Comparative Study of Yield, Chemical Composition and Antioxidant Activity of Wild Algerian Lavandula stoechas L. Obtained by Ultrasound Pre-treatment and by Conventional Hydrodistillation

Étude comparative du rendement, de la composition chimique et de l’activité antioxydante des huiles essentielles de Lavandula stoechas L. algérienne sauvage obtenues par prétraitement aux ultrasons et par hydrodistillation conventionnelle

¹ Laboratoire de biotechnologie des plantes aromatiques et médicinales (BPAM), département de biotechnologie, faculté des sciences de la nature et de la vie, université de Blida1 ( 09000), Algérie
² Laboratoire de chimie organique, département de génie des procédés, faculté des sciences de l’ingénieur, université de Boumerdes ( 35000), Algérie
³ Laboratoire de recherche de technologie alimentaire, faculté des sciences de l’ingénieur, université de Boumerdes ( 35000), Algérie4.
⁴ Département de biologie, faculté des sciences, université de Boumerdes ( 35000), Algérie

^* e-mail : chekoual.lilia@gmail.com

Abstract

The paper presents research results concerning the influence of ultrasonic pre-treatment (time intervals of 10, 20, 30, 45, and 60 min) on the process of extraction of essential oils from wild Algerian Lavandula stoechas. Tests were carried out in two populations. A sonication pre-treatment time of 10 min followed by 90 min of hydrodistillation (US-HD) gives a yield of 1.60 ± 0.1% of Kodiat essential oils (KEO). This pre-treatment time proved to be the best when compared with other pretreatment times. However, overall best yield (1.03 ± 0.07%) of El-Kahla essential oils (EEO) was obtained at 60 min of pre-treatment. These yields are higher compared with those (0.64 ± 0.02% and 0.50 ± 0.02%) obtained after 180 min of only hydrodistillation (HD) for the two samples of Lavandula stoechas, respectively. About 90.69% and 89.36% of total compounds were identified using chromatography–mass spectrometry (GC– MS) in KEO and EEO treated by ultrasound versus untreated samples (89.26% and 76%, respectively). A qualitative and quantitative difference in chemical composition between the essential oils of treated and untreated samples of the two harvesting sites was found. The percentage of most of the major compounds (fenchone, camphor, 1,8-cineole, bornylacetate, myrtenyl-acetate, and viridiflorol) and other compounds identified is higher in treated samples. GC/FID (flame ionization detector) analysis of KEO showed that the percentage of fenchone and camphor as major components is greater at 60 and 20 min of ultrasonic (US) pretreatment, respectively, compared with HD and the other US pre-treatment times. Results of the present study clearly indicated that sonication treatments are effective in enhancing the antioxidant activity of Lavandula stoechas extracts and could be further explored for commercial purposes to benefit consumers and the environment.

Résumé

L’article présente des résultats de recherche concernant l’influence du prétraitement par les ultrasons (intervalles de temps de 10, 20, 30, 45 et 60 minutes) sur le processus d’extraction des huiles essentielles de Lavandula stoechas L. algérienne sauvage. Les tests ont été réalisés sur deux populations. Un temps de prétraitement par les ultrasons de 10 minutes suivi de 90 minutes d’hydrodistillation (US-HD) donne un rendement de 1,60 ± 0,1%des huiles essentielles de Kodiat (KEO). Ce temps de prétraitement s’est avéré le meilleur en comparant avec les autres temps de prétraitement. Cependant, le meilleur rendement global (1,03 ± 0,07%) des huiles essentielles d’El-kahla (EEO) a été obtenu après 60 minutes de prétraitement. Ces rendements sont plus élevés par rapport à ceux (0,64 ± 0,02 % et 0,50 ± 0,02 %) obtenus après 180 minutes d’hydrodistillation (HD) pour les deux échantillons de Lavandula stoechas, respectivement. 90,69 et 89,36 % du nombre total de composés ont été identifiés en utilisant la chromatographie sur phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS) dans KEO et EEO traitées par les ultrasons par rapport aux échantillons non traités (89,26 et 76 %, respectivement). Une différence qualitative et quantitative dans la composition chimique des huiles essentielles des échantillons traités et non traités des deux sites de récolte a été trouvée. Le pourcentage de la plupart des composés majoritaires (fenchone, camphor, 1,8-cinéole, bornylacétate, myrtenyl-acétate et viridiflorol) ainsi que d’autres composés identifiés est supérieur dans les échantillons traités. L’analyse par GC/FID de HEK a montré que l’abondance de fenchone et de camphor comme composés majoritaires est plus importante à 60 et 20 minutes de prétraitement ultrasonore, respectivement, en comparant avec HD et les autres temps de prétraitement par US. Les résultats de la présente étude indiquent clairement que les traitements par ultrasons sont efficaces pour améliorer l’activité antioxydante des extraits de Lavandula stoechas et pourraient être explorés à des fins commerciales pour le bénéfice du consommateur et de l’environnement.