Ressources naturelles » qui constituent l’un des sept thèmes de recherche structurants de l’Université de Corse. Cette approche de l'utilisation des ressources renouvelables contribue également à la protection de l'environnement, au maintien de la biodiversité et à la mise en place d'une voie de développement durable.
LES DIFFERENTES TECHNIQUES D’EXTRACTION ET D’ANALYSE DES METABOLITES SECONDAIRES
TECHNIQUES D’EXTRACTION DES METABOLITES SECONDAIRES
- Techniques d’extraction dans le domaine de l’industrie et de la recherche
- Techniques de l ’hydrodistillation/l’entrainement à la vapeur
- Technique de l’extraction par les solvants
- Technique d’ extraction par les fluides supercritiques
- Techniques d’extraction utilisées exclusivement dans le domaine de la recherche
- Technique de l’hydrodistillation
- Technique de « l’espace de tête »
- Technique de l’extraction assistée par micro-ondes
De plus, la recherche scientifique ne se limite plus à une seule technique d’extraction. Depuis, diverses techniques d’extraction par micro-ondes ont été développées et plusieurs brevets ont été déposés.
IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS DANS UN MELANGE COMPLEXE
- Méthodes analytiques
La voie B, en deux phases, est nécessaire lorsque les composants d'un mélange présentent des problèmes d'identification (structures complexes et/ou très similaires). Enfin, l'analyse peut également être réalisée selon la voie plus récente C (Figure 6), qui utilise la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) 13C pour l'identification de composés en mélange sans séparation préalable ou précédée d'une étape de fractionnement minimisée. .
Analyse par des couplages « en ligne » : Voie A
- La CPG et les indices de rétention
- Couplage d’une technique chromatographique avec une technique spectroscopique
- La CPG bidimensionnelle et le couplage CLHP-CPG-SM
- Les couplages CPG-SM-SM et CLHP-SM-SM
- Bilan des techniques d’analyse en ligne
Ainsi, Vernin et al., (1988), d'une part Cavaleiro (2001) ont développé d'autre part un logiciel qui leur permet de combiner les résultats de la spectrométrie de masse avec les valeurs des indices de rétention sur colonne apolaire et polaire. Plus récemment, la 1H HPLC-NMR a permis l'identification de produits de dégradation de l'acide 5-aminosalicylique dans un médicament générique (Novak et al., 2006).
Identification des constituants après purification : Voie B
A titre d'exemple, nous citerons des tests de l'activité spasmolytique de l'huile essentielle et de l'extrait solvant (CH2Cl2-MeOH) d'Arracacia tolucensis var. La complémentarité de ces méthodes a également permis d'identifier près de 40 composants d'huiles essentielles, principalement des sesquiterpènes.
- Intérêt de la RMN du 13 C
- Identification des constituants en mélange par RMN du 13 C
- La méthode d’analyse développée au laboratoire
Chon et coll. (1996) ont analysé les constituants du vin (alcools, sucres, acides organiques, acides aminés). Plus récemment, une méthode d'identification des constituants d'un mélange complexe par RMN du 13C a été développée par Ferreira et al. (2001).
CARACTERISATION CHIMIQUES DES MENTHES POUSSANT A L’ETAT SAUVAGE EN CORSE
INTRODUCTION
Cette famille comprend des plantes herbacées réparties dans le monde entier (à l'exception de l'Antarctique), mais principalement dans les régions tempérées et surtout méditerranéennes. Nous nous concentrerons ensuite sur l'espèce suaveolens, qui en Corse est représentée par deux sous-espèces suaveolens et insularis.
MENTHA AQUATICA L
- Aspects botaniques
- Etude bibliographique
- Composition chimique de l’huile essentielle commerciale de feuilles de M
- Analyse détaillée après fractionnement de l’huile essentielle de M
- Identification des lactones p-menthaniques
- La menthofurolactone et l’épi-menthofurolactone
- La mintlactone et l’isomintlactone
- L’hydroxymintlactone
- Etude de la variabilité chimique des huiles essentielles de M. aquatica
Les valeurs de déplacement chimique de la lactone de menthe et de la lactone d'isomenthe observées dans la fraction F2-3 (respectivement 23,5 et 2,5%) de l'huile essentielle de M. Les valeurs de déplacement chimique RMN 13C de l'hydroxymenthe lactone 33 observées dans l'huile essentielle de M. huile de M. .
MENTHA PULEGIUM
- Aspects botaniques
- Etude bibliographique
- Composition chimique de l’huile essentielle de feuilles de M. pulegium
Ces échantillons ont été analysés par une combinaison de couplage GC (Ir), GC-MS et RMN 13C. A partir du spectre RMN 13C de l'huile essentielle et en consultant la banque. Onze composés ont été identifiés par RMN du 13C par consultation directe des « Terpènes ».
