Conférence et cours à Ecole Ingénieurs ENSCR : caractérisation et séparation des molécules...
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Conférence Yvon Gervaise à destination des Ingénieurs 5è année ENSCRMéthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques
- Innovations- Techniques et processus d’analyses- Champ d’application et nouveaux enjeux
M. Yvon GervaiseExpert français auprès de l’OCDEDirecteur SGS Multilab Rouen
RENNES / ENSCR– 12 février 2015
INTRODUCTION INNOVATION ET TRANSITION FULGURANTE
CONTEXTE D’APPLICATION DES METHODES EN CHIMIE ET BIOMASSE
TECHNIQUES ET PROCESSUS D’ANALYSES
CHAMP D’APPLICATION ET NOUVEAUX ENJEUX
SOMMAIRE
2
1
3
4
3© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
� La transition fulgurante
• Notre plan performance 2015 est une valeur ajoutée pour nos clients
INTRODUCTION INNOVATION ET TRANSITION FULGURANTE
1
4© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
TRANSITION FULGURANTETECHNOSCIENTIFIQUE ET CONVERGENCE INTERNETCOMMUNITYSHIP /LEADERSHIPSCIENTIFIQUE/ORGANISATIONNELLE/MANAGERIALE/NUMERIQUE
INTERACTIONRELATION
CONNEXION
- Entre disciplines- Multidisciplinaires- Entre clients/institutionnels IRSN, COFRAC
- Interne communautés scientifiques…- Externes clients/institutionnels
- Twitter- Google +- Scoop it- Slideshare
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TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE CODÉVELOPPEMENT
� Évolution technique / marché
� Normes
� Réglement
• http://twitter.com/expertscience
– Information en temps réel (1600 comptesofficiels)– Laboratoire SGS Multilab partenaire capable d’assurer une veille scientifique, technique, réglementaire– Monde connecté, interaction
� Veille scientifique, analytique, et produit - procédé
� Veille normative
� Veille réglementaire
-> Nouvel outil : twitter
@expertscience
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INTERACTIONS RELATIONS EXTÉRIEURES
� SGS MULTILAB, UN LABORATOIRE CONNECTÉ
� https://mobile.twitter.com/expertscience/status/483882987285917696
� BIENVENUE DANS L’ESPACE NUMÉRIQUE
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� De la pureté aux impuretés
La ligne de prestation client CHIMIE offre desservices adaptés à vos besoins.
• Détermination des teneurs annoncées par rapport àla déclaration du producteur, du cahier des chargeset/ou des législations
• Vérification de la conformité à la monographie de laPharmacopée Européenne, Américaine, Française,Japonaise…
• Examen suivant les monographies du règlementeuropéen 231/2012 sur les additifs alimentaires
• Recherche de la conformité aux normes AFNOR
• Caractérisation de produits, détermination de lacomposition et des propriétés physico-chimiques
• Evaluation et autorisation de nouvelles substances(REACH, études sous BPL, expertises…)
Ligne de prestation Client:
Rachel TREBERT Marie ChristineLEKAKIS
Yves CHENUCathie DURET
Juliette GOUTEUX
CONTEXTE D’INNOVATION, DE CARACTÉRISATION DES PRODUITS ET MOLÉCULES BIOLOGIQUES2
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CARACTÉRISATION DES MOLÉCULES BIOLOGIQUES : UN DÉFI POUR LA VALORISATION DES PRODUITS AGRICOLES
Bilan provisoire production nationale 2013 (source : FranceAgriMer
en millions de tonnes)Import /Export
Israël - Inde - Pakistan - Chine - Tunisie
Egypte - Maroc (Blé – Maïs - Orge)
Pérou (Huile de Poisson)
Nigéria (graines de sésame)
Sénégal - Brésil (Huile d’Arachide, Tourteaux)
Mexique (Farine & Huile de Poisson)
Réunion (Sucre)
Blé tendre, blé durBlé tendre, blé dur
OrgeOrge
ColzaColza
MaïsMaïs
SojaSoja
SeigleSeigle
SorghoSorgho
TournesolTournesol
CaféCafé
CacaoCacao
SucreSucre
RizRiz
Huiles végétalesHuiles végétales
Tourteaux oléagineuxTourteaux oléagineux
……
Alimentation Animale
Tourteaux
Ensilage
Aliments complets
Valorisation des déchets organiques de l’industrie
agro alimentaire
Industries de première transformation
Amidon
Biocarburants
Farine
Colle à papiers peints
Sacs biodégradables
Malt
…
Des analyses indispensables
tout au long de la chaîne :
certificats import/export
selon référentiels du pays de
déchargement.
vérification de l’innocuité
de la marchandise (pesticides, OGM,
métaux lourds, mycotoxines…)
certification de la valeur marchande
(protéine, humidité, taux
d’impuretés…)
évaluation de la valeur technologique
(force boulangère, taux d’amidon, de
gluten, l’hydratation …)
Blé tendre 36
Maïs 15
Orge 11
Colza 5,5
Blé dur 2,4
Tournesol 1,6
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CARACTÉRISATION PRODUITS ET MOLÉCULES BIOLOGIQUES
UNE DEMANDE D’ANALYSE DE BIOMASSE A USAGE COMBUSTIBLE A ÉTÉ RECEPTIONNEE PAR LE SERVICE CLIENTS PAR MAIL, SANS PLUS DE PRECISIONS.
Cette demande sans plus d’informations n’est pas recevable et un certain nombre de questions devront être posées pour pouvoir établir une offre et répondre aux attentes du client.
Les réponses aux différentes questions posées vont conditionner : • La préparation de l’échantillon• Les paramètres à proposer• Les méthodes d’analyse• Les limites de quantification à atteindre• Le délai imparti pour la réalisation des analyses• La présentation du rapport d’analyse• Le devenir de l’échantillon restant
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CARACTÉRISATION BIOMASSE
Quel type de biomasse est impliquée dans la demande?La BIOMASSE peut alors être :
� UN BIOCOMBUSTIBLE(Bois, produits végétaux issus des cultures agricoles)
� UN COMBUSTIBLE SOLIDE DE RECUPERATION (CSR) : combustible sec et propre, produit à partir de déchets n'ayant pu être triés et recyclés.
