Optimisation du modèle de processus d'extraction de l'huile essentielle de l'écorce de Pomelo de Changshan, étude de la composition chimique et de l'activité antioxydante

Le Changshan huyou (Citrus aurantium Changshan huyou) est un agrume de la famille des Rutacées, produit principalement dans le comté de Changshan, dans la province de Zhejiang. Il pousse dans des zones de terre rouge qui tolèrent la stérilité, le froid, les basses collines et les pentes douces. Sa culture et son élevage remontent à plus de cent ans. En tant que plante médicinale et comestible, l'écorce et le fruit du pomelo Changshan Hu peuvent être utilisés comme parties médicinales. Selon le Compendium of Materia Medica, le pomelo a une odeur aigre et froide, n'est pas toxique et a des fonctions de digestion, de rafraîchissement de la toxicité de l'alcool, de traitement de la mauvaise haleine après la consommation d'alcool, d'élimination du mauvais qi gastro-intestinal, de traitement des nausées et vomissements induits par la grossesse et de réduction de la faiblesse bucco-dentaire. Principale zone de production du pomelo de Changshan en Chine, le comté de Changshan, dans la province de Zhejiang, produit la meilleure qualité et la plus grande efficacité de pomelo de Changshan. Le pomelo de Changshan est également populaire dans les industries des boissons et de la transformation alimentaire en raison de sa richesse en composants nutritionnels tels que les acides aminés, les sucres et les vitamines, en plus d'être un fruit. Le principal sous-produit de la production et de la transformation du pomelo Changshan Huyou est le péridap Changshan Huyou (Citrus × aurantium Changshan huyou peridap, CP), qui représente environ 50% du poids total du pomelo Changshan Huyou. La plus grande partie est traitée comme un résidu et n'a pas été entièrement utilisée. Des études ont montré que l'écorce du pomelo Changshan Huyou contient d'abondants composants d'huile volatile, représentant environ 0,5% à 2,0% du poids frais de l'écorce. Ces composants volatils ont des effets anti-inflammatoires, antibactériens et antioxydants significatifs et peuvent être utilisés comme sources d'additifs alimentaires, d'épices, d'essences et de conservateurs naturels. C'est pourquoi la recherche et le développement approfondis des CP sont d'une grande importance.
La méthode d'extraction de la médecine traditionnelle chinoise est le moteur du développement de l'industrie de la médecine chinoise. Les méthodes traditionnelles d'extraction des huiles volatiles végétales comprennent la distillation à la vapeur, l'extraction par micro-ondes, l'extraction par solvant organique, le pressage, l'extraction par CO2 supercritique, l'extraction par fluide subcritique, l'hydrolyse enzymatique, etc. À l'heure actuelle, la distillation à la vapeur est couramment utilisée pour extraire les huiles essentielles de la PC, car elle est peu coûteuse, facile à mettre en œuvre et non polluante. Il s'agit de la méthode d'extraction la plus couramment utilisée pour les huiles essentielles de PC. D'après les résultats des recherches existantes, il a été constaté que le taux d'extraction de l'huile essentielle de CP par distillation à la vapeur est approximativement compris entre 0,4% et 1,28%, ce qui est lié à la variété, à l'origine et aux conditions d'extraction de l'huile de Changshan Huyou. La méthode de distillation à la vapeur a été largement utilisée pour extraire les huiles essentielles des plantes et est la méthode préférée pour extraire les huiles volatiles des plantes médicinales et comestibles. En outre, un petit nombre d'études ont utilisé des méthodes telles que le pressage, l'extraction par solvant organique et l'extraction par CO2 supercritique pour extraire l'huile essentielle de CP, parmi lesquelles le pressage a un long cycle de fonctionnement et un faible rendement en huile. En outre, les solvants organiques ont généralement des points d'ébullition bas et des facteurs de risque extrêmement élevés ; la méthode d'extraction au CO2 supercritique est coûteuse.
