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Etude de la variation du rendement et de la composition chimique du Curcuma longa et Myristica fragrans en fonction du temps et de la technique utilisée( Télécharger le fichier original )par Mériem Boutamani Université des sciences et de la technologie Houari Boumediene Alger - Master domaine chimie du médicament 2013 |
SOMMAIREINTRODUCTION GENERALE.CHAPITRE I : ETUDE DES HUILES ESSENTIELLE ET DE LEURS METHODES D'EXTRACTION. I.1. LES HUILES ESSENTIELLES 1
- Les huiles essentielles de qualités 6 I.2 METHODES ET EQUIPEMENTS D'EXTRACTION .6
- Les micro-ondes ...10 - Le chauffage par micro-onde .10 - Interaction onde-matière 11 - Vapodistillation assisté par micro-onde VAPMO 12
CHAPITRE III : ETUDE DE LA CINETIQUE D'EXTRACTION QUANTITATIVEDU CURCUMA LONGA ET MYRISTICA FRAGRANS. III.1. Méthodes d'extraction et conditions du travail 34 III.2 Etudes de la cinétique d'extraction quantitative du Curcuma longa .37 III.3 Etudes de la cinétique d'extraction quantitative du Myristica fragrans 46 CHAPITRE IV : IDENTIFICATION DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES HE DU CURCUMA LONGA ET MYRISTICA FRAGRANS. IV.1. Présentation des méthodes chromatographiques utilisés 55
GC/MS 56 IV.2. Etude cinétique d'extraction d'HE du Curcuma longa de différentes régions par HDMO par GC et GC/MS 57
longa originaire d'inde récemment extraite par HDMO .69 IV.3. Etude cinétique d'extraction d'HE du Myristica fragrans extraite par HDMO par GC et GC/MS avec différents techniques du broyage 75
originaire d'inde extraite par HDMO avec broyage cryogénique 86 CHAPITRE V : ETUDE DE L'ACTIVITE BIOLOGIQUE DU CURCUMA LONGA ET MYRISTICA FRAGRANS ORIGINAIRE D'INDE: V.1 Etude de l'activité antioxydante 96
Introduction générale IntroductiongénéraleIntroduction généraleINTRODUCTION :La thérapie ancienne était basée sur l'utilisation des plantes et des produits disponibles dans la nature. L'homme utilisait les feuilles de saule blanc pour calmer les douleurs et les fièvres, la sauge et le thym, l'Eucalyptus comme antiseptiques. Actuellement, on utilise beaucoup de plantes et graines dans notre vie quotidienne. En tant que chimiste, cette utilisation quotidienne nous rend curieux et nous pousse à étudier la composition chimique de ces plantes et graines et leurs effets sur le corps humain. Dans notre travail, on a choisi d'étudier deux graines qui sont par ailleurs utilisées quotidiennement, c'est les rhizomes de curcuma longa et à la Myristica fragrans qui sont d'origine d'inde. Ce mémoire est composée de cinq parties, a pour but de présenter le travail effectué pour la conception et la mise au point de plusieurs méthodes d'extraction utilisées afin d'étudier nos plants. X La première et la deuxième parties sont des études bibliographiques recensant les plantes étudiée et les procédés d'extraction des huiles essentielles dits traditionnels d'une part, et sur la technologie microondes et ses applications dans le domaine de l'extraction des huiles essentielles d'autre part. X Dans la troisième partie, les étapes de la conception, et de la mise au point des différentes méthodes d'extraction en utilisant un broyage simple et un broyage cryogénique afin d'étudier la cinétique d'extraction de l'huile essentielle du rhizome de Curcuma longa et de Myristica fragrans. X La quatrième partie de ce mémoire est consacrée à: l'analyse, à la détermination et à la quantification des principales molécules contenues dans nos échantillons d'huiles essentielles par utilisation de la chromatographique en phase gazeuse et de la chromatographie gazeuse couplée au spectromètre de masse. X Enfin Le chapitre cinq, contient l'étude de l'activité biologique (antioxydante et antibactérienne) de nos plantes. Une conclusion générale vient clôturer ce travail.
Chapitre I:Etude des huilesessentielles et deleurs méthodesd'extraction.Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.I.1. LES HUILES ESSENTIELLES :
Les huiles essentielles sont des mélanges complexes de substances odorantes et volatiles contenus dans les végétaux, c'est l'extrait naturel qui résulte de la distillation à la vapeur d'eau des plantes ou graines aromatiques. [2] L'huile essentielle est le produit obtenu à partir d'une matière première d'origine végétale, soit par entraînement à la vapeur, soit par des procédés mécaniques à partir de l'épicarpe frais de certains agrumes, soit par distillation. L'huile essentielle est ensuite séparée de la phase aqueuse par des procédés physiques ». [3] 1 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
- Elles sont généralement liquides à la température ordinaire ; - Elles sont volatiles et entrainable à la vapeur d'eau ; - Elles sont généralement incolores ou jaune pale lorsqu'elles viennent d'être préparées ; - Leurs densités est généralement inferieures à 1 ; - Elles sont peu solubles dans l'eau mais lui communiquent leurs odeur ; - Elles sont soluble dans la plupart des solvants organiques ; - Elles sont sensibles à l'oxydation et donc de conservation limitée. - Elles sont hydrophobes et lipophiles (interactives avec les graisse et les organes riches en graisses). De ces propriétés découlent les principales précautions à prendre pour les conserver, dans des flacons de petite taille bien bouchés, colorés ou en aluminium et a basse température. [2] 2 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
La composition des huiles essentielles est déterminée par la chromatographie gazeuse (GC) et spectrométrie de masse (SM), elles sont constituées principalement de deux groupes de composés odorants distincts selon la voie métabolique empruntée ou utilisée. Il s'agit des: terpènes (mono et sesquiterpènes), les composés aromatiques et des composés d'origines diverses (carbures, acides, alcools...). [6] Les monoterpènes : Les monoterpènes sont les plus simples constituants des terpènes dont la majorité est rencontrée dans les huiles essentielles (90%). [7] Ils comportent deux unités isoprène (C5H8), selon le mode de couplage « tête-queue ». Ils peuvent être acycliques, monocycliques ou bicycliques. A ces terpènes se rattachent un certain nombre de produits naturels à fonctions chimiques spéciales.
3 Fig. 3 : Exemple de quelques monoterpènes Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.Les sesquiterpènes Ce sont des dérivés d'hydrocarbures en C15H22 (assemblage de trois unités isoprènes). Il s'agit de la classe la plus diversifiée des terpènes qui se divisent en plusieurs catégories structurelles, acycliques, monocycliques, bicycliques, tricycliques, polycycliques. Ils se trouvent sous forme d'hydrocarbures ou sous forme d'hydrocarbures oxygénés comme les alcools, les cétones, les aldéhydes, les acides et les lactones dans la nature. [6]
Fig.4 : Exemples de quelques sesquiterpènes Les composés aromatiques Une autre classe de composés volatils fréquemment rencontrés est celle des composés aromatiques dérivés du phénylpropane (Figure 5). [6] Cette classe comporte des composés odorants bien connus comme la vanilline, l'eugénol et bien d'autres. Ils sont davantage fréquents dans les huiles essentielles d'Apiacées (persil, anis, fenouil, etc.) et sont caractéristiques de celles du clou de girofle, de la vanille, de la cannelle, du basilic, de l'estragon, etc. 4 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
Fig.05 : Exemples de composés aromatiques 7. UTILISATION : Les huiles essentielles possèdent de nombreuses activités biologiques. En phytothérapie, elles sont utilisées pour leurs propriétés antiseptiques contre les maladies infectieuses d'origine bactérienne, par exemple contre les bactéries endocanalaires [8] ou au niveau de la microflore vaginale [9] et d'origine fongique contre les dermatophytes[10]. Cependant, elles possèdent également des propriétés cytotoxiques [11] qui les rapprochent donc des antiseptiques et désinfectants en tant qu'agents antimicrobiens à large spectre. Dans les domaines phytosanitaires et agroalimentaires, les huiles essentielles ou leurs composés actifs pourraient également être employés comme agents de protection contre les champignons phytopathogènes [12] et les microorganismes envahissant les denrées alimentaires [13]. Les huiles essentielles jouent un rôle écologique dans les interactions végétales, végétale-animales et pourraient même constituer des supports de communication par des transferts de messages biologiques sélectifs. [14] En effet, elles contribuent à l'équilibre des écosystèmes, attirent les abeilles et des insectes responsables de la pollinisation, protègent les végétaux contre les herbivores et les rongeurs, possèdent des propriétés antifongiques, antibactériennes, allopathiques dans les régions arides et peuvent servir de solvants bioactifs des composés lipophiles. [15], [16] Traditionnellement, les huiles essentielles sont présentes dans le processus de fabrication de nombreux produits finis destinés aux consommateurs. Ainsi, elles sont utilisées dans l'agroalimentaire (gâteaux, biscuits, soupe, sauce, chewing gum, chocolats, bonbons...) pour aromatiser la nourriture. Elles sont également utilisées dans l'industrie de la parfumerie, de la cosmétique et de la savonnerie. On les utilise aussi dans la fabrication des adhésifs (colle, scotch ...), et celle de la nourriture pour animaux, dans l'industrie automobile, dans la 5 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.préparation des sprays insecticides. L'homéopathie et l'aromathérapie sont des exemples courants d'usage d'huiles essentielles en médecine douce, et leur popularité s'est accrue d'une façon considérable ces dernières années. [17] X LES HUILES ESSENTIELLES DE QUALITÉ : Les meilleures garanties que l'on puisse obtenir sont, d'une part, la certitude qu'il s'agit d'huiles essentielles pures et naturelles, d'autre part, qu'elles sont issues de plantes cultivées en agriculture biologique. Les huiles essentielles devront être authentiquement pures et naturelles, ni décolorées, ni peroxydées, ni déterpénées, ni rectifiées, ni concentrées, elles ne doivent pas non plus être coupées par quelque produit naturel ou chimique que se soit et ne doivent contenir ni conservateur, ni colorant, ni aucun autres additif. Sur l'emballage, doivent figurer un certain nombre d'information :
I.2. MÉTHODE ET EQUIPEMENT D'EXTRACTION :Les huiles essentielles sont obtenues avec des rendements très faibles (de l'ordre de 1%) ce qui en fait des substances fragiles, rares, et précieuses. Ainsi les différentes techniques d'extraction des huiles essentielles ou extraits aromatiques doivent tenir compte de ces caractéristiques et apporter des performances quantitatives satisfaisantes. Une forte demande toujours plus exigeante basée sur différents phénomènes physiques : la distillation, l'extraction ou la séparation, ces techniques d'extraction seront présentées selon le principe sur lequel elles sont basées et classées en deux catégories distinctes selon le produit final obtenu : une huile essentielle ou un extrait aromatique. 6 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
L'entrainement à la vapeur constitue la technique la plus utilisée et la plus aisée à mettre en oeuvre pour la production d'huiles essentielles. Le chauffage permet, dans une première étape de former de la vapeur d'eau qui détruit la structure des cellules végétales, libère les molécules contenues et entraîne les plus volatiles en les séparant du substrat cellulosique. Le courant de vapeur ainsi crée permet l'entrainement d'un mélange hétérogène d'eau et de molécules organiques. Il s'agit plus précisément de la formation d'un azéotrope entre l'eau et chacun des constituants du mélange. Ainsi, des substances possédant des points d'ébullition assez élevés peuvent être extraites. La vapeur, chargée de l'essence de la matière première distillée, se condense dans le serpentin de l'alambic avant d'être récupérée dans un essencier. Les parties insolubles dans l'eau de condensation sont décantées et en raison de sa plus faible densité, l'huile essentielle se place au dessus de la phase aqueuse. La phase aqueuse contenant les composés hydrosolubles est appelée eau de distillation (ou hydrolat).