� UN COMBUSTIBLE ISSUS DE DECHETS DANGEREUX : solvants, acides,…
� UN COMBUSTIBLE SPECIFIQUES :pneux usagés, farines animales
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CHIMIE ET BIOMASSE
Prenons l’exemple des BIOCOMBUSTIBLES :
Sous quelle forme se trouve l’échantillon soumis à l’analyse?
La réponse va conditionner la préparation de l’échantillon
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PROCESSUS ACCOMPAGNANTUNE DEMANDE D’ANALYSE
Prenons l’exemple des BIOCOMBUSTIBLES :
Quelles analyses sont nécessaires, avez-vous un cahier des charges?
La réponse va conditionner la préparation de l’échantillon,
les méthodes, le délai, un rapport avec conclusion, en français / en anglais
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Prenons l’exemple des BIOCOMBUSTIBLES :
Quelles analyses sont nécessaires, avez-vous un cahier des charges?
Si vous ne connaissez pas la réponse, alors nous pourrons vous conseiller
PROCESSUS ACCOMPAGNANTUNE DEMANDE D’ANALYSE
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CHIMIE ET BIOMASSE - MOLÉCULE BIOLOGIQUE
� BIOMASSE / BIOCOMBUSTIBLES : SORTIE DE DECHETS DES BROYATS D’EMBALLAGES EN BOIS À USAGE COMBUSTIBLE
Depuis le 15 octobre 2014 (arrêté du 29 juillet 2014 ), les broyats d’emballage en bois peuvent cesser d’être des déchets lorsque la totalité des critères de qualité sont respectés :
Prenons l’exemple des BIOCOMBUSTIBLES et du BOIS plus particulièrement :
Est-ce que l’échantillon est issus d’emballages en bois?
PARAMETRETENEUR MAXIMALE
(en mg/kg de matière sèche)Méthode/Norme
Echantillonnage NF EN 14778
Plan d'échantillonnage NF EN 14779
Préparation des échantillons NF EN 14780Mercure, Hg 0,2Arsenic, As 4
Cadmium, Cd 5
Chrome, Cr 30 NF EN 15297Cuivre, Cu 30Plomb, Pb 50Zinc, Zn 200
Chlore, Cl 900
Pentachlorophénol, PCP 3 NF EN 15289
Polychlorobiphényles, PCB 2 NF B51-297
Azote Teneur maximale 1,5% de matière sèche NF EN 15104
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� Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques
• Champ d’application et nouveaux enjeux
• Intérêt
• Aspects industriels
TECHNIQUES ET PROCESSUS D’ANALYSES3
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SOMMAIRE TROISIÈME PARTIE
� Champ d’application : Chimie moléculaire des produits naturels• Alimentation profils nutritionnels – nutrition santé• Actifs végétaux en chimie fine, en cosmétique et
pharmaceutique– Cas des polyphénols et des antioxydants naturels
• Chimie verte, cas du biofuel
� Intérêt • Réglementation : allégation• Technologique valorisation agro ressources
� Aspect méthodologique, techniques analytiques. Méthodes d’extraction
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DÉTERMINANTS DE LA QUALITÉ ET DE LA SÉCURITÉ ALIMENTAIRE ET LEUR ÉVALUATION
� Déterminants : facteurs de qualité et de sécurité alimentaire aujourd’hui
Ces facteurs dépendent :• Évolution des exigences• Évolution des tendances• Évolution des filières• Dynamique des
évènements• Recherche de valeur
ajoutée
� Évaluation :
Expertise produit / expertise analytique
conjonction• Prise en compte des
caractéristiques du produit et de l’analyte
• Pertinence des critères analysés• Performance analytique• Protocoles analytiques répondant
aux exigences règlementaires• Maîtrise de nouvelles techniques et
appareils• Méthode validée et accréditée• Stratégie analytique répondant aux
attentes du client
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DÉTERMINATION DE LA QUALITÉ ET DE LA SÉCURITÉ DANS LA FILIÈRE AGRICOLE ET ALIMENTAIRE
-> QU’EST-CE QUI LES DÉFINIT?
Déterminant exposition <-> VTR, (Valeur Toxicologique de Référence)
Déterminant apport <-> VNR (Valeur Nutritionnelle de Référence)
Déterminant technologique <-> VT ( Valeur Technologique)
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ALIMENTATION PROFILS NUTRITIONNELS NUTRITION SANTÉ
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DE L’ANALYSE DU NUTRIMENT AU PROFIL NUTRITIONNEL
� Dosage mono et di-saccharide par chromatographie liquide
� Dosage Amidon méthode enzymatique
� Dosage des fibres
� Dosage des FOS
� Étiquetage pour 100g de produit : • Glucides dont
– Sucres (g)– Polyols (g)– Amidon (g)
� Classification structurale des principaux glucides
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CLASSIFICATION STRUCTURALE PROPOSÉE DES PRINCIPAUX GLUCIDES (Rapport AFSSA)
Classe (DP) Sous-groupe Principaux composés Sucres (1-2) Monosaccharides Glucose, galactose, fructose, tagatose
Disaccharides Saccharose, lactose, tréhalose, maltose, isomaltulose
Oligosaccharides (3-9) Malto-oligosaccharides Maltodextrines
Autres oligosaccharides Raffinose, satchyose, verbascose, ajugose (α-galactosides), fructo-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides
Polysaccharides (>9) Amidon Amylose, amylopectine, amidons modifiés
Polysaccharides non amylacés
Cellulose, hémicelluloses (ex: galactanes, Arabinoxylanes), pectines, inuline, hydrocolloïdes (ex:guar)
Glucides hydrogénés (polyols)
De type monosaccharidique Sorbitol, mannitol, xylitol, érythritol
De type disaccharidique Isomalt, lactitol, maltitol
De type oligosaccharidique Sirops de maltitol, hydrolysats d’amidon hydrogénés
De type polysaccharidique Polydextrose
Source: Gray,2003
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MÉTHODE DE DOSAGE DES SUCRES
� Textes de référence• Méthode AOAC 982.14 : Glucose, Fructose, Sucrose, and
Maltose in Preweetened Céréals ; Liquid Chromatographic méthod (1993).
• Méthode AOAC 980.13 : Fructose, Glucose, Lactose, Maltose in Milk Chocolate Liquid Chromatographic méthod (1993)
� Méthode : HPLC réfractométrie/ HPIC ampérométrique
� Objet et domaine d’application (Notre méthode a été testée sur des matrices diverses) :
• Pâtes, Biscuits, Céréales• Confiture• Produits laitiers• Substituts de repas
Le domaine d'application est étendue aux matrices des essais inter laboratoires.
