WO1997040713A1 - Hydrosolubilisation reversible des huiles essentielles par des complexants doux - Google Patents

Hydrosolubilisation reversible des huiles essentielles par des complexants doux Download PDF

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Jean Dock
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Definitions

  • the present invention describes a process for hydrosolubilization of essential oils and, in general, of low molecular weight lipid compounds such as alcohols, aldehydes and ketones of hydrocarbon compounds.
  • a second well known process consists in encapsulating the molecules of essential oils in micelles or liposomes.
  • the use of appropriate detergents allows the preparation of artificial membranes that are perfectly soluble in an aqueous medium and capable of storing lipid molecules such as those of essential oils. This perfectly valid process is limited by the stability of these artificial membranes. Indeed, during a long storage, a significant temperature variation or a change in physicochemical conditions, these membranes deteriorate, making the aqueous solution difficult 2, c usable.
  • cyclodext ⁇ nes M. Allègre and A. Deratiru, Agro-Food-Ind Hi Tech 1994, 5, 9-17
  • d 1 starches K. Eskins et al. Patent US 94-233173
  • cyclodextrins contain ten units of glucose
  • starches are IS polysaccharides formed from a chain of a large number of oses. They complex the molecules of essential oils in the cavities they create and are perfectly soluble in an aqueous medium.
  • These complexing agents interact strongly with the molecules of essential oils.
  • the aqueous layers obtained are perfectly stable, but only exercise their olfactory power imperfectly. 3.
  • a variant of the latter method uses polysaccharides of terpene compounds of natural origin. These sapomnes are also capable of hydrosolubilizing essential oils, probably speaking the same phenomenon as that induced by starches (F. Murakani, Patent JP 85-108270).
  • the present invention describes a new process which allows perfect solubilization
  • ribose sucrose and especially their reduction products such as galactitol (or dulcitol), mannitol, glucitol (or s ⁇ rbitol) ⁇ bitol, inositol and disaccharides such as sucrose, lactose or maltose. as well as their reduction products They dissolve a variety of lipids such as vitamins and essential oils, giving rise to
  • detergents are generally of the anionic type, for example metal salts of sulfates ⁇ S or sulfonates resulting from the action of long chain hydrocarbon alcohols on sulfuric acid or sulfonic acid. They can also be alkaline soaps of fatty acids of natural or synthetic origin, for example sodium soaps of stearic acids or extracts of the palm or coconut kernel. However, their presence is not compulsory.
  • the particularity of our invention is the use of compounds having a low V ⁇ complexing power of terpene compounds.
  • These are weight carbohydrates low molecular, generally less than 200 mass units, up to a maximum of 400 mass units.
  • essential oils By mixing essential oils with these reduced or non-reduced monosaccha ⁇ des in equal proportion and if necessary, in the presence of anionic detergents (see Table 2 in the appendix), we have obtained complexes that are perfectly stable and soluble in water in any proportion. For reduced disaccha ⁇ des, ⁇ ù we mix 2 parts of disaccha ⁇ des for 1 part of essential oil These aqueous solutions fully retain their olfactory properties for months.
  • the carbohydrates used in the present invention are capable of hvdrosolubiiiser many essential oils and even mixtures of ten essential oils. They are also capable of water-solubilizing ⁇ S lipidic compounds, such as cholesterol. or vitamins.
  • Example 1 Water-solubilization of a mixture of 8 essential oils
  • Aqueous solutions are capable of destroying foul odors, due to the
  • the solutions obtained are effective disinfectants. They are particularly " ⁇ c active on Gram negative bacilli.

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Abstract

Les monosaccharides comme le galactose, le mannose, le glucose, le ribose, le saccharose et surtout leurs produits de réduction comme le galactitol (ou dulcitol), le mannitol, le glucitol (ou sorbitol), le ribitol, l'inositol et les disaccharides comme le sucrose, le lactose ou le maltose et surtout leurs produits de réduction complexent parfaitement les composés lipidiques et en particulier les composés terpéniques. Cette complexation se fait, si besoin est, en présence d'une certaine quantité de détergents anioniques. Cette technique est utilisée pour hydrosolubiliser des huiles essentielles et donne naissance à des complexes parfaitement solubles en milieu aqueux. Les solutions, même très diluées (1 % à 0,1 % en huiles essentielles) conservent les pouvoirs odorants des essences de départ. Elles conservent aussi plusieurs de leurs autres activités biologiques comme les propriétés antiseptiques, antibactériennes et insecticides.

