RENNES / ENSCR– 30 janvier 2014

Conférence Yvon Gervaise à destination des
Ingénieurs 5è année ENSCR
Méthodes d’isolement...
SOMMAIRE
Méthodes d’isolement & de séparation de molécules
biologiques
•

Champ d’application et nouveaux enjeux

•

Intér...
SOMMAIRE PREMIÈRE PARTIE
Champ d’application : Chimie moléculaire des produits
naturels
•
•

•

Alimentation profils nutri...
DÉTERMINANTS DE LA QUALITÉ ET DE LA
SÉCURITÉ ALIMENTAIRE ET LEUR
ÉVALUATION
Déterminants : facteurs
de qualité et de sécur...
DÉTERMINATION DE LA QUALITÉ ET DE LA
SÉCURITÉ DANS LA FILIÈRE AGRICOLE ET
ALIMENTAIRE
-> QU’EST-CE QUI LES DÉFINIT?

Déter...
ALIMENTATION PROFILS NUTRITIONNELS
NUTRITION SANTÉ

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12
DE L’ANALYSE DU NUTRIMENT AU PROFIL
NUTRITIONNEL
Dosage mono et di-saccharide par chromatographie
liquide
Dosage Amidon mé...
CLASSIFICATION STRUCTURALE PROPOSÉE
DES PRINCIPAUX GLUCIDES (Rapport AFSSA)
Classe (DP)
Sucres (1-2)

Sous-groupe

Princip...
MÉTHODE DE DOSAGE DES SUCRES
Textes de référence
• Méthode AOAC 982.14 : Glucose, Fructose, Sucrose, and
Maltose in Prewee...
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

© SGS Mu...
DOSAGE DES FOS : EXEMPLE DE
CHROMATOGRAMME
Dosage :
chromatographie
ionique

Détection :
ampérométrie

© SGS Multilab Roue...
ANALYSE DES FIBRES
Méthode de référence AOAC 985.29
Principe du protocole de dosage des fibres en 7 étapes
1.

Séché

2.

...
PROFIL LIPIDIQUE

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PROFIL LIPIDIQUE : GÉNÉRALITÉS

Les acides gras saturés (AGS)
•
•
•

Pas de doubles liaisons
Rôle énergétique
On les trouv...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3
Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaison
la plus proche du ...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3

Huile
de noix
Saumon

Épinard

% ANC en Oméga3

60 % en ALA

Source d’oméga-3
...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-6
Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaison
la plus proche du ...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-6

Source d’oméga-6
Teneur en g / 100 g

Huile de tournesol

50 à 70

Margarine a...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS
ET TRANS
Les acides gras trans
Ce sont des acides gras insaturés possédant une ...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS
ET TRANS
Exemple de rôle néfaste de ces acides gras
Quelques sociétés ont décid...
PROFIL LIPIDIQUE : DOSAGE
Dosage de la matière grasse :
• Arrêté du 08/09/1977, du 05/02/1980, NF ISO
8262-3, Weilbull,…
–...
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS

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30
PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS TRANS
Extrait d’un
biscuit

Extrait d’un
produit laitier
C18:1 11 trans n-7 :
Acide Vac...
PROFIL LIPIDIQUE : DOSAGE DES STÉROLS
Textes de référence
Méthode NF EN ISO 12228 : Détermination de la teneur en stérols ...
PROFIL LIPIDIQUE : LES STÉROLS

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EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE “PROFILS
LIPIDIQUES”

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PROFIL SPÉCIFIQUE

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VITAMINES : GÉNÉRALITÉS

Deux familles :
•

Hydrosolubles :

B1 : Thiamine
B2 : Riboflavine
B3 (PP) : Niacine
B5 : Ac Pant...
VITAMINES : DOSAGE DE LA B12
Vitamine B12 est extraite au tampon phosphate au bain à 37° puis
C
au bain à 100° en présence...
VITAMINES : DOSAGE DE LA B12

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VITAMINES : DOSAGE DE LA D3
Méthode : NF EN 12821 (HPLC UV)
Objet et domaine d’application (Notre méthode a été testée
sur...
VITAMINES : DOSAGE DE LA D3

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DOSAGE DES VITAMINES A et E DANS LES
PRODUITS AGROALIMENTAIRES
Texte de Référence
Vitamine A : NF EN 12823-1 (janvier 2001...
DOSAGE DE LA VITAMINE C
Texte de référence :
Projet CGD4UMA-C24-/ Détermination of vitamin C in foodstuffs by HPLC
Mark.A ...
DOSAGE DE LA VITAMINE C
Applications
• Jus de fruits, barres céréalières, biscuits, produits laitiers,
légumes

Principe d...
DOSAGE DE LA VITAMINE C : EXEMPLE DE
CHROMATOGRAMME D’UNE COMPOTE

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/201...
VITAMINES : ALLÉGATIONS
VITAMINES

AJR

Vitamine A

800 µg

Vitamine D

5 µg

Vitamine E

10 mg

Vitamine K

100 µg

Vitam...
ACTIFS VÉGÉTAUX EN CHIMIE FINE, EN
COSMÉTIQUE ET PHARMACEUTIQUE
Cas des polyphénols et des antioxydants naturels

