Chapitre II : Caractérisation des coproduits du bois et extractions en eau subcritique
II.1. Caractérisation des nœuds, écorces et souches de pin maritime et de peuplier
II.1.4. Activité antiradicalaire des extraits de coproduits de pin maritime et de peuplier
L’activité antioxydante des extraits est mesurée par détermination de l’activité antiradicalaire des solutions avec la méthode au radical 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyle ou DPPH (Brand- Williams et al., 1995). Cette méthode évalue la capacité d’un mélange de composés à donner des protons H. capables de neutraliser tous types de radicaux libres. Elle s’exprime par la
concentration minimale inhibitrice de 50 % des radicaux DPPH présents dans le milieu réactionnel (CI50 en mg/L). Plus une substance antiradicalaire sera active, plus la valeur de la
CI50 sera faible. Les activités antioxydantes des extraits aqueux obtenus à 100°C au Fibertec à
partir des coproduits de pin maritime et de peuplier sont rassemblés dans le Tableau II-26.
Tableau II-26 : Activité antiradicalaire des extraits aqueux de coproduits de pin maritime et de peuplier Matière
première Activité antiradicalaire, CI50 (mg/L)
PM-Nd 22,06 ± 2,88
PM-Ec 7,37 ± 1,01
PM-Sc 63,62 ± 2,57
Pe-Nd 31,70 ± 4,09
Pe-Ec 18,76 ± 2,46
Conditions opératoires : extraction réalisée à l’aide d’un appareil Fibertec, masse de matière : 1,5 g, extraction : 1 h à 100°C, répétition extraction n=3,
Détermination par méthode au DPPH (Brand-Williams et al., 1995), exprimée en Concentration Inhibitrice de 50 % des radicaux (CI50), répétition des analyses n=3
L’activité antioxydante des extraits d’écorces de pin maritime est élevée, proche de celle de la référence, le Trolox, dérivé synthétique et hydrosoluble de la vitamine E, qui présente une CI50 de 3,66 ± 0,07 mg/L. Les extraits de nœuds de pin et d’écorces de peuplier présentent
aussi une activité antiradicalaire intéressante, bien que moins élevée, alors que celle des nœuds de pin et surtout des souches de pin sont nettement plus faibles.
Il est à noter cependant que les plus fortes activités de ces extraits correspondent aux teneurs en polyphénols les plus élevées, comme le montre la Figure II-18.
Figure II-18 : Evolution de l’activité antiradicalaire des extraits aqueux obtenus en Fibertec 1h à 100°C à partir de coproduits de pin maritime et de peuplier en fonction de la teneur en polyphénols des extraits secs, répétition extraction n=3, répétition analyse n=3
Cette corrélation simple n’est cependant pas confirmée pour les différents extraits obtenus avec l’eau, le méthanol, l’éthanol et l’acétate d’éthyle, bien qu’une tendance générale d’une augmentation d’activité avec la teneur en polyphénols dans l’extrait puisse apparaître, comme le montre le Tableau II-27.
Tableau II-27 : Activité antiradicalaire des extraits de coproduits de pin maritime et de peuplier obtenus avec différents solvants d’extraction à leur température d’ébullition
Eau (ε = 78)a Méthanol (ε = 33)b Ethanol (ε = 24)c Acétate éthyle (ε = 6)d
PM-Nd 99,1 ± 9,9 133,0 ± 8,4 125,2 ± 5,4 185,4 ± 7,0 PM-Ec 35,3 ± 0,3 9,0 ± 0,9 8,7 ± 0,4 58,2 ± 5,3 Pe-Nd 274,9 ± 2,4 81,5 ± 11,3 62,6 ± 5,6 254,5 ± 2,5 Pe-Ec 43,6 ± 1,2 8,3 ± 1,3 9,8 ± 0,5 84,6 ± 2,3 Matière première Activité antiradicalaire, CI50 (mg/L)
Conditions opératoires : extraction réalisée à l’aide d’un appareil de Soxhlet, masse de matière : 10 g frais, durée d’extraction : 6 h, répétition extraction n=3
Détermination par méthode au DPPH exprimée en Concentration de 50 % des radicaux (CI50), répétition analyse n=3
a Température d’ébullition : 100°C b Température d’ébullition : 65°C c Température d’ébullition : 78°C d Température d’ébullition : 77°C
Les plus fortes activités, proches de celles du Trolox, sont obtenues pour les extraits d’écorces de pin maritime et de peuplier avec le méthanol et l’éthanol. Ces deux solvants, de constante diélectrique deux à trois fois plus faible que l’eau, mais nettement supérieure à celle de l’acétate d’éthyle, apparaissent donc favorables à l’extraction d’une fraction des polyphénols de nature « moyennement » polaire qui possèdent une plus forte activité antioxydante (Figure II-19).
A l’issue de cet ensemble de caractérisations des coproduits de pin maritime et de peuplier (données rassemblées dans les Tableaux AE-1 à 5 des Annexes expérimentales), plusieurs points méritent d’être soulignés :
- A la différence des fûts de bois dont ils proviennent, l’ensemble des coproduits étudiés sont constitués majoritairement par des fibres cellulosiques relativement peu lignifiées avec des teneurs en cellulose élevées (51 à 53 % de la matière sèche)
Figure II-19 : Evolution de l’activité antiradicalaire des extraits obtenus en appareil de Soxhlet pendant 6 h à la température d’ébullition des solvants d’extraction à partir de coproduits de pin maritime et de peuplier en fonction de la constante diélectrique des solvants, répétition extraction n=3, répétition d’analyse n=3
- Les souches de pin maritime contiennent une fraction d’azote organique et de matière minérale parmi les plus élevées (0,6 % d’équivalent protéines et 7,9 % de minéraux), pour une teneur en extractibles à l’eau chaude de 8,3 % et 17,5 % de composés non fibreux. La matière ne contient pas beaucoup de polyphénols extractibles et l’activité antioxydante des extraits est faible.
- Les nœuds de peuplier contiennent beaucoup moins de composés extractibles, en particulier de polyphénols, que les nœuds de pin maritime, mais l’activité antioxydante des extraits éthanoliques ou méthanoliques des nœuds de peuplier est plus élevée que celle des nœuds de pin maritime.
- Les quantités de composés extractibles, en particulier des polyphénols des écorces de pin et de peuplier sont proches, tout comme les activités antioxydantes des extraits obtenus avec les différents solvants. La diminution de la constante diélectrique du solvant favorise l’extraction de polyphénols de polarité moyenne, présentant une bonne activité antioxydante. Mais dans l’eau à 100°C, même si la sélectivité de l’extraction des polyphénols par rapport à la matière sèche extractible est plus faible dans le cas des écorces de peuplier (teneur en polyphénols dans la matière sèche extraite plus faible), les activités des solutions restent élevées, voire même atteignent des valeurs proches de l’activité du composé de référence, le Trolox.
Il apparait donc que l’eau serait un bon solvant pour l’extraction des polyphénols des nœuds et écorces de pin maritime et de peuplier, d’autant meilleur que l’on pourra faire évoluer sa polarité vers celle du méthanol suivant les conditions de l’extraction solide/liquide. Cette évolution de la polarité de l’eau est accessible par la mise en œuvre des conditions d’extraction par l’eau en conditions subcritiques.