DETERMINATION DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DE L’HUILE ESSENTIELLE DES FEUILLES DE Melaleuca viridiflora (Myrtacées)

OBTENTION DES HUILES ESSENTIELLES

Les HE sont contenues dans les sommités fleuries (lavande), les feuilles (patchouli), les enveloppes des fruits (mandarine), les écorces (cannelle), les rameaux (oranger) et même les rhizomes de certaines plantes (vétiver). Plusieurs techniques sont indispensables pour la préparation d’extraits, à intérêts aromatiques, à partir des plantes aromatiques et médicinales. La distillation (entraînement à la vapeur d’eau) est l’une de ces techniques la plus ancienne et la plus courante.

Entraînement à la vapeur d’eau

L’entraînement à la vapeur d’eau est l’une des méthodes officielles pour l’obtention des huiles essentielles. A la différence de l’hydro distillation, cette technique ne met pas en contact direct l’eau et la matière végétale à traiter. De la vapeur d’eau fournie par une chaudière traverse la matière végétale située audessus d’une grille. Durant le passage de la vapeur à travers le matériel, les cellules éclatent et libèrent l’huile essentielle qui est vaporisée sous l’action de la chaleur pour former un mélange « eau + huile essentielle ». Le mélange est ensuite véhiculé vers le condenseur et l’essencier avant d’être séparé en une phase aqueuse et une phase organique : l’huile essentielle. L’absence de contact direct entre l’eau et la matière végétale, puis entre l’eau et les molécules aromatiques évite certains phénomènes d’hydrolyse ou de dégradation pouvant nuire à la qualité de l’huile.  L’hydrodiffusion L’hydrodiffusion est une variante de l’entraînement à la vapeur. Dans le cas de l’hydrodiffusion, le flux de vapeur n’est pas ascendant mais descendant. Cette technique exploite ainsi l’action osmotique de la vapeur d’eau. Le principe de cette méthode réside dans l’utilisation de la pesanteur pour dégager et condenser le mélange «vapeur d’eau – huile essentielle » dispersé dans la matière végétale . Comme pour l’entraînement à la vapeur d’eau, l’hydrodiffusion présente l’avantage de ne pas mettre en contact le matériel végétal et l’eau. De plus, l’hydrodiffusion permet une économie d’énergie due à la réduction de la durée de la distillation et donc à la réduction de la consommation de vapeur. Figure 1: Entraînement à la vapeur d’eau 

Hydrodistillation et ses variantes

L’hydrodistillation proprement dite, est la méthode normée pour l’extraction d’une huile essentielle [31], ainsi que pour le contrôle de qualité [32]. Le principe de l’hydrodistillation correspond à une distillation hétérogène. Le procédé consiste à immerger la matière première végétale dans un bain d’eau. L’ensemble est ensuite porté à ébullition généralement à pression atmosphérique. La chaleur permet l’éclatement et la libération des molécules odorantes contenues dans les cellules végétales. Ces molécules aromatiques forment avec la vapeur d’eau, un mélange azéotropique. Sachant que la température d’ébullition d’un mélange est atteinte lorsque la somme des tensions de vapeur de chacun des constituants est égale à la pression d’évaporation, elle est donc inférieure à chacun des points d’ébullition des substances pures. Ainsi le mélange azéotropique « eau + huile essentielle » 16 distille à une température égale 100°C à pression atmosphérique alors que les températures d’ébullition des composés aromatiques sont pour la plupart très élevées. Il est ensuite refroidi et condensé dans un essencier ou vase florentin. Une fois condensées, eau et molécules aromatiques du fait de leurs différences de densité, se séparent en une phase aqueuse et une phase organique : l’huile essentielle. La distillation peut s’effectuer avec ou sans recyclage de la phase aqueuse obtenue lors de la décantation. Le principe de recyclage est communément appelé cohobage. En laboratoire le système équipé d’une cohobe qui est généralement utilisé pour l’extraction des huiles essentielles en accord avec la Pharmacopée Européenne est le Clevenger [33]. La durée d’une hydrodistillation peut considérablement varier, pouvant atteindre plusieurs heures selon le matériel utilisé et la matière végétale à traiter. La durée de la distillation influe non seulement sur le rendement mais également sur la composition de l’extrait. Afin de traiter des matières premières pour lesquelles il est difficile d’extraire l’huile essentielle ou pour les essences difficilement entraînables, l’hydrodistillation à pression élevée représente une bonne alternative. Cette technique est en outre utilisée pour le santal, le girofle ou les rhizomes de vétyver, de gingembre et d’iris [34]. Cependant, bien que le travail sous pression conduise à une amélioration du rapport d’entraînement donc à des économies d’énergie, une température élevée peut emmener une modification voire une altération de l’huile essentielle obtenue. D’autre part, le prix et les contraintes des équipements à mettre en œuvre contribuent à freiner cette technique .

