Actuellement, l'extraction d'extraits naturels de plantes fait appel à diverses méthodes, chacune adaptée à des besoins spécifiques et offrant des avantages distincts. Parmi les techniques courantes figurent l'extraction par solvant, l'extraction par ultrasons, l'extraction par micro-ondes et l'extraction enzymatique. Parallèlement, des méthodes avancées telles que l'extraction par fluide supercritique et l'extraction assistée par micro-ondes sont de plus en plus adoptées en raison de leur efficacité, de leur évolutivité et de leurs avantages environnementaux. Ces techniques permettent d'isoler des composés bioactifs tels que les flavonoïdes, les huiles essentielles et les antioxydants, largement utilisés dans des industries telles que les produits pharmaceutiques, les cosmétiques et l'agroalimentaire.
Méthode d'extraction par solvant
L'extraction par solvant est une technique fondamentale qui utilise des solvants pour dissoudre et extraire des principes actifs de matières végétales solides. Le solvant doit être compatible avec les composés cibles, c'est-à-dire miscible avec le soluté pour garantir une extraction efficace. Les solvants couramment utilisés sont l'eau pour les composés polaires comme les sucres et les acides aminés, l'éthanol pour les polyphénols et les flavonoïdes, et le méthanol ou l'acétone pour une gamme plus large de composés phytochimiques. Le procédé commence par le broyage de la matière végétale pour augmenter sa surface, puis par son placement dans un récipient adapté et l'ajout de plusieurs fois son volume de solvant. L'extraction peut être réalisée par différentes méthodes : immersion (trempage de la matière), percolation (passage du solvant à travers la matière), décoction (ébullition), reflux (recyclage du solvant par condensation) ou extraction continue (à l'aide d'équipements spécialisés). Par exemple, l'extrait de sauge de Bako et de nombreuses huiles essentielles sont produits par extraction par solvant, ce qui démontre sa polyvalence pour différents types de plantes.
Plusieurs facteurs influencent l'efficacité de l'extraction par solvant. La concentration du solvant influence la dissolution des composés cibles, tandis que le rapport solide/liquide détermine le degré de contact entre la matière végétale et le solvant : une quantité insuffisante de solvant peut laisser des composés non extraits, tandis qu'une quantité excessive peut diluer le rendement. La température d'extraction améliore la solubilité, mais risque de dégrader les substances thermosensibles. Le temps d'extraction doit donc être équilibré pour maximiser le rendement sans prolongation excessive. Une étude de Cristina Juan et al. a démontré ce phénomène en extrayant l'ochratoxine A (OTA) du riz, en optimisant les conditions pour atteindre une teneur maximale en OTA de 4,17 ng/g, vérifiée par détection par fluorescence et chromatographie liquide. De même, Monte D. Holt et al. ont extrait des alkylrésorcinols de blé cru et cuit, constatant que l'extraction par solvant réduisait le temps de traitement par rapport aux autres méthodes, soulignant ainsi ses avantages pratiques.
Méthode d'extraction par ultrasons
L'extraction par ultrasons utilise des ondes sonores à haute fréquence pour accélérer la libération des composés des cellules végétales dans un solvant. Ce procédé repose sur la cavitation : les ondes ultrasonores créent des bulles qui éclatent, produisant des micro-jets qui rompent les parois cellulaires. La diffusion est ainsi améliorée tout en préservant la structure et la bioactivité de composés délicats comme les vitamines et les enzymes. Cette méthode à basse température est idéale pour les substances thermosensibles et a gagné en popularité ces dernières années en tant que procédé physique hautement efficace, surpassant souvent l'extraction par solvant traditionnelle en réduisant le temps et la consommation de solvant tout en augmentant les rendements.
Français Les variables clés de l'extraction par ultrasons comprennent le type et la concentration du solvant, le rapport solide/liquide, la température et la durée. Ling Zhou et al. ont exploré cela avec Schisandra chinensis, constatant que des températures plus élevées et une puissance ultrasonique augmentaient les taux d'extraction en raison d'une meilleure pénétration du solvant. Hong Van Le et al. ont comparé l'extraction par ultrasons et enzymatique pour la vitamine E et les composés phénoliques des cerises, notant que l'extraction par ultrasons était six fois plus rapide et produisait 2 à 3 fois plus d'extrait, grâce à sa rupture mécanique. Zhong Aiguo et al. ont extrait la chlorophylle des feuilles de bambou fraîches, obtenant des rendements plus élevés à température ambiante par rapport aux méthodes par solvant organique, économisant de l'énergie et maintenant la stabilité du composé, telle que quantifiée par spectrophotométrie.
