Menthe verte et encres, spectrophotométrie et - MIEC

Menthe verte et encres,
spectrophotométrie et chromatographie
planaire appliquées
Eric LANGLET
IUT Mesures Physiques, Maubeuge, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis.
Objectifs visés
ª Chimie appliquée
ª Base des techniques spectroscopiques et
séparatives
ª Techniques simples et d’un coût minime
(applications lycées et enseignement supérieur)
Plan
Menthe, pisang…
1.Produits étudiés
2.Analyse colorimétrique
3.Analyse qualitative
4.Dosage du bleu patenté
5.Dosage de la tartrazine
Encres
1.Source et adaptation
2.Spectrophotométrie
3.CCM
4.Pouvoir de discrimination
Menthe, pisang …
1) Produits étudiés
Base : sirop de menthe
Puis
Etendu aux produits verts, bleus et jaune composé de bleu patenté
V ou de jaune tartrazine
Produits alimentaires essentiellement et quelques non alimentaires
Compositions complètes
Menthe, pisang …
2) Analyse colorimétrique
Tableau longueurs d’onde
Analyse colorimétrique du bleu patenté ≈ 0,00001mol/L
Intérêts pédagogiques :
1,4
1,2
1
Absorbance
)Comprendre la notion d’absorption de la couleur complémentaire
)Un appareil pour la mesure des couleurs (« type », nuance) :
le spectrophotomètre
0,8
Analyse colorimétrique du sirop de menthe dilué
0,6
0,4
1,2
0,2
1
450
500
550
600
650
700
750
Longueur d'onde (nm)
800
Longueur d’onde en nm
Couleur
400-435
Violet
435-480
Bleu
480-490
Bleu-vert
490-500
Vert-bleu
500-560
Vert
Analyse colorimétrique de la tartrazine ≈ 0,00003mol/L
0,9
0,8
Absorbance
0
400
-0,2
Couleur complémentaire
0,6
0,4
Jaune-vert
Jaune
Orange
0,8
0,7
0,2
Rouge
Absorbance
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0
400
Pourpre
450
500
560-580
Jaune-vert
Violet
580-595
Jaune
Bleu
Orange
Bleu-vert
0,1
0
400
595-650
450
500
550
600
650
650-750
Longueur d'onde (nm)
700
750
800
rouge
Vert-bleu
550
600
650
Longueur d'onde (nm)
700
750
800
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Est-il possible de distinguer différents colorants
de couleur proche ?
•Menthe pure et menthe diluée
•Menthe diluée et bleu patenté
•Menthe diluée et curaçao bleu
•Menthe diluée et pomme verte
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Est-il possible de distinguer différents colorants
de couleur proche ?
•Menthe pure et menthe diluée
•Menthe pure et bleu patenté
•Menthe diluée et curaçao bleu
•Menthe diluée et pomme verte
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Absorbance normalisée
Sirops de menthe dilués et purs
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
500
Sirop Teisseire Dilué
Sirop Teisseire pur
550
600
Longueur d'onde (nm)
650
700
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Sirop de menthe dilué et bleu patenté V :
analyse qualitative
Absorbance normalisée
1
0,8
BP 0,00001mol/L
Sirop Teisseire Dilué
0,6
0,4
0,2
0
500
550
600
Longueur d'onde (nm)
650
700
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Curaçao bleu et bleu patenté V :
analyse qualitative
Absorbance normalisée
1
0,8
BP 0,00001mol/L
Curaçao dilué par 10
0,6
0,4
0,2
0
500
550
600
Longueur d'onde (nm)
650
700
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative
Absorbance normalisée
?
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
500
Bleu Patenté 0,00001mol/L
Sirop Guiot de pomme verte
550
600
Longueur d'onde (nm)
650
700
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative - bilan
Pré
Différence visuelle par rapport au
spectre référence du bleu patenté
P10
Dmax
∆λ
(nm)
Sirops de menthe dilués
Oui
Faible
18,4
15
5
Pisang, Get 27, peppermint (purs et
dilués)
Oui
Faible
18,4
15
5
Bleu patenté à 0,00001mol/L
Oui
Référence
18,4
15
5
Sirop biocalyptol
Oui
Faible
19,4
15,6
5
Mélange étalon bleu + jaune alcoolisé
Oui
Faible
18,4
15
5
Mister Cocktail
Oui
Visible
92,5
88,4
5
Sirop de pomme verte
Oui
Visible
32,3
24
7
Produit vaisselle
?
