Optimisation des propriétés d’huiles essentielles et d’extraits naturels pour la parfumerie par modifications de leur composition par voie enzymatique

Optimisation of essential oils and natural extracts’ properties by enzymatic reactions for perfumery

• Auteur / Autrice : Mathilde Lecourt
• Direction : Sylvain Antoniotti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 25/10/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Fernandez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Antoniotti, Xavier Fernandez, Thierry Tron, Dominique Vichard, Micheline Draye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Tron, Dominique Vichard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie végétale

Produits naturels

Laccase

Biocatalyse

Mots clés libres

Biocatalyse

Laccase

Substances naturelles complexes

Phénylpropanoïdes

Molécules odorantes

Phytochimie

Biocatalysis

Laccase

Natural complex substances

Phenylpropanoids

Odorant molecules

Phytochemistry

Résumé

Le domaine de la parfumerie base son activité sur l’utilisation de matières premières synthétiques et naturelles. Les substances naturelles complexes, telles que les huiles essentielles ou les absolues font l’objet de travaux de recherche, notamment sur leur composition pour déterminer les composés odorants d’impact, ainsi que les molécules nocives pour la santé. Dans le cadre de la chimie durable, des techniques de modification par voie enzymatique sont envisagées pour optimiser la composition des substances naturelles complexes. Les enzymes sont des protéines douées de capacités catalytiques, en milieu intra ou extracellulaire. Les caractéristiques d’activité des enzymes en font un biocatalyseur propice à la transformation des matières odorantes, en étant actif dans des conditions de réaction douces, sur un substrat précis, et en limitant la variation des propriétés olfactives.Ce travail se base sur la modification de matières premières végétales, principalement des huiles essentielles et des sous-produits de la filière des parfums. Un premier objectif a été le retrait sélectif d’un composant allergène de l’absolue de rose, le méthyl eugénol, par le système laccase – médiateur. Le criblage des conditions opératoires a permis de mettre en évidence des paramètres directement liés à la conversion du méthyl eugénol. Le produits et la voie d’oxydation ont été identifiés. Une compréhension de la réactivité du système laccase – médiateur a été menée. Dans un deuxième temps, des roses épuisées après extraction au solvant ont fait l’objet d’essais de valorisation grâce à l’utilisation d’enzymes déstructurantes. Les composés extraits ont été identifiés et quantifiés. Ensuite, les capacités de biotransformation du citronellol en oxyde de rose par le système laccase – médiateur ont été investiguées. La stéréosélectivité du système a été comparée à celles d’autres enzymes présentes dans la littérature, et les nouvelles propriétés olfactives des huiles essentielles modifiées ont aussi été étudiées. Enfin, la composition de substances contenant des sesquiterpénoïdes modifiées par le système laccase – médiateur a été analysée, et les propriétés olfactives évaluées.

Perfumery is based on the use of synthetic and natural raw materials. Complex natural substances such as essential oils or absolutes are the subject of research work, especially their composition in order to determine fragrant impact compounds or harmful to health molecules. Within the scope of sustainable chemistry, modifications by enzymes were considered to optimize natural substance composition. Enzymes are proteins endowed with catalytic properties working inside and outside of the cell. The activity properties of this biocatalyst fit with olfactive raw materials biotransformation as being active in soft reaction parameters, on one substrate and limiting odor denaturation.This work is based on plant raw material modification, especially essential oils and by-products of perfumery area. The first aim was the selective removing of an allergen molecule from rose absolute, methyl eugenol, using laccase – mediator system. Screening of reaction conditions allowed to highlight some parameters directly linked to methyl eugenol conversion. Oxidation pathway and products were identified. A better understanding of laccase – mediator system was carried out. Secondly, valorization assays were performed on rose extraction residues, through the use of destructuring enzymes. Extracted compounds were identified and quantified. Thirdly, biotransformation abilities of laccase – mediator system on citronellol to produce rose oxide were investigated. Stereoselectivity of the enzymatic system was compared to the one of other enzymes from literature, and olfactory properties of the modified products were studied. Finally, raw materials containing sesquiterpenoid compounds was modified by laccase – mediator system and olfactory properties were assessed.