Extraction du romarin par ultrasons de puissance

Le romarin est une herbe aromatique à feuillage persistant, riche en composés bioactifs et en huiles essentielles, utilisés dans des produits médicinaux, alimentaires et cosmétiques. L’extraction par ultrasons est une technique douce, mais très efficace, pour isoler les composés bioactifs et les huiles essentielles du romarin et d’autres herbes. L’extraction par ultrasons offre des rendements plus élevés et une qualité d’extrait supérieure en un temps de traitement court.

Production d’extrait de romarin par ultrasons

Les ultrasonicateurs sont très efficaces pour la production d’extraits botaniques. Les ultrasons constituent une technique d’extraction douce et non thermique, qui permet un traitement délicat et l’isolement de molécules bioactives fragiles à partir de plantes. Comme la sonication n’applique que des forces purement mécaniques, la dégradation des molécules thermosensibles est évitée. Cela permet de préparer un extrait à spectre complet contenant de nombreux composés bioactifs, qui interagissent entre eux et produisent ce que l’on appelle l’effet d’entourage. Par exemple, l’extrait de romarin obtenu par ultrasons contient de grandes quantités de molécules bioactives telles que l’acide carnosique, le carnosol, l’acide rosmarinique, l’acide oléanolique, l’acide ursolique, le camphre, le 1,8-cinéole, l’acide p-coumarique et l’acide caféique.
Pour produire un extrait de romarin, les composés bioactifs sont isolés des feuilles en forme d’aiguilles du romarin (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Il est couramment utilisé comme conservateur naturel et agent aromatisant dans les industries alimentaire et cosmétique.

L’extrait de romarin contient plusieurs composés bioactifs, dont des antioxydants tels que l’acide carnosique et l’acide rosmarinique, dont il a été démontré qu’ils possèdent des propriétés anti-inflammatoires, antimicrobiennes et anticancéreuses. Ces propriétés rendent l’extrait de romarin utile pour préserver la fraîcheur et la qualité des produits alimentaires, ainsi que pour apporter des bienfaits potentiels pour la santé dans les compléments alimentaires et les remèdes naturels.
Dans l’industrie alimentaire, l’extrait de romarin est souvent ajouté aux viandes transformées, aux produits de boulangerie et aux en-cas afin de prolonger leur durée de conservation et de prévenir l’oxydation. Il est également utilisé comme agent aromatisant naturel dans les sauces, les vinaigrettes et les marinades.
Dans l’industrie cosmétique, l’extrait de romarin est utilisé dans les produits de soin de la peau et des cheveux pour ses propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires, qui peuvent contribuer à protéger et à nourrir la peau et les cheveux. Il est également utilisé comme parfum et colorant naturel dans certains produits cosmétiques.

Le mécanisme de rupture de la paroi cellulaire (a) rupture de la paroi cellulaire due à la cavitation. (b) diffusion du solvant dans la structure cellulaire.
(Graphique adapté de Shirsath et al., 2012)

Comment fonctionne la production d’extrait de romarin à l’aide d’un ultrasonicateur de type sonde ?

La production d’extrait de romarin à l’aide d’un ultrasonicateur de type sonde comprend généralement les étapes suivantes :

1. Préparation du romarin : Les feuilles de romarin sont nettoyées, séchées et broyées en une poudre fine.
2. Extraction : La poudre de romarin broyée est mélangée à un solvant tel que l’éthanol ou l’eau, et le mélange est soumis à la sonication à l’aide d’un ultrasonicateur de type sonde. L’ultrasonicateur utilise des ondes sonores à haute fréquence pour créer des bulles de cavitation, qui contribuent à décomposer la matière végétale et à libérer les composés actifs.
3. Filtration : Le mélange est filtré afin d’éliminer toute matière végétale résiduelle, ce qui laisse un extrait liquide.
4. Concentration : L’extrait liquide est concentré à l’aide d’un évaporateur rotatif ou d’une autre méthode appropriée, afin d’augmenter la concentration des composés actifs.
5. Séchage : L’extrait concentré est séché à l’aide d’une méthode appropriée, telle que le séchage par atomisation ou la cryodessiccation (lyophilisation), afin d’obtenir un extrait sous forme de poudre sèche.
6. Conditionnement : La poudre sèche est ensuite conditionnée et stockée dans un endroit frais et sec jusqu’à son utilisation.