Visible
35,3
45,7
7
Mélange étalon bleu + jaune sucré
Oui
Visible
53,7
31,1
10
Curaçao bleu
Non
Visible
37,3
40
13
Powerade Ice Storm
Non
Visible
92
35
12
Menthe pure
Oui
Très visible
89,6
65
Sans
objet
Pré = présence sur l’étiquette de bleu patenté, ∆λ (nm) = différence maximale en valeur absolue entre le produit étudié et
l’ensemble des produits du groupe étalon constitué des sirops de menthe, des alcools verts et d’un mélange-étalon
Menthe, pisang …
3) Analyse qualitative - bilan
Pré
Différence visuelle par rapport au
spectre référence du bleu patenté
P10
Dmax
∆λ
(nm)
Sirops de menthe dilués
Oui
Faible
18,4
15
5
Pisang, Get 27, peppermint (purs et
dilués)
Oui
Faible
18,4
15
5
15
5
15,6
5
15
5
88,4
5
24
7
Oui
Référence
18,4
Î
Effets
de
la
matrice
et
de
la
concentration
Sirop biocalyptol
Oui
Faible
19,4
colorant sur les
Mélange étalon bleu + jaune alcoolisédu Oui
Faible spectres
18,4
Mister Cocktail
Oui
92,5
Î Perspectives
: mise enVisible
place de méthodes
Sirop de pomme verte
Oui
32,3
d’analyse
desVisible
données
Bleu patenté à 0,00001mol/L
Produit vaisselle
?
Visible
35,3
45,7
7
Mélange étalon bleu + jaune sucré
Oui
Visible
53,7
31,1
10
Curaçao bleu
Non
Visible
37,3
40
13
Powerade Ice Storm
Non
Visible
92
35
12
Menthe pure
Oui
Très visible
89,6
65
Sans
objet
Pré = présence sur l’étiquette de bleu patenté, ∆λ (nm) = différence maximale en valeur absolue entre le produit étudié et
l’ensemble des produits du groupe étalon constitué des sirops de menthe, des alcools verts et d’un mélange-étalon
3) Analyse qualitative :
apport de la chromatographie sur papier
M
C
B
J
M
Phase stationnaire : papier Whatman 1 Chr
Solvant : butan-1-ol / éthanol absolu / eau
(50:10:15, v/v)
C
M
Menthe pure
M
B
M=Menthe diluée par 2
C=Curaçao
B=Bleu patenté (environ 0,00005mol/L)
J=Jaune tartrazine (environ 0,00016mol/L)
Menthe, pisang …
4) Dosage du bleu patenté
3,5
3
Absorbance
2,5
2
410nm
420nm
582nm
1,5
600nm
633nm
650m
1
700nm
0,5
0
0
2
4
6
8
Concentration en bleu patenté en 10-5m ol/L
10
12
Menthe, pisang …
4) Dosage du bleu patenté
Domaine de linéarité (R2>0,99)
410nm
420nm
582nm
600nm
633nm
650m
700nm
Absorbance
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
2
4
6
8
10
-0,5
Concentration en bleu patenté en 10-5mol/L
12
Menthe, pisang …
4) Dosage du bleu patenté
Concentration des produits en fonction de la longueur d'onde
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
-0,500
kta
oc
is t
er
c
M
we
ra
de
Si
Ice
ro
p
St
or
Gu
m
io
il
t
ng
Pi
t
in
m
Pe
pp
er
et
27
G
sa
po
Si
ro
p
Te
is s
ei
re
di
lu
é
582nm
600nm
633nm
650nm
Menthe, pisang …
4) Dosage du bleu patenté
Concentration des produits en fonction de la longueur d'onde
kta
oc
is t
er
c
M
we
ra
de
Si
Ice
ro
p
St
or
Gu
m
io
il
t
ng
Pi
t
in
m
Pe
pp
er
et
27
G
sa
po
Si
ro
p
Te
is s
ei
re
di
lu
é
3,000
2,500
2,000
ÎLoi de Beer-Lambert
1,500
ÎLimitations de la loi de Beer-Lambert
1,000
ÎCalculs d’incertitudes pour une régression linéaire
0,500
ÎIncertitudes en fonction de la pente
0,000
-0,500
582nm
600nm
633nm
650nm
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Absorbance
Courbes d'étalonnage de la tartrazine
400 nm
410 nm
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
422 nm
430 nm
435 nm
0
10
20
30
Concentration de la tartrazine en 105mol/L
40
440 nm
450 nm
475 nm
500 nm
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Dosage de la tartrazine
1,200
Sirop Teisseire
Dilué
Absorbance
1,000