Description

HYDROSOLUBILISATION RESERSIBLE DES HUILES ESSENTIELLES PAR DES COMPLEXAWΓS DOUX
La présente invention décπt un procédé d'hydrosolubilisation d'huiles essentielles et, de façon générale, de composés lipidiques de faible poids moléculaire comme les alcools, les aldéhydes et les cétoncs des composés hydrocarbonés.
Il est connu que les huiles essentielles sont faiblement solubles en milieu aqueux. Ce 5 manque de support de véhicule limite leur efficacité et leur utilisauon.
Pour palier à ce défaut, l'emploi de cosolvants organiques a souvent été préconisé. Ce procédé est satisfaisant sur les plans physicochimique et biologique puisque les solutions aqueuses obtenues sont parfaitement limpides et que leurs propriétés olfactives sont conservées. Cependant, il est limitatif car il nécessite de grandes quantités de solvants 10 organiques, ce qui limite sa dispersibilité dans l'eau et rend son utilisation difficile à grande échelle. Il ne peut être utilisé pour le traitement de l'eau et de l'air. De plus, il est peu économique.
Un second procédé fort connu consiste à encapsuler les molécules d'huiles essenuelles dans des micelles ou des liposomes. L'emploi de détergents appropriés permet la préparation i S de membranes artificielles parfaitement solubles en milieu aqueux et capables d'emmagasiner les molécules lipidiques comme celles des huiles essentielles. Ce procédé, parfaitement valable, est limité par la stabilité de ces membranes artificielles. En effet, au cours d'un stockage long, d'une variation de température importante ou d'un changements de conditions physicochimiques, ces membranes se détériorent,rendant la solution aqueuse difficilement 2,c utilisable.
Un procédé plus récent préconise l'utilisation de complexants tels que les cyclodextπnes (M. Allègre et A. Deratiru, Agro-Food-Ind Hi Tech 1994, 5, 9- 17) ou d1 amidons (K. Eskins et al. Brevet US 94-233173). Ce sont des molécules de grande taille : les cyclodextrines contiennent une dizaine d'unités de glucose; tandis que les amidons sont des IS polysaccharides formés d'enchaînement d'un grand nombre d'oses. Elles complexent les molécules des huiles essentielles dans les cavités qu'elles créent et sont parfaitement solubles en milieu aqueux. Ces complexants interagissent fortement avec les molécules des huiles essentielles. Les soiuuons aqueuses obtenues sont parfaitement stables, mais n'exercent qu'imparfaitement leur pouvoir olfactif. 3û Une variante de cette dernière méthode utilise des polysaccharides de composés terpéniques d'origine naturelle. Ces sapomnes sont aussi capables d'hydrosolubiliser des huiles essentielles, probablement parle même phénomène que celui induit par les amidons (F. Murakani, Brevet J.P. 85-108270).
La présente invention décrit un nouveau procédé qui permet une parfaite solubilisation
^ 5 des huiles essentielles en milieu aqueux. Ce procédé est basé sur l'utilisation de complexants ou de solubilisants faibles. Il s'agit de carbohydrates de faible poids moléculaires contenant 1 à 2 unités d'oses Les composés que nous conseillons sont le galactose, le mannose, le glucose - 0
le ribose, le saccharose et surtout leurs produits de réduction comme le galactitol (ou dulcitol), le mannitol, le glucitol (ou sυrbitol) le πbitol, l'inositol et les disaccharides comme le sucrose, le lactose ou le maltose. ainsi que leurs produits de réduction Ils solubilisent toute une variété de lipides tels que les vitamines et les huiles essentielles en donnant naissance a des
5 complexes solubles en toute proportion en milieu aqueux. Ces complexes carbohydrates- huiles essentielles sont liés par des liaisons de caractère très faible. Ils sont en équilibre constant avec les composés dont ils sont issus. Mais ils libèrent de petites quantités d'huiles essentielles de façon continue et pendant de longue péπode. Il est remarquable que ces petites quantités d'huiles essentielles libérées soit capables d'exercer fidèlement le pouvoir olfactif ιθ ainsi que plusieurs autres activités biologiques des huiles essentielles de départ.
Du fait du faible pouvoir complexant de ces carbohydrates modifiés ou non-modifié, dans la pratique, nous ajoutons dans des conditions parfaitement contrôlées une peute quantité de détergents afin de favoriser et surtout d'accélérer la formation de ces complexes. Ces détergents sont généralement de type anionique, par exemple des sels métalliques des sulfates \S ou des sulfonates résultant de l'action des alcools hydrocarbonés à longue chaîne sur l'acide sulfurique ou l'acide sulfonique. Ils peuvent aussi être des savons alcalins d'acides gras d'origine naturelle ou synthétique, par exemple les savons sodiques d'acides stéariques ou des extraits du noyau de palme ou de coprah. Mais leur présence n'a pas un caractère obligatoire.
L'utilisation conjointe de détergents anioniques et non-anioniqucs pour 2Λ> hydrosolubiliser les huiles essentielles ou d'autres composés lipidiques, a déjà été décπte (B. John Martin et al., Brevet EP92304923 et A.V. Chevπer, Brevet FRA 2-372226). Des micro- émulsions solubles en milieu aqueux ont été obtenues. Dans de telles préparauons, la teneur en huiles essentielles est généralement faible, mais elle peut atteindre 40%. Et les détergents non-ioniques utilisés sont des alcools éthoxylés, c'est-à-dire des éthers de poids moléculare IS très variable mais souvent élevé.