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DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME
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DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME - 2
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DOSAGE DES POLYOLS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME
Dosage :chromatographie ionique
Détection :ampérométrie pulsée
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DOSAGE DES FOS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME
Dosage :chromatographie ionique
Détection :ampérométrie
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ANALYSE DES FIBRES
� Principe du protocole de dosage des fibres en 7 étapes
1. Séché
2. Dégraissé si > 3% Matières grasses
3. Gelatinisé avec α amylase
4. Hydrolyse enzymatique avec protéase (élimine les protéines)
5. Hydrolyse enzymatique avec amyloglucosidase (élimine l’amidon)
6. Précipitation des fibres par l’éthanol
7. Filtration sur fritté avec séchage-pesagea) Partie aliquote : détermination protéine restanteb) Partie aliquote : détermination matière minérale (cendres)
� Formule de calcul simplifiée des fibres alimentaires
Fibres alimentaires = Masse de résidus – Masse (protéines + cendres) issus du résidu
Méthode de référence AOAC 985.29
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PROFIL LIPIDIQUE
35© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : GÉNÉRALITÉS
� Les acides gras sont des molécules organiques composées d’une chaîne carbonée, terminée par une fonction carboxylique.
� Certains acides gras sont produits par notre organisme, d’autres doivent être apportés par l’alimentation.
� Il existe 4 grandes familles d’acides gras :
� Les acides gras saturés (AGS)• Pas de doubles liaisons• Rôle énergétique• On les trouve dans les viandes, charcuterie, produits
laitiers gras
� Les acides gras monoinsaturés (AGMI)• Une seule double liaison on les trouve dans les
huiles d’olives, de colza tendance à diminuer le taux de cholestérol
� Les acides gras polyinsaturés (AGPI)• Plusieurs doubles liaisons possibles -> tendance à
diminuer le taux de cholestérol
� Les acides gras trans• Géométrie de la double liaison est « trans » dans la
nature, la géométrie trans est peu fréquente.
36© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3
Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaisonla plus proche du CH3 terminal est portée par le 3ème carbone.
Ce sont des acides gras essentiels.
Principaux oméga-3 :Seul oméga-3 dit
« essentiel »
Oméga-3 qui
peuvent être
synthétisés par
l’organisme ou
apporter par
certains aliments
37© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3
Source d’oméga-3
- Huile de lin, huile de noix,huile de colza
riche en ALA
- Poissons gras riche en EPA et DHA
- Légumes verts, salades,cheval, gibier, …10 % en ALAÉpinard
800 % en DHA
Saumon
60 % en ALAHuile
de noix
% ANC en Oméga-3
ANC : Apports Nutritionnels Conseillés en Oméga 3
2g / jour pour ALA et 120 mg / jour pour DHA
38© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-6
Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaisonla plus proche du CH3 terminal est portée par le 6ème carbone.
Ce sont des acides gras essentiels.
Principaux oméga-6 :
Acide linoléique (AL)C18 : 2 ω6Seul acide gras essentiel
Acide arachidonique (AA) : C20 : 4 ω6Acide γ-linolénique (AGL) : C18 : 3 ω6 Acide dihomo-γ-linolénique (ADGL) : C20 : 3 ω6
Ces acides gras
peuvent être
synthétisés par
l’organisme
39© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-6
Source d’oméga-6
Teneur en g / 100 g
Huile de tournesol 50 à 70
Margarine au tournesol 30 à 50
Graisse de poulet 10 à 30
Œuf entier 1 à10
40© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS ET TRANS
Les acides gras trans
Ce sont des acides gras insaturés possédant une ouplusieurs insaturations.
Leur géométrie « trans » est peu fréquente dans lanature. Ils sont essentiellement issus de techniquesindustrielles comme :
- Hydrogénation catalytique- traitements thermiques (pour les huiles)
Cependant, on peut tout de même en retrouver dansquelques aliments comme la viande de bœuf ou lesproduits laitiers (biohydrogénation ruminale).
Les 2 hydrogènes sont de part et d’autre du plan
de la liaison
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PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS ET TRANS
Exemple de rôle néfaste de ces acides gras
Quelques sociétés ont décidé de modifier, depuis le 1er mai2007, la composition de leurs huiles de fritures de manière àdiminuer la présence de ces acides gras saturés et trans.
Leur nouvelle huile est un mélange d’huile de colza oléique,d’huile de tournesol oléique et d’huile de colza (25/65/10).
Nouvelle huile de friture
Ancienne huile de friture
Taux d’acides gras trans
- de 2 % 12 %
Taux d’acides gras saturés
- de 10 % 15 %
42© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : DOSAGE
� Dosage de la matière grasse :• Arrêté du 08/09/1977, du 05/02/1980, NF ISO
8262-3, Weilbull,…– Hydrolyse acide à chaud– Extraction soxhlet de la matière grasse à
l’aide d’un solvant.
� Profil lipidique : Détermination en acide gras saturés, mono insaturés, polyinsaturés, oméga 3, oméga 6, EPA, DHA et acides gras Trans.
• Méthodes :ISO 5508 – ISO 5509 – ISO 15304
43© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS
44© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS TRANS
Extrait d’un biscuit
Extrait d’un produit laitier
C18:1 11 trans n-7 : ���� Acide Vaccénique
C18:2 conj 9c11t : ���� Acide Ruménique
Présence d’acides gras trans naturels:
45© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : DOSAGE DES STÉROLS
� Principe : • Saponification d’une prise d’essai par une solution
éthanolique d’hydroxyde de potassium à ébullition sous reflux.
• Isolement de l’insaponifiable par extraction en phase solide sur une colonne d’oxyde d’aluminium.
• Séparation de la fraction stérolique de l’insaponifiable par chromatographie sur couche mince.
• Détermination de la composition qualitative et quantitative de la fraction stérolique par chromatographie en phase gazeuse, en utilisant un étalon interne.
