Extraction et analyse d’une essence de menthe

Les menthes appartiennent au genre Mentha de la famille des Labiées ou Labiacées. On en connaît environ 20 espèces, dont les plus répandues sont la menthe aquatique, qui a pour nom scientifique Mentha aquatica, la menthe poivrée, Mentha piperita, et la menthe verte, Mentha spicata. Ces différentes espèces sont toutes caractérisées par une tige carrée et des feuilles opposées et dentées, très odoriférantes en raison de l’huile essentielle qu’elles contiennent. Cette huile essentielle est extraite par hydrodistillation ou par entraînement à la vapeur. En effet, seuls ces modes d’extraction respectent les composants très fragiles de la plante.

On s’intéresse ici à la menthe poivrée dont les feuilles ont une forte teneur en menthol. Cette plante est cultivée en France, en Italie, en Angleterre et aux Etats-Unis.

L’obtention d’un litre d’huile essentielle de menthe poivrée nécessite l’utilisation de 400 kg de cette plante. L’huile essentielle extraite de la menthe poivrée d’origine américaine contient principalement du menthol (40%), de la menthone (20%), du néomenthol (4%) et du cinéole (4%).

Les caractéristiques physico-chimiques de ces composés sont les suivantes :

Masse molaire

(g.mol-1)

Température d’ébullition (°C) Aspect Solubilité
Menthone 154,24 207
Menthol 156,27 212 solide blanc à température ambiante légèrement soluble dans l’eau, très soluble dans l’alcool, l’éther et le toluène
Néomenthol 156,27 212 liquide à température ambiante légèrement soluble dans l’eau, très soluble dans l’alcool et l’éther

Cette huile essentielle à forte teneur en menthol est utilisée depuis l’Antiquité pour ses qualités parfumantes, culinaires et médicinales. Elle est surtout employée contre les troubles digestifs (spasmes, inflammations, colites) et contre l’hypotension. Elle est aussi antiseptique et bactéricide.

-I- Extraction de l’essence de menthe des feuilles de menthe

-1-Extraction

L’huile essentielle (ou essence) de menthe est extraite des feuilles par entraînement à la vapeur ou hydrodistillation. Utiliser de la menthe poivrée séchée vendue en pharmacie.

1ère étape : préparation

Ecraser 100 g de feuilles de menthe et les introduire dans un ballon de 500 mL avec 300 mL d’eau distillée. Sous l’effet de la chaleur, les cellules renfermant les substances odorantes éclatent (décoction). Ces substances étant volatiles, elles pourront donc être récupérées grâce à une hydrodistillation (ou entraînement à la vapeur)

2ème étape : hydrodistillation ou entraînement à la vapeur

Réaliser le montage de la Figure 1. Récupérer 100 mL de distillat.

La faible teneur de la menthe en huile essentielle et la partielle solubilité de cette huile dans l’eau ne permettent pas d’observer 2 phases.

3ème étape : extraction dans une ampoule à décanter

Pour extraire l’huile essentielle de l’eau, on fait une extraction avec 10 mL d’éther diéthylique.

L’extraction se fait dans une ampoule à décanter de 250 mL.

Effectuer un relargage en saturant en sel la phase aqueuse inférieure, agiter vigoureusement jusqu’à disparition du trouble de la solution aqueuse. Pour cela, ajouter environ 2 g de chlorure de sodium (sel) pour faciliter la séparation de l’huile essentielle.

Après séparation des deux phases, évacuer la phase aqueuse et récupèrer la phase éthérée (organique) contenant l’huile essentielle de menthe.

Faire le schéma de l’ampoule à décanter en indiquant dans quelle partie se trouve l’huile essentielle de menthe. Quelle donnée du tableau ci-dessus le laissait prévoir ?

Ajouter ensuite une pointe de spatule de sulfate de sodium anhydre, agiter et laisser reposer. Conserver cette huile essentielle car elle sera analysée par la suite.

-II- Chromatographie en phase gazeuse : Dosage du menthol dans l’extrait de menthe

-1- Principe

Réaliser la séparation de composés d’un mélange de solutés par partage entre une phase stationnaire solide ou liquide et une phase mobile gazeuse (Hélium). La rétention est régie par la nature et les caractéristiques physiques des solutés et par la température de la colonne.

Le travail s’effectuera sur une colonne capillaire et à l’aide de la seringue à guide de 1 µ L.

1) Injection de l’étalon de menthol

Injecter 1 µ L de l’étalon de menthol à 1 % afin d’identifier le temps de rétention du menthol.

2) Injection de l’extrait d’essence de menthe (en solution à 2 % dans l’hexane)

Injecter 1 µ L de l’extrait afin de repérer les différents composés du mélange ; repérer le pic de menthol.

3) Etalonnage : préparer une solution contenant l’étalon de menthol à 1 % et du dodécane (étalon interne) à 1 % dans l’hexane

Injecter 1 µ L de cette solution afin de déterminer le facteur de réponse du menthol relatif au dodécane. Répéter l’opération, et faire la moyenne des résultats. Quels critères doivent guider le choix d’un étalon

interne ?

4) Analyse du menthol dans l’essence de menthe

Préparer une solution contenant l’extrait d’essence de menthe à 2 % et l’étalon interne à 1 % dans l’hexane. Injecter 1 µ L de cette solution. Evaluer la proportion de menthol dans le mélange ?

En déduire la concentration de menthol dans l’essence de menthe initiale.

-2- Instrumentation

On utilisera un appareil HP (Hewlett Packard 5890 Série II) à colonne capillaire et détecteur à ionisation de flamme (FID).

Colonne CP Wax 52 CB 25m × 0,32 mm

Ne pas modifier le réglage préétabli du débit (1,2 mL.min-1)

– Injecteur split-splitless, utilisé en mode split 1/20. Régler la température sur 180°C

– Température du four : réaliser un gradient entre 60 et 240°C

– Détecteur : régler la température sur 280°C

Ne pas oublier d’allumer la flamme.

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Rappel sur la méthode d’étalonnage interne :

L’analyse quantitative par chromatographie en phase gazeuse est possible du fait que la surface d’un pic est proportionnelle à la quantité injectée : CA = fA × SA. Cette méthode absolue est peu utilisée pour les dosages précis, car il est impossible de déterminer avec précision la valeur du coefficient f, une incertitude planant sur les valeurs quantitatives injectées à la seringue. Aussi préfère-t-on utiliser des méthodes relatives mettant en jeu un composé é talon. Ainsi la méthode de l’étalonnage interne est utilisable dans tous les cas. En particulier lorsque l’on désire doser un constituant A, dans un mélange complexe non totalement identifié. Cette méthode requiert le choix d’un étalon E extérieur dont le pic ne doit pas interférer avec ceux des constituants du mélange. On détermine le coefficient de réponse des composés relatif à celui de E : fR = fA / fE.

A une masse mx du mélange à analyser, on ajoute une masse mE du composé étalon, cette masse doit permettre d’obtenir un pic E d’une grandeur proche de celle du ou des produits à analyser. On trace le chromatogramme dont on tire les surfaces des pics A et E.

Or, on sait que mA / mE = fR × SA / SE = Z, d’où mA = Z mE.

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