Il s'agit par exemple de la carvone 16 identifiée par RMN du 13C (1,8%) dans l'échantillon n°6, mais qui dans les autres huiles essentielles ne dépasse pas 0,2%.
MENTHA SUAVEOLENS EHRH
- Aspects botaniques
- Etude bibliographique
- Composition chimique de l’huile essentielle de feuilles de M. suaveolens ssp
- Profil Chromatographique 1 (PC1)
- Profil chromatographique 2 (PC2)
- Composition chimique de l’huile essentielle de feuilles M. suaveolens ssp
- Analyse directe de l’huile essentielle
- Fractionnement et étude détaillée de l’huile essentielle
- Analyse directe de l’extrait d’hydrolat
- Fractionnement et étude détaillée de l’extrait d’hydrolat
- Identification de molécules absentes de nos bibliothèques de spectres de RMN du 13 C et analyse structurale de composés non identifiés
- Constituants p-menthaniques absentes de nos banques « Terpènes » et/ou
- Lactones p-menthaniques absentes de notre banque « Terpènes »
- Variabilité des huiles essentielles de l’espèce M. suaveolens Ehrh
L'analyse par GPC(Ir) et RMN 13C de l'huile essentielle a permis d'identifier dix monoterpènes représentant 85,8% de la composition chimique globale. L'analyse par GPC(Ir) et RMN 13C de l'huile essentielle a permis d'identifier 19 composés représentant 93,4% de la composition chimique globale. Les valeurs des déplacements chimiques ont été relevées dans le spectre de la fraction F9 de l'huile essentielle de Mentha suaveolens ssp.
Dans des travaux précédents, nous avons montré que la composition chimique de l’huile essentielle de M.
BILAN DE L’ETUDE SUR LA COMPOSITION CHIMIQUE DES HUILES ESSENTIELLES DE MENTHES POUSSANT A L’ETAT
Dans une troisième partie nous nous sommes concentrés sur les huiles essentielles de l’espèce Mentha suaveolens Ehrh. Le profil PC2 a une composition chimique classique puisque de telles compositions dominées par la présence d'oxyde de pipériténone ont été décrites au Maroc et au Japon (Ouzmil et al., 2002 ; Handa et al., 1964 ; Umemoto et al., 1994) tandis que PC1 est décrit pour la première fois pour les huiles essentielles de Mentha suaveolens ssp. En revanche, la présence de cis-cis-p-menténolide constitue une grande originalité dans la composition de l'huile essentielle de Mentha suaveolens ssp.
Pour une caractérisation plus complète des huiles essentielles, l’analyse de l’extrait hydrolat permet également l’identification de composés oxygénés, quantitativement très faibles dans l’huile essentielle.
CARACTERISATION CHIMIQUE DU GENRE FORTUNELLA
LE GENRE FORTUNELLA
A notre connaissance, trois publications rapportent la composition chimique des huiles essentielles de feuilles du genre Fortunella. De plus, des extraits solvants de feuilles du genre Fortunella ont été étudiés. Notre intérêt pour le genre Fortunella nous a amenés à mener une étude détaillée de l'huile essentielle de feuilles et de fruits, de l'hydrolat et de l'extrait micro-ondes de Fortunella japonica (Thumb.) Swing Leaves.
Nous nous concentrerons ensuite sur les huiles essentielles de feuilles et de fruits et les extraits micro-ondes des feuilles de cinq espèces (F. Swing., F. crassifolia Swing., F. obovata Tan.).
COMPOSITION CHIMIQUE DE L’HUILE ESSENTIELLE DE FRUITS DE FORTUNELLA JAPONICA (THUMB.) SWING
Ira et Ir p : indices de rétention mesurés respectivement sur colonne non polaire (BP1) et polaire (BP20). De plus, la présence de traces de sesquiterpènes oxygénés (α, β et γ-eudesmoles) et celle de p-mentha-1,5-dien-8-ol, a été identifiée pour la première fois dans une huile essentielle d'écorce. et/ou fruit du genre Fortunella, doivent être soulignés.
COMPOSITION CHIMIQUE DE L’HUILE ESSENTIELLE (HE) DE FEUILLES DE FORTUNELLA JAPONICA (THUMB.) SWING
- Analyse par CPG(Ir) et RMN du 13 C de l’échantillon
- Fractionnement et étude détaillée de l’huile essentielle
- Etude des fractions hydrocarbonées F1-F6
- Etude des fractions oxygénées F7-F11
Nous avons soumis 1,845 g d'huile essentielle à un fractionnement par chromatographie sur gel de silice d'une granulométrie de 63-200 µm. Malgré la présence de nombreux composés aux squelettes similaires (eudesmane, élémane, muurolane, amorphane, sélinane, etc.), nous avons pu identifier 42 constituants hydrocarbonés représentant près de 46% de la composition chimique de l'huile essentielle totale. L'étude de la fraction F8 permet de confirmer la présence des composés identifiés dans l'huile essentielle, mais surtout d'observer la présence de neuf autres alcools tertiaires sesquiterpéniques.
