EXTRACTION ENZYMATIQUE

Qu’est-ce que l’extraction assistée par enzymes ?

Selon de Souza et al. (2025), l’hydrodistillation assistée par enzymes est une alternative durable qui favorise la libération de l’huile en dégradant la paroi cellulaire. Dans leur introduction, les mêmes auteurs écrivent que la paroi cellulaire végétale présente une résistance thermique importante due à sa composition structurale, qui comprend cellulose, hémicellulose et lignine. Selon eux, des enzymes comme la cellulase dégradent efficacement les parois cellulaires végétales, ce qui permet d’extraire des huiles essentielles de haute qualité avec un impact environnemental moindre. Ils ajoutent que ces enzymes peuvent aussi transformer des composés en nouveaux dérivés par des réactions comme l’hydrolyse, l’oxydation et l’isomérisation, selon les conditions d’extraction et le type d’enzyme employé.

Comment les auteurs des études présentent-ils la technique ?

Dans leur introduction, Penić et al. (2026) écrivent que l’ajout d’enzymes à l’eau purifiée ou au tampon citrate lors d’un prétraitement précédant l’hydrodistillation peut améliorer l’extraction de l’huile essentielle des écorces d’agrumes. Selon le même passage, les enzymes peuvent aider à dégrader les parois cellulaires, ce qui facilite la libération des huiles essentielles et augmente potentiellement (« potentially ») le rendement et la qualité des huiles extraites.

Selon Li et al. (2024), « the literature is limited to the optimization of enzyme-assisted extraction of REO » (REO : huile essentielle de romarin).

Qu’ont testé Mishra et al. (2005) et Khruengsai et al. (2023) ?

Dans l’étude de Mishra et al. (2005) sur la mandarine, Citrus reticulata Blanco (Citrus reticulata dans la source), huit lots de 75 g ont été préparés, dont quatre ont servi à la récupération de l’huile par hydrodistillation seule. Le premier lot, l’échantillon témoin, a été trempé dans une solution tampon à pH 4,5 à 31-33 °C pendant 3,0 heures, puis réduit en pulpe au mixeur, et l’huile a été récupérée de la pulpe par hydrodistillation à l’appareil de Clevenger. Les trois autres lots ont été prétraités par la xylanase (« Xylananses » dans la source) à 0,1 %, 0,2 % et 0,3 %, à la même température et pendant la même durée, et l’huile a été récupérée par la même méthode, l’hydrodistillation. Selon Khruengsai et al. (2023), les conditions optimales de leur méthode « EP-MAE », appliquée à Zanthoxylum limonella (nom employé par la source), ont été un rapport eau/plante de 11,16 mL/g, une quantité d’enzyme de 0,68 %, une durée micro-ondes de 36,73 min et une puissance de 1665 W. Dans ces conditions, le rendement en huile essentielle, 7,89 ± 0,08 mg/g, a été significativement plus élevé que ceux obtenus par MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) et par hydrodistillation (7,04 ± 0,03 mg/g).

Qu’ont testé Penić et al. (2026) sur des écorces d’agrumes ?

Penić et al. (2026) ont évalué les effets de la pectinase, de la cellulase, de la xylanase et de leur mélange, appliqués dans l’eau purifiée ou dans un tampon citrate avant une hydrodistillation en appareil de Clevenger, sur le rendement et la composition volatile des huiles essentielles d’écorces d’orange, de mandarine et de clémentine. Les oranges, Citrus × aurantium f. aurantium (Citrus sinensis dans la source), les mandarines, Citrus reticulata Blanco, et les clémentines (« Citrus clementine » dans la source) ont été achetées dans un supermarché de Zagreb, en Croatie.

Les écorces, constituées de l’albédo et du flavédo, ont été coupées en morceaux de 1 cm × 1 cm et conservées à −18 °C jusqu’à l’analyse. La cellulase et la pectinase provenaient d’Aspergillus niger, et la xylanase de « Theryomyces » (graphie de la source), exprimée dans Aspergillus oryzae.

Comment les écorces ont-elles été prétraitées ?