Un procédé utilisant des solubilisants non-ioniques seuls pour hydrosolubiliser les huiles essentielles est aussi connu. Ces solvants non-ioniques sont :
• soit des acides gras éthoxylés de structure asez particulière (K. Ludwig et al. Pollela: Thuszcze, Sroolki, Piorace, KosmeL 1983, 21, 187-91),
;)o * soit des dérivés de polyéthylèneglycols comme des esters de l'acide glycérique de ces glycols (K. Thoma et G. Pfaff, Perfum Flavor 1978, 2, 27-28),
• soit des polyéthylèneglycols ou des polypropylèneglycols de tailles variables (C.S. Slavticheff et S.R. Barrow, Brevet US93-99879).
La particularité de notre invention est l'emploi de composés possédant un faible Vï pouvoir de complexation des composés terpéniques. Il s'agit de carbohydrates de poids moléculaire faible, généralement inférieur à 200 unités de masse, pouvant atteindre au maximum 400 unités de masse.
Ce sont généralement des monosaccharides ou disacchaπdes réduits dont les plus représentants sont le galactitol, le mannitol, le sorbitol, le πbitol ou l'inositol (cf Tableau 1 en 5 annexe). Dans certains cas, ces composés peuvent également être des composés de réduction du sucrose, du lactose ou du maltose. En mélangeant les huiles essentielles avec ces monosacchaπdes réduits ou non réduits en proportion égale et si besoin est, en présence de détergents anioniques (cf Tableau 2 en annexe), nous avons obtenu des complexes parfaitement stables et solubles dans l'eau en toute proportion. Pour les disacchaπdes réduits, ι ù nous mélangeons 2 parts de disacchaπdes pour 1 part d'huile essentielle Ces solutions aqueuses conservent intégralement leur propπétés olfactives pendant des mois.
Malgé leur faible pouvoir de complexation, les carbohydrates utilisés dans la présente invention sont capables d'hvdrosolubiiiser de nombreuses huiles essentielles et même des mélanges d'une dizaine d'huiles essentielles. Ils sont aussi capables d'hydrosolubiliser des \S composés lipidiques vaπés comme le cholestérol. ou des vitamines.
Les exemples non-iimitauls permettant aux spécialistes de mieux connaître les paramètres de mise en oeuvre de l'invention sont les suivants: Exemple 1 : Hydrosolubilisation d'un mélange de 8 huiles essentielles
Dans une enceinte en acier inoxydable ou en porcelaine, on ajoute avec précaution et 2/C tout en agitant régulièrement :
• 10 kg de laurylether de sulfate de sodium en solution (détergent anionique),
• 20 kg de monosacchaπde réduit (galactitol, mannitol ou sorbitol) en solution,
• 20 kg d'un mélange de huit huiles essentielles en proportion égale (Cyprès, Saπette, Pin, Girofle, Menthe, Eucalyptus, Romaπn et Thym).
2. S L'agitation par malaxage est poursuivie pendant 30 min. à 2h, de préférence lh et la température est maintenue entre 25βC et 35°C, de préférence 30°C, pendant toute la durée de la réaction. On laisse ensuite reposer et mûnr la préparation pendant 12 à 48h, de préférence 24h. On obtient alors 50 kg d'un liquide visqueux de couleur jaunâtre. On ajoute alors de l'eau dans une proportion de 1 à 10 en poids. Cette solution est laissée au repos durant plusieurs
3,0 jours. Puis on dilue cette solutions mère afin d'obtenir des solutions à 1% ou 0.1% en huiles essentielles. Ces solutions diluées sont parfaitement limpides, leur pH est neutre. Elles possèdent les propπétés olfactives et plusieurs autres propπétés biologiques du mélange initial des huit huiles essentielles. Exemple 2 : Hydrosolubilisation de l'huile essentielle d'Eucalyptus
"îi Les mêmes opérations sont réalisées avec 5 kg de détergents anioniques, 40 kg d'une solution de maltose réduit et 20 kg d'huile essentielle d'Eucalyptus. On obtient alors 65 kg d'un liquide jaunâtre, miscible dans l'eau en toute proportion. Les solutions aqueuses décπtes dans la présente invention sont parfaitement neutres, leur pH est de 7. Aucune toxicité n'a été décelée jusqu'à présent et elles sont ininflammables. Ce protocole permet de désodoπser et de désinfecter.
Les solutions aqueuses sont capables de détruire des odeurs nauséabondes, dues à la
5 putréfacuon. Cette propπété est due au renforcement de la réactivité des groupements chimiques déjà présents dans l'huile essentielle par suite de notre technique d'hydrosolubilisation. Il est en effet connu que la fonction aldéhyde est capable de fixer des groupements soufrés ou aminés responsables de la plupart des mauvaises odeurs.
Les solutions obtenues sont d'efficaces désinfectants. Elles sont particulièrement "}c actives sur les bacilles Gram négatif.
-5
Tableau 1
EfTicacité des divers carbohydrates .pour hydrosolubiliser des huiles essentielles
Figure imgf000007_0001
x Faible efficacité xx Efficacité moyenne xxx Bonne efficacité xxxx Très bonne efficacité
Tableau 2
EfTicacité comparée des difTerentes proportions d'huiles essentielles de monosaccharides réduits et de détergent anioniques pour hydrosolubiliser des huiles essentielles
Figure imgf000007_0002
x Faible efficacité xx Efficacité moyenne xxx Bonne efficacité xxxx Très bonne efficacité