Au terme de notre étude sur la composition chimique de l'huile essentielle de Fortunella japonica (Thumb.) Swing.
COMPOSITION CHIMIQUE DE L’EXTRAIT D’HYDROLAT DE FORTUNELLA JAPONICA (THUMB.) SWING
Cependant, le cryptoméridiol 73, un diol doté d'un squelette de type eudesmane totalement absent de l'huile essentielle, peut être un sous-produit de l'hydratation des trois eudesmoles (α, β et γ). En effet, le pH acide (5,5) que l’on retrouve dans l’hydrolat pourrait favoriser ce type de phénomène. Comme nous l’avons observé pour l’HE et l’EH de menthe, l’EH présente un profil assez différent de l’EO en raison i) de la faible teneur en oléfines et ii) du pourcentage accru de composés oxygénés.
COMPOSITION CHIMIQUE DE L’EXTRAIT MICRO-ONDES (EM) DE FORTUNELLA JAPONICA (THUMB.) SWING
- Analyse de l’extrait micro-ondes (EM) par CPG(Ir) et RMN du 13 C
- Fractionnement et étude détaillée de l’extrait micro-ondes
- Etude de la fraction hydrocarbonée F1
- Etude des fractions oxygénées F2-F8
- Bilan de l’étude concernant l’extrait micro-ondes
A noter que lors du fractionnement nous avons rencontré les mêmes difficultés que dans le cas de l'huile essentielle. A l'issue de notre étude de la composition chimique de l'extrait micro-onde de feuilles de Fortunella japonica réalisée par GC(Ir), GC-MS et RMN 13C, nous avons mis en évidence 59 composés qui représentent 95,2% de l'extrait (Tableau 25). On citera à titre d'exemple la composition chimique de l'huile essentielle de cumin obtenue par hydrodistillation classique et par extraction sans solvant assistée par micro-ondes.
De la même manière, les composants oxygénés sont majoritaires dans l'extrait micro-onde d'ajvan (thymol 60%, p-cymène 21,2% et γ terpinène 16,4%) alors que ces trois composants ont une teneur équivalente (environ 30%) dans l'huile essentielle. obtenu par hydrodistillation (Thèse Lucchesi).
ETUDE DE LA VARIABILITE CHIMIQUE DANS LE GENRE FORTUNELLA
- Les huiles essentielles de fruits des cinq espèces de Fortunella
- Les huiles essentielles de feuilles des cinq espèces de Fortunella
- Les extraits micro-ondes de feuilles des cinq espèces de Fortunella
- Conclusion
La composition chimique des huiles essentielles de fruits de cinq espèces est similaire à celles décrites dans la littérature. De plus, la plupart des sesquiterpènes oxygénés des huiles essentielles sont présents en quantités plus élevées dans les extraits micro-ondes à l'exception de F. L'étude de la composition chimique des huiles essentielles de feuilles et de fruits et des extraits micro-ondes de vagues de feuilles de cinq des espèces du genre Fortunella confirme la spécificité des huiles essentielles des feuilles, caractérisées par de nombreux sesquiterpènes oxygénés.
De plus, il existe une faible variabilité chimique pour les huiles essentielles de feuilles, plus quantitative que qualitative.
IDENTIFICATION DE CONSTITUANTS ABSENTS DE NOS BANQUES ET ANALYSE STRUCTURALE DE COMPOSES NON
- Identification de constituants à partir de données de la littérature
- Germacrène B
- Analyse structurale du germacra-1(10),5-dièn-4α-ol
Etude détaillée des spectres RMN 13C des fractions oléfiniques F5 et F6 de l'huile essentielle de F. Les valeurs des déplacements chimiques des deux épimères amorphène-4-èn-10α-ol et β-ol sont marquées, respectivement . dans les fractions F8 (31,6%) et F5 (5,1%) de l'extrait micro-ondes. Dans les spectres RMN du 13C de l'huile essentielle et de l'extrait micro-onde de Fortunella japonica, nous avons identifié une série de quinze raies de résonance d'un composé non présent dans la banque « Terpènes ». , ni dans "Littérature".
Les séries de déplacements chimiques RMN 13C des deux isomères sont très similaires avec des différences d'environ 1 ppm, à l'exception de trois carbones (C2, C6 et C15) (Tableau 32). Δδ) : variation des déplacements chimiques (en ppm) entre l'isomère α (en mélange, fraction F6) et l'isomère β (paillasse de laboratoire).