Dosage d...
DOSAGE DES POLYPHÉNOLS TOTAUX
Principe
Développement de la méthode et optimisation de
la mise en œuvre
Choix des condition...
MISE EN OEUVRE DE LA MÉTHODE FOLIN
CIOCALTEU
Extraction par des alcools :
stratégie des extractions
Paramètre :
solvant (é...
choix des conditions de méthodes optimisées
extraction
réaction avec le réactif
dosage spectrophotométrique (à 765 nm)
cou...
Absorbance

courbe d'étalonnage
1,4
1,2
1

y = 0,0123x
R2 = 0,9978

0,8
0,6
0,4
0,2
0
0

20

40

60

80

100

120

concent...
EXPRESSION DES RÉSULTATS :
RÉSULTATS DES ESSAIS RÉALISÉS SUR LES
DIFFÉRENTES MATRICES À 20°C
Échantillons
Chocolat 1848 86...
QUANTIFICATION DE LA FRACTION ACTIVE DES
POLYPHÉNOLS

Progrès récents en analyses :
3 exemples :
- en fonction de la matri...
Polyphénols

Acides phénoliques

Flavonoïdes

Tanins

Lignanes

Saponines

Phytostérols/ Phytostanols

Resvératrol

Matair...
EXEMPLE 1 DE PROTOCOLE D’EXTRACTION ET DE
QUANTIFICATION DES ISOFLAVONES (TECHNIQUE DE WANG
ET MURPHY)

Échantillon
(à l’a...
Isoflavones

daidzéine

génistéine

daidzine
génistine

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55
EXEMPLE 2 : CAS DU THÉ VERT ET DU
CHOCOLAT

EpiGalloCathéchineGallate (EGCG) :
prépondérant dans le thé vert
Catéchine et ...
Dégraissage :

Broyage de l’échantillon

- prendre une prise d’essai (5g)
- ajouter 50ml d’éther de pétrole
- mélanger pen...
Catéchines
Epicatéchines

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ENSCR – - Polyphénols, le 12/10/04

58
EXEMPLE 3 : LES PHYTOSTÉROLS
Structures

Définition : hydrocarbures
polycycliques se trouvant dans
la fraction lipidique d...
Extraction
purification sur CCM
dérivation
dosage CPG / FID
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60
PROGRÈS RÉCENT DES ÉVOLUTIONS
DE TECHNIQUES ANALYTIQUES

suivant des méthodes séparatives :
- HPLC
- GC / MS / MS
différen...
LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS
PARTICULIER
Des antioxydants naturels :
- les caroténoïdes (Bétacarotène =
provitamin...
AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
Les tocophérols ou vitamine E
CH3
CH3

HO

CH3

CH3
CH3

CH3
CH3

CH3

C’est un antioxydant l...
AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
Les caroténoïdes : bétacarotène, lycopène, lutéine
(pigments)
CH3

CH3

CH3

CH3

H3C
CH3

CH...
AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS
Les anthocyanes :
• pigments qui donnent une coloration rouge-violet à bleu
• principalement ...
AUTRES POLYPHÉNOLS
Les flavonoïdes représentent un groupe de
polyphénols complexes dont la structure comprend
deux noyaux ...
AUTRES ANTIOXYDANTS : PRINCIPALES
SOURCES

Vitamine C

Agrume, kiwi, fraise, papaye, melon, brocoli, chou de
Bruxelles, ch...
LYCOPÈNE : MÉTHODE D’ANALYSE
Peser m = 20 g

Échantillon
(à l’abri de la lumière directe)

Saponification de
l’échantillon...
Lycopene

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69
LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS
PARTICULIER
L’analyse permet de déterminer des teneurs en polyphénols de
l’ordre de 0...
VITAMINE E
Peser m = 20 mg

Échantillon

Calcul de la
teneur en
Vitamine E par
comparaison
avec une
gamme étalon
injectée ...
DES SOURCES PLUS OU MOINS RICHES EN
POLYPHÉNOLS
Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants.
L’Homme en ingèr...
DES SOURCES PLUS OU MOINS RICHES EN
POLYPHÉNOLS
Baies (100 g frais)
50 - 1 200 mg

Les polyphénols sont les antioxydants l...
CONCLUSION SUR LES POLYPHÉNOLS
Posséder un protocole d’extraction adapté à l’antioxydant
recherché. Celui-ci doit être sol...
CONCLUSION SUR LES POLYPHÉNOLS

Polyphénols : teneurs et allégations
Riches en catéchine, source de polyphénols, ils ne so...
CONCLUSION PREMIÈRE PARTIE
Une nouvelle ère s’ouvre, la chimie des produits naturels.
Caractérisation des produits (subtan...
TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS
STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE
CODÉVELOPPEMENT
Évolution technique / marché
Normes

Veille...
DEUXIÈME PARTIE

Méthodes d’isolement & de séparation
de molécules biologiques
- Champ d’application et nouveaux enjeux
- ...
CHIMIE DURABLE
Contexte de ce cours : 2 enjeux
•
•

