Pourquoi la menthe est fraîche ?

L’histoire de la Menthe

Les Grecs anciens ont une légende sur la menthe. Mint, ou Minthe, était autrefois une belle nymphe de la rivière des enfers de Cocytus. On disait d’elle qu’elle était de forme plus noble et plus belle que Perséphone, reine des enfers elle-même. Hadès, le dieu des enfers et le mari de Perséphone, s’est entiché de la jeune femme de chambre après qu’elle eut tenté de le séduire. La femme d’Hadès, enragée par la nymphe, intervint en piétinant la jeune fille sous son talon pour la réduire en poussière. Dommage pour la perte de la jeune fille, Hadès la ramena à la vie avec son pouvoir de plante parfumée à la menthe[1].

L’association entre la menthe et le monde souterrain provient d’anciennes traditions funéraires qui utilisaient la menthe pour masquer l’odeur des morts. Les feuilles aromatiques ont également été utilisées historiquement pour masquer les odeurs des maisons et des ruelles en raison d’un assainissement inadéquat. De plus, la menthe était très admirée pour sa capacité à rafraîchir l’haleine et à éliminer les odeurs corporelles à une époque où le bain n’était pas très pratiqué. La menthe était tellement appréciée pour son pouvoir de purification qu’elle était couramment utilisée comme monnaie d’échange en Égypte à l’époque biblique[2].

Production de menthe

Les plantes de la menthe sont des plantes herbacées vivaces à croissance incroyablement rapide, et sont en fait connues pour être des plantes plutôt envahissantes, ce qui rend la culture commerciale relativement facile. La production commerciale de menthe a commencé en Angleterre dans les années 1750. La menthe a été rapidement transplantée à New York après la révolution, et a été facilement cultivée aux États-Unis. La capacité de refroidissement des feuilles de menthe était particulièrement importante pour la cuisine du Sud en raison de la chaleur et de l’humidité élevées des états du Sud. Quatre variétés de menthe sont couramment cultivées aujourd’hui : menthe poivrée, menthe verte indigène, menthe verte écossaise et menthe verte. Une variété plus récente, la menthe de pomme, a été introduite dans la culture commerciale en Europe pour sa saveur unique de pomme. Le principal producteur de menthe fraîche est les États-Unis, avec une production totale de 75 % de l’approvisionnement mondial, l’Indiana, le Wisconsin, Washington et l’Oregon étant d’importants États producteurs de menthe[3]. Alors que les menthes poussent rapidement en présence de mares d’eau froide, le rendement de la production est facilement affecté par les sécheresses. La chaleur saisonnière élevée réduit également la production d’huile de menthe des cultures cultivées.

Chimie des arômes de menthe

Les principaux constituants chimiques des huiles de menthe sont le menthol et son parent oxydé, la menthone, avec des composants mineurs qui confèrent des saveurs uniques aux différentes variétés d’huiles de menthe[4]. Le chimiste et médecin allemand Hieronymus David Gaubius a isolé le menthol des feuilles de menthe en 1771 pour identifier le composé responsable de l’effet rafraîchissant des menthes. Seul l’énantiomère (-)-menthol est capable de déclencher la sensation de fraîcheur communément associée à la saveur de menthe, et les huiles essentielles de menthe sont très prisées dans l’industrie chimique et alimentaire pour leur contenu en (-)-menthol. Le menthol peut déclencher de façon unique les récepteurs TRPM8 dans la peau pour induire l’expérience de refroidissement lorsqu’il est appliqué sur le corps ou pris par voie orale, dans un mode d’action similaire à la capsaïcine, le composé responsable de la chaleur du chilis. Le TRPM8 est un canal ionique qui permet le passage des ions sodium et calcium, ce qui induit des potentiels d’action qui provoquent des sensations de froid par de basses températures et l’application de menthol[5].

La menthe est surtout utilisée dans les applications alimentaires et nutraceutiques où il y a un désir de transmettre un sentiment de propreté. Par exemple, la menthe est largement utilisée dans la gomme à mâcher, les rafraîchisseurs d’haleine, les bains de bouche, les antiacides et le dentifrice. Bien sûr, la menthe est également incorporée dans les aliments pour ajouter cette saveur distincte de menthe fraîche comme une sensation secondaire, en particulier dans les chocolats, les glaces, les confiseries et les boissons. La menthe est le troisième ingrédient aromatisant le plus populaire au monde, derrière la vanille et les arômes d’agrumes, et continue d’être l’un des segments d’arômes qui connaît la croissance la plus rapide sur le marché grâce à la demande des consommateurs pour des arômes propres et frais. La menthe est également utilisée dans les baumes rafraîchissants, les huiles essentielles, les parfums, la lutte antiparasitaire et les agents antimicrobiens.

