OMM01
Principe de la séparation
Le principe de la chromatographie sur Sephadex repose sur la séparation des molécules selon leur taille, c’est-à-dire leur poids moléculaire. Les substances organiques contenues dans l’extrait sont éluées à l’aide d’un solvant organique selon un phénomène de tamisage moléculaire : les plus petites pénètrent dans les pores de la phase stationnaire, et de cefait, sont éluées tardivement, tandis que les plus grosses sont « exclues » du gel, et elles sontainsi éluées les premières.
Une vue agrandie au niveau d’une bille est donnée à la figure 17, et les trajectoires respectives des molécules à travers le gel sont symbolisées à la figure 18.
Structure du gel
Le gel se présente sous la forme d’une structure poreuse dont le réseau est constitué par un polymère hydrophile. La porosité du gel dépend du degré de réticulation du polymère.
La taille des pores est un paramètre qui donne la limite d’exclusion des molécules ; les molécules dont la taille est supérieure au diamètre des pores ne pénètrent pas dans le gel.
Le gel est obtenu par hydratation du polymère qui se présente initialement sous forme d’une poudre anhydre ; celle-ci gonfle par absorption de solvant.
La structure du Sephadex LH 20 est donné en exemple à la figure 19 ; c’est undextranhydoxypropylé et réticulé, avec des caractéristiques hydrophile et lipophile. Il gonfledans l’eau et dans les solvants organiques; le diamètre moyen des billes sèches est de 18- 111µm et devient 27-163µm dans le méthanol.
CHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE
Principe
La chromatographie sur couche mince (CCM) est une technique qui permet de visualiser le degré de complexité d’un mélange par une séparation qui repose principalement sur des phénomènes d’adsorption : la phase mobile progresse le long d’une phase stationnaire fixée sur un support de surface plane en entraînant les composants de l’échantillon. Les substances migrent à une vitesse qui dépend de leur nature et de celle du solvant.
Les caractéristiques du dispositif expérimental
La phase mobile est un solvant pur ou un mélange de solvants dans des proportions qui déterminent sa polarité. Elle est introduite dans une cuve maintenue fermée pendant l’opération de chromatographie (figure 20). Quelques exemples de solvants couramment utilisés sont donnés dans le tableau 5 en parallèle avec la polarité relative des principales familles de molécules organiques [73].
Le développement de la plaque consiste à placer celle-ci verticalement dans la cuve de façon à faire migrer le solvant par capillarité le long de la plaque jusqu’à atteindre un niveau près du bord supérieur de la plaque. C’est la méthode la plus courante, et elle est désignée par « chromatographie ascendante ».
La révélation des constituants séparés se fait à l’œil nu pour les composés colorés, sinon il sera nécessaire de rendre les taches visibles par des procédés de révélation : radiations UV et révélateurs chimiques. L’expression des résultats consiste à attribuer à chaque constituant séparé une valeur caractéristique appelée rapport frontal ou rétention frontale (Rf) calculée selon l’expression ci-après, où X et Y sont comme indiqués à la figure 21.
GENERALITES SUR LES HUILES ESSENTIELLES
DEFINITION
Les huiles essentielles (HE) sont les composés volatils et odorants contenus dans divers organes des plantes : fleurs, feuilles, tiges, écorces, bois, brindilles, racines et des rhizomes.
SOURCES DES HUILES ESSENTIELLES
Les HE se rencontrent dans tout le règne végétal. Cependant elles sont particulièrement abondantes chez certaines familles : Conifères, Rutacées, Ombellifères, Myrtacées, Lamiacées, Pipéracées, Géraniacées, Cupressacées, Lauracées,… Les HE sont élaborées au sein du cytoplasme de certaines cellules sécrétrices qui se trouvent dans différentes parties de la plante : fleur (jasmin, rose, bergamotier,…), feuille (thym, eucalyptus, …), écorce (cannelle,…), tige (citronnelle,…), rhizome ou racine (vétiver, gingembre,…), bulbe (oignon,…), bois (camphrier, santal,…), graine (muscade, aneth,…), fruit (poivre, orange, citron,…). La composition chimique d’une huile peut varier d’un organe à l’autre.