Chimie durable (Sus Chem : Sustainable Chemistry)
Chimie du végétal : ...
CHIMIE DURABLE
Chimie verte : définition

•

Chimie du végétal
– 50 % principe de la
chimie verte

chimie verte
–
–
–

© S...
CHIMIE DU VÉGÉTAL ET LEVIERS
D’INNOVATION
Recherche et développement
• Polymère de performance
– Huile de ricin – Arkema p...
PORTEFEUILLE MOLÉCULAIRE / LES
FORMULES DE BASE
Tout un portefeuille d’innovation se développent, stimulé par
la nécessité...
DES RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES,
RENOUVELABLES

BIOMASSE

- Huiles
- Amidon
- Lignine
- Cellulose
- Protéine
- Résines…

© ...
UN EXEMPLE DE MOLÉCULE PLATEFORME :
L’ACIDE SUCCINIQUE
Plastiques
biosourcés

Produits
pharmaceutiques

Solvants

Plastifi...
DÉTERMINATION DU CONTENU BIOSOURCÉ
PRINCIPE POUR LES PRODUITS DE SYNTHÈSE

Test C14

Enregistrement
échantillonage

(ASTM ...
AGRO-INDUSTRIE, UN PROCESSUS GENERIQUE

Intrants

AGRO-RESSOURCES

Produits finis
AGRO-RESSOURCES

Transformation
CO-PRODU...
BIOETHANOL
Eau

Drêches
DDGS

Huile

Blé
Pomme
de terre

In

Maïs

(53%)

out

Broyage
humide

Amidon
In

Sucres
Betterave...
CHIMIE VERTE, CAS DU BIODIESEL
Qu’est-ce que le biodiesel?
• Ce biocarburant est obtenu à partir d‘huile végétale
ou anima...
BIODIESEL : ORIGINE DE LA MATIÈRE
PREMIÈRE ET STRUCTURE MOLÉCULAIRE

Le biodiesel peut être fabriqué à
partir :
• D’huiles...
STRUCTURE MOLÉCULAIRE DU PRODUIT
D’ORIGINE NATURELLE
Toutes les huiles végétales et animales consistent
principalement de ...
FORMATION DU BIODIESEL
Cette réaction de transestérification consiste en la réaction
d’un alcool et des esters gras pour f...
DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL

Les propriétés du biodiesel
sont déterminées par la
proportion de chaque corps
gras utilisé...
COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET
CORPS GRAS

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93
STRUCTURE DES COMPOSÉS NATURELS
D’ORIGINE
Les corps gras sont identifiés par deux nombres : le premier
indique la quantité...
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN
ESTER

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CHIMIE VERTE ET SPÉCIFICATION TECHNIQUE
DU BIODIESEL

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96
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN
ESTER

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014

97
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN
ESTER ÉTHYLIQUE

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014

98
EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN
ESTER ÉTHYLIQUE

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014

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BIODIESEL

Solvants

NaOH
Méthanol
Bioéthanol

Colza

Tournesol

In

Pomme

out

Huile

Broyage
Extraction

In

out

Biodi...
BIODIESEL

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101
BIODIESEL

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014

102
CHIMIE VERTE – CHIMIE DU VEGETAL

Définition :
« Ensemble des principes et techniques permettant de réduire
ou éliminer l'...
AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX
Ressources fossiles et
Réchauffement
climatique
• Réduction/
suppression des
prélèvements de
pé...
BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES
4 catégories d’agro-ressources

Amidon

Huiles
végétales

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gerv...
EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN®

NH2
Acide amino-11 undécanoïque
Graines de ricin

85% acide ricinoléique

PA 11

20/90%...
EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100

Amidon

1,3 bio-propanediol

Maïs

Acide téréphtalique
Pétrole

37% bio-sourcé
© SGS Multilab...
EXEMPLE DU BIO-PET

mélasse
(co-produit de canne à sucre)

mono
éthylène
glycol (MEG)

22,5% bioPET (biosourcé)

52,5% PET...
EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX®

Lin technique
Fibres de lin Longues

Pétrole

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – ...
Le Carbone 14 :
un traceur

Période radioactive du 14C :
5730 ans
Émetteur β
© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR –...
LE CYCLE DU CARBONE 14

• Piégeage du 14CO2 par les organismes
vivants
• A la mort de ces organismes,
désintégration du 14...
LA NORME ASTM-D6866
Méthode
Méthode A:
Piégeage CO2 puis LSC
(Liquid Scintillation
Counting)

Méthode B:
AMS (Accelerator ...
PRINCIPE DE L’ANALYSE
3- émission d’un
e- (particule β )
lors de la
désintégration du
14C en 14N

2- formation de
12CO et ...
Nombre de désintégrations par min. et
par g. de carbone

PRINCIPE DU CALCUL
13,44

Origine
végétale

10,08

calcul du pour...
MESURE DU 14C :
EXEMPLE DE RÉSULTAT &
INTERPRÉTATION
74% du CO2 produit pendant la combustion est
d’origine biologique, 26...
PERFORMANCE DANS L’ANALYSE ET DE L’EXPERTISE
ENJEUX ET VALEUR AJOUTÉE POUR NOS CLIENTS
Information et
exigence du
consomma...
Merci de votre attention