Textes de référence
Méthode NF EN ISO 12228 : Détermination de la teneur en stérols individuels et totaux
46© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL LIPIDIQUE : LES STÉROLS
47© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE “PROFILS LIPIDIQUES”
48© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
PROFIL SPÉCIFIQUE
49© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
VITAMINES : GÉNÉRALITÉS
� Deux familles :• Hydrosolubles :
B1 : Thiamine
B2 : Riboflavine
B3 (PP) : Niacine
B5 : Ac Pantothénique
B6 : Pyridoxine
B8 (H) : Biotine
B9 : Ac Folique
B12 : Cobalamine
C : Ac Ascorbique
• Liposolubles
A : Rétinol
E : Alpha tocophérol
D3 : Cholécaliciférol
K 1 : Phylloquinone
50© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
� Méthode : HPLC UV (méthode interne)
� Objet et domaine
d’application (Notre
méthode a été testée sur des
matrices diverses ):
• Pâtes, Biscuits, Céréales
• Produits laitiers• Compléments
alimentaires• ….
VITAMINES : DOSAGE DE LA B12
Vitamine B12 est extraite au tampon phosphate au bain à 37°C puis au bain à 100°C en présence d’enzymes (α-amylase et pepsine)
↓
L’extrait est ensuite purifié et concentré lors d’un passage sur des colonnes d’immuno-affinité spécifiques à la vitamine B12
L’extrait obtenu est dosé en HPLC/phase inverse avec détection UV à 361 nm
Vitamine B12 ▲Impuretés ■Gel contenant des anticorps monoclonaux ●
51© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
VITAMINES : DOSAGE DE LA B12
52© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
� Méthode : NF EN 12821 (HPLC UV)
� Objet et domaine d’application (Notre méthode a été testée sur des matrices diverses ):
• Pâtes, Biscuits, Céréales• Produits laitiers• Huiles• Compléments alimentaires, Substituts de repas
� Principe :• Saponification de la vitamine D par une solution de
potasse éthanolique suivie d’une extraction à l’éther de pétrole.
• Purification en chromatographie liquide en phase normale pour isoler le vitamine D
• Dosage de la vitamine D par chromatographie liquide en phase inverse avec détection UV
VITAMINES : DOSAGE DE LA D3
53© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
VITAMINES : DOSAGE DE LA D3
54© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
DOSAGE DES VITAMINES A et E DANS LES PRODUITS AGROALIMENTAIRES
� Méthodes• Dosage de la vitamine A (tout-trans-rétinol et du 13-cis-rétinol)
en HPLC dans les produits alimentaires • Dosage de la vitamine E (alpha, béta, gamma et delta-
tocophérols) en HPLC dans les produits alimentaires
� Applications• Corps Gras : Margarines, huiles, beurres…• Produits laitiers
Texte de Référence Vitamine A : NF EN 12823-1 (janvier 2001) ou V03-130-1 (partie 1)Vitamine E : NF EN 12822 (janvier 2001) ou V03-132
Elé m e n t d o sé
D é t e c t io n C o lo n n e E lu a n t D é b it T e m p s d e l’ in je c t io n
V o lu m e in je c t é
V it a m in e A
U V 3 2 5 n m
V i t a m in e E
F lu o Ex 2 9 5 n m e t
Em 3 2 6 n m
A d s o r o s p h e r e S I 5 µ m
( 2 5 0 × 4 , 6 m m )
Is o o c t a n e 9 9 / 1
p r o p a n o l-2
1 m L / m in
2 5 à 3 0 m in u t e s
1 0 0 µ L
55© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
DOSAGE DE LA VITAMINE C
Texte de référence :Projet CGD4UMA-C24-/ Détermination of vitamin C in foodstuffs by HPLC
Mark.A -volume 52 , N°1,1987-Journal of Food Science-53."Détermination of
Ascorbic Acid, Erythorbic Acid,and Uric Acid in Cured Meats by HPLC" Ann. Fals. Exp. Chim. – Juillet-Août-Septembre 1997 – N°940 pp217-233. "Application de la chromatographie en phase liquide haute performance à la détermination de l'acide L-ascorbique et de la vitamine C totale dans les aliments. Etude interlaboratoire"Norme NF EN 14130 (décembre 2003) "Produits alimentaires : dosage de la vitamine C par chromatographie liquide haute performance".
56© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
DOSAGE DE LA VITAMINE C
� Applications• Jus de fruits, barres céréalières, biscuits, produits laitiers,
légumes
� Principe de la méthode• Cette méthode permet le dosage de la vitamine C (forme
réduite et oxydée). Résultat exprimé en mg/100 g.• L’acide L-ascorbique est extrait des produits à l’aide de l'acide
métaphosphorique à 2 % afin d’être analyser. La teneur en acide L-ascorbique est déterminée par HPLC à une longueur d’onde d’absorption de 254 nm.
• Afin d’obtenir la teneur en vitamine C totale, on effectue une étape de réduction à l’aide de la L-cystéine sur l’acide L-déhydroascorbique.
Acide L-déhydroascorbique + L-cystéine ���� acide L-ascorbique + L-cystine
• Cette réaction se fait à un pH neutre, d'où l'ajout d'une base (dans le cas présent le Na3PO4) ; puis ensuite on ramène à un pH acide par ajout d'acide métaphosphorique.
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DOSAGE DE LA VITAMINE C : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME D’UNE COMPOTE
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VITAMINES : ALLÉGATIONS
� Sources de vitamines :
Si le produit contient plus de 15 %
des AJR pour les solides.
Si le produit contient plus de 7,5
% des AJR pour les liquides.
� Riche en vitamines :
Si le produit contient plus de 30 %
des AJR pour les solides.
Si le produit contient plus de 15 %
des AJR pour les liquides.