L’hydrodistillation des écorces a été précédée soit d’un reflux sans enzymes (RE), dans l’eau purifiée (HDW) ou dans le tampon citrate (HDB), comme témoins, soit d’un reflux avec pectinase (REP), cellulase (REC), xylanase (REX) ou un mélange pectinase/cellulase/xylanase (REPCX), dans l’eau purifiée ou le tampon citrate (pH = 5). Pour chaque prétraitement, 20 g d’écorce broyée (1 cm × 1 cm) ont été mélangés à 250 mL ; le passage ne nomme pas le liquide à cet endroit. Le matériel, dans l’eau purifiée ou le tampon citrate, a été soumis à un reflux à 50 °C pendant 120 min sous agitation, sans enzymes (témoin) ou avec 55 mg de pectinase, de cellulase ou de xylanase (2,75 mg d’enzyme par g d’écorce), ou leur combinaison (8,25 mg d’enzymes au total par g d’écorce). Les écorces prétraitées ont ensuite été hydrodistillées 120 min en appareil de Clevenger. La même masse d’écorce (20 g) dans le même volume (250 mL) d’eau purifiée et de tampon citrate (pH = 5) a aussi été hydrodistillée sans aucun prétraitement (HD).

Les prétraitements ont-ils changé le rendement ?

Parmi les écorces étudiées, l’orange a donné de façon constante le rendement en huile essentielle le plus élevé, de 1,95 à 1,99 mL/100 g d’écorce. Dans le même passage, l’hydrodistillation sans prétraitement (HD) a donné le rendement le plus bas, le reflux sans enzymes dans l’eau (HDW-RE) l’a légèrement augmenté, et les prétraitements à la pectinase et au mélange d’enzymes, dans l’eau (HDW-REP, HDW-REPCX) comme dans le tampon citrate (HDB-REP, HDB-REPCX), n’ont apporté qu’une hausse supplémentaire marginale. L’écorce de clémentine a donné de 1,46 à 1,49 mL/100 g d’écorce, sans amélioration observée après prétraitement enzymatique par rapport à l’hydrodistillation sans prétraitement ou au reflux sans enzymes. L’écorce de mandarine a donné les rendements en huile essentielle les plus bas (de 0,98 à 1,00 mL/100 g d’écorce), avec de légères hausses après reflux sans enzymes et après certains prétraitements enzymatiques.

Ont-ils changé la composition des huiles ?

Huile d’écorce d’orange

Dans l’huile d’écorce d’orange, le limonène était le monoterpène dominant, surtout après prétraitement par le mélange d’enzymes dans l’eau (HDW-REPCX, jusqu’à 81,16 %). Les prétraitements en tampon, avec ou sans enzymes, ont donné des teneurs en limonène plus basses (de 14,15 à 61,04 %).

Huile d’écorce de mandarine

Dans l’huile d’écorce de mandarine, le limonène prédominait parmi les monoterpènes, surtout après reflux dans l’eau sans enzymes (HDW-RE, 77,50 %). Le prétraitement par les enzymes seules ou par le mélange a réduit sa teneur (HDW-REP 62,87 %, HDW-REX 47,72 %, HDW-REC 18,84 %, HDW-REPCX 6,74 %), tandis que les prétraitements en tampon à la pectinase (HDB-REP, 49,65 %) ou à la xylanase (HDB-REX, 54,42 %) l’ont en partie rétablie. L’huile de mandarine non traitée (HD) contenait 56,47 % de limonène. Les sesquiterpènes totaux étaient les plus élevés après prétraitement par le mélange d’enzymes dans l’eau (HDW-REPCX, 60,52 %), dont le β-élémène (5,84 %), le (E,E)-α-farnésène (8,64 %), le δ-cadinène (9,93 %) et le t-cadinol oxygéné (5,25 %). L’huile non prétraitée (HD) en avait 6,75 % et le reflux dans l’eau sans enzymes (HDW-RE) 1,77 %, tandis que les prétraitements enzymatiques dans l’eau les ont portés à 9,10 % (HDW-REP), 11,09 % (HDW-REC), 23,99 % (HDW-REX) et 60,52 % (HDW-REPCX). En tampon citrate, les sesquiterpènes totaux étaient les plus élevés sans enzymes (HDB-RE, 47,38 %) et plus bas avec enzymes (de 13,64 à 37,39 %). La teneur en t-cadinol était plus élevée en tampon (HDB-RE 12,58 %, HDB-REP 12,47 %, HDB-REC 21,30 %) que dans l’eau (de 2,32 à 9,63 %). Les aldéhydes allaient de 0,39 % à 4,86 % après les prétraitements enzymatiques dans l’eau, la valeur la plus haute après HDW-REPCX, et l’huile non traitée (HD) en contenait 2,27 % (décanal).