Leur synthèse et leur accumulation 76 s’effectuent : soit au sein des cellules sécrétrices incluses dans l’épiderme (Lauracées,Zingibéracées), ou à l’extrémité des poils (Labiées) soit dans les poches sécrétrices schizogènes (Myrtacées) ou schizolysigènes(Rutacées, Bursenacées), formées par les cellules modifiées soit dans des canaux sécréteurs, obtenus par allongement des poches sécrétrices(Térébinthacées, Ombellifères).
.CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES ET ORGANOLEPTIQUES DES HE
C’est un ensemble de données qui permet d’avoir une première appréciation de la qualité d’une HE.
Caractéristiques organoleptiques : aspect, couleur, odeur, saveur
Une HE est un produit liquide, odorant, rarement visqueux à la température ambiante, et ne solidifie pas au froid. Elle est volatile, et c’est cette propriété qui le diffère des huiles fixes et des huiles grasses; en effet, une HE ne contient pas de corps gras. Le caractère volatile de l’HE lui confère un caractère odorant, et permet son entraînement à la vapeur. Les HE sont diversement colorées, et sa couleur peut s’altérer quand l’HE s’oxyde; il convient ainsi de la conserver à l’abri de la lumière et de l’air.
Caractéristiques physiques : densité, indice de réfraction, pouvoir rotatoire, miscibilité à l’eau, solubilité à l’alcool
Les HE sont riches en constituants qui leur confèrent un indice de réfraction élevé, et parfois le pouvoir de dévier la lumière polarisée (pouvoir rotatoire). Elles sont non miscibles à l’eau, et sont souvent légères par rapport à l’eau, ce qui permet leur séparation dans l’essencier couplé à l’alambic. Elles sont solubles dans l’alcool, surtout les alcools à titre élevé, et dans des solvants organiques. Certains sont solubles dans les huiles végétales.
Caractéristiques chimiques : indice d’acide, indice d’ester, indice de carbonyle, teneur en alcool, teneur en phénols.
Les valeurs expérimentales doivent être conformes aux normes AFNOR pourgarantir la qualité de l’HE sur le marché international.
CONSTITUANTS CLASSIQUES DES HUILES ESSENTIELLES
La composition chimique d’une HE peut être complexe, avec une dizaine, voire une centaine de constituants qui peuvent être classés globalement en deux catégories : les composés terpéniques et les composés aromatiques [77].
Les composés terpéniques
Les terpènes sont formés par l’assemblage de plusieurs unités isopréniques. Ce sont les composés majoritaires dans la plupart des HE. Celles-ci contiennent principalement des monoterpènes (10 atomes de carbone), des sesquiterpènes (15 atomes de carbone) et plus rarement des diterpènes (20 atomes de carbone). De poids moléculaire peu élevé, toutes ces substances sont les plus volatiles du groupe des terpénoïdes. Les terpènes sont présents sousforme d’hydrocarbures ou de dérivés oxygénés (alcools, cétones, phénols,…) qui peuvent êtreacycliques (myrcène, farnésol), monocycliques (limonène, bisabolène) ou bicycliques (- pinène, α-cadinène). Ces structures données en exemples sont présentées aux figures 23 et 24.
Les composés aromatiques
Les dérivés aromatiques et les dérivés du phénylpropane (C6-C3) sont beaucoup moins fréquents que les terpénoides dans les HE. Cette classe comporte des composés odorants bien connus comme la vanilline, l’eugénol et le trans-anéthol. Les composés aromatiques sont prédominants dans les HE de girofle, persil, anis, fenouil…
Une fonctionnalisation typique des composés aromatiques d’HE est la cétalisation au niveau du noyau benzénique comme dans la molécule d’apiole, constituant de l’HE de persil. Quelques structures sont données à la figure 25.