Fig. 6: schéma du montage vapo-hydrodistillation 7 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.3. Hydrodistillation : HD L'hydrodistillation proprement dite, est la méthode normée pour l'extraction d'une huile essentielle [3] ainsi que pour le contrôle de qualité [20] 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 » 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 [21]. 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 [22]. 8
Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction. Fig.7: Montage d'hydrodistillation (Clevenger). 4. Hydrodiffusion : L'hydrodiffusion est une variante de l'entraînement à la vapeur (Fig.08). Cette technique relativement récente et particulière. Elle exploite ainsi l'action osmotique de la vapeur d'eau. Elle consiste à faire passer, du haut vers le bas et à pression réduite, la vapeur d'eau au travers de la matrice végétale. Fig.08 : schéma du montage d'hydrodiffusion 9 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
En 1986, Ganzler et al, furent les premiers à présenter une technique d'extraction par solvant assistée par micro-ondes en vue d'une analyse chromatographique. Cette technique permettait de réduire les temps d'extraction et donc les dépenses en énergie par rapport à une méthode conventionnelle. En 1990, Paré et al, ont déposé un premier brevet européen, sur «l'extraction de produits naturels assistée par micro-ondes ». Ils proposaient d'irradier le matériel végétal en présence d'un solvant transparent aux micro-ondes comme hexane. + Les micro-ondes : Les rayonnements micro-ondes sont des ondes électromagnétiques qui se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière. Elles sont caractérisées par une fréquence comprise entre 300MHz et 30GHz, c'est-à-dire par une longueur d'onde comprise entre 1m et 1cm. Sur le spectre électromagnétique, elles sont situées entre les radiofréquences et les infrarouges [24]. + Le chauffage micro-ondes Le transfert de chaleur sous chauffage micro-ondes est complètement inversé par rapport au chauffage conventionnel. Le transfert de chaleur classique se transmet de l'extérieur vers l'intérieur du récipient. Sous chauffage micro-ondes, le volume traité devient lui même source de chaleur. On parle de dégagement de la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur du récipient. La paroi externe du réacteur est plus froide que le milieu du réacteur dans le cas du chauffage micro-ondes, et inversement pour le cas du chauffage conventionnel par double enveloppe, plaque chauffante et flamme. C'est un mode de chauffage instantané en volume et non en surface. Les phénomènes thermiques de conduction et de convection ne 10 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.jouent plus qu'un rôle secondaire d'équilibrage de la température. Des surchauffes locales peuvent également se produire. + Les interactions ondes - matière Le mécanisme du chauffage diélectrique repose sur le fait que les molécules polaires, telles que l'eau, ont des extrémités négatives et positives : ce sont des dipôles. En l'absence de champ électrique, les dipôles d'un milieu diélectrique se trouvent orientés au hasard sous l'effet de l'agitation thermique du milieu. Sous l'effet d'un champ électrique continu, les molécules tendent à s'orienter dans la direction du champ électrique. Plus le champ électrique est intense, moins l'agitation thermique qui tend à désorganiser l'alignement a d'importance. Lorsque toutes les molécules sont orientées, il apparaît un moment dipolaire global induit. Sous l'effet d'un champ électrique alternatif de fréquence, les dipôles s'orientent dans la direction du champ sur une demi alternance, se désorientent lorsque le champ s'annule et se réorientent dans l'autre sens pendant la seconde demi alternance : c'est la rotation dipolaire. L'énergie électrique est convertie en énergie cinétique par la rotation des dipôles. L'énergie cinétique est transformée partiellement en chaleur : l'alignement des dipôles par rapport au champ électrique est contrarié par les forces d'interactions entre molécules (les forces de liaison par pont hydrogène et les forces de liaisons de Van der Waals). Ces forces peuvent être assimilées à des forces de frottement internes qui existent dans les contacts solide-solide. Elles s'opposent ainsi à la libre rotation des molécules. De la friction produite, naît le dégagement de chaleur. La dissipation d'énergie par le produit peut être maximale si la fréquence du champ électrique est égale à la fréquence de relaxation. Le phénomène de relaxation correspond à l'apparition d'un déphasage entre l'oscillation du champ électrique et celui des dipôles. Les fréquences micro-ondes étant imposées, l'échauffement d'un produit avec une efficacité maximale est exceptionnel. Dans ce cas, une grande partie des molécules soumises à l'action du champ micro-ondes ne tourne pas avec le changement alternatif du champ mais frissonne comme le montre la figure 9. 11
Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction. Fig. 9 : Frissonnement des dipôles soumis à une irradiation micro-ondes. + Vapoditillation assistée par micro-onde (VAPMO) : La Vapoditillation est l'une des méthodes de choix pour l'obtention des huiles essentielles. A la différence de l'hydrodistillation, 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 au dessus 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 [25]. Fig.10 : schéma du montage VAPMO 12
Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction. + Hydrodistillation assistée par micro onde (HDMO) : Le procédé d'hydrodistillation par micro-ondes est basé entièrement sur le principe de l'hydrodistillation classique. Le matériel végétal est donc placé en présence d'une quantité d'eau suffisante dans un ballon disposé dans l'enceinte du four à micro-ondes. Le système de réfrigération ainsi que la partie prévue pour la récupération des essences sont situés à l'extérieur du four. Les avantages cités sont la rapidité et la similitude de la composition de l'huile par rapport à une hydrodistillation classique. Fig.11 : schéma du montage HDMO + Hydrodistillation assistée par micro-ondes sous vide pulsé ou (VMHD) (Vaccum Microwave HydroDistillation) : Cette technique d'extraction, dont l'origine est l'hydrodistillation classique, est basée sur l'utilisation conjointe des micro-ondes et d'un vide pulsé. D'après les concepteurs du VMHD l'extraction serait dix fois plus rapide que l'hydrodistillation pour un rendement équivalent et un extrait de composition identique. Les composés responsables des notes « crues » les plus thermosensibles semblent être conservées après une extraction par VMHD contrairement à une hydrodistillation classique. 13
Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction. Fig.12 : schéma du montage VMHD + Extraction par solvant assisté par micro onde ESAM: Cette technique d'extraction a été développée au cours des dernières décennies à des fins analytiques [26]. Le procédé consiste à irradier par micro-ondes de la matière végétale broyée en présence d'un solvant absorbant fortement les micro-ondes (le méthanol) pour l'extraction de composés polaires ou bien en présence d'un solvant n'absorbant pas les microondes (hexane) pour l'extraction de composés apolaires. Cette méthode est la plus utilisée. Si sa rapidité de mise en oeuvre en fait une technique de choix pour l'extraction et plus particulièrement pour l'extraction de composés aromatiques d'origine végétale. Après le chauffage pendant 30mn environ on obtient un mélange qui contient le solvant en suite on fait bouillir le mélange obtenu, dans le but d'éliminer le solvant à l'aide d'un rota vapeur. Ceci est possible car sa température d'ébullition est inférieure à celle de l'huile essentielle. On obtient ainsi une essence concrète qui est pate fortement odorante contient des cires et des corps gras. 14 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.
7. Extraction assisté par ultrasons : Les ultrasons : + Les ultrasons : Les ultrasons sont des vibrations acoustiques de fréquence trop élevée pour produire une sensation auditive. Un ultrason correspond à une fréquence supérieure à 20 000 Hz ; il est, par rapport aux sons audibles, ce que les radiations ultraviolettes sont aux radiations visibles du spectre [27]. + Les propriétés des ultrasons Dans le domaine chimique, les ultrasons améliorent les propriétés catalytiques de certains corps, font cesser les états d'équilibre instable, provoquent la division des macromolécules d'amidon et de gélatine (par dépolymérisation elles se transforment en molécules plus petites). En biologie, sous l'action de ces ondes on observe la désagrégation de noyaux cellulaires, l'éclatement des hématies et l'arrêt des fermentations. L'exploitation de ce domaine peut conduire à d'importantes applications en médecine [27]. + L'hydrodistillation assistée par ultrasons : Il s'agit dans ce cas précis d'un traitement « pré » ou « post » opératoire. En effet, les micros cavitations générées par les ultrasons, désorganisent la structure des parois végétales, notamment les zones cristallines cellulosiques. 15 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.Les ultrasons favorisent la diffusion et peuvent modifier l'ordre de distillation des constituants des huiles essentielles. Dans certains cas, les rendements en huile essentielle sont augmentés et les cinétiques accélérées. L'utilisation des ultrasons pendant l'hydrodistillation est vaine. Une unité d'hydrodistillation équipée d'une fontaine d'ultrasons peut produire plus vite des points d'ébullition, mais ne dégonflent pas les bulles. Par conséquent, les ultrasons ne sont pas une bonne option pour les procédés par ébullition. Cependant, l'extraction assistée par les ultrasons est une technique de choix pour les solvants de faible point d'ébullition, à des températures d'extraction inférieures au point d'ébullition [28].
Fig.15 : montage d'extraction par ultrasons 8. Extraction par du CO2 supercritique : La technique est fondée sur la solubilité des constituants dans le dioxyde de carbone à L'état supercritique. Grâce à cette propriété, le dioxyde de carbone permet l'extraction dans le domaine liquide (supercritique) et la séparation dans le domaine gazeux. Le dioxyde de carbone est liquéfié par refroidissement et comprimé à la pression d'extraction choisie. Il est ensuite injecté dans l'extracteur contenant le matériel végétal, puis le liquide se détend pour se 16 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.convertir à l'état gazeux pour être conduit vers un séparateur où il sera séparé en extrait et en solvant (Fig.16).
Fig.16 : montage d'extraction par le CO2 supercritique 9. Broyage cryogénique : Ce procédé consiste à pulvériser la partie active de la plante sèche en la broyant à froid sous azote liquide à -196°C. Ce gaz inerte, constituant de l'air que nous respirons, est injecté sur les plantes sèches ou humide pour les rendre plus cassantes et pour éviter toute élévation de température pendant le broyage. Il faut savoir qu'au cours d'un broyage classique, la température produite par frottement peut atteindre +70°C, et ainsi détruire les principes actifs, les composants volatils et les constituants sensibles à la chaleur en conséquence une qualité inférieure du produit broyé conduisant à une réduction de l'arome du produit. Parmi les avantages de broyage cryogénique on peut citer : - permet de conserver l'intégralité des produits actifs de la plante, il préserve au maximum des constituants de la plante, et donc ses propriétés. En effet sans broyage à froid, les plantes s'échauffent, et certaines molécules peuvent se dénaturer et les arômes s'évaporer. Il permet un broyage très fin. Rigidifiées par le froid, les plantes deviennent plus friables : il est donc plus facile de les couper très finement, ce qui donne une poudre fluide et homogène [83]. - permet de conserver l'intégralité des produits actifs de la plante en optimisant la granulométrie (dimension des grains d'un mélange, leur forme et leur répartition statistique) 17 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction.d'où favorise le phénomène de transfert de matière et la dissolution du soluté à partir de la matrice solide. - améliorer la productivité en facilitant le broyage. 10. Extraction verte : La conception de méthodes d'extraction vertes et durables de produits naturels est actuellement un sujet de recherche dans la zone chaude multidisciplinaire de la chimie appliquée, la biologie et la technologie. Les tendances récentes dans l'extraction techniques ont surtout porté sur la recherche de solutions qui minimisent l'utilisation de solvants. Ceci, bien sûr, doivent être atteints tout en permettant l'intensification des procédés et une production rentable de haute extraits de qualité [29]. + Définition de l'extraction Vert Une définition générale de la chimie verte, c'est l'invention, la conception et l'application de produits chimiques et des procédés pour réduire ou d'éliminer l'utilisation et la production de substances dangereuses. En ce qui concerne l'extraction de produits naturels verte, cette définition peut être modifiée comme suit: " L'extraction verte est basée sur la découverte et la conception de procédés d'extraction qui permettra de réduire la consommation d'énergie, et permet l'utilisation de solvants alternatifs et produits naturels renouvelables, et d'assurer un environnement sûr et Extrait de haute qualité / produit " [29]. Trois solutions principales ont été identifiées pour concevoir et démontrer l'extraction verte au laboratoire à l'échelle industrielle et à l'approche d'une consommation optimale des matières premières, des solvants et énergie: - l'amélioration et l'optimisation des processus existants, - en utilisant l'équipement non dédié, - l'innovation dans les processus et les procédures, mais aussi dans la découverte d'autres solvants [29]. 18 Chapitre I: Etude des huiles essentielles et de leurs méthodes d'extraction. + Les principes de l'extraction Vert La liste des «six principes d'extraction des produits naturels verte" devrait être considérée pour l'industrie et les scientifiques comme une direction pour mettre en place un label innovant et vert, charte et standard, et comme un reflet d'innover non seulement dans le processus, mais dans tous les aspects de l'extraction solide-liquide: Principe 1. L'innovation par la sélection de variétés et de l'utilisation des ressources végétales renouvelables [30]. Principe 2. L'utilisation de solvants alternatifs et principalement de l'eau ou des agro-solvants [31]. Principe 3. Réduire la consommation d'énergie par récupération d'énergie et l'utilisation de technologies innovantes [31]. Principe 4. La production de coproduits au lieu de déchets, y compris le bio-raffinage et agro-industrie. Principe 5. Réduire opérations unitaires et favorisent les processus de sécurité, robuste et contrôlé [32]. Principe 6. Viser un extrait non dénaturé et biodégradable, sans contaminants [32]. Les principes ont été identifiés et décrits non comme des règles, mais plutôt comme des exemples novateurs à suivre, découvert par des scientifiques et appliqués avec succès par l'industrie. 19
Chapitre II :Présentation deplantes étudiéeCurcuma longaEtMyristicafragransChapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.II. Présentation de plantes étudiées Curcuma longa et Myristica fragrans :
Origine et répartition géographique: Fig.1: plante du curcuma L'origine de Curcuma longa est incertaine mais on pense qu'il vient d'Asie du Sud, très probablement de l'inde. Curcuma longa ne se trouve pas dans un état véritablement sauvage, mais il semble s'être naturalisé dans certaines régions. L'Inde est considérée comme le centre de domestication et Curcuma longa y est cultivé depuis des temps immémoriaux. Il est arrivé en Chine avant le VIIe siècle, en Afrique de l'Est au VIIIe siècle et en Afrique de l'Ouest au XIIIe siècle. Ila été introduit en Jamaïque au XVIIIe siècle [33]. Actuellement, le curcuma est largement cultivé partout sous tropiques, mais sa production commerciale se limite à l'Inde et à l'Asie du Sud-est, en Afrique, il est cultivé dans les jardins familiaux de nombreux pays et il est vendu sur un grand nombre de marchés [33]. 20 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.