« Demain est moins à découvrir qu’à inventer »
Gaston Berger, philosophe

Yvon GERVAISE
yvon.ger...
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Cours Yvon Gervaise 5è année Ingénieurs ENSCR Méthodes d'isolement et de séparation des molécules biologiques

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Cours Yvon Gervaise 5è année Ingénieurs ENSCR Méthodes d'isolement et de séparation des molécules biologiques le 30 janvier 2014.
Techniques et processus d'analyses
Champs d'application
Nouveaux enjeux: Applications en agro-industries et en chimie verte

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Cours Yvon Gervaise 5è année Ingénieurs ENSCR Méthodes d'isolement et de séparation des molécules biologiques

  1. 1. RENNES / ENSCR– 30 janvier 2014 Conférence Yvon Gervaise à destination des Ingénieurs 5è année ENSCR Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques -Techniques et processus d’analyses -Champ d’application et nouveaux enjeux M. Yvon Gervaise Expert de justice Directeur SGS Multilab Rouen
  2. 2. SOMMAIRE Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques • Champ d’application et nouveaux enjeux • Intérêt • Aspects industriels © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 2
  3. 3. SOMMAIRE PREMIÈRE 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 3
  4. 4. 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 • • • • © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 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 4
  5. 5. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 <-> VT ( Valeur Technologique) 5
  6. 6. ALIMENTATION PROFILS NUTRITIONNELS NUTRITION SANTÉ © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 6
  7. 7. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 7
  8. 8. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 8
  9. 9. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 9
  10. 10. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 10
  11. 11. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 11
  12. 12. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 12
  13. 13. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 13
  14. 14. CLASSIFICATION STRUCTURALE PROPOSÉE DES PRINCIPAUX GLUCIDES (Rapport AFSSA) Classe (DP) Sucres (1-2) Sous-groupe Principaux composés Malto-oligosaccharides Maltodextrines Raffinose, satchyose, verbascose, ajugose (αgalactosides), fructo-oligosaccharides, galactooligosaccharides Amidon Amylose, amylopectine, amidons modifiés Polysaccharides non amylacés Cellulose, hémicelluloses (ex: galactanes, Arabinoxylanes), pectines, inuline, hydrocolloïdes (ex:guar) 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 Glucides hydrogénés (polyols) Saccharose, lactose, tréhalose, maltose, isomaltulose Autres oligosaccharides Polysaccharides (>9) Glucose, galactose, fructose, tagatose Disaccharides Oligosaccharides (3-9) Monosaccharides Polydextrose Source: Gray,2003 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 14
  15. 15. 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 15
  16. 16. DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 16
  17. 17. DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME - 2 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 17
  18. 18. DOSAGE DES POLYOLS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME Dosage : chromatographie ionique Détection : ampérométrie pulsée © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 18
  19. 19. DOSAGE DES FOS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME Dosage : chromatographie ionique Détection : ampérométrie © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 19
  20. 20. ANALYSE DES FIBRES Méthode de référence AOAC 985.29 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-pesage a) Partie aliquote : détermination protéine restante b) Partie aliquote : détermination matière minérale (cendres) Formule de calcul simplifiée des fibres alimentaires Fibres alimentaires = Masse de résidus – Masse (protéines + cendres) issus du résidu © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 20
  21. 21. PROFIL LIPIDIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 21
  22. 22. PROFIL LIPIDIQUE : GÉNÉRALITÉS 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 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 : 22
  23. 23. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3 Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaison la 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 23
  24. 24. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-3 Huile de noix Saumon Épinard % ANC en Oméga3 60 % en ALA Source d’oméga-3 - Huile de lin, huile de noix, huile de colza riche en ALA 800 % en DHA 10 % en ALA - Poissons gras riche en EPA et DHA - Légumes verts, salades, cheval, gibier, … ANC : Apports Nutritionnels Conseillés en Oméga 3 2g / jour pour ALA et 120 mg / jour pour DHA © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 24
  25. 25. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS OMÉGA-6 Ce sont des acides gras polyinsaturés dont la double liaison la 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 ω6 Seul acide gras essentiel Acide arachidonique (AA) : C20 : 4 ω6 Acide γ-linolénique (AGL) : C18 : 3 ω6 Acide dihomo-γ-linolénique (ADGL) : C20 : 3 ω6 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Ces acides gras peuvent être synthétisés par l’organisme 25
  26. 26. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 1 à10 26