Huile d’écorce de clémentine

Dans l’huile d’écorce de clémentine, le limonène prédominait parmi les monoterpènes, surtout après prétraitement à la xylanase dans l’eau (HDW-REX, 75,29 %), alors que l’huile non traitée (HD) en contenait 30,86 % et que le reflux dans l’eau sans enzymes (HDW-RE) l’a porté à 39,66 %. Les prétraitements en tampon citrate, avec ou sans enzymes, ont donné moins de monoterpènes totaux (de 78,60 à 85,56 %) et moins de limonène (jusqu’à 17,43 % avec HDB-REP). Les monoterpènes oxygénés étaient abondants dans tous les échantillons : trans-carvéol jusqu’à 15,17 %, cis-carvéol jusqu’à 10,55 %, carvone jusqu’à 16,45 %, limonène-1,2-diol jusqu’à 20,76 % et (Z)-p-mentha-1,8-diène-2-hydroperoxyde jusqu’à 10,03 %. Leurs niveaux étaient plus élevés après prétraitement enzymatique en tampon, tandis que les prétraitements enzymatiques dans l’eau favorisaient les monoterpènes hydrocarbonés. La carvone est passée de 6,74 % (HDB-RE) à 15,55 % avec la cellulase (HDB-REC), 16,45 % avec la pectinase (HDB-REP) et 13,07 % avec le mélange d’enzymes (HDB-REPCX).

Que concluent les auteurs ?

Dans leur conclusion, Penić et al. écrivent que ces résultats indiquent que le prétraitement enzymatique peut moduler le profil volatil des huiles essentielles d’agrumes, en particulier les composants mineurs, mais qu’il a un effet limité sur le rendement global. Selon les auteurs, l’inclusion de deux témoins, sans enzyme et sans prétraitement, était essentielle pour évaluer avec justesse les effets enzymatiques en hydrodistillation Clevenger à l’échelle du laboratoire.

Qu’ont optimisé Li et al. (2024) sur le romarin ?

Dans l’étude de Li et al. (2024), le romarin a été récolté dans le « Yuzhou Country », ville de Xuchang, province du Henan, en Chine.

L’enzyme était une cellulase acide (> 10 000 U/g), dissoute dans un tampon citrate-phosphate à pH 5,0. L’extraction assistée par enzymes s’est faite en deux temps, un prétraitement enzymatique suivi d’une extraction par hydrodistillation. Le romarin (partie aérienne, « overground part ») a été pulvérisé à une taille homogène (50 à 60 mesh), et 100 g de poudre ont été mélangés à 500 mL d’une solution de cellulase à 2,0 % (tampon citrate-phosphate à pH 5,0) puis incubés avant l’hydrodistillation. Selon les termes de la source, l’extraction a ensuite été conduite dans un appareil de Clevenger, suivie d’une distillation à la vapeur de 4 h ; l’huile essentielle distillée a été séchée sur sulfate de sodium anhydre et conservée à 4 °C.

Quelles conditions l’étude a-t-elle fait varier ?

Dans les essais à un facteur, l’étude a porté sur quatre variables : quantité d’enzyme (de 0,5 à 2,5 %), pH de digestion (de 4,0 à 6,0), température de digestion (de 35 à 45 °C) et durée de digestion (de 0,5 à 2,5 h). Sur ces quatre variables, 29 essais ont été réalisés selon un plan de Box–Behnken. Les conditions optimales, pour un rendement prédit de 4,05 %, ont été validées par un essai à l’échelle pilote avec une quantité d’enzyme de 1,60 %, un pH de digestion de 5,09, une température de digestion de 46,65 °C et une durée de digestion de 1,69 h.

Que contient l’huile analysée ?

Li et al. décrivent l’huile essentielle de romarin (« REO » dans la source) comme un liquide jaunâtre transparent, de densité 0,914 g/mL. Au total, 37 composants ont été identifiés par GC–MS, les plus abondants étant le « 1.8-cineole » (53,48 %, graphie de la source), le β-pinène (20,23 %) et le bornéol (5,21 %). Le passage ne précise pas de quelle extraction provient l’huile analysée.

Qu’ont observé Vladić et al. (2022) avant l’extraction de l’origan au CO2 supercritique ?

Vladić et al. (2022) visaient à établir un procédé améliorant l’efficacité de l’extraction au dioxyde de carbone supercritique (scCO2) de l’origan grec, « Origanum vulgare L. spp. hirtum » dans la source (Origanum vulgare subsp. hirtum (Link) A.Terracc. dans WCVP), et la qualité des extraits obtenus. Des prétraitements par micro-ondes et enzymatique du matériel végétal ont été appliqués avant l’extraction au scCO2, et le prétraitement enzymatique a entraîné une augmentation significative du rendement d’extraction. Le matériel était constitué de parties aériennes de cet origan, échantillons commerciaux achetés dans un supermarché de Corfou, en Grèce, d’une taille moyenne de particules de 0,26 mm.

Comment le matériel a-t-il été prétraité et extrait ?

