Optimisation de l'enzyme

Jun 19, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12872 (2023) Citer cet article

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L’huile essentielle de Zanthoxylum limonella possède une activité antimicrobienne potentielle et présente un intérêt considérable en tant qu’arôme alimentaire et herbe traditionnelle. Dans cette étude, une méthode d’extraction assistée par enzymolyse-prétraitement-micro-ondes (EP-MAE) a été utilisée pour extraire l’huile essentielle de Z. limonella. La méthodologie de surface de réponse (RSM) avec les modèles de conception Plackett – Burman (PBD) et Box-Behnken (BBD) ont été utilisées pour optimiser les conditions de la méthode EP-MAE. Sept variables, dont le rapport eau/plante, la quantité d'enzyme, la température d'incubation, le temps d'incubation, la vitesse d'agitation, la durée des micro-ondes et la puissance des micro-ondes, ont été sélectionnées pour déterminer les valeurs optimales pour l'extraction de l'huile essentielle de Z. limonella. En conséquence, quatre variables, dont le rapport eau/plante, la quantité d'enzymes, la durée et la puissance des micro-ondes, ont été évaluées comme variables significatives affectant le rendement et les composés volatils de l'huile essentielle de Z. limonella provenant des expériences PBD et BBD. Les conditions optimales de l’EP-MAE ont été obtenues comme suit : rapport eau/plante (11,16 ml/g), quantité d’enzyme (0,68 %), durée du micro-ondes (36,73 min) et puissance (1 665 W). La composition de l'huile essentielle de Z. limonella et son rendement par EP-MAE ont été comparés à ceux extraits par MAE et hydrodistillation. Les conditions d'extraction optimales dans la méthode EP-MAE ont amélioré un rendement en huile essentielle significativement plus élevé (7,89 ± 0,08 mg/g) par rapport à ceux trouvés par MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) et par hydrodistillation (7,04 ± 0,03 mg/g), respectivement. . Cinquante et un composants volatils ont été identifiés parmi ces méthodes, avec des composés majeurs similaires de limonène, β-pinène et α-phellandrène, présentant un pourcentage compris entre 34,59 et 35,78 %, 19,91 et 22,67 %, 8,47 et 8,75 %, respectivement. Cependant, une teneur extrêmement élevée en composés a été détectée grâce à la méthode EP-MAE. Cette étude démontre l'importance de l'EP-MAE, qui peut être appliquée comme méthode d'extraction plus puissante des huiles essentielles de plantes aromatiques par rapport à la MAE et à l'hydrodistillation.

Les huiles essentielles sont des liquides visqueux contenant des composants complexes à l'odeur aromatique. Ils ont été largement utilisés dans diverses applications dans les produits pharmaceutiques et les thérapies naturelles, ainsi que dans les industries alimentaires depuis l'Antiquité jusqu'à nos jours1,2. Ils ont également été utilisés comme agents antimicrobiens et antioxydants pour la sécurité alimentaire, remplaçant les médicaments chimiques et synthétiques1,2. Généralement, l’huile essentielle est principalement extraite par hydrodistillation en raison de sa facilité d’utilisation et de son faible coût. Cependant, cette technique consomme du temps et de l’énergie. De plus, cette méthode aboutit souvent à de faibles rendements et à la production de produits de dégradation, notamment de composants thermosensibles3. En raison de la forte demande en huiles essentielles, on se préoccupe de plus en plus d’améliorer les rendements. Le développement de nouvelles techniques rentables et respectueuses de l'environnement est encouragé pour extraire les huiles essentielles. L'extraction assistée par micro-ondes (MAE) est une méthode nouvelle et efficace pour extraire l'huile essentielle, réduisant considérablement les temps d'extraction et améliorant le rendement en huile essentielle4.

La technique MAE est largement connue comme technique verte et efficace pour extraire l’huile essentielle sans utilisation de solvants organiques5,6. L'extraction d'huiles essentielles par la technique MAE est directement corrélée à l'interaction du rayonnement micro-ondes avec les composés polaires et l'eau, conduisant à des températures et des pressions élevées au sein des cellules végétales6,7. L'huile essentielle se disperse facilement et rapidement à partir des plantes aromatiques, réduisant ainsi le temps et la consommation d'énergie7. Dans cette méthode, le rendement en huile essentielle et la teneur en composés volatils sont également améliorés. De plus, le prétraitement enzymolytique (EP) est connu pour améliorer le rendement en huile essentielle des plantes aromatiques en s'interfaçant avec des techniques d'extraction telles que le MAE selon une efficacité élevée, un faible coût de concentration en enzymes, une méthode simple et un environnement respectueux8,9. Diverses enzymes hydrolytiques sont utilisées dans cette approche pour détruire le cytoderme des cellules végétales et les composants endocellulaires à libération facile8,9. Par conséquent, l’utilisation d’une méthode alternative de prétraitement enzymolytique combinée à une irradiation par micro-ondes a été intéressée et rapidement développée pour l’extraction des huiles essentielles8,10.