  27. 27. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS ET TRANS Les acides gras trans Ce sont des acides gras insaturés possédant une ou plusieurs insaturations. Les 2 hydrogènes sont de part et d’autre du plan de la liaison Leur géométrie « trans » est peu fréquente dans la nature. Ils sont essentiellement issus de techniques industrielles comme : - Hydrogénation catalytique - traitements thermiques (pour les huiles) Cependant, on peut tout de même en retrouver dans quelques aliments comme la viande de bœuf ou les produits laitiers (biohydrogénation ruminale). © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 27
  28. 28. 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 mai 2007, la composition de leurs huiles de fritures de manière à diminuer la présence de ces acides gras saturés et trans. Nouvelle huile de friture Ancienne huile de friture Taux d’acides gras trans - de 2 % 12 % Taux d’acides gras saturés - de 10 % 15 % Leur nouvelle huile est un mélange d’huile de colza oléique, d’huile de tournesol oléique et d’huile de colza (25/65/10). © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 28
  29. 29. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 29
  30. 30. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 30
  31. 31. PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS TRANS Extrait d’un biscuit Extrait d’un produit laitier C18:1 11 trans n-7 : Acide Vaccénique Présence d’acides gras trans naturels: C18:2 conj 9c11t : Acide Ruménique © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 31
  32. 32. PROFIL LIPIDIQUE : DOSAGE DES STÉROLS Textes de référence Méthode NF EN ISO 12228 : Détermination de la teneur en stérols individuels et totaux 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 32
  33. 33. PROFIL LIPIDIQUE : LES STÉROLS © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 33
  34. 34. EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE “PROFILS LIPIDIQUES” © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 34
  35. 35. PROFIL SPÉCIFIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 35
  36. 36. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 36
  37. 37. VITAMINES : DOSAGE DE LA B12 Vitamine B12 est extraite au tampon phosphate au bain à 37° puis C au bain à 100° en présence d’enzymes (α-amylase et pepsine) C Méthode : HPLC UV (méthode interne) Objet et domaine d’application (Notre ↓ L’extrait est ensuite purifié et concentré lors d’un passage sur des colonnes d’immuno-affinité spécifiques à la vitamine B12 méthode a été testée sur des matrices diverses ): • • • • Pâtes, Biscuits, Céréales Produits laitiers Compléments alimentaires …. L’extrait obtenu est dosé en HPLC/phase inverse avec détection UV à 361 nm Vitamine B12 ▲ Impuretés ■ Gel contenant des anticorps monoclonaux ● © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 37
  38. 38. VITAMINES : DOSAGE DE LA B12 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 38
  39. 39. VITAMINES : DOSAGE DE LA D3 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 39
  40. 40. VITAMINES : DOSAGE DE LA D3 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 40
  41. 41. DOSAGE DES VITAMINES A et E DANS LES PRODUITS AGROALIMENTAIRES 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 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 deltatocophérols) en HPLC dans les produits alimentaires Applications • Corps Gras : Margarines, huiles, beurres… • Produits laitiers E lé m e n t d osé V it a m in e A V it a m in e E C o lo n n e E lu a n t D é b it T em ps de l’ in je c t io n V o lu m e in je c t é A d so ro s p h e re S I 5 µm (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 25 à 30 m in u t e s 1 0 0 µL D é t e c t io n UV 32 5nm F lu o Ex 2 9 5 nm et Em 3 2 6 n m © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 41
  42. 42. 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". © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 42
  43. 43. 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 Ldéhydroascorbique. 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 43
  44. 44. DOSAGE DE LA VITAMINE C : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME D’UNE COMPOTE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 44
  45. 45. VITAMINES : ALLÉGATIONS VITAMINES AJR Vitamine A 800 µg Vitamine D 5 µg Vitamine E 10 mg Vitamine K 100 µg Vitamine C 60 mg Vitamine B1 1,4 mg Vitamine B2 1,6 mg Vitamine B3 18 mg Vitamine B5 6 mg Vitamine B6 2 mg Vitamine B8 150 µg Vitamine B9 200 µg Vitamine B12 Règlement CE n°1924/2006 du 20 Décembre 2006 1 µg © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 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. 45
  46. 46. 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 stratégie analytique exemples concrets retour d’expérience © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 46
  47. 47. DOSAGE DES POLYPHÉNOLS TOTAUX Principe Développement de la méthode et optimisation de la mise en œuvre Choix des conditions de méthodes optimisées • extraction • réaction avec le réactif • courbe de calibration © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 47
  48. 48. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 48
  49. 49. choix des conditions de méthodes optimisées extraction réaction avec le réactif dosage spectrophotométrique (à 765 nm) courbe de calibration © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 49
  50. 50. Absorbance courbe d'étalonnage 1,4 1,2 1 y = 0,0123x R2 = 0,9978 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 20 40 60 80 100 120 concentration (ppm) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 50
  51. 51. EXPRESSION DES RÉSULTATS : RÉSULTATS DES ESSAIS RÉALISÉS SUR LES DIFFÉRENTES MATRICES À 20°C Échantillons Chocolat 1848 86% 1 2 Thé vert 1 2 Gélules Juvamine 1 2 Cocktail de fruits rouges 1 2 Poids de la prise d’essai (g) Absorbance Concentration en polyphénols (mg/g) 1,03407 1,03804 0,112 0,107 18,2033 17,3242 1,05605 1,04778 0,276 0,291 219,6229 233,3866 0,079 0,08 (mg/2comprimés) 13,2773 13,4454 0,248 0,239 (mg/L GAE) 1042,0168 1004,2017 2 comprimés 2 comprimés Dilution 1/50 Dilution 1/50 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 51