0,800
Bleu patenté à
10-5mol/L
0,600
Jaune 3.105mol/L
0,400
0,200
0,000
400
500
600
Longueur d'onde (nm)
700
800
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Dosage de la tartrazine
Sirop Teisseire
dilué blanc eau
1,200
A bsorbance
1,000
Sirop Teisseire
dilué blanc
bleu 0,95.105mol/L
Jaune 3.105mol/L
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
400
450
500
550
600
650
Longueur d'onde (nm)
700
750
800
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Domaines de linéarité (R2>0,99)
Absorbance
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
Concentration de la tartrazine en 105mol/L
40
400 nm
410 nm
422 nm
430 nm
435 nm
440 nm
450 nm
475 nm
500 nm
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Concentration de la tartrazine
en 10-5mol/L
Concentrations en fonction du bleu
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3
2,9
2,8
2,7
400 nm
410 nm
422 nm
430 nm
435 nm
440 nm
450 nm
Blanc 0,95.105mol/L
Soustraction bleu
0,95.10-5mol/L
Blanc eau
475 nm
Menthe, pisang …
5) Dosage de la tartrazine
Concentration de la tartrazine
en 10-5mol/L
Concentrations en fonction du bleu
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3
2,9
2,8
2,7
400 nm
410 nm
ÎChoix de la longueur d’onde
ÎNotion de blanc
422 nm
430 nm
435 nm
440 nm
450 nm
Blanc 0,95.105mol/L
Soustraction bleu
0,95.10-5mol/L
Blanc eau
475 nm
Encres
Encres
1) Source et adaptation
Source : C.Roux, M.Novotny, I.Evans, C.Lennard, A study to investigate the evidential value of
blue and black ballpoint pen inks in Australia, Forensic Science International 101 (1999) 167176.
Source
Adaptation
Solvant d’extraction
Pyridine
Ethanol
Spectrophotométrie
Réflexion
Transmission
Dépôt en CCM
Encre extraite
Stylo
Encres
1) Spectrophotométrie
Absorbance normalisée
Exemples de spectres de stylos
1,20
1,00
0,80
Bic 4 couleurs
Reynolds fluid ink
Bic cristal
Pilot V ball 7
0,60
0,40
0,20
0,00
-0,20400
500
600
700
Longueur d'onde (nm)
800
Encres
1) Spectrophotométrie
Groupe 6
Absorbance normalisée
1,20
1,00
0,80
Bic MGEL
Bic cristal grip
Bic 4 couleurs
0,60
0,40
0,20
0,00
-0,20
400
500
600
700
Longueur d'onde (nm)
800
Reynolds
gel sea effaçable
Pilot
G2 07
Pilot
G3 gel
Pilot
Hi tec point 7
Pilot
V ball 5
Pilot
V ball 7
Pilot
G TEC 4
Pilot
Alphagel
Stabilo permanent
Uniball Igno Erasable Gel
Reynolds
gel sea effaçable
Bic
Fine
Bic
Cristal
Bic
Rétractable
Bic
4 couleurs
Bic
Cristal grip
Bic
MGEL
Stabilo tropikana
Stabilo non permanent
Hybrid Gel Grip
Reynolds
gel sea effaçable
Reynolds gel wave
Reynolds inkball 7 effaçable
Reynolds fluid ink
Reynolds
magic +
Papermate flexgrip
Uniball igno gel stick
Papermate Eraser.max
Uniball Vision Elite
Encres
3) Chromatographie sur plaque des encres
Solvant 1 : acétate d’éthyle / éthanol absolu / eau (70:35:30, v/v)
Plaques 0,20mm gel de silice 60 5x10cm
Encres
4) Pouvoir de discrimination
Pouvoir de discrimination = nombres de paires de stylos
discriminées / nombre de paires de stylos possibles
Spectrophotométrie : PD = 0,9
CCM :
PD = 0,93
Conclusions et perspectives
• Sur des produits concrets, possibilité
d’aborder et de développer tous les aspects
de la spectrophotométrie du lycée à
l’Université
• Appliquer les traitements mathématiques
pour les comparaisons de spectres
• Etudier les causes de la variabilité des
spectres
Compositions complètes
P ro d u it
S iro p s d e m e n th e v e rte
S iro p d e m e n th e v e rte
A u c h a n (R ik e t R o k )