Règlement CE n°1924/2006 du 20 Décembre 2006VITAMINES AJR
Vitamine A
Vitamine D
Vitamine E
Vitamine K
Vitamine C
Vitamine B1
Vitamine B2
Vitamine B3
Vitamine B5
Vitamine B6
Vitamine B8
Vitamine B9
Vitamine B12
800 µg
5 µg
10 mg
100 µg
60 mg
1,4 mg
1,6 mg
18 mg
6 mg
2 mg
150 µg
200 µg
1 µg
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� stratégie analytique
� exemples concrets
� retour d’expérience
ACTIFS VÉGÉTAUX EN CHIMIE FINE, EN COSMÉTIQUE ET PHARMACEUTIQUE
� Cas des polyphénols et des antioxydants naturels
� Dosage des polyphénols totaux
� Quantification des fractions actives de polyphénols
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DOSAGE DES POLYPHÉNOLS TOTAUX
• extraction
• réaction avec le réactif
• courbe de calibration
� Principe
� Développement de la méthode et optimisation de
la mise en œuvre
� Choix des conditions de méthodes optimisées
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MISE EN OEUVRE DE LA MÉTHODE FOLIN CIOCALTEU
Extraction par des alcools :
stratégie des extractions
Paramètre :
���� solvant (éthanol, méthanol dilués dans l’eau)
���� température
���� temps
en fonction de la matrice :
chocolat, thé vert, vigne rouge, complément alimentaire, graine de soja
62© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
� choix des conditions de méthodes optimisées
� extraction
� réaction avec le réactif
� dosage spectrophotométrique (à 765 nm)
� courbe de calibration
63© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
y = 0,0123xR² = 0,9978
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 20 40 60 80 100 120
Ab
sorb
ance
concentration (ppm)
courbe d'étalonnage
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EXPRESSION DES RÉSULTATS :RÉSULTATS DES ESSAIS RÉALISÉS SUR LES DIFFÉRENTES MATRICES À 20°C
Échantillons Poids de la prise d’essai
(g)
Absorbance Concentration en polyphénols
(mg/g)Chocolat 1848 86%
12
1,034071,03804
0,1120,107
18,203317,3242
Thé vert12
1,056051,04778
0,2760,291
219,6229233,3866
Gélules Juvamine12
2 comprimés2 comprimés
0,0790,08
(mg/2comprimés)13,277313,4454
Cocktail de fruits rouges
12
Dilution 1/50Dilution 1/50
0,2480,239
(mg/L GAE)1042,01681004,2017
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QUANTIFICATION DE LA FRACTION ACTIVE DES POLYPHÉNOLS
Progrès récents en analyses :
3 exemples :
- en fonction de la matrice :
thés, extrait de raisin, chocolat, graine de soja
- en fonction polyphénols quantifiés :
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Polyphénols
Acides phénoliques Flavonoïdes Tanins Stilbènes Lignanes Saponines Phytostérols/ PhytostanolsDérivés acide benzoïque Polymères de Resvératrol Matairésinol Glycosides Campestérol
Ex: acide gallique flavonoïdes triterpéniques StigmastérolDérivés acide cinnamique
Ex: acide caféique
Flavones Flavonols Isoflavones Dihydroflavonols Flavanones Anthocyanidines Flavanols
Apigénine Kaempferol Génistéine Dihydroquercétine Naringénine Cyanidine CatéchineChrysine Myricétine Daidzéine Hespérétine Péonidine EpicatéchineLutoléine Quercétine Génistine Taxifoline
Daidzine
O
OOH
OH
Chrysine
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
Quercétine
O
OOH
OH
OH Génistéine
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
CatéchineOOH
OH
OH
OH
OH
+
Cyanidine
O
OOH
OH
OH
Naringénine
O
O
OH
OH
OH
OH
Dihydroquercétine
OH
OHOH
COOH Acide gallique
OH
OH
OH
Trans- resveratrol
O
OH
CH3CO
OH
O
OMe
Matairésinol
OH
Campestérol
O
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
OH
Tanin condensé
O
CH2OH
CH2OAc
O
COOH
OH
OH
O
O
OHOHCH2OH
O H
Saponine de soja
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EXEMPLE 1 DE PROTOCOLE D’EXTRACTION ET DE QUANTIFICATION DES ISOFLAVONES (TECHNIQUE DE WANG
ET MURPHY)
Échantillon(à l’abri de la lumière directe)
Peser m = 200 mg Acétonitrile 10 ml+ HCI 0,1 M (2 ml)
+ H20 (5 ml)
Extraction durant 2 heures par agitation
Filtration
Evaporation du filtrat au rotavapor
Reprise du résidu sec dans 10 ml méthane 80 %
Filtration sur membrane de 0,45 µm
Injection en HPLC de 10 µl
détection à 260 nm Eluant � : eau à 0,1 %
d’acide acétiqueEluant � : acétonitrile
à 0,1 % d’acide acétique
Quantification des
isoflavones grâce à la gamme
d’étalonnage
Les différentes formes de ces composés sont additionnées afin de déterminer la Les différentes formes de ces composés sont additionnées afin de déterminer la quantité totale en isoflavones dans l’échantillonquantité totale en isoflavones dans l’échantillon
68© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
daidzéinedaidzéine
génistéinegénistéinedaidzinedaidzine
génistinegénistine
IsoflavonesIsoflavones
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EXEMPLE 2 : CAS DU THÉ VERT ET DU CHOCOLAT
EpiGalloCathéchineGallate (EGCG) :
prépondérant dans le thé vert
Catéchine et épicatéchine :
prépondérant dans le chocolat
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Broyage de l’échantillon Dégraissage : - prendre une prise d’essai (5g)
- ajouter 50ml d’éther de pétrole
- mélanger pendant 30 mn et centrifuger
- éliminer le surnageant et sécher
peser mg d’échantillon
passer aux ultra-sonpendant 15 mn
passer les fioles au bain marie à 60 °C pdt 30 mn en agitant
laisser refroidir et compléter avec de
la solution d’extraction
ajouter 2 / 3 de solution d’extraction
filtrer sur Millex
injecter dans l’HPLC
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CatéchinesCatéchines
EpicatéchinesEpicatéchines
© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – Euroforum - Polyphénols, le 12/10/04
72© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE 3 : LES PHYTOSTÉROLS
StructuresStructures
Sources : Sources :
� huiles végétales
� noix
� légumineuses
� légumes
DéfinitionDéfinition : hydrocarbures polycycliques se trouvant dans la fraction lipidique des plantes
OH
OH
OH
campesterol
stigmastérol
sitostérol
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Extraction
purification sur CCM
dérivation
dosage CPG / FID
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PROGRÈS RÉCENT DES ÉVOLUTIONS DE TECHNIQUES ANALYTIQUES
suivant des méthodes séparatives :
- HPLC
- GC / MS / MS
différents types de détection :
- barrettes de diode
- UV
- MS / MS
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LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS PARTICULIER
Des antioxydants naturels :
- les caroténoïdes (Bétacarotène = provitamine A, lycopène)
- les tocophérols (vitamine E)
- la vitamine C
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AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
� Les tocophérols ou vitamine E
C’est un antioxydant liposoluble que l’on trouve, entre autres, à l’état naturel dans la sauge et le romarin, l’huile de germe de blé, d’olive, de tournesol, de carthame.