Description : Plante herbacée pérenne, érigée, fortement tallante (souvent cultivée comme annuelle), atteignant 1-1,5 m de haut. Le rhizome est un complexe charnu comportant un tubercule primaire ellipsoïde d'environ 5 cm x 2,5 cm, entouré par la base de vieilles feuilles en écailles et présentant à maturité de nombreux rhizomes latéraux droits ou légèrement incurvés, cylindriques, ramifiés, le tout formant une touffe dense ; l'intérieur et l'extérieur des rhizomes est jaune orangé vif [33]. Fig.2: Schéma de la plante du curcuma longa Propriétés :
Composition chimique : Par 100g de partie comestible, la poudre de curcuma contient approximativement : eau 11,4g, énergie 354kcal, protéines 7,8g, lipides 9,9g, glucides 64,9g, fibres alimentaires 21,1g, et des minéraux (Ca, Mg, Fe) et la vitamine A [33]. L'huile essentielle du Curcuma se compose principalement de monoterpènes oxygénés, associés à de petites quantités d'hydrocarbures sesquiterpéniques et hydrocarbures monoterpéniques, tout est mentionnés dans le tableau 1 [33]. 21 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans. Tableau.1 : composition chimique de l'Huile essentielle du Curcuma longa
22 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.
Usage : Si la couleur jaune vif et le goût épicé du curcuma sont familiers aux amateurs de cuisine indienne, les vertus de cette plante sont moins connues. Le Curcuma longa est cultivé pour ses rhizomes, d'abord comme colorant, ensuite comme épice pour la cuisine. En Afrique de l'Ouest, il est surtout utilisé comme colorant pour teindre des produits tels que le cuir tanné, les tissus en coton. Ses rhizomes servent également de produits de beauté pour le corps et visage en Afrique et en Asie [33].
Fig.3 : Rhizome du curcuma longa Au cours des vingt dernières années, l'efficacité du curcuma dans le traitement des troubles digestifs et hépatiques a été confirmée par les études scientifiques. Cette plante a également un effet anticoagulant, anti-inflammatoire et hypocholestérolémiant. 23 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.Principaux effets médicinales : + Effet anti-inflammatoire : Le curcuma est utilisé depuis des millénaires pour traiter les affections à caractère inflammatoire. L'action anti-inflammatoire du curcuma est comparable à celle de la cortisone, de la phénylbutazone (utilisée dans le traitement de l'arthrite rhumatoïde) et des anti-inflammatoires non-stéroïdiens. Il semble que le curcuma agisse en inhibant des enzymes qui participent à la synthèse des substances inflammatoires elles mêmes dérivées de l'acide arachidonique. L'action anti-inflammatoire du Curcuma maintient le taux de cortisol à son plus bas niveau, ce qui a une action bénéfique sur le stress et sur le vieillissement prématuré des organes. Lorsque le curcuma est associé à des acides gras essentiels, ils se potentialisent mutuellement dans leurs actions anti-inflammatoires. Contrairement à certains anti-inflammatoires de synthèse, le curcuma n'inhibe pas la prostacycline, qui est un important facteur de prévention des thromboses vasculaires. Aussi, sa grande action antioxydante joue un rôle important dans son effet anti-inflammatoire [35]. + Effet antioxydant : La curcumine, extraite du curcuma, est un puissant antioxydant qui apporte une protection efficace contre les lésions occasionnées par les radicaux libres. En 1995, des travaux scientifiques ont montré qu'une alimentation contenant de la curcumine diminuait le stress oxydatif. Des chercheurs indiens ont montré que la curcumine inhibe la peroxydation lipidique et neutralise les radicaux superoxydes et hydroxyle. Deux autres études ont été publiées en 2000. Dans la première, les chercheurs ont montré qu'un contact prolongé des cellules endothéliales d'une aorte de bovin avec de la curcumine renforçait la résistance cellulaire aux lésions oxydatives. Dans une investigation séparée, les chercheurs ont découvert que la curcumine diminuait le stress oxydatif induit dans le foie de souris par du trichloréthylène. Ils en ont conclu que les effets bénéfiques de la curcumine semblaient dériver de sa capacité à freiner l'augmentation des niveaux cellulaires de peroxysome, un composant associé à l'utilisation de l'oxygène par les cellules. Cet antioxydant serait plus actif que la vitamine E [36]. + Diminution des niveaux de cholestérol L'oxydation des LDL, le « mauvais » cholestérol, joue un rôle important dans le développement de l'athérosclérose. Depuis quelques années, les capacités de la curcumine à diminuer les niveaux de cholestérol sont largement étudiés. Ainsi, les taux de cholestérols d'animaux nourris avec de petites doses de curcumine ont chuté de 50% par rapport à ceux d'animaux n'ayant pas reçu de curcumine. Le nutriment réduit les niveaux de cholestérol en interférant sur son absorption intestinale en augmentant l'excrétion des acides biliaires [37]. En 1992, une étude indienne a montré que chez 10 volontaires prenant de la curcumine, les niveaux bénéfiques de HDL ont augmenté de 29% en seulement sept jours. Dans le même temps, le cholestérol total diminuait de 11,6% et la peroxydation lipidique était réduite de 33% [38]. 24 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.En janvier 1997, le Journal of Molecular Cell Biochemistry rapporte que la curcumine a démontré in vivo sa capacité à diminuer les taux de cholestérol total et de LDL cholestérol ainsi qu'à augmenter le taux de LDL cholestérol dans le sérum. Les recherches se sont poursuivies et la capacité de la curcumine à diminuer les taux de cholestérol sanguin. Un an plus tard, des chercheurs rapportent que l'extrait de curcuma peut exercer un effet protecteur dans la prévention de la lipoperoxydation des membranes sub-cellulaires [39]. En Espagne, des médecins ont donné à 18 lapins une alimentation riche en cholestérol pour induire une athérosclérose. Ils les ont ensuite divisés en trois groupes : le premier a reçu 1,66 mg de curcumine par kilo de poids, le second 3,2 mg et le troisième a servi de groupe témoin. Après 7 semaines, les chercheurs ont constaté que dans le groupe nourri avec la dose la plus faible de curcumine, la sensibilité des LDL à l'oxydation avait diminué et les deux groupes supplémentés avaient de plus faibles niveaux de cholestérol [40]. + Effet anticancéreux du Curcuma longa : Effet de la curcumine sur les patients à haut risque de cancer : A Taiwan, des médecins ont récemment obtenu des résultats prometteurs dans la première étude clinique définie pour examiner les effets d'une supplémentation en curcumine chez des patients à haut risque de cancer [41]. Sélectionnés sur la base d'histologies de tissus (analyses microscopiques de la structure des tissus), tous les patients étaient malades ou dans un état indiquant qu'ils étaient susceptibles de développer un cancer. Ce groupe incluait des patients ayant des croissances tissulaires pré-malignes ou d'autres situations à haut risque telles qu'une structure anormale des tissus de l'intestin, de l'estomac, de la cavité buccale, de la vessie, de l'utérus ou de la peau. L'étude a démontré que la curcumine a un effet chimio-protecteur contre le cancer de l'homme. A titre d'exemple, des améliorations histologiques ont été observées chez sept des vingt-cinq participants (28%) après la période des trois mois de traitement. Ces résultats sont prometteurs et les chercheurs estiment que de plus vastes études sont nécessaires pour confirmer l'effet thérapeutique de la curcumine sur des lésions tissulaires spécifiques. La curcumine aide à prévenir la croissance des tumeurs Selon de récents travaux de recherches, la curcumine possède différentes qualités pouvant en faire un agent anticancéreux important [43]. La plus importante de ces qualités est sa capacité antioxydante de neutraliser les radicaux libres. Les radicaux libres peuvent léser différents composants des cellules y compris l'ADN. L'effet protecteur de la curcumine contre les dommages radicalaires sur les lipides de l'ADN peut servir de mécanisme significatif pour aider à réduire le risque de cancer chez certains individus. Un certain nombre de données montrent que la curcumine pourrait inhiber l'incidence et la progression de tumeurs du sein [43]. Des chercheurs ont suggéré que la curcumine inhibe la croissance des cellules tumorales par des moyens provoquant l'apoptose ou mort cellulaire et que les gènes associés à la prolifération cellulaire et à l'apoptose pourraient avoir une action chimio-préventive [44]. 25 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.D'autres travaux émettent l'hypothèse que la capacité de la curcumine à neutraliser les radicaux libres et à inhiber l'oxyde nitrique (un composé impliqué à la fois dans l'inflammation et dans le cancer) pourrait expliquer ses activités. Dans une étude, on a montré que la curcumine neutralise directement l'oxyde nitrique et diminue les quantités de nitrate formé par réaction entre l'oxygène et l'oxyde nitrique [45]. + Effet du Curcuma longa contre et pathologies ophtalmiques: L'uvéite antérieure chronique est une inflammation de la paroi vasculaire de l'oeil et plus particulièrement de la région comprenant l'iris. 375 mg de curcumine trois fois par jours ont été administrés par voie orale pendant douze semaines à 53 patients ayant une uvéite antérieure chronique. 21 patients ont arrêté l'étude pour des raisons diverses. Après 12 semaines de traitement, les symptômes étaient améliorés chez 90% des patients ayant terminé l'étude[46]. Dans une autre étude, 32 patients souffrant d'une uvéite antérieure chronique ont été divisés en deux groupes. L'un a reçu simplement de la curcumine, l'autre une combinaison de curcumine et d'un traitement antituberculeux. De façon étonnante, tous les patients traités avec la seule curcumine ont constaté une amélioration contre 86% de ceux ayant reçu le traitement combiné. Les chercheurs ont conclu que la curcumine était aussi efficace qu'une corticothérapie, seul traitement chronique actuellement disponible pour traiter l'uvéite antérieure chronique. Ils ont ajouté que l'absence d'effets secondaires de la curcumine était son plus grand avantage par rapport aux
corticostéroïdes [47]. diminuer cet effet apoptotique [48]. Pour évaluer la curcumine comme traitement potentiel de la cataracte, des chercheurs ont nourri deux groupes de rats avec une alimentation contenant de l'huile de maïs ou une combinaison d'huile de maïs et de curcumine pendant 14 jours. Ils ont ensuite extrait les cristallins pour examiner la présence de peroxydation lipidique. Les chercheurs ont constaté que les cristallins des rats traités avec la curcumine étaient beaucoup plus résistants à l'opacification induite que ne l'étaient les cristallins des animaux témoins [49]. 26 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans. + Effet bactéricide, anti fongique, et parasiticide du Curcuma longa .