La préparation enzymatique, le Viscozyme, est décrite comme un mélange d’enzymes cellulolytiques contenant un large éventail de carbohydrases, dont arabanase, cellulase, β-glucanase, hémicellulase et xylanase. Pour le prétraitement enzymatique (ENZP), le matériel d’origan broyé (40 g par prétraitement) a été mélangé à une solution de Viscozyme, dans un rapport matériel/solution de 1:5 (m/V), et incubé à 45 °C pendant 60 min. La solution de Viscozyme était préparée dans un tampon acétate à pH 4,9, à une concentration de 8 % par rapport au matériel végétal. Toutes les extractions des matériels prétraités et du témoin sans prétraitement ont été conduites dans des conditions identiques, 200 bar et 40 °C. Les extractions ont été menées à 40 °C pour éviter la volatilisation et la décomposition des composés thermiquement instables.

Qu’est devenu le rendement ?

Le prétraitement enzymatique a entraîné une augmentation significative, presque du double, du rendement d’extraction : 6,59 %, contre 3,39 % pour le témoin. Selon les auteurs, l’exposition du matériel végétal aux enzymes de dégradation de la paroi cellulaire a endommagé et hydrolysé ses structures, ce qui a facilité la pénétration du solvant et la disponibilité des composants, d’où leur libération plus rapide et plus efficace. Pendant les 30 premières minutes d’extraction, le rendement avec ENZP et avec le prétraitement désigné MWP1 était le double de celui du témoin. Les extractions ENZP, MWP1 et MWP2 progressaient encore après 4 h ; les extractions ENZP et MWP1 ont été achevées après 1,5 h supplémentaire, pour une durée totale de 5,5 h et des rendements totaux de 7,09 % (ENZP) et 7,92 % (MWP1).

Qu’est devenue la composition des extraits ?

ENZP et MWP1 ont augmenté l’abondance des composés oxygénés dans les extraits (94,67 % et 92,69 %, sans différence statistiquement significative entre ces groupes) par rapport au témoin (88,06 %). Les prétraitements ont augmenté l’abondance du carvacrol dans les échantillons MWP1, MWP2 et ENZP par rapport au témoin ; elle était la plus élevée dans l’extrait MWP1 (80,44 %), et les extraits MWP2 et ENZP contenaient 76,94 % et 77,17 % de carvacrol. Dans le tableau 1, qui porte sur des extraits obtenus au dioxyde de carbone supercritique à 200 bar, 40 °C et en 4 h, la ligne du carvacrol donne 74,89 pour le témoin et 77,17 pour l’extrait ENZP.

Que concluent les auteurs ?

Dans leur conclusion, les auteurs écrivent que les prétraitements par micro-ondes et enzymatique ont intensifié le transfert de matière et amélioré le rendement d’extraction et la qualité des extraits obtenus. Selon les auteurs, le prétraitement enzymatique présentait l’avantage supplémentaire de ne pas élever la température au cours du temps, mais demandait un temps de prétraitement plus long. Ils ont aussi relevé un effet favorable sur le rendement total et l’abondance du carvacrol après le prétraitement enzymatique.

Qu’ont mesuré de Souza et al. (2025) sur les feuilles de Matourea azurea ?

De Souza et al. (2025) ont appliqué une enzymolyse par la cellulase avant l’hydrodistillation de feuilles de Matourea azurea (Linden) Colletta & V.C.Souza (écrit « Matourea azurea (Linden) Colletta; V.C.Souza » dans la source), à des concentrations de 1,0 %, 1,5 % et 2,0 %. L’enzyme commerciale « Celluclast 1.5 L », d’activité déclarée 700 EGU/g, a été employée à 1 %, 1,5 % et 2 %, et un test d’humidité des feuilles a servi à tenir compte du volume d’eau dans la concentration enzymatique du système. L’enzymolyse a été conduite dans un bain à 50 °C, sans agitation, pendant 30 min. La teneur en huile volatile a été déterminée par hydrodistillation en appareil de Clevenger, sur 75 g de matériel frais (feuilles).

Comment la concentration de cellulase a-t-elle agi ?

Selon de Souza et al., toutes les concentrations employées ont augmenté le rendement en huile essentielle, mais l’efficacité de la digestion enzymatique diminuait quand la concentration augmentait. Les données ne suivant pas une cinétique de Michaelis–Menten, les auteurs excluent une saturation enzymatique. Selon les auteurs, ce comportement peut s’expliquer par une inhibition enzymatique due aux produits de dégradation de la cellulose, comme le cellobiose et le glucose, ou par des interactions avec des substances aromatiques de la biomasse, comme les terpènes et les phénols.

