Boissons énergisantes vs boissons énergétiques 1 Boissons

Thème sport Lycée Montesquieu Boissons énergisantes vs boissons énergétiques
1 Boissons énergisantes et le sport Attention à la confusion ! Les boissons énergisantes ne sont pas des boissons énergétiques de l’effort. Ces dernières répondent à des critères nutritionnels bien précis et adaptés à l’effort, que ce soit pour l’apport énergétique, pour les apports en oligoéléments, et pour les propriétés osmotiques (facilité de digestion et assimilation des nutriments). Une boisson énergisante, est une boisson destinée à donner un regain d'énergie à son consommateur, en utilisant un mélange de différents ingrédients stimulants. Ces dernières contiennent de la caféine qui est un alcaloïde et qui agit comme stimulant psychotrope. La caféine a été découverte en 1819 par le chimiste allemand Friedrich Ferdinand Runge. Il la nomma « kaffein » en tant que composé chimique du café, qui en français devint caféine. La caféine contenue dans ces boissons augmente l’élimination urinaire de calcium, magnésium, chlore, sodium, de façon d’autant plus importante que la caféine est Pour une canette de 250 mL : présente à un taux élevé. Cette fuite minérale peut aggraver les Caféine : 80 mg, désordres électrolytiques pendant l’effort, favoriser les blessures, et Taurine : 1000 mg, nuire aux capacités de récupération. D‐glucuronolactone : 600 mg, Par ailleurs, la caféine étant un puissant diurétique, une boisson Vitamine B2 : 1,5 mg, énergisante ne peut en aucun cas réhydrater le sportif, bien au Vitamine B3 : 20,5 mg, contraire, elle augmente la déshydratation, facteur déterminant de Vitamine B5 : 5 mg, blessures musculo‐tendineuses, et les troubles du rythme cardiaque. Vitamine B6 : 5 mg, Une canette de boisson énergisante contient environ 80 mg de Vitamine B12 : 5 μg. caféine, ce qui est très proche de la dose de perception des effets secondaires (100 à 160mg), et proche de la limite supérieure de consommation admise (200mg/jour). Le risque chez le sportif n’est donc pas d’être positif à un contrôle anti dopage, mais bien d’absorber une dose toxique. Thème sport Lycée Montesquieu La présence d’excitants, à fortiori la caféine, à taux élevé, induit sur l’organisme des effets secondaires cardiovasculaires tels qu’une tachycardie, une vasoconstriction périphérique, un effet hypertenseur, qui s’opposent à l’adaptation à l’effort, et pourrait ainsi favoriser l’apparition de troubles du rythme cardiaque. 2 Protocole expérimental Extraction •
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La première étape consiste à alcaliniser la boisson. Pour cela, verser 50 mL de boisson énergisante dans un bécher. Ajouter progressivement 8 mL du carbonate de sodium (1 mol.L‐1) tout en agitant. L'idéal est d'obtenir un pH de 9. La seconde étape est une extraction liquide/liquide. Introduire la solution de boisson dans l'ampoule à décanter et ajouter 15 mL de dichlorométhane . Agiter vigoureusement, en dégazant régulièrement. La caféine change alors de phase et passe dans le dichlorométhane. Laisser décanter (sans bouchon) et récupérer la phase organique (le dichlorométhane) d'une part, et la phase aqueuse d'autre part. Sur cette phase aqueuse, refaire une •
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extraction avec 10 mL de dichlorométhane , de façon à extraire le maximum de caféine. Une fois ces extractions réalisées, regrouper les phases organiques dans un erlenmeyer. Afin de sécher la phase organique (éliminer les traces d'eau), ajouter, spatule par spatule dans l'erlen, du chlorure de calcium anhydre ou du sulfate de magnésium anhydre, tout en remuant, jusqu'à ce que le sel versé ne s'agglomère plus au fond de l'erlen mais reste mobile. Les molécules d'eau sont captées par le sel anhydre. Filtrer la solution et récupérer la phase organique dans un ballon sec rodé. Procéder à l'évaporation du dichlorométhane par distillation du solvant dans un montage de distillation simple (ballon + réfrigérant descendant) en surveillant la température (si celle‐ci était trop élevée la caféine serait détruite). Une fois que tout le solvant est évaporé, il reste au fond du ballon une poudre blanche : il s'agit de caféine brute. Thème sport Lycée Montesquieu 4. Identification Deux tests permettent d'identifier la caféine : une chromatographie sur couche mince, et la mesure du point de fusion du banc Köfler. 4.1 Chromatographie sur couche mince (CCM) •