CONCLUSION
Les huiles essentielles du sous-groupe des suaveolens présentent deux profils chromatographiques différents (PC1 et PC2). Son huile essentielle se caractérise par l'association de pulégone et de cis-cis-p-menthénolide. Ainsi, la composition chimique de l'huile essentielle et notamment le critère de présence (ssp. insularis)/absence (ssp. suaveolens) de lactone menthanique, permet de déduire l'appartenance d'un échantillon à la sous-espèce.
En revanche, les huiles essentielles des feuilles du genre Fortunella semblent complètement différentes des huiles du genre Citrus.
PARTIE EXPERIMENTALE
MATERIEL VEGETAL ET PRODUCTION D’HUILES ESSENTILLES
- Matériel végétal
- Genre Mentha
- Genre Fortunella
- Production industrielle d’huiles essentielles
- Hydrodistillation Assistée par Micro-ondes
- Extraction d’hydrolat
Identification botanique de tous les spécimens de plantes de menthe : Mentha aquatique, Mentha pulegium, Mentha suaveolens ssp. Des huiles essentielles de menthe (Mentha aquatique, M. pulegium, M. suaveolens ssp. . insularis et ssp. suaveolens) et de kumquat (Fortunella margarita, F. japonica, F. hindsii, F. . crassifolia et F. obovata) ont été obtenues. en laboratoire par hydrodistillation avec un appareil de type Clevenger (réacteurs de 2 L) jusqu'à extraction totale de l'huile essentielle (quatre heures en moyenne) d'une masse de plante comprise entre 300 et 518 g. le rendement calculé par rapport à la masse de plantes fraîches a été utilisé pour pallier au facteur de perte en eau qui varie fortement en fonction de la période de récolte et du temps de séchage. Les huiles essentielles de Mentha suaveolens ssp. insularis, M. Aquatica et M. pulegium utilisés proviennent de la distillerie Mandriolu de m. Pierre-Antoine Alessandri.
Les conditions expérimentales sont les suivantes : environ 300 g de feuilles du genre Fortunella sont placées dans le réacteur de 2 L. La durée d'extraction est de 2x 45 minutes avec le programme suivant : 20 s à 400 W et une température de 200°C ensuite.
TECHNIQUES CHROMATOGRAPHIQUES ET SPECTROSCOPIQUES
- Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG)
- Spectrométrie de Masse (SM)
- Résonance Magnétique Nucléaire (RMN)
- Spectrométrie de Masse (SM)
Les spectres RMN du proton ont été enregistrés avec les paramètres suivants : angle d'impulsion 30° ; Temps d'acquisition = 2,56 s correspondant à une acquisition de 32 K avec une largeur spectrale (SW) de 7000 Hz (17,5 ppm). Pour enregistrer les spectres RMN 2D impliquant des corrélations hétéronucléaires (HSQC, HMBC) ou homonucléaires (COSY, NOESY), nous avons utilisé des séquences d'impulsions définies par les programmes Bruker. Les analyses ont été effectuées à l'aide d'un chromatographe Perkin Elmer autosystem XL, équipé d'un injecteur automatique et d'une colonne apolaire (Rtx-1) (60 m x 0, 22 mm de diamètre intérieur; épaisseur de film: 0, 25 µm), couplé à un détecteur de masse Perkin Elmer TurboMass.
Des spectres de masse par impact électronique ont été obtenus dans la plage de masse 35-350 Da.
TECHNIQUES DE SEPARATION
- Chromatographie sur colonne de silice
- Genre mentha
- Genre Fortunella
- Chromatographie d’exclusion stérique
Les analyses en composantes principales (ACP) ont été réalisées à l'aide du logiciel XLSTAT-PRO (Thierry Fahmy, France). La classification des échantillons a été réalisée à l'aide de l'algorithme de partition centrale de groupe (Programme K-means, Legendre P, Université de Montréal, Département des sciences biologiques, 1999).
BIBLIOGRAPHIE
GC-MS analyzes of the essential oil from the aerial parts of Artemisia verlotiorum: variability during the year. Chemical analyzes of the essential oils of three Fortunella cultivars and a traditional Greek liqueur Kumquat. Analysis of the root oil of Fokienia hodginsii (Dunn) Henry and Thomas (Cupressaceae) by GC, GC/MS and 13C-NMR.
Composition, irregular terpenoids, chemical variability and antibacterial activity of the essential oil of Santolina corsica Jordan et Fourr.
ANNEXES
Spectre de masse en mode IE de la menthofurolactone
Spectre de masse en mode IE de l’épi-menthofurolactone
Publication parue dans le journal Flavour and Fragrance Journal en 2008