Expression à froid

Les huiles essentielles de fruits d’hespéridés ou encore d’agrumes ont une très grande importance dans l’industrie des parfums et des cosmétiques. Cependant ce sont des produits fragiles en raison de leur composition en terpènes et aldéhydes. C’est pourquoi, spécifiquement pour cette catégorie de matière première, est utilisé un procédé totalement différent d’une distillation classique, qui est l’expression à froid. Le principe de cette technique est basé sur la rupture ou la dilacération des parois des sacs oléifères contenues dans l’écorce des fruits et sur la pression du contenu de ces sacs sur les parois. Alors que jusqu’à une époque récente, l’huile essentielle constituait le produit majeur obtenu à partir des fruits de Citrus, désormais c’est le jus qui représente le produit le plus important, l’huile essentielle étant devenue un sous-produit de la production de jus de fruits d’agrumes. De plus l’expression de type manuel dite « à l’éponge » a laissé place à des procédés beaucoup plus industrialisés et mécanisés afin de diminuer les coûts, d’augmenter les rendements et de préserver le fruit en vue de l’extraction de son jus. Cependant l’utilisation de 18 grande quantité d’eau dans la majeure partie de ces procédés peut altérer les qualités des huiles essentielles par dissolution des composés oxygénés, par hydrolyse et par transport de micro-organismes. C’est pourquoi les constructeurs cherchent en permanence à s’affranchir de l’utilisation de l’eau lors de telles extractions. Figure 3: Expression à froid V.4 Distillation « sèche » La distillation « sèche », aussi appelée distillation destructive, est utilisée pour la séparation des produits chimiques liquides contenus dans des matériaux solides. On peut ainsi obtenir, à partir du bois, par calcination, de la créosote (mélange de phénols), de l’alcool méthylique et de nombreux autres produits. En revanche, rares sont les documents se rapportant à la distillation sèche en tant que méthode d’extraction de composés aromatiques volatils. Pourtant, il s’agit d’une méthode d’extraction des huiles essentielles caractéristique des végétaux fragiles tels que les pétales de rose. Dans le domaine de l’extraction végétale, la distillation sèche consiste à chauffer de façon très modérée les plantes ou parties de plantes sans ajout d’eau ni de solvants organiques, puis à condenser les substances volatiles. L’avantage de cette méthode est la température à laquelle se déroule l’extraction : inférieure à 100°C, ce qui évite la dénaturation de certaines molécules thermosensibles. 19 Mais si cette technique présente un avantage certain au niveau de la qualité, elle aboutit cependant à des rendements extrêmement faibles en huile essentielle .