  52. 52. 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 : © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 52
  53. 53. Polyphénols Acides phénoliques Flavonoïdes Tanins Lignanes Saponines Phytostérols/ Phytostanols Resvératrol Matairésinol Glycosides triterpéniques Campestérol Stigmastérol O OH HO O CH3CO OH O OH OH O OH O OMe OH O H CH2OH HO HO OH Matairésinol HO OH CH2 OH O OH OH HO COOH Acide gallique O OH O OH CH2 OAc COOH HO OH OH HO O OH OH OH HO Stilbènes Polymères de flavonoïdes Dérivés acide benzoïque Ex: acide gallique Dérivés acide cinnamique Ex: acide caféique Saponine de soja OH Tanin condensé HO OH Campestérol Trans- resveratrol Flavones Isoflavones Dihydroflavonols Apigénine Chrysine Lutoléine HO Flavonols Kaempferol Myricétine Quercétine Génistéine Daidzéine Génistine Daidzine Dihydroquercétine HO O Flavanones Anthocyanidines Naringénine Hespérétine Taxifoline Flavanols Cyanidine Péonidine Catéchine Epicatéchine OH OH O HO OH O HO OH OH O Chrysine O OH OH Génistéine OH OH OH HO HO O OH OH OH O Quercétine © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 OH O Dihydroquercétine OH OH O OH OH Naringénine HO O O O OH Catéchine + OH OH Cyanidine 53
  54. 54. 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 Quantification des isoflavones grâce à la gamme d’étalonnage Injection en HPLC de 10 l détection à 260 nm Eluant : eau à 0,1 % d’acide acétique Eluant : acétonitrile à 0,1 % d’acide acétique Evaporation du filtrat au rotavapor Reprise du résidu sec dans 10 ml méthane 80 % Filtration sur membrane de 0,45 m Les différentes formes de ces composés sont additionnées afin de déterminer la © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 quantité totale en isoflavones dans l’échantillon 54
  55. 55. Isoflavones daidzéine génistéine daidzine génistine © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 55
  56. 56. EXEMPLE 2 : CAS DU THÉ VERT ET DU CHOCOLAT EpiGalloCathéchineGallate (EGCG) : prépondérant dans le thé vert Catéchine et épicatéchine : prépondérant dans le chocolat © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 56
  57. 57. Dégraissage : Broyage de l’échantillon - 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 ajouter 2 / 3 de solution d’extraction injecter dans l’HPLC filtrer sur Millex laisser refroidir et compléter avec de la solution d’extraction © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 passer aux ultra-son pendant 15 mn passer les fioles au bain marie à 60 °C pdt 30 mn en agitant 57
  58. 58. Catéchines Epicatéchines © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – Euroforum30/01/2014 ENSCR – - Polyphénols, le 12/10/04 58
  59. 59. EXEMPLE 3 : LES PHYTOSTÉROLS Structures Définition : hydrocarbures polycycliques se trouvant dans la fraction lipidique des plantes campesterol HO Sources : stigmastérol HO huiles végétales noix légumineuses légumes HO sitostérol © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 59
  60. 60. Extraction purification sur CCM dérivation dosage CPG / FID © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 60
  61. 61. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 61
  62. 62. LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS PARTICULIER Des antioxydants naturels : - les caroténoïdes (Bétacarotène = provitamine A, lycopène) - les tocophérols (vitamine E) - la vitamine C © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 62
  63. 63. AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS Les tocophérols ou vitamine E CH3 CH3 HO CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 63
  64. 64. AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS Les caroténoïdes : bétacarotène, lycopène, lutéine (pigments) CH3 CH3 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 ß carotène CH3 CH3 H3C CH3 CH3 lycopène CH3 CH3 CH3 Ce sont des antioxydants liposolubles que l’on retrouve dans des légumes comme les carottes, le brocoli, la tomate, la citrouille... © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 64
  65. 65. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 65
  66. 66. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 66
  67. 67. AUTRES ANTIOXYDANTS : PRINCIPALES SOURCES Vitamine C Agrume, kiwi, fraise, papaye, melon, brocoli, chou de Bruxelles, chou-fleur Vitamine E Germe de blé, noix, graines et huiles végétales tirées de ces aliments, également olive et tournesol Bétacarotène Soja, baies et fruits rouges, thé, vin Sélénium Céréales, viandes, volailles et poissons Zinc Foie, viandes, légumineuses, produits laitiers, noix et graines © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 67
  68. 68. LYCOPÈNE : MÉTHODE D’ANALYSE Peser m = 20 g Échantillon (à l’abri de la lumière directe) 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Injection en HPLC / visible ( = 473nm) Traitement des données 68
  69. 69. Lycopene © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 69
  70. 70. LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS PARTICULIER 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) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 70
  71. 71. VITAMINE E Peser m = 20 mg Échantillon Calcul de la teneur en Vitamine E par comparaison avec une gamme étalon injectée dans les mêmes conditions 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 Traitement des données © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Injection en HPLC phase normale avec détection fluorimétrie, phase mobile : triméthylpentane / isopropanol 99/1 71