Le curcuma inhibe la croissance de nombreuses bactéries gram positives et gram négatives, dont celles qui causent la dysenterie amibique (Entamoeba hisolytic) et d'autres, comme le Clostridium perfringens, le Sarcina, le Gaffkya, les Staphylococcus, les Streptococcus, les Bacillus et plusieurs champignons pathogènes. Il aide également lors d'infections en inhibant la production de certaines toxines bactériennes qui peuvent causer de sérieux torts à l'organisme, dont les aflatoxines, produites par les champignons qui croissent dans la nourriture mal préservée. Fig.4 : quelques utilisations de la poudre du curcuma longa. + Curcuma et diabète . Dans une étude, des chercheurs ont utilisé des souris mâles nourries avec une alimentation riche en graisse pour induire une obésité et des souris femelles obèses déficientes en leptine. Des souris normales minces, nourries avec une alimentation pauvre en graisse, ont été utilisées comme témoins. Les animaux ont été répartis en deux groupes ; ils ont reçu pendant cinq semaines une alimentation enrichie ou non avec une forte dose de curcumine. Selon les résultats des tests de tolérance au glucose et à l'insuline et les niveaux de glucose sanguin, les souris ayant reçu une forte dose de curcumine avaient moins de chance de développer un diabète. De plus, elles ont subi une petite perte de poids et de masse grasse, même lorsque leur consommation de calories était identique ou supérieure à celle des animaux ne recevant pas de curcumine. Les souris obèses ayant reçu de la curcumine avaient également moins d'inflammation dans le foie et les tissus graisseux que les animaux n'en ayant pas absorbé. On suppose que l'inflammation joue un rôle dans le déclenchement du diabète et l'obésité. Les chercheurs suggèrent que la curcumine aide à prévenir le diabète en réduisant l'inflammation qui se produit dans l'obésité. En réduisant le nombre et l'activité des cytokines inflammatoires produites par les cellules immunitaires des tissus graisseux qui peuvent endommager le coeur et les îlots du pancréas producteurs d'insuline ainsi qu'augmenter l'insulinorésistance des muscles et du foie, la curcumine pourrait aider à réduire certains effets néfastes de l'obésité [50]. 27 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.+ Curcuma et déclin cognitif: Des travaux de laboratoire avaient déjà montré que la curcumine pourrait stimuler la capacité de l'organisme à détruire la construction de plaques dans le cerveau liées à la maladie d'Alzheimer. Des chercheurs de l'université de Singapour ont recruté 1 010 sujets âgés asiatiques, puis ont comparé leurs scores d'évaluation de leur état mental et les ont mis en rapport avec leur fréquence de consommation de curcuma. Ils ont constaté que les sujets consommant du curcuma souvent ou très souvent avaient 49 % moins de risques de troubles cognitifs que ceux qui en prenaient rarement ou jamais. À cela s'ajoute le fait que la prévalence de la maladie d'Alzheimer chez les personnes âgées de 70 à 79 ans est quatre fois moins importante en Inde qu'aux États-Unis [51]. + Curcuma et insuffisance cardiaque: Deux rapports d'étude publiés en mars apportent des preuves indiquant que la curcumine, un polyphénol que l'on trouve dans le safran, pourrait avoir un effet protecteur contre l'insuffisance cardiaque. Celle-ci se produit lorsque le coeur ne peut plus pomper efficacement du sang ; elle peut conduire à une hypertrophie du muscle cardiaque qui s'accompagne de symptômes tels que la fatigue et des enflures. Dans le premier rapport, des chercheurs japonais ont testé la curcumine sur deux modèles d'insuffisance cardiaque : une maladie cardiaque associée à une pression sanguine élevée chez des rats sensibles au sel et sur des rats chez lesquels un infarctus du myocarde avait été induit chirurgicalement. Dans les deux cas, la curcumine, administrée par voie orale, a prévenu l'augmentation de l'épaisseur de la paroi du muscle cardiaque induite par l'insuffisance cardiaque. Les chercheurs ont attribué le mécanisme de la curcumine à l'inhibition d'une enzyme connue comme la p300 HAT (histone acétyltransférase). Dans le second, une équipe canadienne décrit l'utilisation de la curcumine sur un modèle de souris d'insuffisance cardiaque et sur des cultures de fibroblastes et de cellules cardiaques de rats. La curcumine a permis de prévenir l'hypertrophie du muscle cardiaque et d'aider à l'inverser chez les animaux supplémentés, même lorsque le traitement a débuté deux semaines après l'induction de l'insuffisance cardiaque. Ils ont également observé que la curcumine étouffait l'activité de la p300 HAT [52]. 28 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.
Origine et répartition géographique: A l'origine, on ne trouve des muscadiers que dans les iles Banda, dans l'archipel des Moluques en Indonésie. Mais les miracles de la colonisation firent connaitre la petite graine aux Portugais, Hollandais, Anglais et autres Espagnols qui squattèrent l'ile. Peu à peu sa culture se propagea aux Antilles et dans tous les pays tropicaux [53]. Le Muscadier pousse sous les climats tropicaux. Les principaux pays producteurs de muscade sont l'Indonésie, l'Linde, le Sri Lanka et les Antilles [54]. Description : Le muscadier est un arbre qui mesure jusqu'à 10m de haut et possède des feuilles oblongues de 10cm de long de couleur vert sombre en surface, [54] son fruit est une drupe pyriforme de la grosseur d'une petite pêche ; le brou extérieur est charnu, et au-dessous on trouve une enveloppe laciniée d'un beau rouge-orange lorsqu'elle est récente, mais qui devient plus jaune par la dessiccation. C'est à cette enveloppe laciniée que l'on donne le nom de « macis ». Le macis a une saveur aromatique et une odeur semblables à celle de la noix de muscade, mais plus faible. Au-dessous du macis se trouve une troisième enveloppe sèche, cassante brune et inodore ; elle recouvre immédiatement « l'amande » ou « noix de muscade ». Dans le commerce on trouve deux espèces de noix de muscade : La muscade femelle et la muscade mâle. La noix de muscade femelle a une forme légèrement ovée ; elle est dure et à peu prés grosse comme une noisette, ridée et sillonnée en tous sens ; sa couleur est d'un gris -rougeâtre sur les parties saillantes et d'un gris-cendré dans les sillons ; à l'intérieur elle présente une marbrure grise veinée de rouge. La noix de muscade a une saveur chaude et une odeur 29 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.aromatique sui-generis. On doit la choisir pesante, non piqué de mites, ce à quoi elle est sujette. La muscade mâle ou muscade longue est le fruit du muscadier tomenteux ou muscadier sauvage. Elle est beaucoup plus volumineuse et plus allongée que la muscade femelle ; sa densité est moins considérable et son arome est aussi beaucoup moins prononcé [55]. La noix de muscade, REINE DES EPICES, est donc fournie par l'amande (graine) qui se trouve à l'intérieur d'un `noyau'. Elle contient des lipides et une huile essentielle [56]. Composition chimique :
La noix de muscade a une valeur nutritive importante, par 2 g (5ml) de muscade moulue, on a : 12 calories, 0,8g de matière grasse, Potassium 8 mg, phosphore 5mg, calcium 4mg, magnésium 4mg, fer 0,1 mg [54]. Aussi bien la noix de muscade a une agréable odeur aromatique provenant de la présence d'une huile essentielle, dont les constituants principaux sont le pinène et la myristicine, les autres composés chimique sont mentionné dans le tableau suivant : (tableau.02) [56]. Fig.6: Myristica fragrans séchée Tableau.2 : la composition chimique de l'HE de la Noix de muscade
30 Nom du composé
Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.
Usage : Utilisée râpée ou moulue dans la cuisine (la purée de pommes de terre, les potages, ou bien les soufflés) ; la noix de muscade dispose de plusieurs propriétés gustatives mais aussi médicinales. En effet, la noix de muscade est aussi utilisée contre les problèmes respiratoires et rhumatismaux. La noix de muscade et le macis proviennent tous deux du muscadier et leurs vertus thérapeutiques sont semblables. Utilisés avec précaution en Occident en raison de leur toxicité, ils sont employés pour stimuler la digestion et pour traiter les maladies de l'appareil digestif et faciliter l'élimination des parasites intestinaux. Elle soigne l'eczéma et les rhumatismes. L'huile essentielle est un antibactérien que l'on préconise dans les infections vésiculaires. Principaux effets : + Favorise l'expulsion des gaz ; + Décontracte les muscles ; + Anti vomitif ; + Stimulant. 31 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans.Usages traditionnels et courants : + Troubles digestifs . L'huile essentielle du muscadier a un effet anesthésiant et stimulant sur l'estomac et les intestins. Elle augmente l'appétit, atténue nausées, vomissements et diarrhées et traite la gastroentente. + Médecine chinoise . En Chine, la noix de muscade soigne surtout les diarrhées, soulage les douleurs abdominales et les ballonnements.
Fig.7 : quelques utilisations de la poudre de Myristica fragrans Effets secondaires : A petite dose, la noix de muscade est sans danger (en usage médical ou culinaire) Mais, à dose excessive supérieure à 15 à 20g, elle est hallucinogène et toxique, elle peut causer une stimulation du système nerveux central, de l'agitation, des expériences affolantes, un sentiment de panique. + Les symptômes psychiques . Les symptômes psychiques d'une intoxication à la muscade sont un sentiment de mort imminente, des craintes injustifiées, une altération de la perception des couleurs, la distorsion de la perception du temps et de l'espace, l'agitation et l'hostilité. + Les symptômes physiques . Les symptômes physiques sont la sécheresse de la bouche, des brulures épigastriques, la vision brouillée, une légère hypertension, la tachycardie, l'hypertension, l'état de choc et une pression thoracique. 32 Chapitre II : Présentation de plantes étudiée Curcuma longa et Myristica fragrans. Les symptômes mettent généralement environ 24 heures à se résorber. Traitement de l'intoxication : Le traitement de l'intoxication a surtout pour but de calmer le patient, de réduire les nausées et les vomissements, et de surveiller le pouls et la tension artérielle. Il n'existe pas d'antidote spécifique de ce psychotrope, Lorsque l'ingestion de muscade est récente, un lavage gastrique et une administration de charbon activé sont indiqués. De l'oxygène par voie nasale peut soulager les vertiges et une benzodiazépine (ex : diazépam ou Valium) peut soulager l'anxiété. Un antiémétique (ex : Gravol) peut être administré par voie rectale pour soulager les nausées et les vomissements [58]. 33
Chapitre III :Etude de la cinétiqued'extractionquantitative duCurcuma longaEt deMyristica fragrans
CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. III.ÉTUDE DE LA CINÉTIQUE D'EXTRACTION QUANTITATIVE DU CURCUMA LONGAET DU MYRISTICA FRAGRANS :III.1 Méthodes d'extractions et conditions du travail :L'étude de la cinétique d'extraction consiste à étudier l'évolution du rendement en huile essentielle à différent temps et par différentes méthodes ; pour cela on a réalisé plusieurs méthodes d'extraction telles que : l'hydrodistillation classique (HD), l'hydrodistillation assistée par micro-onde (HDMO) et vapodistillation assistée par micro-ondes (VAPMO), les montages réalisés sont mentionnés dans les figures (1 à 6) et les conditions opératoires au Tableau 1 Fig.1: Dispositif d'extraction par HD classique (Clevenger) Fig.2: Dispositif d'extraction par HD 34
CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. Fig.3: Dispositif d'extraction par HDMO par Clevenger Fig.4: Dispositif d'extraction par VAPMO Fig.5: Dispositif d'extraction par ESAM Fig.6: broyage cryogénique N2 liquide 35 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. Conditionsopératoires:
Tableau.1: Conditions opératoires des différentes techniques d'extraction utilisées 36 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. III.2 ÉTUDE DE LA CINÉTIQUE D'EXTRACTION QUANTITATIVE DU CURCUMA LONGA:L'objectif de ce chapitre est de suivre quantitativement le rendement en extraction différentiel et cumulé en fonction du temps ainsi que de voir le profil de variation des courbes de vitesse et d'accélération des différentes étapes d'extraction. III.2.1. Curcuma longa d'inde broyage simple :a. Cinétique du rendement différentielle d'extraction d'HE du Curcuma longa:La figure 07 relative à la variation du pourcentage du rendement, en fonction du temps des quatre méthodes utilisées, montre des profils différents d'une technique à une autre. > Pour la première méthode HD, on remarque une grande fluctuation de la quantité d'huile essentielle extraite, les plus grandes quantités ont été isolées entre 80 et 100 mn du temps du contacte.Cependant cette technique est relativement longue avec un temps d'extraction dépassantde 80 mn les autres techniques d'extraction.