Cette étude a utilisé le CP comme matière première et a extrait l'huile essentielle de CP par distillation à la vapeur. Par le biais d'expériences à facteur unique, la méthodologie de la surface de réponse (RSM) et le réseau neuronal artificiel (ANN) ont été appliqués pour optimiser le processus d'extraction de l'huile essentielle, et la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) a été utilisée pour analyser la composition chimique de l'huile. L'objectif est de fournir une base théorique pour l'extraction et l'application de l'huile essentielle de CP, et de fournir une base technique et théorique pour l'étude de ses propriétés physicochimiques et pour le développement global et l'utilisation des ressources.

Cet article extrait systématiquement les composants de l'huile essentielle de CP par distillation à la vapeur et optimise le processus d'extraction. Tout d'abord, la taille optimale des particules de poudre et les conditions de prétraitement pour l'extraction de l'huile essentielle ont été sélectionnées, et des expériences de sélection à facteur unique ont été menées sur trois facteurs ayant un impact significatif sur le taux d'extraction de l'huile essentielle de CP : le temps d'extraction, la température d'extraction et le rapport liquide-solide. Sur la base des résultats de la sélection d'un seul facteur, deux méthodes différentes, RSM et ANN, ont été utilisées pour optimiser davantage les conditions d'extraction. L'analyse RSM a révélé que le rapport liquide-solide a un impact significatif sur le taux d'extraction de l'huile essentielle de CP. Un rapport liquide-solide trop faible ne permet pas un contact suffisant entre le matériau et le solvant, ce qui entraîne une diminution du taux d'extraction ; un rapport liquide-solide excessif peut facilement entraîner un gaspillage des ressources, ce qui ne permet pas d'atteindre l'objectif d'une extraction à faible consommation d'énergie et à haut rendement, et ne convient pas aux applications pratiques. Le degré d'ajustement des différentes données dans le modèle ANN a atteint un niveau élevé, et il existe une bonne corrélation entre les valeurs expérimentales et les valeurs prédites par le modèle. Les résultats prédits sont raisonnables et fiables. En comparant les valeurs prédites par les deux méthodes aux valeurs expérimentales, on a constaté que la différence entre les valeurs prédites par ANN et les valeurs expérimentales était plus faible et plus importante. Sur cette base, les conditions d'extraction optimales pour le modèle ANN ont été déterminées comme suit : taille des particules de 24 mesh, trempage dans de l'eau distillée pendant 1 heure, rapport liquide-solide de 34,86 ml/g, température d'extraction de 300,00 ° C, durée d'extraction de 166,21 minutes et taux d'extraction de l'huile essentielle de CP de 0,82%. Les résultats de l'analyse GC-MS de l'huile essentielle de CP ont montré qu'elle contient des terpénoïdes abondants, principalement composés de D-limonène avec une teneur relative de 47,56%, suivi par le β - cubane et le γ - terpinène. En outre, l'analyse des propriétés physicochimiques et de l'activité antioxydante montre que l'huile essentielle de CP extraite par distillation à la vapeur d'eau présente une bonne stabilité et une bonne activité antioxydante, et peut être utilisée comme source naturelle d'antioxydants et de conservateurs.
Dans le contexte du développement vigoureux de la médecine traditionnelle chinoise dans le pays, la variété unique de Changshan Huyou n'a pas encore fait l'objet d'une recherche et d'un développement approfondis. Le CP, principal sous-produit issu de la transformation et de la production du Changshan Huyou, contient d'abondants composants d'huile essentielle et présente une valeur importante en termes de développement et d'utilisation. Cette étude vise à optimiser le processus d'extraction de l'huile essentielle de CP et à étudier sa composition chimique et ses propriétés physicochimiques. Elle peut fournir une nouvelle approche pour l'utilisation rationnelle des déchets du pomelo de Changshan et est d'une grande importance pour promouvoir le développement approfondi des ingrédients actifs naturels dans l'écorce du pomelo de Changshan. Les résultats de la recherche ont été publiés dans le 7e numéro de Natural Product Research and Development en 2024.