L’utilisation d’un ultrasonicateur de type sonde dans le processus d’extraction permet une extraction plus efficiente et plus efficace des composés actifs des feuilles de romarin, ce qui donne un extrait de meilleure qualité présentant une concentration plus élevée en composés bénéfiques. En outre, cette méthode peut être utilisée à grande échelle, ce qui la rend adaptée à la production commerciale. Les ultrasonicateurs Hielscher permettent un contrôle précis des paramètres du procédé et une mise à l’échelle linéaire du processus d’extraction à n’importe quel volume souhaité.

Supériorité scientifiquement prouvée de l’extraction du romarin par ultrasons

Dans leur rapport de recherche scientifique, Dhoubi et al. (2020) étudient l’impact de différentes méthodes d’extraction sur la composition chimique et le pouvoir antioxydant des extraits de Rosmarinus officinalis L. Ils comparent trois méthodes d’extraction : l’extraction par fluide supercritique, l’extraction assistée par ultrasons (UAE) à l’aide de l’ultrasonicateur Hielscher UIP1000hdT et l’extraction assistée par micro-ondes (MAE).

Points clés de l’étude :

• Les auteurs ont constaté que la méthode d’extraction influençait significativement la composition chimique et le pouvoir antioxydant des extraits de romarin. Comparée aux deux autres techniques d’extraction, à savoir l’extraction par fluide supercritique et par micro-ondes, l’extraction assistée par ultrasons a donné les meilleurs résultats.
• L’extrait de romarin obtenu par ultrasons avec de l’éthanol était très riche en polyphénols.
• Avec la sonication, une capacité antioxydante plus élevée a été observée pour une extraction de courte durée (10 min).

Protocole d’extraction du romarin par ultrasons

L’extraction assistée par ultrasons a été réalisée dans un ultrasonicateur de type sonde à l’aide d’une sonotrode (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, voir l’image ci-dessous). Un mélange de romarin en poudre et d’éthanol absolu (1:3 w/v) a été placé dans un réacteur à double enveloppe et exposé aux ultrasons à 750 W pendant 10 min. La température d’extraction a été régulée à 25°C. L’extrait obtenu par ultrasons a été centrifugé à 4000 tr/min pendant 10 min. Le surnageant a été prélevé et concentré sous vide à l’aide d’un évaporateur rotatif sous vide.

Dispositif d’extraction par ultrasons utilisant l’ ultrasonicateur de type sonde Hielscher UIP1000hdT pour l’extraction de matières botaniques en lots.
(image : © Petigny et al., 2013)

Plus précisément, l’extraction par ultrasons a produit des extraits présentant des concentrations plus élevées en composés phénoliques totaux, en flavonoïdes et en caroténoïdes, ainsi qu’une activité antioxydante plus élevée, par rapport à la macération. En outre, l’extraction par ultrasons s’est révélée une méthode plus efficace, produisant des rendements d’extrait plus élevés en moins de temps.
Les auteurs concluent que le choix de la méthode d’extraction est un facteur important à prendre en compte lors de la production d’extraits de romarin destinés aux industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. L’extraction par ultrasons est une méthode d’extraction prometteuse, susceptible de produire des extraits plus puissants et plus efficaces avec des rendements plus élevés.
L’équipe de recherche a conclu que « parmi les extraits étudiés, le romarin extrait par ultrasons a présenté une activité antioxydante plus élevée selon les deux tests d’activité antioxydante. Cela était lié à la teneur plus élevée en composés phénoliques totaux et, en particulier, en acide carnosique et en acide rosmarinique. De plus, testé sur des cellules humaines de fibroblastes exposées à un stress oxydatif, notre extrait obtenu par ultrasons a exercé une forte activité antioxydante par rapport à l’acide gallique et à la N-acétylcystéine. Par conséquent, dans le but de remplacer les antioxydants de synthèse, notre extrait de romarin préparé par ultrasons, source naturelle d’antioxydants, pourrait présenter un intérêt pour plusieurs applications industrielles. »

Activité antioxydante des extraits de romarin. Colonnes bleues : à 60°C avec de l’eau distillée ; colonnes orange : après traitement par ultrasons.
(étude et graphique : Suchkova et al., 2021)

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