Claims

Revendications
1 ) Procédé d'hydrosolubilisation des huiles essentielles caractéπsé en ce qu'il consiste à mélanger des huiles essentielles à un monosaccharide ou un disacchaπde réduit, à agiter le mélange par malaxage, à laisser reposer le dit mélange, à diluer le mélange obtenu à l'eau dans un rapport de 1 à 10 pour obtenir une solution mère, à diluer une nouvelle fois la solution mère de façon
5 à obtenir une solution aqueuse contenant 1 à 0,1 % d'huiles essentielles
2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le monosacchaπde réduit est un galactitol, un mannitol, un sorbitol ou un ribitol.
3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un disacchaπde comme le sucrose, le lactose, le maltose ou leur produit de réduction.
(0 4) Procédé selon la revendicaϋon I caractérisé en ce qu'un détergent anionique est ajouté au mélange préalable d'huiles essentielles avec le monosacchaπde ou le disacchaπde réduit.
5) Procédé selon la revendication 1, caractéπsé en ce que la phase de malaxage a une durée de 30 min. à 2 heures, de préférence 1 h.
6) Procédé selon la revendication 1 et 5 caractérisé en ce que la phase de repos a une durée de iS 12 h. à 48 h., de préférence 24h.
7) Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on maintient la température du mélange constante entre 25°C et 35°C, de préférence à 30°C, durant la période de repos.
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractéπsé en ce que les 2Λ proportions d'huiles essentielles et des monosacchaπdes réduits sont en proportion de 1 à 1.
9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les proportions d'huiles essentielles et de disaccharides réduits sont en proportion de 1 à 2.
10) Utilisation des monosaccharides ou des disaccharides ou de leur produit de réduction comme solubilisants des huiles essentielles.
S,S 11) Utilisation des solutions aqueuses obtenues dans l'une quelconque des revandicauons précédentes comme agents désodoπsants ou désinfectants ou antiseptiques ou antibactériens ou insecticides.
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