Contribution de la RMN 13C à l’analyse des huiles végétales, huiles essentielles et résines (Olea europaea, Pinus halepensis et Cedrus atlantica)

Contribution of the 13C NMR analysis of vegetable oils, essential oils and resins (Olea europaea, Pinus halepensis and Cedrus atlantica)

• Auteur / Autrice : Anne-Marie Nam
• Direction : Ange Bighelli, Félix Tomi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 21/03/2014
• Etablissement(s) : Corte
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnement et sociéte (Corte ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour l'environnement
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Baldovini, Joseph Casanova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Giampaoli, Hichem Ben Jannet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Huiles essentielles

Huile d'olive

Huiles végétales

Mélanges (chimie)

Résonance magnétique nucléaire

Mots clés libres

Analyse des mélanges complexes naturels

Huiles essentielles

Huiles pyrolytiques

Huiles d’olives

Oléorésines

Rmn 13c

Rmn 1h

Squalène

Lignanes

Olea europaea

Pinus halepensis

Cedrus atlantica

Natural mixture analysis

Essential oil

Pyrolysis oil

Olive oil

Oleoresins

13c nmr

1h nmr

Squalene

Lignans

Olea europaea

Pinus halepensis

Cedrus atlantica

Résumé

Les produits issus de la biomasse végétale connaissent depuis quelques années un succès grandissant dans de nombreuses industries (aromathérapie, cosmétique, parfums, etc.). L’objectif de notre étude était, d’une part de contribuer au développement des méthodes d’identification et de quantification des constituants des mélanges naturels par RMN 13C et RMN 1H (par exemple le squalène dans l’huile d’olive), et d’autre part, de contribuer à la caractérisation chimique de deux conifères introduits en Corse, le pin d’Alep (huile essentielle) et le cèdre de l’Atlas (huile essentielle, huile pyrolytique et résine).La première partie concerne la quantification du squalène présent dans l’huile d’olive. En effet, ce triterpène linéaire participe à la stabilité oxydative de l’huile d’olive et joue un rôle important dans la réduction des risques de certains cancers. Il s’agissait de mettre au point un protocole expérimental basé sur la RMN 1H ou 13C en utilisant un appareil de routine (9,4 Tesla). La quantification par RMN 13C s’est avérée fiable et elle a été appliquée à la quantification du squalène dans 25 échantillons d’huile d’olive de Corse.La seconde partie de nos travaux concerne la caractérisation chimique de l’huile essentielle de pin d’Alep introduit dans trois stations de Corse (Capo di Feno, Saleccia et Tre Padule de Suartone). L’analyse détaillée de l’huile essentielle de cônes, par combinaison des techniques chromatographiques et spectroscopiques, a permis d’identifier 48 composés. La composition chimique est largement dominée par les monoterpènes (Alpha-pinène et myrcène) et un sesquiterpène oléfinique ((E)-Béta-caryophyllène). La RMN 13C a permis d’identifier divers diterpènes, dont le 8,12-époxy-14-labdèn-13-ol. Ce composé est décrit pour la première fois dans l’huile essentielle de pin d’Alep. L’analyse de 15 échantillons d’huile essentielle de cônes a mis en évidence trois types de compositions : Alpha-pinène ; myrcène ; Alpha-pinène/myrcène. Enfin, l’analyse de 47 échantillons d’huile essentielle d’aiguilles, associée à un traitement statistique des données (ACP, AFD), a permis de mettre en évidence une variabilité chimique intraspécifique. Ainsi, les échantillons se répartissent en trois groupes selon leur teneur en (E)-Béta-caryophyllène (groupe I), en E-Béta-caryophyllène/Alpha-pinène/myrcène (groupe II) et en myrcène (groupe III).La dernière partie a été consacrée à l’étude de Cedrus atlantica. L’analyse détaillée d’une huile essentielle commerciale (du Maroc) a permis d’identifier 20 constituants, les composés majoritaires sont les Alpha-, Béta- et Gamma-himachalène. Par ailleurs, 7 composés absents de notre bibliothèque de données spectrales ont été identifiés par RMN 13C. Les compositions chimiques des huiles pyrolytiques artisanales du Maroc sont également dominées par les himachalènes et la (E)-Alpha-atlantone. Enfin, nous avons réalisé l’analyse qualitative et quantitative par RMN 13C, sans séparation préalable, de 28 échantillons de résine de C. atlantica récoltés dans les 5 forêts de Corse référencées par l’ONF (Bavella, Bonifato, Ospedale, Pineta et Vizzavona). A côté des acides résiniques, nous avons également identifié 3 lignanes (pinorésinol, laricirésinol et 9-acétate de laricirésinol). Pour l’ensemble de ces composés, nous avons mis en évidence trois types chimiques. Enfin, nous avons mis au point et validé un protocole expérimental de quantification des lignanes par RMN 1H.