R% 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 HDMO BS SALÉ HDMO BS SANS SEL VAPMO BS HD BS temps (min) Fig.7: pourcentage du rendement différentiel en fonction du temps > Dans la méthode HDMO-BS la présence de sel NaCl dans la solution aqueuse a permis d'observer un profil différent de celui de la courbe HDMO-BS (sans sel). D'autre part, la solution d'eau salée a permis d'extraire une quantité plus importante d'huile à la fin du processus d'extraction (site endogène des micropores par le phénomène d'osmose). 37 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. > Dans le cas de la technique VAPMO-BS la quantité isolée est la plus faible, comparée aux autres méthodes; Cependant la quantité isoléea été obtenue avec un temps d'extraction relativement court. > Globalement, nous constatons que pour HDMO-BS et VAPMO-BS les plus grandes quantités d'huile essentielle sont obtenues durant les 10 premières minutes du chauffage (sites exogènes étape I), et que le plus faible rendement a été obtenu par la VAPMO-BS. En comparant les résultats obtenus par les techniques assistées par micro-onde avec la technique HD, on remarque une fluctuation importante du rendement pour les différentes courbes, ceci est probablement dû aux paramètres suivants : - Temps d'extraction ; - Mode du chauffage ; - La granulométrie ; - La structure interne de la matière végétale. b. Cinétique du rendement cumulé d'extraction d'HE du Curcuma longa:
Fig.08 : pourcentage du rendement cumulé en fonction du temps 38 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. La figure 8 montre le profil de variation du rendement cumulé d'extraction en fonction du temps. On observe trois phases dans le processus d'extraction par micro-ondes, la première étape (1) est représentée par une droite croissante AB' suivie d'une faible branche curviligne B'B tendant vers un premier palier, qui caractérise les premières quantités extraites situées généralement à la surface superficielle des particules végétales (sites exogènes), représentant près de 50 % du rendement total obtenu en 25 mn. Elle est suivie par une branche curviligne BC représentant la partie de l'huile essentielle diffusant de l'intérieur des particules solides (sites intra-particulaires endogènes) vers le milieu extérieur entraînée par l'eau des végétales et l'eau d'humectage, représentant près de 50 % de l'essence restante extraite en 10 mn. La troisième partie (3) correspond à un palier horizontal CD qui marque la fin de l'extraction (épuisement de la charge végétale). Les courbes des techniques assistées par micro-onde sont très différentes de celle obtenue dans le cas d'extraction classiques par HD [71, 72,73] constituées d'une courbe curviligne tendant vers un palier horizontal. (Les lettres A, B, C et D sont mentionnées sur la courbe de HDMO-BS sans sel et c'est pareil pour les autres courbes). c. Variation de la vitesse d'extraction d'HE du curcuma longa:La figure 9 représente un cas spécifique de l'extraction par micro-ondes totalement différent de celui rencontré dans les extractions classiques dont le mécanisme est régi par la loi d'Angeledis et Coll. [74,75] impliquant trois phases : la dissolution au voisinage du solide, la diffusion intra-particulaire et la diffusion dans les pores capillaires [76]. Dans notre cas (figure 9), on observe trois zones correspondant chacune à une étape. Le mécanisme proposé est le suivant : la première phase (0-10 mn) avec la droite linéaire horizontale à vitesse constante, traduit l'extraction de l'essence située au voisinage immédiat du solide (dépôt exogène), suivie par une hyperbole (19-25mn) montrant une décroissance rapide de la vitesse d'extraction indiquant la fin de la première étape. La deuxième étape (2) (25-40mn) est contrôlée par la diffusion de l'huile à l'intérieur des pores (diffusion intra-particulaire). Pendant cette phase, la vitesse de pénétration de l'eau dans les pores est plus importante que la vitesse de diffusion et la quantité extraite dépend de cette dernière. La 3eme étape est le stade de l'épuisement, durant ce temps, les quelques traces d'essence sont extraites des sites intra-poreux (micropores) suivant le phénomène de diffusion (les intervalles du temps sont établis pour VAPMO). 39 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
V(%/min) 0,045 0,035 0,025 0,015 0,005 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Temps (min) HD BS HDMO SALÉ BS HDMO SANS SEL BS VAPMO BS Fig.9 : variation de la vitesse d'extraction en fonction du temps En comparant les courbes de vitesse représentées dans la figure 9, on constate que l'HD a une vitesse inferieure aux autres techniques assistées par micro-ondes, avec un procédé plus long. Le temps d'extraction le plus court (T=20min) avec une vitesse (V= 0,0355%/min) a été obtenu par la technique VAPMO-BS et la HDMO, avec une solution salé et sans sel, avaient une vitesse proche. Ces dernières avaient un temps d'extraction plus ou moins long par rapport à celui de la VAPMO-BS, mais avec des vitesses presque égales. d. Variation de l'accélération d'extraction d'HE du curcuma longa:Les courbes de variation d'accélération (fig.10), nous renseignent sur le taux de fluctuation de la vitesse relative aux différentes techniques. Le changement modéré de l'accélération dans la méthode VAPMO-BS a conduit à une vitesse d'extraction moins perturbée, qui croit et décroit de façon modérée en un intervalle de temps court. Contrairement à la technique HDMO-BS, on remarque une fluctuation importante de la vitesse, expliquée par la forte perturbation de l'accélération. Dans le cas de l'HD-BS on remarque un changement d'accélération plus faible qui conduit à une faible fluctuation de la vitesse durant le processus d'extraction. 40 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
%/min2 -1,00E-03 -2,00E-03 -3,00E-03 0,00E+00 4,00E-03 3,00E-03 2,00E-03 1,00E-03 Temps (min) 50 100 150 200 HD BS HDMO BS SALÉ HDMO BS SANS SEL VAPMO BS Fig.10: La variation de l'accélération d'extraction en fonction du temps. III.2.2.Curcuma longa d'inde broyage cryogénique :a. Cinétique du rendement différentiel d'extraction d'HE du Curcuma longa :Nous constatons des profils des courbes BS identiques à ceux du BC pour chaque méthode d'extraction (HDMO-BS /HDMO-BC) et (VAPMO-BS/VAPMO-BC), mais le taux de l'huile essentielle isolée est important pour les techniques où le broyage simple est utilisé. Dans le cas de la HDMO-BS, le rendement différentiel à 10 mn est de 0,2% qui estrelativement supérieur à celui de HDMO-BC (0,06%). De même le rendement différentiel de la VAPMO-BS atteintla valeur de 0,17% et celui de VAPMO-BC est de 0,13% (Fig.11).
Rendement % 0,45 0,35 0,25 0,15 0,05 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 10 20 30 40 50 60 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.11 : pourcentage du rendement différentiel des
différentes techniques du broyage en 41 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. b. Cinétique du rendement cumulé d'extraction d'HE du Curcuma longa :L'ensemble des courbes des différentes méthodes d'extraction et du broyage (fig.12) ont une allure pratiquement semblable, le rendement de l'huile essentielle obtenue après 15 minutes d'extraction par VAPMO-BS est relativement inférieur à celui de la méthode VAP MO-BC (étape I : site exogène) et puis on remarque un changement important dans la deuxième étape (étape II :site endogène) où le pourcentage du rendement du VAPMO-BS devient supérieur à celui de VAPMO-BC et cette différence persiste jusqu'à la fin d'extraction (étape III :épuisement de la charge végétale). Par contre dans HDMO-BS la quantité d'huile essentielle extraite reste supérieure à celle du HDMO-BC durant les trois étapes. On constate que le broyage cryogénique favorise mieux l'extraction à la surface superficielle des particules végétales (sites exogènes). En effet, à -196°C l'azote rend la matrice végétale plus cassante et le broyage qui s'ensuit rend la matière plus fine avec des dimensions plus homogènes augmentant la surface superficielle des particules et favorisant l'extraction à partir des sites exogènes par rapport aux sites endogènes.
R% cumulé 0,8 0,6 0,4 0,2 1,6 1,4 1,2 0 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.12 : pourcentage du rendement cumulé des différentes techniques du broyage en fonction du temps 42 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. c. Variation de la vitesse d'extraction d'HE du curcuma longa:
Vitesse (%/min) 0,045 0,035 0,025 0,015 0,005 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 10 20 30 40 50 60 70 HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Temps (min) Fig.13: variation de la vitesse d'extraction des différentes méthodes du broyage en fonction du temps Au regard de la figure 13, nous constatons une fluctuation importante de la vitesse d'extraction et plus particulièrement dans le cas de la technique HDMO-BS suivie de la HD-MO-BC. Pour le reste des méthodes, la VAPMO-BC et la VAPMO-BS, présente seulement un extrême modéré observé durant la première étape d'extraction (sites exogènes). 43 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
%/mn2 -1,00E-03 -2,00E-03 -3,00E-03 -4,00E-03 -5,00E-03 0,00E+00 4,00E-03 3,00E-03 2,00E-03 1,00E-03 10 20 30 40 50 60 70 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.14 : variation d'accélération d'extraction
d'HE par différentes méthodes du broyage en d. Variation de l'accélération d'extraction d'HE du curcuma longa:Du point de vue accélération (fig.14), les valeurs obtenues pour l'HDMO-BS et VAPMO-BS ont été relativement supérieurs par rapport à ceux d' HDMO-BC et VAPMO-BC avec de fortes fluctuations durant la première étape et le début de la seconde phase d'extraction. Par ailleurs, on constate que le broyage cryogénique a une influence sur le profil de courbe et le changement d'accélération (diminution) durant le processus d'extraction. En effet, l'introduction du broyage cryogénique, sous azote liquide à -196°C, provoque une réduction des dimensions des particules végétales, mais aussi un changement de la morphologie internede la matière broyée comparée aux graines traitées par broyage simple. Ce phénomène influera considérablement sur le transfert de matière au sein des particules et conduira au changement de profil des courbes d'accélération, de vitesse et de rendement. 44 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
représentées dans la figure 15 définissent le pourcentage du : méthanol (BS , BC), éthanol BS et
à 2,5%. Par ailleurs, le rendement est égal à 6,5% Les barres (Histogramme) rendement des extraits obtenus par différents solvants chloroforme BS. La plus grande méthanol BS à 3% puis le chloroforme BS quand on utilise le broyage cryogénique et le méthanol comme solvant. On constate que le broyage cryogénique favorise l'extraction des extraits. Cette différence en rendement est directement lié à la nature du solvant utilisé, extrayant qualitativement et quantitativement des molécules différemment d'un solvant à un autre vue la différence en polarité et en solubilisation des différents composés de la plante étudiée.
R% 8 4 0 7 6 5 3 2 1 MeOH BS EtOH BS MeOH BC Chloroforme BS Curcuma longa 45 Fig.15 : Variation du rendement totale des extraits en fonction du solvant utilisé CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. D'autre part, d'autres paramètres physico-chimique et chimique (structure moléculaire) sous l'interaction avec les micro-ondes, peuvent être associés à ce phénomène, mais vu la complexité de la matrice étudiée avec une présence de dizaine ou de centaines de molécules différentes, rend le problème difficile à expliquer. III.3ETUDE DE LA CINÉTIQUE D'EXTRACTION DU RENDEMENT EN HUILE ESSENTIELLE DE MYRISTICA FRAGRANS:III. 3.1.Myristica fragrans broyage simple:a. Cinétique du rendement différentiel d'extraction d'HE pour les différentes méthodes en fonction du temps :Les courbes tracées dans la figure 16 ont suivi la même allure mais à des temps optimaux différents. Parallèlement, Notons que la technique VAPMO-BS permet non seulement d'isoler des quantités importantes, mais aussi d'épuiser la plante plus rapidement au bout de 25 min seulement, malgré la présence importante du phénomène du colmatage, contrairement à la technique HD classique qui permet d'extraire des quantités d'huile essentielle supérieures mais avec un temps du contacte plus élevé de 150 min.
