Extraction des terpènes par ultrasons
Il a été démontré que l’extraction des terpènes par ultrasons permet d’obtenir des rendements élevés en oxyde de caryophyllène, un terpène, par ex. à partir du cannabis et du houblon. L’oxyde de caryophyllène est un terpène présent dans le cannabis, le houblon, le poivre, le basilic et le romarin. En tant que composé actif, le terpène oxyde de caryophyllène extrait est utilisé comme additif aromatisant et comme complément de santé.
Utilisation de l’oxyde de caryophyllène extrait
L’oxyde de caryophyllène se distingue par son odeur et son goût aromatiques (c.-à-d. d’herbes). En raison de son odeur et de son goût aromatiques intenses, il est souvent utilisé comme additif aromatisant dans les aliments ainsi que comme composant de parfum. En outre, il a également la capacité de se lier aux récepteurs endocriniens CB2 du corps humain, ce qui en fait un composant pharmaceutique intéressant.
Extraction de l’oxyde de caryophyllène par ultrasons
L’extraction par ultrasons du terpène oxyde de caryophyllène est une excellente technique pour obtenir des rendements élevés, par ex. à partir du cannabis et du houblon. En savoir plus sur la cavitation acoustique, le principe actif de l’extraction par ultrasons !
À titre d’exemple, l’oxyde de β-caryophyllène a été extrait par ultrasons avec l’appareil à ultrasons UP100H (100W, 30kHz) à partir de fleurs de houblon séchées.
Les données d’analyse par CPG montrent le rendement d’extraction de l’oxyde de β-caryophyllène extrait avec l’appareil Hielscher UP100H à partir du houblon.
UP400St – processeur à ultrasons puissant de 400W pour l’extraction des terpènes, avec agitateur
Analyse par chromatographie en phase gazeuse d’un extrait de houblon obtenu par ultrasons : oxyde de β-caryophyllène, α-caryophyllène, α-pinène, mycrene, limonène, α-caryophylene, oxyde de caryophyllène et autres.
Outre l’oxyde de β-caryophyllène, d’autres terpènes tels que l’α-caryophyllène, l’α-pinène, le mycrene, le limonène et l’α-caryophylene, entre autres, ont été extraits avec succès.
Comment les terpènes sont-ils extraits des plantes par sonication à sonde ? Instructions étape par étape !
- Tout d’abord, la matière végétale est broyée ou hachée en petits morceaux afin d’augmenter la surface disponible pour l’extraction.
- La matière végétale est ensuite mélangée à un solvant (tel que l’éthanol ou l’eau) pour extraire les terpènes.
- La sonication à sonde est ensuite utilisée pour soutenir le processus d’extraction en appliquant à la suspension des ondes ultrasonores de haute intensité et de basse fréquence, à environ 20kHz. Cela provoque une cavitation acoustique et une vibration rapide du solvant, ce qui favorise la désintégration et la rupture des cellules végétales ainsi que la libération des terpènes.
- Le mélange est ensuite filtré afin de séparer la matière végétale solide du liquide contenant les terpènes extraits.
- Le liquide est ensuite évaporé ou soumis à un traitement complémentaire afin d’éliminer le solvant et de concentrer les terpènes.
- Le produit final est un extrait riche en terpènes qui peut être utilisé dans diverses applications telles que les compléments alimentaires, les aliments fonctionnels et les cosmétiques.
Protocole d’extraction des terpènes par ultrasons
Le houblon a été broyé avec un moulin à café classique afin d’obtenir une granulométrie plus homogène de l’échantillon de houblon.
4,5mg de houblon ont été placés dans un flacon, puis 5mL d’éthanol ont été ajoutés. Le flacon a été placé dans un bécher contenant de l’eau glacée pour dissiper la chaleur. L’échantillon a ensuite été soniqué avec un UP100H, équipé de la sonotrode MS7, avec un réglage d’amplitude de 50% pendant 90sec.
Analyse par chromatographie en phase gazeuse d’un extrait de houblon obtenu par ultrasons :
La sonication assure un transfert de masse élevé entre la matrice cellulaire et le solvant, de sorte qu’un rendement très élevé en extrait de haute qualité est par conséquent obtenu.
- extraits de terpènes de haute qualité (pas de dégradation thermique)
- rendements élevés
- procédé rapide
- RoI rapide
- solvants plus doux
- moindre consommation de solvant
- utilisation sûre et simple
- faible entretien
- extraction des terpènes verte et respectueuse de l’environnement
L’extraction des terpènes par ultrasons se distingue comme une méthode d’extraction verte qui permet d’accélérer considérablement le processus d’extraction des terpènes tout en nécessitant moins d’énergie que d’autres méthodes d’extraction conventionnelles (c.-à-d. CO2 supercritique, Soxhlet etc.). Parmi les autres avantages liés à l’extraction des terpènes par ultrasons figurent la facilité de manipulation de l’extracteur à ultrasons, la rapidité du procédé, l’absence de déchets chimiques, un rendement élevé, le respect de l’environnement, une qualité améliorée grâce à des conditions de traitement douces et la prévention de la dégradation thermique.
Extracteurs à ultrasons pour les terpènes
Le tableau ci-dessous vous indique quel appareil à ultrasons pourrait être le plus adapté à vos besoins en matière d’extraction de terpènes.
| Volume du lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | supérieur | cluster de UIP16000 |
Homogénéisateurs à ultrasons de haute puissance, du laboratoire à l’échelle industrielle.
