

70.07

71.09

72.85

74,74

76.06

73.22

74,91

74.01

76,54

71,71

67,73

Linalol + acétate de linalyle

3.3. Analyse SEM

Dans la lavande, les cellules sphériques contenant de l'huile essentielle sont situées à la surface extérieure du calice et sont appelées trichomes glandulaires (poils). Chaque cellule contenant une huile essentielle peut différer par les composés qu'elle sécrète et par la manière dont elle les sécrète, l'huile essentielle extraite de L. angustifolia étant la somme moyenne des cellules individuelles contenant de l'huile essentielle de la plante. [14]. À la suite du processus d'extraction, les calices de fleur de lavande subissent diverses modifications physiques, par exemple la réduction de volume de tous les trichomes suite à la perte d'huile essentielle (Fig. 3A). Dans le cas de la lavande ayant subi un prétraitement enzymatique, après le MWHD, les trichomes glandulaires ont une apparence différente. Dans ce cas, après l'extraction de l'huile essentielle, les trichomes apparaissent comme des bouts de cuticule (Fig. 3B). Cela peut s'expliquer par la rupture

de la cuticule extérieure (membrane) des trichomes par hydrolyse sous l'action des cellulases et en raison de la génération de pressions internes plus élevées résultant de l'irradiation par micro-ondes. Ainsi, les résultats confirment qu'en présence de quantités adéquates d'enzyme, le rendement d'extraction en huile essentielle augmente (voir tableau 2).

4. Conclusions Le processus d'obtention d'huile essentielle de fleurs de lavande à l'aide d'une hydrodistillation assistée par micro-ondes et d'un prétraitement enzymatique a été étudié. Une extraction plus rapide a été réalisée sur des échantillons irradiés au micro-ondes prétraités de manière enzymatique, avec par conséquent moins de chances d'oxydation et moins de temps passé aux températures d'extraction pour les composés volatils présents dans l'huile essentielle obtenue.

Extraction assistée par micro-ondes des huiles essentielles de lavande prétraitée par voie enzymatique (Lavandula angustifolia Miller)

Les effets du prétraitement enzymatique et l’influence des principales variables (concentration d’enzyme, température et pH) sur les performances de l’extraction assistée par micro-ondes ont été étudiés. Un traitement préalable avec des enzymes peut entraîner une légère augmentation du rendement en huile essentielle s'il est effectué dans des conditions appropriées. Ces conditions ont été établies en utilisant un type de programme expérimental à 23 facteurs afin d'étudier l'influence des paramètres de prétraitement enzymatique sur le rendement en huile essentielle de fleurs de lavande. Les coefficients du modèle polynomial obtenu ont été testés par le test F. Ainsi, il a été observé que, pour le prétraitement, la quantité d’enzyme et la température étaient particulièrement importantes (influences directes), ainsi que le pH par une durée d’interaction. L'adéquation du modèle a été déterminée en obtenant un coefficient de corrélation avec une très bonne valeur. Le modèle a ensuite été utilisé pour déterminer la pente maximale. En utilisant cette direction, de nouveaux points expérimentaux ont été déterminés et testés. Les conditions de prétraitement ont été déterminées pour le rendement le plus élevé en huile essentielle, en comparant le point central initial de l'expérience avec le meilleur point expérimental obtenu dans l'expérience factorielle.

Les meilleures conditions de prétraitement se sont avérées être une quantité réduite d’enzyme (1 mg g-1 de plante) et une température réduite (37 ° C). Dans ces conditions, le rendement en huile essentielle augmente d’environ 15% par rapport aux conditions initiales (à partir du centre de l’expérience factorielle) et d’environ 25% par rapport aux conditions d’extraction classiques (hydrodistillation conventionnelle). L'influence du prétraitement enzymatique devrait être plus évidente dans le matériel végétal où les huiles essentielles sont moins localisées superficiellement et plus difficiles à distiller de manière conventionnelle. Afin d'étudier les différences entre les processus d'extraction (avec ou sans traitement enzymatique) et les modifications microscopiques des matériaux, une analyse au microscope électronique à balayage (MEB) a été réalisée. De plus, les compositions chimiques des huiles extraites ont été analysées par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Les analyses par GC-MS des échantillons d'huiles essentielles obtenues à partir de plantes exposées à différentes conditions de prétraitement montrent une composition relativement similaire. La teneur précieuse en linalol + acétate de linalyle augmente dans l’ordre suivant: HD conventionnel

Références [1] G. Radoias, A. Bosilcov, I. Bātiu, Les substances odoriférantes naturelles dans la parfumerie moderne (Casa Cărții de tiință, Cluj-Napoca Roumanie, 2005) (en roumain) [2] V. Istudor, L.E. Duțu, Pharmacognosie, Phytochimie, Phytothérapie (Editura Medicală, Bucarest, Roumanie, 2001) Vol. II (en roumain) [3] C. Pārvu, L'univers des plantes, 4ème édition (Editura ASAB, Bucarest, Roumanie, 2006) (en roumain) [4] The Merck Index, 14ème édition (Merck & Co. Inc., Whitehouse Station, NJ, États-Unis, 2006) [5] C. Ulbricht, E. Seamon (Eds.), Natural Standard Herbal Pharmacotherapy: Une approche fondée sur des preuves (Mosby Inc., une filiale d'Elsevier Inc., St. Lois, MO, États-Unis, 2010) [6] F. Chemat, G.C. Cravotto, Extraction assistée par micro-ondes pour composés bioactifs (Springer Science + Business Media, New York, 2013) [7] F. Chemat, M. E. Lucchesi, J. Smadja, L. Favretto, G. Colnaghi, F. Visinoni, Anal. Chim. Acta 555, 1, 157 (2006) [8] H.B. Sowbhagya, K.T. Purnima, S.P. Florence, A.G. Appu Rao, P. Srinivas, Food Chem. 113, 1234 (2009)

[9] H.B. Sowbhagya, P. Srinivas, N. Krishnamurthy, Food Chem. 120, 230 (2010) [10] H.B. Sowbhagya, P. Srinivas, K.T. Purnima, N. Krishnamurthy, Food Chem. 127, 1856 (2011) [11] K. Hosnia, I. Hassen, H. Chaâbane, M. Jemli, S. Dallali, H. Sebei, H. Casabianca, Ind. Crops. Prod. 47, 291 (2013) [12] Z.R. Lazic, conception d'expériences en génie chimique (WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2004) ISBN: 3-527-31142-4 [13] R. Mihail, Introduction à la stratégie expérimentale, avec applications de la technologie chimique (éd. Stiintifica si enciclopedica, Bucarest, 1976) (en roumain) [14] A. Farhata, C. Giniesb, M. Romdhanea, F. Chemat, J. Chromatogr. A, 1216, 5077 (2009) [15] K.H.C Bașer, G. Buchbauer, Manuel sur les huiles essentielles: science, technologie et applications (CRC Press, Boca Raton, FL, États-Unis, 2010) [16] G.Oehlert, Un premier cours de conception et d'analyse d'expériences (W.H. Freeman, NY, 2010) ISBN 0-7167-3510-5

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