Encapsulation d’une huile essentielle extraite de thymus vulgaris
No Thumbnail Available
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi
Abstract
L'encapsulation est une technique permettant d'emprisonner des liquides ou des solides dans une enveloppe qui les isole dans le but de les protéger de l'environnement extérieur, ou de maitriser leur libération dans un environnement choisi. L'élaboration de système d'encapsulation permet de protéger les substances actives à la fois contre la dégradation physique (précipitation, cristallisation), la dégradation chimique (oxydation) induite par l'exposition à l'oxygène, la lumière, l'humidité, la température ou les changements de force ionique ou de contrôler leur libération dans des conditions souhaitées. Dans ce but, cette étude a pour objectif d'explorer la capacité de deux techniques (coacervation complexe et émulsion directe) à immobiliser et enrober les composés volatils de l'huile essentielle de thym. En outre, ce travail vise à évaluer les deux méthodes en fonction de leur rendement, efficacité d'immobilisation, caractérisation des particules obtenues et de leur profil de relargage.
Le rendement d'extraction de l'huile essentielle est de 1,64%. Son analyse chromatographique couplée à la spectrophotométrie de masse (GC/MS) monte que le thymol (56,38%) et le carvacrol (23,84%) sont les composants majoritaires. Le protocole de synthèse des microparticules est réalisé avec différents rapports de masse polymère/polysaccharide, quantités d'huiles essentielles et agent de réticulation. Les images de microscope optique des microcapsules ont montré une forme sphérique pour des particules de diamètre variant entre 5 et 50-?m. L'analyse MEB indique que les meilleures particules sont obtenues avec un ratio de polymère de 7%: 8% et le formaldéhyde comme agent de réticulation. Le rendement d'encapsulation est de 65% et 98% respectivement pour la coacervation complexe et l'émulsion directe. L'efficacité de l'encapsulation révèle que la quantité de monoterpènes oxygénés représente entre 74,31-78,34% de la quantité totale tandis que celle des hydrocarbures monoterpènes est de 16,03 et 19,77% suivie par celle des hydrocarbures sesquiterpènes (3,7-4,2%) respectivement pour la coacervation complexe et l'émulsion directe. Ce résultat confirme que l'efficacité d'encapsulation est liée à la polarité des composants du thym. Tous les résultats confirment le succès de l'encapsulation de l'HE de thym en termes de stockage, de protection et de libération avec une stabilité thermique. Une cinétique de libération plus rapide de l'huile essentielle pour l'encapsulation par émulsion directe comparativement à celle trouvée pour la coacervation complexe dont le profil de libération est plus lent et une meilleure stabilité thermique.
L'activité antioxydante d'huile encapsulée est très significative 90,81 et 90,93% pour coacervation complexe et émulsion directe, respectivement, et sont identique à l'huile pure 95,88%. En outre, il est à constater que l'huile encapsulée inhibe la croissance des microorganismes tel que S.aureus (64 et 60 mm); E.coli; (41 et 41 mm) ; B.subtilis (66 et 61 mm) et Ps.aeruginosa (12 et 12 mm) pour coacervation complexe et émulsion directe, respectivement, en comparaison avec ceux de l'huile pure S. aureus (62 mm), E. coli (44 mm), B. subtilis (68 mm), et P. aeruginosa (12 mm).
Les capsules des huiles essentielles ont montré un spectre d'activité large et une inhibition forte identique par rapport à l'huile essentielle pure étudiée. Ces résultats mettent en évidence des fortes activités antibactériennes et antioxydantes de l'huile de Thymus vulgaris, ce qui nous laisse proposer l'encapsulation par coacervation complexe de cette huile essentielle comme un excellent procédé de conservation pour d'éventuelles applications biotechnologiques.
Encapsulation is used to envelope and isolates liquids or solids in an envelope in coat in order to protect them from the external environment, or to control their release in a chosen environment. The encapsulation systems makes it possible to protect the active substances both against physical degradation (precipitation, crystallization), chemical degradation (oxidation) induced by exposure to oxygen, light, humidity, temperature or ionic strength changes, or control their release under desired conditions.
This study aims to explore the ability of two encapsulation techniques (complex coacervation and direct emulsion) to immobilize and coat the volatile compounds of thyme essential oil. In addition, this work aims to evaluate the two methods according to their performance, immobilization efficiency, characterization of the particles obtained and their release profile.
The essential oil extraction yield is 1.64%. Its chromatographic analysis coupled with mass spectrophotometry (GC/MS) shows that thymol (56.38%) and carvacrol (23.84%) are the major components. The microparticle synthesis protocol is carried out with different polymer/polysaccharide mass ratios, quantities of essential oils and crosslinking agent. Optical microscope images of the microcapsules showes a spherical shape for particles of diameter varying between 5 and 50-?m. SEM analysis indicates that the best particles are obtained with a polymer ratio of 7%: 8% and formaldehyde as crosslinking agent. The encapsulation yield is 65% and 98% for the complex coacervation and the direct emulsion, respectively. The efficiency of the encapsulation reveals that the quantity of oxygenated monoterpenes represents between 74.31-78.34% of the total quantity while that of monoterpene hydrocarbons is 16.03 and 19.77% followed by that of sesquiterpene hydrocarbons (3.7-4.2%) for the complex coacervation and the direct emulsion, respectively. This result confirms that the encapsulation efficiency is related to the polarity of the components of thyme. All results confirm the success of thyme EO encapsulation in terms of storage, protection release and thermal stability. Faster release kinetics of essential oil for direct emulsion encapsulation compared to that showed for complex coacervation which has a slower release profile and better thermal stability.