R% 0,5 3,5 2,5 1,5 0 3 2 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Temps (min) HDMO BS VAPMO BS HD BS Fig.16 : Variation du pourcentage du rendement différentielle d'extraction d'HE par différentes méthodes en fonction du temps 46 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. Ce qui peut causer une sérieuse altération des composés thermosensibles. De même, sur la même figure, on constate une forte fluctuation du rendement en fonction du temps pour la technique HDMO-BS où après 15 min du chauffage, on obtient la plus grande quantité d'HE extraite. b. Cinétique du rendement cumulé d'extraction d'HE pour les différentes méthodes:Le rendement cumulé en HE affiche des valeurs relativement élevées pour la méthode d'extraction HDMO-BS suivie par VAPMO-BS et puis HD-BS, l'allure des courbes permet de constater que l'extraction est passée par trois étapes et ce processus se déroule en un temps relativement court pour HDMO-BS et VAPMO-BS à 60min et 40min respectivement. Par contre pour la HD-BS le temps écoulé dans l'étape I (sites exogènes) a été plus long dépassant 170 mn. Enfin, l'étape d'épuisement de la matière végétale est atteinte au bout de 160min (Fig.17) avec des quantités isolées de l'ordre de ug. De cette étude, il est recommandé d'arrêterl'extraction bien avant la 170 mn ; la valeur optimale serait de préférence fixée à 80 mn vu que plus de 90 % de l'huile volatile est récupérée à ce temps. Ainsi, l'huile essentielle serait moins vulnérable aux altérations d'origines thermique et hydrolytique.
6 HDMO BS VAPMO BS 5 HD BS 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Temps (min) R% Fig.17 : Variation du rendement cumulé d'extraction d'HE
par différentes méthodes en 47 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. Par ailleurs malgré le rendement élevé réalisé avec HD, il est plus économique et environnementalement propre de travailler avec les techniques assistées par micro-ondes rapides et peu consommatrice d'énergie.
Nous constatons une très nette différence dans le profil des courbes d'accélération des méthodes assistées par micro-onde et de la méthode HD-BS classique. En effet, la technique HD-BS présente une fluctuation de l'accélération relativement nulle comparée aux autres techniques durant toute la durée d'extraction, ceci a une influence 48 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. directe sur la vitesse d'extraction qui est relativement stable. Le changement de vitesse d'une étape à une autre s'effectue d'une manière plus douce. Contrairement aux méthodes assistées par micro-onde où on remarque une importante fluctuation dans les courbes d'extraction ce qui explique la grande vitesse d'extraction(Fig.19).
%/mn2 -0,01 -0,02 -0,03 -0,04 -0,05 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Temps (min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 HD BS HDMO BS VAPMO BS Fig.19 : variation de l'accélération d'extraction d'HE par différentes méthodes en fonction du temps III.3.2.Myristicafragrans broyage cryogénique:a. Cinétique du rendement différentiel d'extraction d'HE du Myristicafragrans :La figure 20 décrit la variation des rendements différentiels en fonction de la durée d'extraction, montrant le pourcentage d'essence extraite à des temps bien déterminés. Les profils des courbes HDMO-BS et HDMO-BC sont semblables ainsi que leurs taux de rendements, contrairement à la deuxième technique utilisée, les courbes VAPMO-BS, VAPMO-BCont une allure et un rendement complètement distinct et différents. En comparant le rendement différentiel en huile essentielle pour toutes les méthodes d'extractions dans les 10 premières minutes, la VAPMO-BC atteint la valeur la plus élevée (2,5%) suivi par 49 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans. HDMO-BS (0,8%), HDMO-BC (0,8%) puis VAPMO-BS (0,55%). De ces résultats on peut confirmer le fait que la noix broyée de Myristica fragrans ne se colmate pas en présence d'eau contrairement à ce qui été constaté avec le rhizome du Curcuma longa ou le colmatage avec l'eau devient très important sous l'effet du chauffage conduisant à la formation de pate empêchant ainsi la diffusion de l'huile essentielle vers l'extérieur et réduisant ainsi le rendement.
3 HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 40 50 60 Temps (min) Rendement% Fig.20 : pourcentage du rendement différentiel des
différentes techniques du broyage en b. Cinétique du rendement cumulé d'extraction d'HE du Myristicafragrans :Le profil de variation en cumulé des rendements des différentesméthodes d'extraction et du type broyage (fig.21) démontre que toutes les courbes ont un profil identique composé de trois étapes.Commençant par HDMO-BC, qui représente lemême rendement que HDMO-BS après 15 minutes d'extraction (étape I : site exogène), aussi bien pour la deuxième étape (étape II : sites endogènes) qui se situe après la première étape, la différence apparait dans la troisième étape dont l'épuisement de la matière végétale de l'HDMO-BS et plus rapide que l'HDMO-BC. Par contre dans VAPMO-BC, le rendement d'essence reste supérieur tout le long de l'extraction (pendant les trois étapes) comparant à celui du VAPMO-BS. D'autre part, on constate que le broyage cryogénique favorise mieux l'extraction des sites endogènes et exogènes de la matière végétale. 50 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
Rendement % 4,5 0,5 3,5 2,5 1,5 4 0 5 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.21 : pourcentage du rendement cumulé des différentes techniques du broyage en fonction du temps. c. Variation de la vitesse d'extraction d'HE du Myristicafragrans:Les plus grandes vitesses d'extraction sont observées durant les premières étapes du processusd'extraction entre 5 et 20min pour les techniques assistées par MO à l'exception de la HDMO-BC, qui présente des vitesses relativement plus élevées (figure 22), suivie par VAPMO-BS, puis HDMO- BS, et la vitesse la plus faible correspond à VAPMO-BC. La variation des profils de vitesse sont complétement différentes de ceux observés dans le cas du Curcuma. En effet, pour la Myristica fragrans le maximum des vitesses est obtenu généralement durant la seconde étape d'extraction à l'exception de la technique VAP-MO-BCoù le maximum est obtenu aux environs de 11 min d'extraction alors que pour le reste des courbes leur maximum est réalisé entre 20 et 25 mn. Ceci confirme la grande influence de la structure végétale et de la granulométrie opérée ainsi que le mode de procédé utilisé. 51 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
Vitesse (%/min) 0,25 0,15 0,05 0,3 0,2 0,1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.22 : variation de la vitesse d'extraction des différentes méthodes du broyage en fonction du temps d. Variation de l'accélération d'extraction d'HE du Myristicafragrans:La figure 23 démontre la variation d'accélération d'extraction d'HE, les résultats obtenus pour les HDMO-BS et VAPMO-BS ont été relativement supérieurs par rapport à ceux des HDMO-BC et VAPMO-BC, on constate que le broyage cryogénique a une influence sur le changement d'accélération (diminution). 52 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
%/mn2 -0,01 -0,02 -0,03 -0,04 -0,05 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (min) HDMO BC VAPMO BC HDMO BS VAPMO BS Fig.23 : variation d'accélération d'extraction d'HE par différentes méthodes du broyage en fonction du temps III.3.3.Extractions par différents solvant et méthodes de broyagedu Myristicafragrans d'Inde:La figure 24 représente la variation du rendement en extrait en fonction de plusieurs solvants, le pourcentage le plus élevé appartient au chloroforme BS à 26,76%, suivi par le méthanol BS à 12,93%, puis l'éthanol à 7,66%. Dans l'autre main, le rendement du méthanol BC est égal à 5,4%. Suite à cette étude comparative, on conclut que le chloroforme et le broyage cryogénique sont les meilleurs paramètres d'extraction par solvant. Pour les mêmes raisons citées dans le cas précédent du Curcuma longa, les différences en rendement sont attribuées aux mêmes facteurs et aux mêmes paramètres. D'autre part, la composition chimique des différents extraits obtenus serait différente étant donné que chaque solvant possède une affinité différente vis-à-vis des différentes molécules de la plante étudiée. Le méthanol extrait mieux les composés phénoliques alors que le chloroforme préférentiellement entraîne les flavonoïdes aglycones, les flavonoïdes aglycones méthoxylés et d'autres molécules de faible polarité. 53 CHAPITRE III : Etude de la cinétique d'extraction quantitatif du Curcuma longa Et de Myristica fragrans.