La demande de menthe, et en particulier de menthol, son composant actif, dépasse actuellement l’offre provenant des cultures naturelles. La demande mondiale de menthol a atteint 20 000 tonnes, dont seulement 13 tonnes proviennent des usines. Trois sociétés ont été chargées de découvrir et de développer des procédés pour la production moderne de menthol synthétique. Haarmann & Reimer GmbH, la société qui a été la première à commercialiser la vanille synthétique, a développé et breveté un procédé de synthèse du menthol à partir du m-crésol pétrochimique en 1976. Dans le procédé Symrise, rebaptisé après la fusion de Haarmann & Reimer avec Dragoco en 2003, le m-crésol (3-méthylphénol) est d’abord mis à réagir avec le propène-1 par une étape d’alkylation de Friedel-Crafts utilisant un catalyseur anhydride. Le produit thymol est hydrogéné catalytiquement pour former un mélange d’isomères de menthol. Le mélange est distillé de façon fractionnée pour recueillir le (-) et le (+)-menthol racémique, et les résidus isomères restants sont épimérisés catalytiquement pour produire plus de menthol racémique. Une étape finale synthétiquement puissante est réalisée en estérifiant les menthols racémiques avec de l’acide benzoïque et en recristallisant lentement le mélange avec une graine de benzoate de (-)-menthol optiquement pur. Les cristaux de benzoate de (-)-menthol sont collectés et hydrolysés pour donner du (-)-menthol pur jusqu’à un excellent rendement de 90%. La liqueur mère riche en benzoate de (+)-menthol et en iso-menthol benzoates mineurs est hydrolysée et recyclée dans le procédé. L’avantage de ce procédé est que le (+)-menthol et les iso-menthols indésirables sont formés, mais qu’ils peuvent être retraités en continu en (-)-menthol[6].

En 2001, la maison d’arômes japonaise Takasago International Corporation a développé une voie plus sophistiquée vers le (-)-menthol asymétrique qui ne nécessitait pas l’étape de recristallisation méticuleuse, en utilisant un catalyseur de pointe découvert par le prix Nobel Ryoji Noyori. À l’époque, le Dr Noyori était directeur chez Takasago et, avec son équipe, il a utilisé le myrcène relativement abondant comme matière première. Le myrcène est un terpène odorant produit par pyrolyse du β-pinène, un produit obtenu à partir de térébenthine de pin. Le composé est mis à réagir avec un amide de lithium pour former un produit d’addition, qui est ensuite isomérisé catalytiquement avec un catalyseur chiral au ruthénium pour former une énamine optiquement active. L’intermédiaire est hydrolysé dans des conditions acides pour donner un seul isomère énantiomère de l’aldéhyde, le citronellal, qui est ensuite cyclisé en utilisant un catalyseur acide de Lewis tel que le bromure de zinc. L’oléfine résultante, l’isopulégol, est ensuite hydrogénée sous un catalyseur nickel-métal pour donner du (-)-menthol (94% e.e.) énantiomériquement pur dans la configuration stéréochimique souhaitée sans aucune autre étape de purification. Comme le (+)-menthol ou les iso-menthols ne sont pas formés ici, il n’est pas nécessaire de procéder à l’étape de recristallisation décrite ci-dessus[7].

Alors que les deux sociétés allaient continuer à dominer la production de menthol synthétique, la demande mondiale pour ce produit a continué d’augmenter pendant une bonne partie du 21ème siècle. BASF, le plus grand fabricant de produits chimiques au monde basé en Europe, a actuellement mis au point des méthodes de production d’une série de terpènes isomères utilisant du butène pétrochimique bon marché comme matière première. Le géraniol et le nérol, qui sont des isomères structurels l’un de l’autre, sont les produits primaires de ces processus. Mais en détournant les intermédiaires citraux géraniaux et minéraux, l’entreprise a trouvé un moyen de créer du (-)-menthol à valeur ajoutée en utilisant un procédé similaire décrit précédemment pour Takasago. Les produits citraux sont d’abord hydrogénés de façon asymétrique à l’aide d’un catalyseur au ruthénium chiral breveté pour donner un (+)-(R)-citronellal énantiomérique. Tout comme le procédé Takasago, l’intermédiaire est cyclisé catalytiquement pour former du (-)-isopulégol, puis hydrogéné pour former du (-)-menthol avec un taux de pureté de 99,7%. En 2012, BASF a annoncé la construction d’une usine de traitement en continu en Allemagne pour capitaliser sur cette découverte[8].

Menthe Mimique

D’autres progrès dans la technologie des arômes de menthe ont été réalisés sous la forme de développements d’analogues synthétiques et de mimiques du (-)-menthol. Wilkinson Sword, une entreprise de rasage et de produits personnels, a lancé un programme de recherche à long terme dans les années 1970 pour trouver des composés qui pourraient rendre la sensation de fraîcheur plus intense et plus longue que le menthol. Le besoin d’une fraîcheur et d’une intensité plus durables dans les applications de confiserie et de chewing-gum au cours des 30 dernières années a conduit à la découverte d’une famille chimique connue sous le nom de Wilkinson Sword carboxamides, qui ont des effets de refroidissement plus forts et plus durables sans affecter la saveur. D’autres dérivés synthétiques trouvés et développés par d’autres sociétés de maisons d’arômes comprennent des composés avec la fraction (-)-menthol attachée aux appendices polymères, des carboxamides à longue chaîne, des cétals et des esters d’acides carboxyliques, dont beaucoup sont maintenant marqués par la FDA comme GRAS (Generally Recognized As Safe).

Conclusion

La menthe continue d’être une saveur importante pour l’industrie alimentaire, l’industrie des soins personnels et l’industrie pharmaceutique. Comme la demande des consommateurs continue de dépasser la capacité de production actuelle, de nouvelles méthodes de production seront nécessaires pour répondre à cette demande. Et bien que l’arôme de menthe ait grandement bénéficié des progrès technologiques réalisés par la chimie, l’utilisation prochaine de la biologie synthétique dans la production d’arômes n’a pas encore eu d’impact sur la synthèse de l’arôme de menthe. L’avenir de la menthe semble prometteur, et les entrepreneurs et les technologues auront de nombreuses occasions de laisser leur marque sur une saveur d’envergure mondiale.

 

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