  72. 72. 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. Vin rouge (1 verre) 100 – 400 mg (Catéchine et dérivés) Oignon (100g frais) 100 – 2 000 mg (Quercétine) Jus d’orange (1 verre) 100 – 2 000 mg (Hespérétine, naringénine) Tomate (100g frais) 85 – 130 mg © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Café (1 tasse) 100 - 300mg Thé (1 tasse) 150 – 200 mg (Gallate d’épigallocatéchine EGCG) 72
  73. 73. DES SOURCES PLUS OU MOINS RICHES EN POLYPHÉNOLS Baies (100 g frais) 50 - 1 200 mg Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants. L’Homme en ingère avec ses aliments environ 1g / jour. Pomme (frais) 30 - 300 mg (Acide chlorogénique) Légumes secs (100g secs) 30 - 1 700 mg Bière (1 verre) 20 - 30 mg Source: L. Bravo [Nutr. Rev. 1998, 56: 317- 33] © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Vin blanc (1 verre) 20 – 30 mg ( Resvératrol) 73
  74. 74. 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) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 74
  75. 75. 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 75
  76. 76. CONCLUSION PREMIÈRE 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 76
  77. 77. TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE CODÉVELOPPEMENT Évolution technique / marché Normes Veille scientifique, analytique, et produit - procédé Veille normative Réglement Veille réglementaire -> Nouvel outil : twitter • @expertscience http://twitter.com/expertscience – Information en temps réel (1600 comptes officiels) – Laboratoire SGS Multilab partenaire capable d’assurer une veille scientifique, technique, réglementaire – Monde connecté, interaction © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 77
  78. 78. DEUXIÈME PARTIE Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques - Champ d’application et nouveaux enjeux - Intérêt - Aspects industriels © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 78
  79. 79. 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 – © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Biochimie, allégation, système 4S (Satisfaction, Santé, Sécurité, Service) 79
  80. 80. CHIMIE DURABLE Chimie verte : définition • Chimie du végétal – 50 % principe de la chimie verte chimie verte – – – © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Recours aux ressources renouvelables Réduire l’empreinte carbone Mise au point de procédés économes (enzymes, levures) 80
  81. 81. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 81
  82. 82. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Les protéines et dérivés - Formes variées - Acides aminés -… La chimie du bois - Lignine - Cellulose - Colophane - Essence de térébenthine - Terpènes - Résines 82
  83. 83. DES RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES, RENOUVELABLES BIOMASSE - Huiles - Amidon - Lignine - Cellulose - Protéine - Résines… © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 - Alcools - Acides gras - Fibres - Polymères - Acide succinique - PLA - Ac Acétique - Polyols - Isosorbide - Terpènes - Flavonoïdes - EMC 83
  84. 84. UN EXEMPLE DE MOLÉCULE PLATEFORME : L’ACIDE SUCCINIQUE Plastiques biosourcés Produits pharmaceutiques Solvants Plastifiants Exhausteurs de goût Agents de surface et pigments Polyuréthane Métallisation © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Pyrrolidones 1,4 BDO/THF Produits anti-gel 84
  85. 85. DÉTERMINATION DU CONTENU BIOSOURCÉ PRINCIPE POUR LES PRODUITS DE SYNTHÈSE Test C14 Enregistrement échantillonage (ASTM 6866) Contenu en carbone biosourcé Déposant Déclaration produit et info process Analyse élémentaire Composition élémentaire Vérification certification Laboratoire Certificateur © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Contenu biosourcé 85
  86. 86. AGRO-INDUSTRIE, UN PROCESSUS GENERIQUE Intrants AGRO-RESSOURCES Produits finis AGRO-RESSOURCES Transformation CO-PRODUITS AGRO-RESSOURCES Agro-ressources = Matières premières d’origine végétale ou animale © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 86
  87. 87. BIOETHANOL Eau Drêches DDGS Huile Blé Pomme de terre In Maïs (53%) out Broyage humide Amidon In Sucres Betterave sucrière Canne à sucre Isobutylen Biomasse In out Bioethanol Fermentation anaérobie In Réactions biochimiques Out ETBE Ether éthyle tertiobutyle In Addition 15% max out Extraction Eau CO2 Bioethanol/ biomethanol addition à 5% Biocarburant Pellets © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 87
  88. 88. 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. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 88
  89. 89. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 89
  90. 90. 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 : © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 90
  91. 91. 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 : Schéma de la formation du Biodiesel © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 91
  92. 92. DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL Les propriétés du biodiesel sont déterminées par la proportion de chaque corps gras utilisés pour produire les esters d’alcool. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 92
  93. 93. COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET CORPS GRAS © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 93
  94. 94. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 94
  95. 95. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 95
  96. 96. CHIMIE VERTE ET SPÉCIFICATION TECHNIQUE DU BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 96
  97. 97. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 97
  98. 98. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 98
  99. 99. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 99
  100. 100. BIODIESEL Solvants NaOH Méthanol Bioéthanol Colza Tournesol In Pomme out Huile Broyage Extraction In out Biodiesel In Addition out Transestérification Soja Tourteaux Huile brute Huile raffinée © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Glycerol Biocarburant 100
