Chapitre 5. Extraction des Substances Naturelles (Voir TP)
Département de Biologie
Laboratoire de Biologie Végétale et Environnement
PHARMACOGNOSIE GENERALE. Cours MASTER DE BIOLOGIE VETGEALE ET ENVIRONNEMENT. (M1, S2)
Chapitre 5. EXTRACTION DES SUBSTANCES NATURELLES (Voir TP)
Plan :
I-Introduction
II-Méthodes générale de l’extraction
A-Extraction solide-liquide
B-Extraction liquide-liquide
C-Extraction par les gaz supercritiques
D-Concentration-dessiccation
E-Isolement des substances pures
III-Problèmes liés à la matière première d’extraction
IV-Problèmes liés à la nature de la substance naturelle extraite
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I-Introduction :
L’extraction consiste à transférer un composé d’une phase à une autre :
- d’une phase liquide à une autre
- d’une phase solide à une phase liquide.
II- Méthodologie générale de l’extraction. Méthodes de recherche des Substances Naturelles
Quand on obtient la molécule à partir de la drogue, on utilise la chimie extractive. Une plante donne une drogue qui donne la molécule après extraction (fractionnement …).
La substance active n’est pas une molécule. Si c’est le cas c’est le médicament allopathique. Quand la substance active n’est pas une molécule (par exemple une tisane ou extrait), c’est le médicament de phytothérapie ou phytomédicament.
On dispose après recherche des plantes médicinales (PM) d’une banque de PAM. Les plantes médicinales donnent la drogue qui est la partie utilisée de la plante. La drogue donne par la suite les substances actives qui sont généralement plusieurs substances pour une seule plante. Ces substances chimiques sont des molécules chimiques.
- Si on isole une molécule particulière et on fabrique un médicament qui est dit allopathique.
- Si plusieurs substances actives donnent une activité thérapeutique, le médicament produit est un phyto-médicament. C’est la phytothérapie. Cette drogue peut être utilisée entière (comme la tisane) ou transformée (comme le café). Il faut trouver le solvant ou le mélange de solvants nécessaires pour extraire la substance active. C’est la chimie extractive. L’extrait dépend de la quantité de poudre et de la quantité de solvant et là on définit l’extrait fluide, mou ou sec.
Il faut toujours s’assurer de l’identification botanique de la drogue avec le nom de celui qui a découvert cette identité mentionné. On cherche ensuite ce que contient cette drogue avec des réaction simples (donc forcément meilleurs). C’est le screening chimique qui donne la composition de la drogue. On cherche ensuite les propriétés physico-chimiques tel que la solubilité pour savoir quel solvant ou mélange de solvants utiliser. On procède ensuite à l’extraction suivant cette méthode :
A-Extraction solide-liquide :
1- Principe : Permet d’extraire par dissolution et diffusion des composants solubles de matières solides à l’aide d’un solvant.
2- Paramètres intervenants :
- état de division de la matière première et porosité de la masse
- renouvellement du solvant ; extractions par simple contact, contacts multiples, contre-courant.
- température
3- Principaux types d'appareillages :
- Macération sous agitation,
- Lixiviation,
- Extracteurs continus à chaud (Soxhlet, Kumagawa...) voir schéma
B- Extraction solide-liquide :
1-Principe :
Transfert entre solvants non miscibles - dispersion; décantation.
2- Paramètres intervenant :
- Coefficient ce partage,
- Proportion des deux phases,
- Qualité du contact entre les deux phases,
- Qualité de la décantation, nombre d'épuisements.
3- Principaux types d'appareillages :
- ampoule à décantation
- appareillages industriels
C- Extraction par les gaz supercritiques :
Un fluide peut avoir la densité d’un liquide et la viscosité d’un gaz, d’où une bonne "difusibilité" dans les solides et un bon pouvoir solvant.
Avantage :
- Pressions et températures de travail modérées.
- Bon marché
- Atoxique
- Naturel et abondant
- Ininflammable
- Inertie chimique
- Faible coût de fonctionnement
Inconvénients :
- Investissement initial élevé
- Pouvoir solvant globalement faible
D- Concentration-dessiccation :
1-Principe :
Élimination du solvant par distillation ou évaporation.
2- Paramètres intervenant : Température, pression
3- Principaux types d'appareillages :
- Évaporateurs rotatifs,
- Evaporateurs industriels,
- Étuve à vide,
- Nébuliseurs,
- Lyophilisateurs.
E- Isolement des substances pures :
Chromatographies préparatives (adsorption, partage, échange d'ions exclusion...), contre-courant
III- Problèmes liés à la matière première d’extraction :
A-Drogue végétale :
- Dessiccation ou stabilisation,
- Broyage,
- Adjuvants.
B- Microorganisme :
Cas des substances diffusant totalement, partiellement ou pas du tout dans le milieu de culture.
IV- Problèmes liés à la nature de la substance naturelle extraite :
Propriétés physico-chimiques conditionnant
- Fragilité
- Solubilités : pK, polarité
A-Substances basiques : (ex alcaloïdes)
- Solubles dans les solvants organiques apolaires ou peu polaire à l'état de bases libres (en milieu alcalin)
- Solubles dans l'eau à l'état de sels (en milieu acide)
B-Substances acides : (ex : acides aromatiques, terpéniques)
- Solubles dans les solvants organiques apolaires ou peu polaires a l'état d'acides libres (en milieu acide)
- Solubles dans l'eau à l'état de sels (en milieu alcalin)
C- Substances neutres :
Solubilités régies essentiellement par la polarité
- Substances polaires (riches en groupement OH ...) solubles dans les solvants polaires (alcools : éthanol, méthanol, eau)
- Substances apolaires (hydrocarbures ...) solubles dans les solvants apolaires (éther de pétrole, éther, chloroforme).