CH3
HO
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
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AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
� Les caroténoïdes : bétacarotène, lycopène, lutéine
(pigments)
CH3
CH3
CH3 CH3 CH3
CH3CH3
CH3
CH3
H3C
ß ß carotènecarotène
CH3
CH3
CH3 CH3 CH3
CH3CH3
CH3
CH3
H3C
lycopènelycopène
Ce sont des antioxydants liposolubles que l’on retrouve dans des légumes comme les carottes, le brocoli, la tomate, la citrouille...
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AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
Les anthocyanes :
• pigments qui donnent une coloration rouge-violet à bleu
• principalement présent dans les baies et les fruits rouges (cassis,
myrtilles, raisin noir)
Les tanins condensés :
• ce sont des substances phénoliques ayant des propriétés de fixation aux protéines
• principalement présents dans le vin et le thé où les tanins condensés sont essentiellement formés à partir de monomères telle que la catéchine
Les oligo-éléments tels que le zinc et le sélénium
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AUTRES POLYPHÉNOLS
� Les flavonoïdes représentent un groupe de
polyphénols complexes dont la structure comprend
deux noyaux aromatiques et un hétérocycle oxygéné
Les principales sources naturelles sont la fraise, le thé noir et vert, les épinards, le raisin noir...
Les 4 oxo-flavonoïdes sont :
• les flavonols
• les citroflavonoïdes
• les isoflavones
Ce sont des pigments de couleur jaune variable, très abondants
dans les légumes feuilles, ou le soja pour les isoflavones
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AUTRES ANTIOXYDANTS : PRINCIPALES SOURCES
Vitamine CVitamine C Agrume, kiwi, fraise, papaye, melon, brocoli, chou de Bruxelles, chou-fleur
Vitamine EVitamine E Germe de blé, noix, graines et huiles végétales tirées de ces aliments, également olive et tournesol
BétacarotèneBétacarotène Soja, baies et fruits rouges, thé, vin
SéléniumSélénium Céréales, viandes, volailles et poissons
ZincZinc Foie, viandes, légumineuses, produits laitiers, noix et graines
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LYCOPÈNE : MÉTHODE D’ANALYSE
Échantillon(à l’abri de la lumière directe)
Peser m = 20 g Saponification de l’échantillon pour
1 solution de potasse éthandique
Extraction du lycopène par l’éther de pétrole (3 fois)
Evaporation de l’éther de pétrole et reprise du résidu dans la phase mobile
(CH3CN / MeOH / THF 55 : 35 : 10)
Calcul de la teneur en lycopène par comparaison d’une gamme étalon injectée dans les mêmes
conditions
Injection en HPLC / visible ( = 473nm)
Traitement des données
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LycopeneLycopene
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L’analyse permet de déterminer des teneurs en polyphénols de
l’ordre de 0,1 %
Pour la quantification, nécessité d’un étalon de référence
Exemple :
OPC (Oligomère Procyanidolique), difficulté d’obtenir CRM
(Certified Reference Material)
LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS PARTICULIER
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VITAMINE E
Échantillon Peser m = 20 mg Saponification de l’échantillon par 1
solution de potasse éthalonique
Extraction de la vitamine E par l’éther de pétrole
Evaporation de l’éther de pétrole et reprise dans un volume précis d’héxane
Injection en HPLC phase normale avec détection fluorimétrie, phase mobile : triméthylpentane / isopropanol 99/1
Calcul de la teneur en
Vitamine E par comparaison
avec une gamme étalon injectée dans les mêmes conditions
Traitement des
données
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DES SOURCES PLUS OU MOINS RICHES EN POLYPHÉNOLS
Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants.
L’Homme en ingère avec ses aliments environ 1g / jour.
Jus d’orange (1 verre)100 – 2 000 mg (Hespérétine, naringénine)
Oignon (100g frais)100 – 2 000 mg (Quercétine)
Vin rouge (1 verre)
100 – 400 mg (Catéchine et dérivés)
Café (1 tasse)100 - 300mg
Thé (1 tasse)150 – 200 mg(Gallate d’épigallocatéchine EGCG)
Tomate (100g frais)85 – 130 mg
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DES SOURCES PLUS OU MOINS RICHES EN POLYPHÉNOLS
Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants.
L’Homme en ingère avec ses aliments environ 1g / jour.
Source: L. Bravo [Nutr. Rev. 1998, 56: 317- 33]
Baies (100 g frais)50 - 1 200 mg
Pomme (frais)30 - 300 mg (Acide chlorogénique)
Légumes secs (100g secs)30 - 1 700 mg
Vin blanc (1 verre)20 – 30 mg ( Resvératrol)
Bière (1 verre) 20 - 30 mg
87© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CONCLUSION SUR LES POLYPHÉNOLS
� Posséder un protocole d’extraction adapté à l’antioxydant
recherché. Celui-ci doit être soluble dans le solvant
d’extraction (ex : Bêtacarotène soluble dans l’éther)
� Prendre en compte les propriétés de l’antioxydant : la
plupart sont photosensibles, il faut donc travailler à l’abri de
la lumière directe
� Posséder les solutions de référence adéquates (étalons)
� Déterminer la détection adéquate (UV, visible, fluorimétrie)
88© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CONCLUSION SUR LES POLYPHÉNOLS
� Polyphénols : teneurs et allégations
Riches en catéchine, source de polyphénols, ils ne sont
pourtant pas encore autorisés à ce jour
L’analyse quantitative permet des progrès dans ce sens.
89© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CONCLUSION TROISIÈME PARTIE
Une nouvelle ère s’ouvre, la chimie des produits naturels.
Caractérisation des produits (subtances profiling, fractions lipidiques, glucidiques …>
Vers la chimie verte est un défi pour l’innovation et pour notre
environnement.
Ce défi se présente aujourd’hui aux ingénieurs chimistes.
90© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE CODÉVELOPPEMENT
� Évolution technique / marché
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- Intérêt- Aspects industriels
Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques
CHAMP D’APPLICATION ET NOUVEAUX ENJEUX4
92© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CHIMIE DURABLE
� Contexte de ce cours : 2 enjeux• Chimie durable (Sus Chem : Sustainable Chemistry)• Chimie du végétal : enjeux et perspectives
1) Valorisation agro-ressource
2) Valorisation agro-alimentaire
– Biochimie, allégation, système 4S (Satisfaction, Santé, Sécurité, Service)
93© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CHIMIE DURABLE
� Chimie verte : définition
• Chimie du végétal � chimie verte
– 50 % principe de la chimie verte
– Recours aux ressources renouvelables
– Réduire l’empreinte carbone– Mise au point de procédés
économes (enzymes, levures)
94© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CHIMIE DU VÉGÉTAL ET LEVIERS D’INNOVATION
� Recherche et développement • Polymère de performance
– Huile de ricin – Arkema polyamide
� La règlementation qui restreint l’utilisation de certaines substances• L’isosorbide de Roquette dérivé de l’amidon et qui remplace
certains phtalates• Les mousses de polyuréthane pour les automobiles plus
« verte »
� La demande de marchés sensibles pour les produits issus du végétal• Soins : Europerlan de Cognis, cire qui donne un aspect nacrant
aux shampoing et gels douches• Hôpitaux et crèche : revêtement de sols biosourcés• Agronomie : guar modifié pour les traitements phytosanitaires
de précision
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PORTEFEUILLE MOLÉCULAIRE / LES FORMULES DE BASE
� Tout un portefeuille d’innovation se développent, stimulé par la nécessité de réduire la dépendance au pétrole et par les exigences de développement durable.
LES FAMILLES DE BASE
Les amidons et dérivés
- Sucres- Alcools- Polyols- Poudres
Les lipides et dérivés
- Triglycérides- Glycérol- Esters- Acides
La chimie du bois- Lignine- Cellulose- Colophane- Essence detérébenthine
- Terpènes- Résines
Les protéines et dérivés
- Formes variées- Acides aminés- …
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DES RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES, RENOUVELABLES
- Huiles- Amidon- Lignine- Cellulose- Protéine- Résines…
- Alcools- Acides gras- Fibres- Polymères
- Acide succinique- PLA- Ac Acétique- Polyols- Isosorbide- Terpènes- Flavonoïdes- EMC
BIOMASSE
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UN EXEMPLE DE MOLÉCULE PLATEFORME : L’ACIDE SUCCINIQUE
Plastiques biosourcés
Produits pharmaceutiques Pyrrolidones
Plastifiants
Agents de surface et pigments
Produits anti-gel1,4 BDO/THFMétallisation
Polyuréthane
Solvants
Exhausteurs de goût
98© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
DÉTERMINATION DU CONTENU BIOSOURCÉPRINCIPE POUR LES PRODUITS DE SYNTHÈSE
Enregistrement échantillonage
Déclaration produit et info
process
Contenu en
carbone biosourcé
Composition
élémentaire
Test C14 (ASTM 6866)
Analyse élémentaire
Contenu
biosourcé
Vérification certificationDéposant
Laboratoire
Certificateur
99© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
AGRO-INDUSTRIE, UN PROCESSUS GENERIQUE
Transformation
AGRO-RESSOURCES
AGRO-RESSOURCES
AGRO-RESSOURCES CO-PRODUITS
Produits finis
Intrants
� Agro-ressources = Matières premières d’origine végétale ou animale
100© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
Fermentationanaérobie
RéactionsbiochimiquesBetterave
sucrière
Maïs
Blé
Bioethanol/ biomethanoladdition à 5%
CO2
Addition
Biocarburant
Bioethanol
15% max
In out In Out In
Pomme de terre
ETBE
Isobutylen(53%)
Broyage humide
In out
Extraction
In outCanneà sucre
Amidon
Sucres
Biomasse
BIOETHANOL
Pellets
DrêchesDDGS
HuileEau
Eau
Ether éthyletertiobutyle
101© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
CHIMIE VERTE, CAS DU BIODIESEL
� Qu’est-ce que le biodiesel?• Ce biocarburant est obtenu à partir d‘huile végétale
ou animale, transformée par un procédé chimique appelé transestérification faisant réagir cette huile avec un alcool (méthanol ou éthanol).
• Les proportions approximatives pour la réaction sont :10 litres d'huiles + 1 litre d'alcool --> 10 litres de biodiesel et 1 litre de glycérine.
102© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
BIODIESEL : ORIGINE DE LA MATIÈRE PREMIÈRE ET STRUCTURE MOLÉCULAIRE
�Le biodiesel peut être fabriqué à partir :• D’huiles végétales telles que l’huile de
tournesol, le canola (une variante du colza),
• D’huiles de graines de coton, huile de palme, etc…
• Les huiles de friture déjà utilisées dans des restaurants
• Les corps gras animaux tels que le saindoux
• Les huiles usées qui se retrouvent à la surface des eaux en station d’épuration
103© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
STRUCTURE MOLÉCULAIRE DU PRODUIT D’ORIGINE NATURELLE
Toutes les huiles végétales et animales consistent principalement de molécules de glycérine comme indiqué dans le schéma ci-dessous :
104© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
FORMATION DU BIODIESEL
Schéma de la formation du Biodiesel
Cette réaction de transestérification consiste en la réaction d’un alcool et des esters gras pour former des esters de cet alcool et de la glycérine. La réaction chimique avec le méthanol est présentée schématiquement ci-dessous :
105© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL
� Les propriétés du biodiesel sont déterminées par la proportion de chaque corps gras utilisés pour produire les esters d’alcool.
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COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET CORPS GRAS
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STRUCTURE DES COMPOSÉS NATURELS D’ORIGINE
� Les corps gras sont identifiés par deux nombres : le premier indique la quantité d’atomes de carbone présents et le second est le nombre de liens doubles présents dans la chaîne.