The antioxidant activity of encapsulated oil is very significant 90.81 and 90.93% for complex coacervation and direct emulsion, respectively, and is identical to pure oil 95.88%. In addition, it is observed that the encapsulated oil inhibits the growth of microorganisms such as: S. aureus (64 and 60 mm); E.coli; (41 and 41 mm); B.subtilis (66 and 61 mm) and Ps.aeruginosa (12 and 12 mm) for complex coacervation and direct emulsion, respectively, in comparison with those of pure oil S. aureus (62 mm), E. coli (44 mm), B. subtilis (68 mm), and P. aeruginosa (12 mm).
The essential oil capsules showed a broad spectrum of activity and identical strong inhibition compared to the pure essential oil studied. These results highlight the strong antibacterial and antioxidant activities of the oil of Thymus vulgaris, which allows us to propose the encapsulation by complex coacervation of this essential oil as an excellent preservation process for possible biotechnological applications.
التغليف هو تقنية لاحتجاز السوائل أو المواد الصلبة في غلاف يعزلها لحمايتها من البيئة الخارجية ، أو للتحكم في إطلاقها في بيئة مختارة. إن تطوير أنظمة التغليف يجعل من الممكن حماية المواد الفعالة من التدهور الفيزيائي (الترسيب ، التبلور)، التحلل الكيميائي (الأكسدة) الناجم عن التعرض للأكسجين ، الضوء ، الرطوبة ، درجة الحرارة أو تغيرات القوة الأيونية أو التحكم في إطلاقها في ظل الظروف المرغوبة . تحقيقًا لهذه الغاية ، تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف قدرة التقنيتين (الحفظ المعقد والمستحلب المباشر) على تثبيت وتغليف المركبات الطيارة من زيت الزعتر الأساسي. بالإضافة إلى ذلك يهدف هذا العمل إلى تقييم الطريقتين وفقًا لأدائهما وكفاءة التثبيت ووصف الجسيمات التي تم الحصول عليها.
نسبة الزيت العطري 1.64٪. يُظهر تحليلها الكروماتوغرافي إلى جانب قياس الطيف الضوئي الكتلي أن الثيمول (56.38٪) والكارفاكرول (23.84٪) هما المكونان الرئيسيان، يتم تنفيذ بروتوكول صناعة الجسيمات الدقيقة بنسب ( كتلة البروتين / متعدد السكريات) وكميات من الزيوت الأساسية وعامل التشابك حيث أظهرت صور المجهر الضوئي للكبسولات الدقيقة شكلاً كرويًا لجزيئات ذات قطر يتراوح بين 5 و 50 ميكرومتر. يشير التحليل انه أفضل الجسيمات تم الحصول عليها بنسبة 7٪: 8٪ (البروتين / متعدد السكريات) والفورمالديهايد كعامل ربط. يبلغ مردود التغليف 65٪ 98٪ على التوالي للتماسك المعقد والمستحلب المباشر، تكشف كفاءة التغليف أن كمية أحادي التربينات المؤكسجة تمثل ما بين 74.31-78.34٪ من إجمالي الكمية، بينما تبلغ نسبة الهيدروكربونات أحادية التربين 16.03 و 19.77٪ تليها تلك الخاصة بـالهيدروكربونات سيسكويتربينية % 3.7-4.2 للطريقتين على التوالي. هذه النتيجة تدل على أن كفاءة التغليف مرتبطة بقطبية مكونات الزعتر و تؤكد جميع النتائج نجاح تغليف الزعتر من حيث التخزين والحماية والإطلاق مع ثبات حراري . حركية إطلاق أسرع تميز الزيت العطري المغلف بالمستحلب المباشر مقارنةً بتلك الموجودة في الحشو المعقد الذي يتميز بمظهر إطلاق أبطأ واستقرار حراري أفضل.
يعتبر النشاط المضاد للأكسدة للزيت المغلف مهمًا جدًا بنسبة 90.81 و 90.93٪ للتماسك المعقد والمستحلب المباشر، على التوالي ، وهو مطابق للزيت النقي بنسبة 95.88٪. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ أن الزيت المغلف يمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة مثل S.aureus ( 60 و64 مم)، E.coli( 41 و41 مم)، B.subtilis ( 66 و61 مم)، Ps.aeruginosa( 12 و12 مم) للتماسك المعقد والمستحلب المباشر ، على التوالي ، بالمقارنة مع تلك الخاصة بالزيت النقي S.aureus (62 مم)، E.coli( 44 مم)، B.subtilis( 68 مم )، Ps.aeruginosa (12 مم). كما أظهرت كبسولات الزيت العطري طيفًا واسعًا من النشاط وتثبيطًا قويًا مماثلًا مقارنة بالزيت العطري النقي الذي تمت دراسته. تسلط هذه النتائج الضوء على الأنشطة القوية المضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة لزيت الزعتر.مما يسمح لنا باقتراح التغليف عن طريق التماسك المعقد لهذا الزيت العطري كعملية حفظ ممتازة لتطبيقات التكنولوجيا الحيوية المحتملة.
Description
Keywords
Huile essentielle, Activité antimicrobienne, Propriétés structurales, Thymus vulgaris, Coacervation complexe