VARIABILITE DES HUILES ESSENTIELLES
Les plantes appartenant à une même espèce ne donnent pas toujours des HE de même composition chimique. En effet, la composition chimique d’une HE peut varier considérablement, car elle dépend de divers facteurs :
Organe de la plante : il est connu, par exemple que les racines, l’écorce et les feuilles du cannelier de Ceylan produisent trois HE différentes. Saison de récolte, le mode de récolte et le stockage du végétal : les constituants des HE sont instables et peuvent subir des modifications selon la période et le mode de collecte, et aussi lorsque les conditions de stockage ne sont pas appropriées.
Facteurs écologiques : climat, ensoleillement, humidité, longueur du jour, densité de plantation, nature du sol, utilisation d’engrais, luminosité agissent sur la synthèse aromatique : par exemple, au bord de la mer, l’infrarouge prédomine, tandis qu’en altitude, c’est l’ultraviolet qui est abondant.
Races chimiques ou chémotypes : auparavant, des termes comme variétés chimiques ou formes physiologiques ont été utilisés pour désigner des plantes d’une même espèce qui présentent les mêmes caractères physiologiques, mais fournissent des HE différentes. Ces termes sont aujourd’hui remplacés par la désignation chémotypes qui constituent à l’intérieur de l’espèce des races chimiques possédant chacune un équipement enzymatique particulier, déterminé génétiquement, et qui oriente la biosynthèse vers la formation préférentielle d’un constituant. L’exemple classique est le thym avec 7 races chimiques.
Cycle végétatif : la qualité d’une HE peut varier au cours du développement du végétal.
Procédé d’obtention de l’HE: l’HE commerciale peut être différente de l’essence contenue dans les organes sécréteurs de la plante ; de même, une HE obtenue par hydrodistillation sera rarement identique à celle issue d’une extraction par solvants volatils.
Ceci découle de la labilité et de la réactivité importante des molécules constitutives de ces mélanges naturels qui sont aisément isomérisées, racémisées, réarrangées, oxydées,… Par exemple, le caryophyllène présent dans l’HE hydrodistillée de girofle n’existe pas dans laconcrète obtenue par extraction par solvant [78][79].
UTILISATIONS DES HUILES ESSENTIELLES
Les HE sont utilisées dans de nombreux domaines.
IV.6.1 Agro-alimentaire : elles jouent le rôle de condiment, d’aromatisant ou d’antioxydant dans les aliments.
IV.6.2 Cosmétique : elles sont très recherchées pour leurs odeurs et pour leurs propriétés anti-oxydantes.
IV.6.3 Thérapeutique : une HE contient de nombreuses molécules chimiques différentes et complémentaires, voire antagonistes dans leurs actions biologiques. Cesmolécules déterminent les effets sur notre équilibre vital et nos diverses fonctions organiques.
Les HE sont connues depuis longtemps pour avoir de nombreuses vertus curatives.
L’utilisation des HE à des fins thérapeutiques est désignée par le terme « aromathérapie ».
Quelques vertus thérapeutiques et pharmacologiques bien connues des HE sont rappelées ciaprès:
Effets antimicrobiens
Certaines HE neutralisent facilement les germes bactériens. Les molécules aromatiques qui agissent dans ce sens sont surtout les phénols et les monoterpénols.
Effet antiviraux
Les HE peuvent détruire les agents pathogènes de type viral, et sont préconisées pour soigner toutes les affections virales, telles que la grippe, l’herpès, le SIDA, la poliomyélite.
Elles parviennent à chasser les déchets accumulés dans le corps et qui n’ont pu être évacués par les voies naturelles d’élimination, tout en respectant la flore. Elles renforcent également les défenses immunitaires du corps. Les molécules actives sont les phénols et les monoterpénols.
Citons en exemples les HE de Clou de girofle, de Laurier noble, d’Origan, de Sarriette des montagnes.
Effets antiparasitaires
Les HE à phénols comme l’HE de Clous de girofle ont une action puissante sur les parasites.
Effets antiseptiques
Par leur action désinfectante, les HE telles que Romarin, Eucalyptus, Géranium réduisent le développement des germes pathogènes.