� Les noms courants des corps gras présentés dans le tableau en page suivante sont :
• 14:0 Acide myristique (ou acide tétradécanoïque)• 16:0 Acide Palmitique (ou acide hexadécanoïque)• 18:0 Acide Stéarique (ou acide octadécanoïque)• 18:1 Acide oléïque• 18:2 Acide linoléïque• 18:3 Acide octadécatriénoïque• 20:0 Acide arachidique (acide eicosanoïque)• 22:1 Acide érucique
108© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER
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CHIMIE VERTE ET SPÉCIFICATION TECHNIQUE DU BIODIESEL
110© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER
111© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE
112© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE
113© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – Rennes - 12/02/2015
BIODIESEL
Pomme
Transestérification
Soja
Colza
Glycerol
Addition
Biocarburant
Biodiesel In out InTournesol
Broyage Extraction
In out
Huile
NaOHMéthanol
Bioéthanol
Huile raffinée
Solvants
TourteauxHuile brute
out
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BIODIESEL
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BIODIESEL
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CHIMIE VERTE – CHIMIE DU VEGETAL
� Définition :
« Ensemble des principes et techniques permettant de réduire
ou éliminer l'usage ou la formation de substances
dangereuses et/ou toxiques dans la conception, la production
et l'utilisation des produits chimiques »
� Eco-conception appliquée au domaine de la chimie industrielle (carburants, plastiques, cosmétiques, additifs…)
� Cycle de vie des matériaux/produits
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Ressources fossiles et Réchauffement
climatique
• Réduction/ suppression des prélèvements de
pétrole et minéraux
• Réduction des émissions de GES
• Process plus sobres en énergie
Ecosystèmes et biodiversité
• Limitation des pollutions
(eau, air, sol)
• Non écotoxicité en fin de vie
(lixiviats, résidus de biodégradation)
• Moindre dégradation des écosystèmes lors de l’extraction des
MP
Préservation de la Santé humaine
• Mat.1ères et additifs non toxiques
(SVHC, perturbateurs endocriniens, vPvB, …
• Non toxicité à l’usage et dans le temps
Valorisation des déchets et co-produits
• Transformation des déchets en ressources
• Économie de matières 1ères
• Pas de compétition avec les cultures
vivrières
AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX
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BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES
� 4 catégories d’agro-ressources
Synthèse des bio-
plastiques
Synthèse des bio-
plastiques
Huiles végétales
Huiles végétales
AmidonAmidon Sucre
LignocelluloseLignocellulose
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EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN®
NH2
Acide amino-11 undécanoïque
PA 11
100% bio-sourcé52% bio-sourcé20/90% bio-sourcé
85% acide ricinoléiqueGraines de ricin
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EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100
1,3 bio-propanediolAmidon
Acide téréphtalique
37% bio-sourcé
Maïs
Pétrole
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EXEMPLE DU BIO-PET
mono éthylène
glycol (MEG)
Acide téréphtalique
22,5% bio-PET (bio-sourcé)
52,5% PET (primaire)
25% r-PET (secondaire)
mélasse (co-produit de canne à sucre)
pétrole
Plastique recyclé
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EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX®
Résine PP ou résine Epoxy
Pétrole
Lin technique
Fibres de lin Longues
Fiber Shell® EcoFiber� 50% fibres tissées + résine PA
Nautisme (Kayak…)� Fibres non tissées + résine PE
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Le Carbone 14 :un traceur
� Période radioactive du 14C : 5730 ans
� Émetteur ββββ
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LE CYCLE DU CARBONE 14
• Piégeage du 14CO2 par les organismes vivants
• A la mort de ces organismes, désintégration du 14C en 14N
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LA NORME ASTM-D6866
Méthode Appareillage Méthode de calcul
Méthode A:
Piégeage CO2 puis LSC (Liquid Scintillation
Counting)
- Oxidizer
- Compteur scintillation liquide
Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon
Méthode B:
AMS (Accelerator Mass Spectrometry) + IRMS(Isotope Ratio Mass
Spectrometry)
- Oxidizer
- AMS
- IRMS
Mesure des ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C et
comparaison aux ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C de
matériaux de référence
Méthode C:
Synthèse de benzènepuis LSC (Liquid
Scintillation Counting)
- Unité de synthèse de benzène
- Compteur scintillation liquide
Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon
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PRINCIPE DE L’ANALYSE
1- combustion de l’échantillon :
C + O2 → CO2
2- formation de 12CO2 et 14CO2
3- émission d’un e- (particule ββββ)
lors de la désintégration du
14C en 14N
4- comptage du nombre d’e- émis par scintillation
liquideSource : www.signonsandiego.com
Principe de la scintillation liquide
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0,00
3,36
6,72
10,08
13,44
0 5730 11460 17190 22920 28650 34380 40110
No
mb
re d
e d
ésin
tég
rati
on
s p
ar m
in.
et p
ar g
. de
carb
on
e
temps (années)
T 2T 3T
12,5% CO2 biomasse
25% CO2 biomasse
50% CO2 biomasse
Origine végétale
Origine chimique
calcul du pourcentage de carbone d’origine biosourcée
d’après la courbe de décroissance radioactive
(// datation au 14C)
PRINCIPE DU CALCUL
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� 74% du CO2 produit pendant la combustion est d’origine biologique, 26% est d’origine fossile
� 74% du carbone total de l’échantillon est d’origine biologique et 26% d’origine fossile
� L’incinération de l’échantillon (~ déchet) produit :
� 26% de CO2 créé � 74% de CO2 bioressourçable
MESURE DU 14C :EXEMPLE DE RÉSULTAT & INTERPRÉTATION
Biomass
74%Fossil
26%
����Indique la proportion de carbone d’origine biologique et d’origine
pétrochimiqueD’origine biologique ≠ biodégradable
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PERFORMANCE DANS L’ANALYSE ET DE L’EXPERTISEENJEUX ET VALEUR AJOUTÉE POUR NOS CLIENTS
Information et exigence du consommateur
Conformité :. Réglementaire. REACh
Prise en compte globale ACV, GES, GHS
Relation Produit/santé/environnementExemple perturbateur endocrinien
Surveillance matière première, impact réglementaire REACh
Tendance chimie verteActifs végétaux
Tendance environnementale
écolabel
Valeur d’usage
Additifs
InnovationRecherche
Exigence particulière
nouveau règlement cosmétique/ pesticides
Sécurité des ingrédients
Valorisation du produit et sous-produit - filière
Votre produitVotre
matière première
Cahier des charges client
Produit
Procédé
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Yvon [email protected]
@expertscience : http://twitter.com/expertscience
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Directeur, SGS Multilab Rouen
65 rue Ettore Bugatti - BP 90014 - 76801 Saint Etienne du Rouvray
t 02 35 07 91 80 f 02 35 07 91 25
« Demain est moins à découvrir qu’à inventer »
Merci de votre attention
Gaston Berger, philosophe