La composition de l’huile a-t-elle changé ?

Une différence qualitative de composition de l’huile a été observée après traitement enzymatique au « Celluclast 1.5 L », dont l’apparition de « 1,5,9,9‐tetramethyl‐Z,Z,Z‐ » (nom tronqué tel que la phrase l’écrit) à toutes les concentrations et du p-mentha-2,8-dién-1-ol à la concentration de 1 %. Le β-copaén-4α-ol (20,73 %) était le composé majoritaire de l’huile essentielle du témoin, suivi du pinocarvéol (9,49 %), du myrténal (8,74 %), de la pinocarvone (6,31 %) et du « cyclophenene » (6,30 %, graphie de la source). Dans l’ensemble, ces composés ont gardé leurs pourcentages relatifs aux différentes concentrations d’enzyme.

Comment l’hydrodistillation assistée par cellulase se compare-t-elle aux distillations chez Wainer et al. (2022) ?

La lavande employée par Wainer et al. (2022) était la lavande « Margaret Roberts », que la source classe comme Lavandula × intermedia ‘Margaret Roberts’, ou Lavandula × heterophylla, cultivée au Margaret Roberts Herbal Centre de Hartbeespoort, en Afrique du Sud, et récoltée au début du printemps.

L’étude a comparé la distillation à la vapeur, l’hydrodistillation et l’hydrodistillation assistée par cellulase, avec des durées moyennes d’extraction de 57, 51 et 49 min et une consommation moyenne d’énergie de 15,0, 13,4 et 30,8 kJ/g respectivement. Pour l’hydrodistillation assistée par cellulase, 80 g de matériel végétal ont été prétraités 45 min avec 1 L d’eau distillée et 5 mL de cellulase sous agitation magnétique, le mélange étant maintenu entre 40 °C et 45 °C, puis transférés au montage d’hydrodistillation. L’enzyme employée pour le prétraitement était la cellulase « Celluclast 1.5 L » (Novozyme, Bagsværd, Danemark).

Quelle durée et quelle énergie pour chaque méthode ?

L’hydrodistillation assistée par cellulase avait la durée d’extraction la plus courte, mais la durée totale de son procédé était significativement plus longue que celle des autres méthodes en raison de l’étape de prétraitement de 45 min. La distillation à la vapeur et l’hydrodistillation, qui n’utilisent toutes deux que le chauffage et non l’agitateur, ont eu des consommations d’énergie semblables, alors que l’hydrodistillation assistée par cellulase a consommé significativement plus d’énergie. L’étape de prétraitement enzymatique a porté la consommation d’énergie de l’hydrodistillation assistée par cellulase à plus du double de celle de l’hydrodistillation conventionnelle.

En quoi les huiles différaient-elles ?

Les huiles d’hydrodistillation conventionnelle et d’hydrodistillation assistée par cellulase contenaient plus de 1,8-cinéole que celles de distillation à la vapeur, qui contenaient plus de camphre. Le temps de rétention rapporté (« reported ») pour le linalol est de 17,543 à 17,554 min, et celui rapporté pour le terpinolène de 17,531 à 17,541 min ; les auteurs écrivent que ces valeurs très proches suggèrent (« suggest ») que le pic du linalol sur le chromatogramme a pu (« could have been ») être interprété à tort comme du terpinolène.

En comparant l’hydrodistillation et l’hydrodistillation assistée par cellulase, les auteurs écrivent que les résultats ont suggéré (« suggested ») que l’étape de prétraitement enzymatique donne une huile contenant moins de camphre que sans étape de prétraitement. Dans le tableau 1, la teneur en camphre (« wt% ») des échantillons 7, 8 et 9, obtenus par hydrodistillation assistée par cellulase, est de 32,21, 21,73 et 19,75, contre 28,34 et 30,68 pour les échantillons 1 et 2 (distillation à la vapeur) et 24,82, 36,74 et 24,97 pour les échantillons 4 à 6 (hydrodistillation). L’échantillon 3, marqué d’un astérisque, n’a pas de valeur : l’appareil d’analyse a donné des résultats manifestement incorrects, qui n’ont pas pu être répétés.

Quelle était leur odeur ?

Les huiles obtenues par hydrodistillation assistée par cellulase ont été jugées les plus agréables à l’odeur, avec une note moyenne de 4 sur 5, et celles de distillation à la vapeur et d’hydrodistillation ont reçu une note égale, de 3 sur 5 en moyenne. Les huiles d’hydrodistillation assistée par cellulase ont aussi été rapportées (« reported ») comme ayant l’odeur la plus faible.

Références

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