Effets anti-inflammatoires
Les HE anti-inflammatoires stimulent les mécanismes de défense naturelle à réagir tout en activant les propriétés immunomodulantes. Elles aident ainsi le corps en le soutenant lors de tout processus inflammatoire même sous-jacent. Les HE de Géranium, de Basilic, de Cumin, de Gingembre, de Menthe poivrée sont efficaces.
Effets antispasmodiques
Selon le dosage, les HE antispasmodiques auront, soit une action sédative, soit une action tonifiante. Exemple : HE de Cannelle, de Badiane, de Basilic, d’Estragon, de Fenouil, de Persil, de Sauge sclarée.
Effets analgésiques, antalgiques, anesthésiques
Les HE agissent très bien sur tous les types de douleur. Elles apaisent les irritations, calment les spasmes et les démangeaisons. Elles diminuent la sensibilité d’une zone ayant subi un choc ou un traumatisme, tout en soulageant la souffrance. Exemples : HE de Clous degirofle, de Basilic, de Gingembre, de Ravintsara, de Katrafay.
Effets anticancéreux
Les HE agissent à titre préventif et curatif. Il est bien connu que certains aliments comme l’ail ou le curcuma sont de bonnes sources d’agents anticancéreux. L’HE d’ail contient des composés sulfurés reconnus pour leur effet préventif sur le cancer. Il existe d’autres composés volatils qui ont montré une activité cytotoxique sur diverses lignées cellulaires cancéreuses (gliomes, cancer du côlon, du poumon, du foie, du sein, etc.). L’HE de sapin baumier et un de ses composés, l’α-humulène, ont montré une activité anticancéreuse significative sur plusieurs lignées cellulaires, tout en ayant une faible toxicité envers les cellules saines.
Les HE d’anis ou de badiane ont une bonne activité.
METHODES D’OBTENTION DES HUILES ESSENTIELLES
Il existe plusieurs méthodes d’extraction des essences de plantes aromatiques : l’entraînement à la vapeur, l’extraction par solvant volatil, des procédés mécaniques tels que l’enfleurage, l’expression,…Ces méthodes ne présentent pas la même importance au regard de leur exploitation industrielle. En effet, la méthode la mieux adaptée est fonction de la nature de la matière végétale à traiter, des caractéristiques physico-chimiques de l’essence à extraire et de l’usage que l’on souhaite faire de l’extrait, usage en alimentaire ou en cosmétique, par exemple.
Expression à froid
Cette méthode consiste à presser les agrumes comme le citron, l’orange, la pamplemousse, la bergamote, la mandarine…, pour que les poches de zestes frais libèrent leurs essences. L’essence est séparée par décantation ou centrifugation. Les produits ainsi obtenus par pression (ou expression) sont appelés « essences » et non pas HE car aucune modification biochimique n’a été effectuée. Aujourd’hui, certaines machines rompent les poches pardépression, et recueillent directement l’essence, ce qui évite les dégradations liées à l’action de l’eau. Les essences se conservent moins longtemps que les HE. La figure 26 correspond à une presse hydraulique.
Entraînement à la vapeur d’eau
Cette méthode, très utilisée industriellement, permet d’extraire de façon exhaustive les constituants aromatiques à partir de la matière première. Il s’agit d’une codistillation d’eau et des produits odorants volatils, ces derniers étant entraînés par des aérosols de vapeur d’eau avant leur propre point d’ébullition, ce qui permet de les recueillir intacts. En effet, le mélange hétéro azéotropique eau/composés organiques distille généralement à une température inférieure à 100°C.
Le principe de l’entraînement à la vapeur est simple : la vapeur fournie par une chaudière traverse de manière ascendante un lit de végétal à extraire, ce dernier n’étant pas immergé dans l’eau (figure 28). Les cellules éclatent et libèrent l’HE qui, par la suite, sera véhiculée vers le condenseur. Un essencier ou un vase florentin recueille les deux liquides eaux et huile qui sont dans la plupart des cas non miscibles, car les composés volatils ne se dissolvent que très partiellement dans l’eau. L’HE, dont la densité est souvent inférieure à celle de l’eau peut être séparée par décantation du distillat après refroidissement 8990.
Télécharger le document complet