  101. 101. BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 101
  102. 102. BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 102
  103. 103. 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 103
  104. 104. AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX 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 Préservation de la Santé humaine Valorisation des déchets et co-produits • Limitation des pollutions • Mat.1ères et additifs non toxiques • Transformation des déchets en ressources (eau, air, sol) • Non écotoxicité en fin de vie (lixiviats, résidus de biodégradation) • Moindre dégradation des écosystèmes lors de l’extraction des MP © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 (SVHC, perturbateurs endocriniens, vPvB, … • Non toxicité à l’usage et dans le temps • Économie de matières 1ères • Pas de compétition avec les cultures vivrières 104
  105. 105. BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES 4 catégories d’agro-ressources Amidon Huiles végétales © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Sucre Lignocellulose Synthèse des bioplastiques 105
  106. 106. EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN® NH2 Acide amino-11 undécanoïque Graines de ricin 85% acide ricinoléique PA 11 20/90% bio-sourcé 52% bio-sourcé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 100% bio-sourcé 106
  107. 107. EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100 Amidon 1,3 bio-propanediol Maïs Acide téréphtalique Pétrole 37% bio-sourcé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 107
  108. 108. EXEMPLE DU BIO-PET mélasse (co-produit de canne à sucre) mono éthylène glycol (MEG) 22,5% bioPET (biosourcé) 52,5% PET (primaire) pétrole Acide téréphtalique 25% r-PET (secondaire) Plastique recyclé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 108
  109. 109. EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX® Lin technique Fibres de lin Longues Pétrole © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Résine PP ou résine Epoxy Nautisme (Kayak…) Fibres non tissées + résine PE Fiber Shell® EcoFiber 50% fibres tissées + résine PA 109
  110. 110. Le Carbone 14 : un traceur Période radioactive du 14C : 5730 ans Émetteur β © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Source:110 http://earthsci.org/
  111. 111. LE CYCLE DU CARBONE 14 • Piégeage du 14CO2 par les organismes vivants • A la mort de ces organismes, désintégration du 14C en 14N © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Source:111 http://earthsci.org/
  112. 112. LA NORME ASTM-D6866 Méthode Méthode A: Piégeage CO2 puis LSC (Liquid Scintillation Counting) Méthode B: AMS (Accelerator Mass Spectrometry) + IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry) Méthode C: Synthèse de benzène puis LSC (Liquid Scintillation Counting) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Appareillage Méthode de calcul - Oxidizer Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon - Compteur scintillation liquide - Oxidizer - AMS - IRMS - Unité de synthèse de benzène - Compteur scintillation liquide Mesure des ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C et comparaison aux ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C de matériaux de référence Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon 112
  113. 113. PRINCIPE DE L’ANALYSE 3- émission d’un e- (particule β ) lors de la désintégration du 14C en 14N 2- formation de 12CO et 14CO 2 2 1- combustion de l’échantillon : 4- comptage du nombre d’e- émis par scintillation liquide C + O2 → CO2 Source : www.signonsandiego.com Principe de la scintillation liquide © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 113
  114. 114. Nombre de désintégrations par min. et par g. de carbone PRINCIPE DU CALCUL 13,44 Origine végétale 10,08 calcul du pourcentage de carbone d’origine biosourcée d’après la courbe de décroissance radioactive (// datation au 14C) 50% CO2 biomasse 6,72 25% CO2 biomasse 12,5% CO2 biomasse 3,36 T 0,00 0 5730 2T 11460 Origine chimique 3T 17190 22920 28650 34380 40110 temps (années) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 114
  115. 115. MESURE DU 14C : EXEMPLE DE RÉSULTAT & INTERPRÉTATION 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 26% Fossil 74% Biomass L’incinération de l’échantillon (~ déchet) produit : 26% de CO2 créé 74% de CO2 bioressourçable D’origine biologique ≠ biodégradable © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Indique la proportion de carbone d’origine biologique et d’origine pétrochimique 115
  116. 116. PERFORMANCE DANS L’ANALYSE ET DE L’EXPERTISE ENJEUX ET VALEUR AJOUTÉE POUR NOS CLIENTS Information et exigence du consommateur Cahier des charges client Tendance chimie verte Actifs végétaux Innovation Recherche Votre produit Votre matière première Produit Procédé Tendance environnementale écolabel Exigence particulière nouveau règlement cosmétique/ pesticides Conformité : . Réglementaire . REACh Relation Produit/santé/environnement Exemple perturbateur endocrinien Prise en compte globale ACV, GES, GHS Surveillance matière première, impact réglementaire REACh Valeur d’usage Sécurité des ingrédients © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 Valorisation du produit et sous-produit - filière Additifs 116
  117. 117. Merci de votre attention « Demain est moins à découvrir qu’à inventer » Gaston Berger, philosophe Yvon GERVAISE yvon.gervaise@sgs.com @expertscience : http://twitter.com/expertscience www.sgsgroup.fr 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 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR – 30/01/2014 117

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