Extraction par fluide supercritique (SFE)
L'extraction par fluide supercritique (SFE) est une technique innovante utilisant généralement le dioxyde de carbone (CO₂) comme agent d'extraction. Le CO₂ devient supercritique au-dessus de son point critique (31,1 °C et 73,8 bar), combinant une diffusion gazeuse à un pouvoir solvatant liquide. Cela permet une extraction précise en ajustant la température et la pression, après quoi la dépressurisation sépare l'extrait, ne laissant aucun résidu de solvant. La basse température de fonctionnement de la SFE préserve les composés thermosensibles, et son caractère écologique (utilisation de CO₂ non toxique) en fait un choix écologique pour les applications alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
Français Depuis le milieu des années 1980, l'extraction au CO2 supercritique a fait progresser l'extraction des composés végétaux. Ruey Chi Hsu et al. ont extrait des ingrédients actifs de Ganoderma (champignon reishi) en utilisant du CO2 et de l'éthanol, garantissant la fluidité sans dégradation liée à la température. Monica Waldebäck et al. ont optimisé l'extraction du squalène et de l'α-tocophérol des olives à 190 °C pendant 10 minutes avec de l'éthanol, mettant en valeur la précision de SFE. Yi Qiang Ge et al. ont extrait de la vitamine E naturelle du germe de blé, atteignant des rendements maximaux avec une granulométrie de 30 mesh, une pression de 4 000 à 5 000 psi, une température de 40 à 50 °C et un débit de CO2 de 2,0 ml/min, soulignant le rôle du prétraitement et des conditions.
Extraction assistée par micro-ondes (MAE)
L'extraction assistée par micro-ondes (EMA) utilise l'énergie des micro-ondes pour chauffer l'intérieur des cellules végétales, les rompant par stress thermique et libérant ainsi des composés dans un solvant. Les micro-ondes ciblent les molécules polaires comme l'eau, chauffant la matière végétale plus rapidement que le solvant environnant, ce qui améliore la vitesse et l'efficacité de l'extraction. Cette méthode réduit le temps d'extraction de quelques heures à quelques minutes, économise le solvant et minimise la dégradation des composés précieux, ce qui la rend idéale pour les polyphénols et les huiles essentielles.
Français L'EMA nécessite des solvants polaires (par exemple, l'eau, l'éthanol, le méthanol) qui absorbent les micro-ondes et des matières végétales avec une humidité suffisante. Ting Zhou et al. ont extrait des flavonoïdes et des coumarines de plantes médicinales, atteignant un taux d'extraction de 98,7% dans des conditions optimisées via des expériences orthogonales. Li Haibin et al. ont extrait des mogrosides de fruits de moine séchés, atteignant un rendement de 70,5% - 45% de plus que l'extraction à l'eau - avec une réduction du temps de 50%, démontrant la supériorité de l'EMA pour des applications spécifiques.
Méthode d'extraction synergique micro-ondes-ultrasons
La combinaison des technologies micro-ondes et ultrasons crée une méthode d'extraction synergique. Les micro-ondes assurent un chauffage rapide mais ont une pénétration limitée, tandis que les ultrasons offrent une rupture mécanique par cavitation avec un minimum de chaleur. Ensemble, ils favorisent la rupture cellulaire et la libération de composés, améliorant ainsi l'efficacité et réduisant la consommation d'énergie. HeJT et al. ont extrait des composants hydrosolubles de la médecine traditionnelle chinoise, tandis que Luo Feng et al. ont ciblé les flavonoïdes de la réglisse. Ma Lihua et al. ont surpassé la distillation traditionnelle pour les caroténoïdes de bardane, et Bai Hongjin et al. ont testé les effets antioxydants des extraits d'aloès sur les huiles, confirmant la large applicabilité de la méthode.