L’extraction par solvants volatils des extraits aromatiques

La technique d’extraction « classique » par solvant, consiste à placer dans un extracteur un solvant volatil et la matière végétale à traiter. Grâce à des lavages successifs, le solvant va se charger en molécules aromatiques, avant d’être envoyé au concentrateur pour y être distillé à pression atmosphérique. Le produit ainsi obtenu est appelé « concrète ». Cette concrète pourra être par la suite brassée avec de l’alcool absolu, filtrée et glacée pour en extraire les cires végétales. Après une dernière concentration, on obtient une « absolue ». Les rendements sont généralement plus importants par rapport à la distillation et cette technique évite l’action hydrolysante de l’eau ou de la vapeur d’eau. Du fait de l’utilisation de solvants organiques, cette technique présente toutefois des inconvénients qu’il est important de noter. En effet, l’intervention de solvants organiques peut entraîner des risques d’artéfacts et des possibilités de contamination de l’échantillon par des impuretés parfois difficile à éliminer. Le choix du solvant d’extraction va s’avérer très délicat, d’autant que la législation sur les produits à destination de l’industrie agro-alimentaire est extrêmement rigoureuse. Le solvant choisi, en plus d’être autorisé devra posséder une certaine stabilité face à la chaleur, la lumière ou l’oxygène, sa température d’ébullition sera de préférence basse afin de faciliter son élimination, et il ne devra pas réagir chimiquement avec l’extrait. Parmi les solvants les plus utilisés, on recense : le méthanol, l’éthanol, l’éther de pétrole ou encore le dichlorométhane. Cependant, depuis quelques décennies, l’extraction par solvant a connu d’intéressantes améliorations. L’hydrodistillation-extraction simultanée et l’extraction par Soxhlet en sont les principales. 20 L’hydrodistillation-extraction simultanée (Simultaneous Distillation Extraction : SDE) a été décrite en 1964 pour la première fois par Lickens et Nickerson [39]. Le nom des concepteurs de la technique sera par la suite donné à l’appareillage utilisé pour ce type d’extraction. Schéma 1: Extraction par solvant L’originalité et le principe de cette technique résident dans la rencontre de la vapeur d’eau chargée de molécules aromatiques provenant de l’hydrodistillation et des vapeurs de solvant, entraînant l’extraction des composés aromatiques de la phase aqueuse vers la phase organique. Le passage des deux phases dans la partie réfrigérante va permettre la condensation et la séparation des deux phases dans la partie en U de l’appareil. La conception du procédé assure le recyclage des deux phases. La SDE est une technique actuellement très utilisée dans l’extraction de molécules aromatiques d’origines végétales [40] mais aussi dans l’agro-alimentaire pour la détermination qualitative et quantitative de molécules aromatiques présentes dans certains produits alimentaires [41]. Plus récemment, la SDE a été réalisée sous pression réduite, ce qui permet de réduire les 21 phénomènes d’artéfact comme cela a été mis en évidence en étudiant l’acétate de lynalyle [42]. L’extraction par l’appareil de Soxhlet consiste à faire passer à travers la matière à traiter contenue dans une cartouche de cellulose, un flux descendant de solvant toujours neuf puisque distillé à chaque cycle. Cette technique est loin d’être exclusive aux molécules aromatiques d’origine végétale [43]. Elle est fréquemment utilisée pour l’extraction de lipides [44], ou de diverses autres catégories de molécules. De plus, cette technique d’extraction a été récemment combinée aux micro-ondes [45] et aux ultra-sons [46]. V.6 Extraction par enfleurage Ce processus d’extraction, sophistiqué, est réservé aux huiles florales de très grande qualité. Les pétales fraichement cueillies sont étalées sur de la graisse absorbante sur des châssis de verre qui, après quelques jours, sera saturée en essence. Le composé obtenu, appelé «pommade», est lavé avec de l’alcool qui, après évaporation produit l’huile parfumée. Figure 4: Expression par enfleurage 

Extraction aux gaz supercritiques

Au-delà du point critique, un fluide peut avoir la densité d’un liquide et la viscosité d’un gaz, d’où une bonne diffusion dans les solides et un bon pouvoir 22 d’extraction. Si plusieurs gaz peuvent en théorie être utilisés, l’intérêt s’est porté initialement sur le dioxyde de carbone [47], ce qui s’explique par ses atouts : produit naturel, inerte chimiquement, strictement atoxique, facile à éliminer totalement sélectif aisément disponible, peu réactif chimiquement et peu coûteux. Si les contraintes technologiques sont loin d’être négligeables (le point critique se situe à une pression de 73,8 bars et une température de 31,1°C) les avantages sont nombreux : – capacité à fournir des extraits de composition proche des concrètes et parfois de celle des huiles essentielles [48] – possibilité de faire varier la sélectivité, la viscosité, etc… en jouant sur la température et la pression (extraction et fractionnement simultanés) – absence d’hydrolyse et de réarrangements. Récemment le propane et le butane ont été utilisés pour l’extraction des résines et des baumes résineux, mais aussi pour l’extraction où l’éther de pétrole ne donne pas de bons résultats, par exemple pour le muguet et le lilas. Selon Meunier [49], les produits obtenus avec la fleur d’oranger, la rose, la tubéreuse sont qualitativement meilleurs et les produits des mousses, de la feuille de violette sont moins colorés. Pour Teisseire [50], les extraits par le butane ne sont pas réellement meilleurs, par contre ils sont moins riches en cires et autres produits lourd.