R% 30 25 20 15 10 0 5 Myristica fragrans MeOH BS EtOH BS CHLOROFORME BS MeOH BC Fig.24 : Variation du rendement totale des extraits en fonction du solvant utilisé 54
Chapitre IV :Identification decompositionschimiques des huilesobtenues.IV.IDENTIFICATION DE COMPOSTIONS CHIMIQUES DES HUILES ESSENTIELLES DU CURCUMA LONGA ET MYRISTICA FRAGRANS:IV.1.Présentation des méthodes chromatographiques utilisés :1. Chromatographie gazeuse:(GC)La chromatographie gazeuse GC est une méthode de séparation mais aussi d'analyse. En effet, les temps de rétention peuvent donner une information sur la nature des molécules et les aires des pics fournissent une quantification relative. L'identification d'une substance peut être facilitée par la connaissance de son temps de rétention qui est une valeur caractéristique pour une phase stationnaire donnée. En effet, les temps de rétention de chaque composé dépendent des conditions expérimentales (nature et épaisseur de la phase stationnaire, programmation de la température, état de la colonne, etc). Une meilleure information peut être obtenue grâce à l'utilisation des indices de rétention, mesurés sur les colonnes apolaire et polaire, qui sont plus fiables que les temps de rétention. Ils sont calculés à partir d'une gamme étalon d'alcanes ou plus rarement d'esters méthyliques linéaires. Le calcul peut se faire pour une expérimentation à température constante par interpolation logarithmique: indices de Kováts (IK) (1965), ou en programmation de température par interpolation linéaire indices de rétention ou indices de Van Den Dool et Kratz (Ir) (1963). Indices de Kováts :
tr(x) : temps de rétention du composé étudié. tr(z) : temps de rétention de l'alcane à (z) atomes de carbone qui précède (x). tr(z+n) : temps de rétention de l'alcane à (z+n) atomes de carbone qui suit (x). n : différence du nombre d'atome de carbone entre les deux alcanes (généralement n=1) Condition opératoires : - Mode d'injection : splitless ; - Température détectée : 220°C ; 55 - Température d'injection : 300°C ; - Volume injectée : 0,5ul ; - Colonne utilisée : Cl-Sil 5CB ; - Programmation du four : [60°C/8min-4°C/min-250°C/20min] ; - Débit gaz vecteur : 0,5ml/min. 2. Chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse: (GC/MS)D'un point de vue analytique, d'important progrès ont été réalisés en couplant la GC avec un spectromètre de masse (SM). Le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse GCMS est une technique d'analyse qui possède plusieurs atouts : le chromatogramme en phase gazeuse permet de séparer les constituants d'un mélange. Le spectromètre de masse associé permet d'obtenir le spectre de masse de chacun des constituants et bien souvent de les identifier. La chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse possèdent des limites de sensibilité voisines. Leur association permet de disposer d'un outil analytique très performant. L'identification de produits est réalisable pour des quantités de l'ordre du nano gramme, la détection par fragmentométrie est possible jusqu'au pictogramme. Il réclame peu d'échantillon, la quantité injectée est de l'ordre du microlitre. Il est rapide, le temps d'acquisition du spectre est identique à celui de l'analyse chromatographique. La même essence est injectée dans un chromatographe couplé à un spectromètre de masse GC-MS de type HP6890, à impact électronique avec une énergie d'ionisation de 70 eV. Les conditions opératoires de la colonne, d'injection et de programmation de température étant identiques à celles de la chromatographie gazeuse. Le débit du gaz vecteur (hélium) est de 0.5 ml/mn. La température de l'interface du spectromètre de masse est fixée à 280 °C, le temps du solvant delay est de 4 min. L'huile extraite est injectée en GC et GC-MS pour établir une analyse qualitative et semi-quantitative. L'identification des constituants a été effectuée par comparaison des indices de rétention et des spectres de masse obtenus et avec ceux cités en littérature et donnés par les banques de librairie spectrale (Wiley7, Nist 2002). 56 IV.2.Etude cinétique d'extraction de Curcuma longa par HDMO de différentes régions par GC et GC/MS:A. Région 1 : Identification de la composition chimique d'HE du Curcuma longa originaire de Brésil extraite par HDMO:1. Variation du pourcentage différentielle des familles chimiques :L'extraction des huiles essentielles du curcuma longa d'origine Brésil suivit par GC et GC/MS nous a permis d'identifier 70 composés des différentes familles chimiques, les composés identifiés sont mentionnés dans le tableau si dessus (Tableau 1) (Figure 1). Les principaux composés identifiés communs à tous les échantillons étudiés sont : l'ar-Turmérone, la 3-Turmerone (ou Curlone), l'ar-Turmerol, bisabolenol et le limonène. Une importante fluctuation de la composition chimique en fonction du temps est observé pour la plupart des constituants majeurs et mineurs en particulier l'Ar-Turmérone (de 27,81 % (t1) à 43,35 (t5) %), la f3-Turmerone (ou Curlone) ( de 6,61 % (t2) à 14,02 (t4) %) , l'Ar-Turmerol ( de 1,46 % (t1) à 2,32 (t5) %), bisabolenol (de 1,52 % (t2) à 2,95 (t5) %) et le limonène ( de 0,77 % (t6) à 4,32 (t2) %). Certains constituants apparaissent au début de l'extraction et disparaissent à la fin du processus d'extraction ( ã-terpinéol (t2), ã-terpinène (t'), á-zingiberène (t1 et t3)), d'autres apparaissent au milieu ou à la fin du processus (menthol (t3 à t6), terpillyl acétate, transdihydro-II- (t6) et la verbenone (t3 à t6)) et d'autres qui apparaissent à des temps bien définis et absents dans d'autres (f3-ocimène (t1 à t5), eugenol (t1, t2 à t6) et á-thujène (t1, t3 à t6)). Tous ses composés représentent généralement les composés mineurs alors que les composés majeurs se retrouvent tous surtout les échantillons ti collectés. Cette fluctuation en composition peut être attribuée à plusieurs facteurs combinés en particulier l'interaction structure moléculaire-micro-ondes, la polarité, la constante diélectrique et la température d'ébullition. Or, le système en question est très complexe, constitué d'un nombre important de molécules différentes ce qui rend l'interprétation du phénomène très difficile. Selon le tableau.1 on constate que les pourcentages différentiels des hydrocarbures monoterpéniques et sesquiterpéniques diminuent au fur et à mesure que le temps d'extraction augmente passant de 9,84 % à 1,78 % et de 18,31% à 8,08 % respectivement, ces composés 57
pourrait être située principalement au niveau des sites exogènes. Dans le cas des alcools la fluctuation de leurs pourcentages et relativement faible : 5,79 % - 7,31 % - 4,89 %, ceci peut signifier que la distribution des molécules d'alcool est pratiquement identique dans les particules solides (exogènes et endogènes). Par ailleurs on trouve que les cétones représentent la classe majoritaire avec un pourcentage variant de 41,94 % à 58,44 % représenté essentiellement par l'Ar-Turmérone 38-43 %. Enfin, pour les aldéhydes qui représentent une fraction non négligeable entre 0,94 % et 1,37 %. Cette grande différence dans le pourcentage différentielle en familles chimique de t1 à t6 marque le passage de l'étape I sites exogènes vers l'étape II sites endogènes. Fig 1 : Chromatogramme de GC/MS de l'huile essentielle du curcuma longa Brésil extraite par HDMO à t1. 58
Fig 2 : Spectre de masse de l'Ar-Turmérone 59 IV : Identification de compositions chimiques des huiles obtenues.
B. Région2 : Identification de la composition chimique d'HE du Curcuma longa originaire d'Inde (stockage d'une année ech1) par HDMO :1. Variation du pourcentage différentielle des familles chimiques :
C. Région 3: Identification de la composition chimique d'HE du Curcuma longa originaire d'Inde (ech2) par HDMO :1. Variation du pourcentage différentielle des familles chimiques :
2. Variation du pourcentage massique cumulé des composés majoritaires :
D. Etude comparative entre la composition chimique des HE du Curcuma longa extraitent par HDMO originaire de : Brésil, Inde (ech1), Inde (ech2) :
IV.3.Etude cinétique d'extraction du Myristica fragrans par HDMO avec différentes méthodes de broyage par GC et GC/MS:A. Identification de la composition chimique d'HE du Myristica fragrans originaire d'Inde extraite par HDMO avec broyage simple :1. Variation du pourcentage différentiel de la composition chimique du Myristica fragrans :
2. Variation du pourcentage massique des composés majoritaires du Myristica fragrans :
B. Identification de la composition chimique d'HE du Myristica fragrans originaire d'Inde extraite par HDMO avec broyage cryogénique:1. Variation du pourcentage différentiel de la composition chimique du Myristica fragrans :
IV : Identification de compositions chimiques des huiles obtenues. + Tableau 11: Variation de masses différentielles de
familles chimiques en fonction de
A % 40 60 50 30 20 10 0 0 1 2 3 4 Temps (min) 5 6 monoterpènes alcools cétones sesquiterpènes Fig. 15: La variation de pourcentage différentiel des
familles chimiques présentent dans l'HE 94
IV : Identification de compositions chimiques des huiles obtenues. Fig.16 : Spectre de masse de l'Elemicine C. Etude comparative la composition chimique des H. E du Myristica fragrans d'Inde extraitent par HDMO : Broyage simple et broyage cryogénique > L'analyse par GC et GC/MS nous a permi d'identifier 46 composés contenus dans l'HE du Myristica fragrans extraite par broyage simple et 41 composés dans l'HE extraite par broyage cryogénique. > Les hydrocarbures monoterpéniques constituent la classe majoritaire dans notre échantillon. L'HE du Myristica fragrans d'Inde extraite par HDMO pourcentage élevé en monoterpènes qui varie de 73,88 à 88,7 % majoritaire est le sabinène (31,37 % - 38,78 %), suivie par l'HE HDMO-BC avec 39, 26% - 49,77 % représentée essentiellement par le p-cymène (19,72 % - 25,36 %). -BS présente un > Les composés majeurs HDMO-BS on a : le sabinène, ailler pour l' HDMO limonène, Z-f3-Ocimène, la myristicine et l'élémicine. du Myristica fragrans diffère d'un broyage à un autre, pour á-pinène, f3-pinène, E-f3-Ocimène et l'á-thujène, par -BC la composition prépondérante est : Le p-cymène, le 95
Chapitre V :Etude des activitésbiologiques deCurcuma longaEtMyristica fragransChapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransV. Études des activités biologiques :Depuis l'antiquité, les plantes aromatiques furent utilisées le plus souvent par les parfumeries. Cependant, durant ces dernières décennies, elles sont devenues sources d'antioxydantsnaturels et d'agents antimicrobiens (Bandonieneet al., 2000). Les plantes aromatiques possèdent plusieurs activités biologiques, parmi lesquelles on peut citer les activités suivantes : - Fongistatique - Insecticide - Nématicide -Herbicide - Bactériostatique - Antioxydante V.1. L'Etude de l'activité antioxydante :L'activité antioxydante d'un composé correspond
à sa capacitéàrésister à l'oxydation.Les
antioxydants les plus connus sont le f3-carotène
(provitamine A), le tocophérol (vitamine E) ainsi que les
composés phénoliques. En effet, laplupart des antioxydants de
synthèse ou d'origine naturelle possèdent des groupes
hydroxyphénoliques dans leurs structures et les propriétés
antioxydantes sont attribuées en partie, à la capacité de
ces composés naturels àpiéger les radicaux libres tels que
lesradicaux hydroxyles (OH Plusieurs méthodes sont utilisées pour
évaluer, l'activité antioxydantepar piégeage de radicaux
différents, comme les peroxydes (ROO V.1.1.Principe de la méthodea. Réaction entre le radical libre
DPPH Le composé chimique 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyle
(á,á-diphenyl-â-picrylhydrazylå) fût l'un des
premiers radicaux libres utilisé pour étudier la relation
structure-activité antioxydant des composés phénoliques
[68]. Il possède un électron non apparié surun
atome du pont d'azote (Fig.1). Du fait de cette délocalisation, les
molécules duradical ne forment pas des dimères, donc
DPPH 96 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans
Le piégeage des radicaux libres par des antioxydants est tributaire de deux types demécanismes:
Dans le cas des composés phénoliques (CD-OH), le mécanisme principal d'action est lepiégeage des radicaux libres par le transfert de
l'atome H sur le DPPH DPPH b. Protocole du travail: Le test de DPPHest réalisé selon la méthode décrite par Bruits et Bucar; où 25jil de chacune des solutions méthanoliques des HEtestées à différentes concentrations (200jig/ml, 400 jig/ml, 600jig/ml, 800 jig/ml et 1000jig/ml) sont mélangées avec 975jil d'une solution méthanolique de DPPH (0,004%). Après 30 min, l'absorbance est lue à 517nm. L'activité antioxydante est calculée selon le paramètre suivant: + Pourcentage d'inhibition : Pourcentage d'inhibition du DPPH (A%) est calculé de la manière suivante : A%= (A blanc- A échantillon) x100/ A blanc A blanc : Absorbance du blanc (DPPH dans le méthanol), A échantillon : Absorbance du composé d'essai. + IC50 : L'indice IC50 montre les concentrations de
l'antioxydant qui sont nécessaires pour faire décroitre la
concentration initiale du DPPH 97 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransV.1.2.Définition des composés utilisés comme référence :A. Le Butylhydroxytoluène (BHT) :Le butylhydroxytoluène (BHT), un ester de l'acide gallique est un antioxydant synthétique lipophile (Figure 02), le BHT est le plus fréquemment utilisé. Ceci est principalement employé comme conservateur, à faibleconcentration, dans les produits cosmétiques et alimentaires afin de protéger les lipides durancissement. Néanmoins, leur utilisation reste controversée, les produits de dégradation du BHT étant suspectés d'être cancérogènes [77,78]. De plus, dans le domaine de l'alimentaire, des réactions d'hypersensibilité ont été recensées pour les gallates, et le BHT. Enfin, des réactions allergiques (de type urticaire) ont été observées chez certains sujets sensibles au BHT [79]. A ce jour, aucun texte ne mentionne ni ne règlemente l'utilisation de tel antioxydant. Néanmoins, de nouvelles règlementations (programme REACH : Registration, Evaluation and Autorisation of Chemicals) vont voir le jour très prochainement et une restriction quant à leur utilisation est déjà attendue [80].
Fig.02 : Structure chimique du BHT 98 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransB. La Curcumine : Tout d'abord, l'effet de la curcumine sur la peroxydation lipidique a été étudié par plusieurs auteurs et sur des modèles variés. La curcumine est un bon antioxydant et inhibe la peroxydation lipidique qui joue un rôle important dans l'inflammation, les maladies cardiovasculaires et le cancer. De plus, l'activité antioxydante de la curcumine est médiée par des enzymes antioxydantes telles que les uperoxydedismutase, la catalase et la glutathion peroxydase. La curcumine est un accepteur dans la réaction de Michael, ce qui lui permet de réagir avec le glutathion et la thioredoxine. La réaction de la curcumine avec ces composés réduit le glutathion intracellulaire dans les cellules [81]. Aussi, la curcumine agit comme un piégeur de radicaux libres. Elle protège l'hémoglobine de l'oxydation. In vitro, la curcumine peut inhiber significativement la génération des espèces réactives de l'oxygène (ERO), comme les anions super oxydes, le peroxyde d'hydrogène H2O2, ainsi que la génération de radicaux nitrite en activant les macrophages, ces derniers jouant un rôle important dans l'inflammation. La curcumine peut aussi diminuer la production d'ERO in vivo. Ses dérivés, la déméthoxycurcumine et la bis-déméthoxycurcumine exercent aussi des effets antioxydants. La curcumine réduit les protéines oxydées dans la pathologie amyloïde chez des souris transgéniques Alzheimer. Depuis que les ERO sont impliquées dans le développement de conditions pathologiques variées, la curcumine présente le potentiel de contrôler ces maladies à travers son activité antioxydante [83].