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Préparer une solution d'éluant en mélangeant 12 mL d'éthanol et 8 mL d'eau distillée. Ceci constituera la solution S0. Diluer la caféine extraite de la boisson dans le plus petit volume d'éthanol pur possible (de 2 à 5 mL selon la quantité). Ceci constituera la solution S1. De la même façon diluer 1 g de caféine de référence, c'est à dire la caféine pure du commerce, dans un même volume d'éthanol pur. Ceci constituera la solution S2. Sur une plaque chromatographique en silice (ou le papier filtre, à défaut), tracer au crayon deux repères de part et d'autre qui serviront à déposer les gouttes à la même hauteur, à environ 2 cm du bas. Sur cette ligne, déposer une goutte de solution S1 côté gauche, puis une goutte de solution S2 côté droit, en évitant l'étalement de la goutte (utiliser un tube capillaire de préférence). Sécher la plaque au sèche‐cheveux, puis déposer à nouveau une goutte de chaque solution au même endroit. Sécher à nouveau. Répéter l'opération (dépôt + séchage) jusqu'à avoir déposé une dizaine de gouttes. Introduire dans le bocal quelques mL de solution d'éluant S0 afin de remplir le bocal sur 0,5 cm de hauteur. Déposer soigneusement la plaque chromatographique dans le bocal, les zones de dépôt étant en bas de la plaque. (Attention : la solution d'éluant S0 doit être en dessous de la ligne de dépôt, les taches ne devant pas tremper dans la solution !). Fermer le bocal avec son couvercle et ne pas toucher au bocal durant une heure, afin de laisser les espèces migrer sur la plaque chromatographique. À ce terme, ouvrir le bocal, retirer la plaque, la sécher entièrement au sèche‐cheveux, puis l'observer sous lampe ultraviolette : si la manipulation a été correctement effectuée, on doit observer deux traînées s'arrêter à la même hauteur, ce qui prouve qu'il s'agit de la même molécule. 4.2 Point de fusion Mesurer le point de fusion du solide obtenu à l'aide du banc Köfler Point de fusion : 238 °C Thème sport Lycée Montesquieu 5 Explications •
Toutes les extractions consistent à utiliser habilement les différences de solubilité selon les molécules, la température ou les solvants, afin de sélectionner les espèces à extraire. La caféine est très soluble dans plusieurs solvants organiques, dont le
dichlorométhane utilisé ici (142 g/L à 25°C). L'ajout de dichlorométhane dans la phase
aqueuse permet donc à la caféine de s'y dissoudre efficacement, celle-ci y étant bien
plus soluble que dans l'eau froide. De cette façon, il a été possible de sélectionner une
molécule et de l'extraire. Mais d'autres espèces chimiques de la boisson pourraient
présenter la même propriété : c'est justement le cas des colorants végétaux contenus
dans cette boisson. Afin d'éviter le passage de ces colorants dans le solvant organique,
une seconde parade est utilisée. En effet, la solubilité dépend également d'un autre
paramètre : le pH. En modifiant le pH, par l'ajout de carbonate de sodium, la solution
est rendue basique (pH = 9). Les colorants réagissent alors, devenant bien plus
solubles en phase aqueuse que dans la phase organique, et l'on évite ainsi de les
extraire en même temps que la caféine, qui ne réagit pas de cette façon en milieu
basique.
6 Références
1. Wikipédia - Caféine : http://fr.wikipedia.org/wiki/Caféine
2. ↑ Marie Terrien, Josette Fournier, La chimie du petit déjeuner, Collection Formation
(ISBN 2-9510168-5-9).
3. ↑ Le Robert, dictionnaire.
4. http://www.sportvox.fr/article.php3?id_article=21286
5. http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=La_caf%C3%A9ine
6. http://books.google.fr/books?id=msNdx5proM8C&pg=PA193&lpg=PA193&dq=prot
ocole+extraction+caf%C3%A9ine+coca+cola&source=bl&ots=Cg55sElfR&sig=za9_SGAvnGLyormdtX_8ehoW3DQ&hl=fr&ei=p4UcTPDNB8qL4
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