Bibliographie/Références
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Bon à savoir
Caryophyllène
Le caryophyllène, ou (−)-β-caryophyllène, est un sesquiterpène bicyclique naturel présent dans de nombreuses huiles essentielles. Les plantes suivantes sont connues comme de bonnes sources de caryophyllène : cannabis, chanvre (Cannabis sativa), carvi noir (Carum nigrum), clous de girofle (Syzygium aromaticum), houblon (Humulus lupulus), basilic (Ocimum spp.), origan (Origanum vulgare), poivre noir (Piper nigrum), lavande (Lavandula angustifolia), romarin (Rosmarinus officinali, et huile de copaïba (Copaifera spp.). Le β-caryophyllène est un phytocannabinoïde présentant une forte affinité pour le récepteur cannabinoïde de type 2 (CB 2), mais pas pour le récepteur cannabinoïde de type 1 (CB 1).
Oxyde de caryophyllène
L’oxyde de caryophyllène (également oxyde de β-caryophyllène) est le dérivé d’oxydation du β-caryophyllène ; il se présente sous forme de poudre solide cristalline blanche dont le point de fusion est d’environ 62°C.
Il est apprécié pour ses effets anti-inflammatoires, anesthésiques locaux et antioxydants. De premières recherches suggèrent que l’oxyde de caryophyllène pourrait également être un médicament potentiel pour le traitement du cancer. L’oxyde de caryophyllène fait partie du cycle cyclobutane, qui est déjà utilisé dans la recherche médicale pour synthétiser le carboplatine, un médicament de chimiothérapie largement utilisé.
L’oxyde de caryophyllène, dans lequel l’oléfine du caryophyllène est devenue un époxyde, est un composant approuvé pour l’aromatisation des aliments.
Le β-caryophyllène et l’oxyde de β-caryophyllène présentent tous deux une faible solubilité dans l’eau, ce qui entrave leur absorption par la cellule. Pour utiliser ces sesquiterpènes comme médicaments ou compléments nutritionnels, l’encapsulation dans des liposomes permet de surmonter la faible solubilité de ces sesquiterpènes dans les fluides aqueux et garantit leur biodisponibilité et leur bioactivité. Cliquez ici pour en savoir plus sur l’encapsulation par ultrasons des composés bioactifs !
L’oxyde de caryophyllène dans le cannabis
Dans la plante cannabis sativa, l’oxyde de caryophyllène se présente sous forme de sesquiterpène, constitué de trois unités isoprène. L’oxyde de caryophyllène est l’un des terpènes les plus grands et les plus abondants de la plante de cannabis et il est responsable de l’arôme et de l’odeur caractéristiques du cannabis. L’extraction par ultrasons est appliquée avec succès pour produire des huiles de cannabidiol à spectre complet, de sorte que l’effet d’entourage des multiples composés est assuré.
Cavitation ultrasonore pour l’extraction
Lorsque des ondes ultrasonores de haute puissance sont introduites dans un liquide, des cycles de compression et de détente (raréfaction) se produisent dans le fluide. Pendant la raréfaction, des vides ou des bulles dites de cavitation sont générés dans le liquide. Ces bulles de cavitation, qui sont de minuscules bulles de vide, apparaissent lorsque la pression négative s’exerce de sorte que la résistance locale à la traction du liquide est surmontée. Les bulles de vide grossissent au cours de plusieurs cycles de compression / raréfaction jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus absorber d’énergie, puis la bulle de cavitation subit un effondrement implosif. Ce phénomène est connu sous le nom de cavitation. Selon les recherches du Prof. Suslick (1990), des conditions extrêmes règnent dans les bulles de cavitation, avec des températures allant jusqu’à 5000 K, des pressions de 1000 atmosphères, des vitesses de chauffage-refroidissement supérieures à 1010 K/s et des jets de liquide atteignant des vitesses allant jusqu’à 280m/s, qui se manifestent par des forces de cisaillement et des turbulences très élevées dans la zone de cavitation. La combinaison de ces facteurs (pression, chaleur, cisaillement et turbulence) est utilisée pour accélérer le transfert de masse dans le processus d’extraction. En outre, ces conditions locales sont également exploitées dans des procédés à ultrasons tels que l’homogénéisation, l’émulsification ou la dispersion.
L’extraction par ultrasons repose sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques
Extraction des terpènes par ultrasons
Le principe de l’extraction par ultrasons repose sur deux effets, produits lorsque des ondes ultrasonores de haute puissance sont couplées dans un liquide ou une suspension :
Premièrement, le solvant (milieu liquide environnant) est poussé dans la matrice cellulaire. Selon l’amplitude et l’intensité de la cavitation, la paroi cellulaire est perforée ou rompue par la pression du liquide.
Deuxièmement, pendant le cycle de raréfaction, le contenu de la cellule (c.-à-d. le matériel intracellulaire) est expulsé de l’intérieur de la cellule. Après l’extraction par ultrasons, les composés ciblés se trouvent dans le solvant et peuvent en être séparés (par ex. par évaporation du solvant), de sorte qu’un extrait pur est finalement obtenu.
La composition de la matière première (telle que la teneur en humidité, le degré de macération / broyage et la taille des particules, et le solvant choisi sont des facteurs très importants pour obtenir un processus d’extraction par ultrasons efficient et efficace. Les paramètres du procédé à ultrasons sont également essentiels : l’amplitude, la pression, la température et la durée de sonication doivent être établies et optimisées pour obtenir les meilleurs résultats.