Natural products isolated from plants acquired, in recent years, a growing success in many industries (aromatherapy, cosmetic, perfumes). The objective of our study was to contribute, on the one hand, to the development of methods involving 13C and 1H NMR for the identification and quantification of the components of natural mixtures, and on the other hand, to the chemical characterization of two conifers brought to Corsica, Aleppo pine (essential oil) and atlas cedar (essential oil, pyrolysis oil and resins).The first part concerned the quantification of squalene present in olive oil. Indeed, linear triterpene participated in the oxidative stability of olive oil and play an important role by decreasing some kind of cancers risks. It’s deal with to elaborate an experimental part based on NMR 1H and 13C by using routine apparatus (9.4 Tesla). Quantification by NMR 13C is reliable and have been applied to squalene quantification in 25 samples of Corsican olive oil.The second part of our work concerned the chemical characterization of the essential oil of Aleppo pine brought to Corsica in three different stations (Capo di Feno, Saleccia and Tre Padule de Suartone). A detailed analysis of cone essential oil, using the combination of chromatographic and spectroscopic techniques, leads to the identification of 48 compounds. Chemical composition is extensively dominated by monoterpens (Alpha-pinene and myrcene) and one olefinic sesquiterpen ((E)-Béta-caryophyllene). 13C NMR allowed to the identification of various diterpens, particularly the 8,12-epoxy-14-labden-13-ol. This compound is described for the first time in aleppo pine essential oil. Fifteen samples of cone essential oil were analysed allowing differentiating three kinds of compositions: Alpha-pinene; myrcene; Alpha-pinene/myrcene. Finally, analysis of 47 samples of needles essential oil, associated with statistical treatment of the results (PCA and PFA), suggested the occurrence of an intraspecific chemical variability. Samples are divided into three groups, based on their high contents in (E)-Béta-caryophyllene (groupe I), in (E)-Béta-caryophyllene/Alpha-pinene/myrcene (groupe II) and in myrcene (groupe III).The last part concerned the study of Cedrus atlantica. A detailed analysis of commercial essential oil leads to the identification of 20 constituents. Main compounds are Alpha-, Béta- and Gamma-himachalene. Moreover, seven compounds, not yet referenced in our home-made NMR spectral data library, were identified by NMR 13C. Chemical compositions of handwork pyrolysis oils from Morocco were also dominated by the himachalene’s and (E)--atlantone. Qualitative and quantitative analysis of 28 samples of Cedrus atlantica resins, obtained from the five Corsican forests referenced by the Office National des Forêts of Corsica (Bavella, Bonifato, Ospedale, Pineta and Vizzavona) have been done, without any step of chromatography. Beside resinic acids, we have been identified three lignans (pinoresinol, lariciresinol and lariciresinol-9-acetate). Qualitative and quantitative analysis of these compounds, leads to the occurrence of three types of chemical composition. Finally, we have developed and validated a method for quantification of lignans by 1H NMR.