Fig.03 : Structure chimique du curcumine 99 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransV.1.3.Résultats et discussion :
La figure.04 représente la décoloration de la solution du DPPH en fonction des différentes concentrations en Curcuma, cette
décoloration est due au passage du radical DPPH D'après les valeurs d'IC50 calculées (tableau2) on constate que l'extrait préparé par BC dans le méthanol a la meilleur activité antioxydante (IC50= 15,02mg/l) par rapport à l'extrait préparé par BS dans le même solvant ; cela les composés oxygenés ou ar-turmérone. L'activité antioxydante du Curcuma longa varie d'une façon remarquable en changeant les solvants utilisés pour préparer les extraits, l'activité dans le chloroforme était la meilleure par une IC50=16 ,91mg/l et puis le pouvoir diminue respectivement éthanol IC50=20,14mg/l et méthanol IC50=24,92mg/l, ce changement est probablement dueà la nature des molécules extraites par exemple le méthanol favorise l'extraction des composés alcooliques tels que l'eugénol, les flavonoïdes et d'autres molécules avec la fonction alcool En comparant le pouvoir antioxydant du Curcuma longa à celui du curcumine (IC50=3,06mg/l) et BHT (IC50= 0,445mg/l), qui sont des très forts antioxydants, on trouve que nos extraits ont une faible activité. 100 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans
Fig.04 : Décoloration de la solution du DPPH du violet en jaune en fonction de laconcentration
100 90 80 70 MetOH BS IC50: 24,92mg/l EtOH BS IC50: 20,14mg/l CHLOROFORME BS IC50: 16,91mg/l 30 MetOH BC IC50: 15,02mg/l 20 Curcumine IC50: 3,06mg/l 10 0 60 50 40 0 20 40 60 80 100 120 Concentration (mg/l) A% Fig.05 : Variation du pourcentage d'inhibition en fonction de la concentration en extrait 101 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans
Tableau.2 : Résultats de l'activité antioxydante des extraits du Curcuma longa en fonction du solvant utilisé C. L'étude de l'activité antioxydante du Myristica fragrans : Les figures (4,5) et le tableau (03) si dessus résument les résultats obtenus lors du travail. D'après la figure 5, qui représente la
décoloration du DPPH en fonction des différentes concentrations
des extraits du Myristica fragrans, on constate que le passage du radical
DPPH L'activité antioxydante du Myristica fragrans a été effectuée pour trois extraits (méthanol, éthanol et chloroforme) avec un broyage simple qui donnent des valeurs en IC50 de 5.66mg/L, 2.54mg/L et 10.52mg/L respectivement. La concentration d'éthanol BS est nettement inférieure à celle du BHT, pris comme référence (4.45mg/L), ce qui permet de dire que notre échantillon a une bonne activité antioxydante permettant de piéger les radicaux libres avec une faible concentration (tableau 3, figure 4). 102 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransPar ailleurs, Les résultats du méthanol obtenus par deux broyages différents, méthanol BS (5.66mg/L) et méthanol BC (4.05mg/L) montrent que ce dernier est inférieur à celle du BHT, ce qui explique que l'association du méthanol et du broyage cryogénique favorise l'extraction d'un bon antioxydant. Cela est lié à la nature des composés extraits.
Fig.06 : Décoloration de la solution du DPPH du violet en jaune en fonction de la concentration
120 100 80 EtOH BS IC50: 2,54mg/l CHOLOROFORM BS IC50: 10,52 mg/l MetOH BC IC50: 4,05 mg/l MetOH BS IC50: 5,66mg/l BHT IC50: 0,445mg/l 40 20 0 A% 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Concentration (mg/l) Fig.07 : Variation du pourcentage d'inhibition du DPPH en fonction du temps et du solvant utilisé 103 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans
Tableau.03 : Résultats de l'activité antioxydante desextraits du Myristica fragrans en fonction du solvant utilisé En conclusion on peut dire que nos deux échantillons étudiés le Curcuma Longa et la Myristica fragrans d'origine Indienne possèdent une bonne activité antioxydante et peuvent être utilisé dans des domaines diverses : pharmaceutique, gastronomique et cosmétique. V.2.L'activité antimicrobienne :Les qualités antimicrobiennes des plantes aromatiques et médicinales sont connues depuis l'antiquité. Toutefois, il aura fallu attendre le début du 20ème siècle pour que les scientifiques commencent à s'y intéresser. Ces propriétés antimicrobiennes sont dues à la fraction d'huile essentielle contenue dans les plantes + Mode d'action des huiles essentielles contre les bactéries : Les huiles essentielles possèdent plusieurs modes d'action sur les différentes souches de bactéries, mais d'une manière générale leur action se déroule en trois phases : - attaque de la paroi bactérienne par l'huile essentielle, provoquant une augmentation de la perméabilité puis la perte des constituants cellulaires. 104 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans- acidification de l'intérieur de la cellule, bloquant la production de l'énergie cellulaire et la synthèse des composants de structure. - destruction du matériel génétique, conduisant à la mort de la bactérie L'objectif de cette étude est de déterminer la capacité de nos huiles essentielles extraites du Curcuma longa et Myristica fragrans et à inhiber la croissance des différentes souches microbiennes (bactéries et levures) par la méthode de diffusion sur milieu gélosé. Souches microbiennes utilisée : E. coli, S. aureus, Candidats albicans (Levure) + Escherichia coli : agent infectieux (figure8) Escherichia coli entérotoxinogène (ECET) appartient à la famille des Enterobacteriaceae[60]. Il s'agit d'un bacille Gram négatif, en forme de bâtonnet, asporulé, qui peut se déplacer au moyen de flagelles péritriches ou être non mobile. Les bactéries se développent sur gélose (les colonies, rouges ou incolores, atteignent un diamètre de 2 à 3 mm) [61]. Elles peuvent croître dans des conditions aérobies ou anaérobies [62].
Fig.08 : Escherichia coli vue au microscope électronique à balayage. + Staphylococcus aureus : agent infectieux Staphylococcus aureus est une cocco bactérie Gram positif, catalase positive appartenant à la famille des Staphylococcaceae [63]. Il a un diamètre d'environ 0,5 à 1,5 um, est immobile, asporulé et facultativement anaérobique (sauf S. aureus anaerobius); il est habituellement disposé en grappes. De nombreuses souches produisent des entérotoxines staphylococciques, la toxine superantigénique du syndrome de choc toxique et des toxines exfoliatives. Staphylococcus aureus fait partie de la flore humaine et est surtout présent dans le nez et sur la peau [64]. 105 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragrans
Fig.09 : Staphylococcus aureus vue au microscope électronique à balayage. + Candida albicans : agent infectieux Candida albicansLevure ovale bourgeonnante qui produit des pseudomycéliums en culture, dans les tissus et dans les exsudats.
Fig.10 : Candida albicans vue au microscope électronique à balayage. V.2.1. Mode opératoire :La méthode est qualitative. Elle consiste à mettre en présence les extraits végétaux dont on veut démontrer un éventuel pouvoir antibactérien et/ou antifongique, avec les germes à tester. a. Préparation des boites de Pétrie : Les deux milieux de culture, la Mueller Hinton(MH) (pour les bactéries) et Sabouraud (pour la levure) sont fondus dans un bain-marie à 95°C. Ensuite on verse aseptiquement 50ml du milieu dans des boites de Pétrie de 9cm de diamètre. 106 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransOn laisse refroidir et solidifier le milieu de culture dans des boites de Pétri sur la paillasse. b. Préparation de l'inoculum : La préparation de l'inoculum se fait à partir d'une jeune culture de 18 heures pour les bactéries et 48 heures pour les levures. Des suspensions troubles ont été réalisées en prélevant 3 à 5 colonies bien distinctes, dans 5ml d'eau physiologique stériles, puis nous agitons au vortex.
Dans les quatre puits mis dans le milieu froid et solide à l'aide d'une pipette pasteur, on dépose 50ul d'extrait obtenue par méthanol, dilué dans DMSO à différente concentrations (Figure 11):
Fig.11 : Boite de pétrie après dépôt d'échantillon 107 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransV.2.2. Résultats et discussion:A. L'activité anti microbienne du Curcuma longa :D'après le tableau 04, on constate que l'extrait du Curcuma longa obtenue par méthanol, présente une activité antimicrobienne contre le Staphylococcus aureus (Figure12) avec un diamètre d'inhibition cD = 6 - 13,3mm et candidat albicans avec cD = 5,5-12mm. Pour l'autre soucheEscherichia coli aucune activité n'a été enregistrée, Pour remédier à ce problème, il fallait étudier plusieurs concentrations.
Fig.12 : Boite de pétrie après 24h du dépôt d'échantillon (inhibition).
Tableau.4 : Activité d'extrait du Curcuma longa
analysés incorporés dans le milieu de culture cD : Diamètre de la zone d'inhibition en mm. 108 Chapitre V : Etude des activités biologiques de Curcuma longa et Myristica fragransB. L'activité antimicrobienne du myristica fragrans : Une activité bactéricide contre était enregistrée contre la bactérie Staphylococcus aureus (D = 6-13.3) et aucune activité n'a été obtenue pour la souche Escherichia coli et pour la levure Candida albicans. (fig.12) et (tableau.4)
Fig.12 : Boite de pétrie après 24h du dépôt d'échantillon (inhibition)
Tableau.4 : Activité d'extrait du Myristica fragrans
analysés incorporés dans le milieu de 109 Conclusion générale Conclusion générale :Les plantes médicinales représentent une source inépuisable de substances et de composés naturels bioactifs. L'industrie des extractions depuis toujours s'est intéressée au rendement et à la qualité des huiles essentielles. L'étude des propriétés microbiologiques et antioxydantes a concerné deux plantes à origine Indienne qui sont : Le Curcuma longa et le Myristica fragrans. Les procédés d'extraction assistés par micro-ondes ont montré plusieurs avantages, dans un premier lieu, ils diminuent le temps d'extraction conduisant à une accélération du processus d'extraction observant ainsi une sélectivité de l'extraction par rapport aux méthodes classiques. En second lieu, un gain considérable d'énergie est réalisé en associant les radiations électromagnétiques des micro-ondes comparé à l'hydrodistillation conventionnelle. Le cryobroyage a permit de donner une granulométrie homogène et une amélioration quantitative et qualitative de l'huile essentielle meilleur avec le Myristica fragrans qu'avec le Curcuma longa à cause de la nature émulsifiante de ce dernier. Les résultats de l'analyse chimique de la composition des huiles essentielles par chromatographie en phase gazeuse et chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, nous a permis d'identifier chacune des huiles essentielles en fonction du temps. Dans le cas du Curcuma longa, les principaux composés majoritaires sont représentés par l'ar-turmerone et le f3-turmerone (Curlone), alors que pour le Myristica fragrans, les composés dominants sont : Le sabinène et l'á-pinène (BS), le p-cymène et le limonène (BC). Dans le criblage préliminaire, complété par une mesure de l'inhibition microbienne à différentes concentrations de l'extrait naturel : -L'huile extraite des rhizomes du Curcuma longa s'est avérée un agent antimicrobien efficace contre Staphylococus aureus et Candida albicans. -L'huile essentielle du Myristica fragrans est efficace contre le staphylococus aureus. L'étude du pouvoir antioxydant par la méthode de DPPH a confirmé les propriétés puissantes que possède le Myristica fragrans à piéger les radicaux libres. De même, le Curcuma longa a montré une activité antioxydante très appréciable. En fin, l'ensemble de ces résultats obtenus ne constitue qu'une première étape dans la recherche de substances de source naturelle biologiquement active. Des essais complémentaires seraient nécessaires et devraient pouvoir confirmer les performances mises en évidence. REFERENCES BIBLIOGRAFIQUE
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