S iro p d e m e n th e v e rte
C a rre fo u r
S iro p d e m e n th e v e rte
T e is s e ire
P ro d u its a lim e n ta ire s d iv
S iro p d e m e n th e g la c ia le
C o m p o s itio n in d iq u é e s u r l’e m b a lla g e
m arq ue
m arq ue
m arq ue
e rs
S iro p d e p o m m e v e rte G u io t
M is te r
k iw i
C o c k ta il
c itr o n
v e rt
et
C a c tu s
P o w e ra d e G o û t C itro n
P o w e ra d e Ic e S to r m
S u c r e , a rô m e s , e x tra it d e fru its e t d e p la n te s , c o lo ra n ts : E 1 0 2 , E 1 3 1 2 0 %
S iro p d e g lu c o s e - fr u c to s e , s u c re liq u id e , a lc o o l, e s s e n c e d e m e n th e ,
c o lo r a n ts : E 1 0 2 ,E 1 3 1
P a s d ’in d ic a tio n s
S u c r e , a lc o o l, e x tra its d ’o ra n g e s a m è re s d ’H a ïti, e x tra it n a tu re l d e p la n te s ,
c o lo ra n t E 1 3 3
G e t 2 7 (2 1 % )
C u ra ç a o b le u
P ro d u its n o n a lim e n ta ire s
S iro p b io c a ly p to l
B a in d e b o u c h e A lo d o n t
v a is s e lle
S u c r e , s iro p d e g lu c o s e - fr u c to s e , e a u , a rô m e n a tu re ls , a c id ifia n t : a c id e
c itr iq u e , c o lo ra n t : E 1 3 1
G lu c id e s : 7 7 g p o u r 1 0 0 m L
S u c r e ,e a u ,a c id ifia n ts : a c id e c itr iq u e , ju s c o n c e n tr é d e p o m m e , a r ô m e ,
c o lo ra n ts :E 1 0 2 ,E 1 3 1 – ju s d e fru its m is e n œ u v re : 1 0 %
E a u , s u c re , ju s d e fr u its , a c id ifia n t : a c id e c itriq u e , a rô m e s , a n tio x y g è n e :
a c id e a s c o rb iq u e , s ta b ilis a n t E 4 6 6 , c o n s e rv a te u r E 2 0 2 , E 2 1 1 , é m u ls ifia n t
E 4 4 4 , c o lo ra n t E 1 0 2 , E 1 3 1
J u s d e fru its à b a s e d e c o n c e n tré s (9 8 % ) d o n t o ra n g e (9 5 % ) e t c itro n v e r t
(3 % ), s u c re , a r ô m e c a c tu s , a rô m e n a tu re l, e x tra it n a tu r e l d e p im e n t d e
C a y e n n e E 1 0 4 -E 1 3 1
E a u , s u c re , m a lto d e x trin e ; a c id ifia n t : a c id e c itriq u e ; c o rre c te u rs d ’a c id ité :
c itr a te d e s o d iu m , c itra te d e p o ta s s iu m e t c h lo ru re d e m a g n é s iu m ; a rô m e s ;
s ta b ilis a n ts : E 4 1 4 , E 4 4 5 ; c o lo r a n t : ja u n e d e q u in o lé in e
E a u , s u c re , m a lto d e x trin e ; a c id ifia n t : a c id e c itriq u e ; c o r re c te u r s d ’a c id ité :
c itr a te d e s o d iu m , c itra te d e p o ta s s iu m e t c h lo r u re d e m a g n é s iu m ; a rô m e s ;
s ta b ilis a n ts : E 4 1 4 , E 4 4 5 ; c o lo r a n t : b le u b r illa n t
A lc o o ls
P is a n g (2 0 % )
P e p p e rm in t (1 5 % )
P ro d u it
pom m e
S iro p d e g lu c o s e - fru c to s e , e a u , s u c re , a rô m e n a tu re l, c o lo ra n ts : ta rtra z in e ,
b le u p a te n té V G lu c id e s : 7 2 g p o u r 1 0 0 m L
S u c r e , e a u , a rô m e s n a tu re ls d e m e n th e , c o lo r a n ts : ja u n e ta r tra z in e , b le u
p a te n té V
S u c r e , e a u , s iro p d e g lu c o s e - fru c to s e , a rô m e n a tu re l d e m e n th e , c o lo ra n ts :
E 1 0 2 , E 1 3 1 (7 7 g )
C a rrefo u r
P h o lc o d in e , c in é o le , c o lo ra n t v e rt m e n th e (b le u p a te n té V ( E 1 3 1 ), ja u n e
o r a n g é S ( E 1 1 0 ), ja u n e d e q u in o lé in e (E 1 0 4 ), c h lo ru re d e s o d iu m ) , a lc o o l,
s o lu tio n d e s a c c h a r o s e , e a u p u r if ié e . T itr e a lc o o liq u e : 0 ,0 0 6 2 2 5 % v /v
C h lo r u re d e c é ty lp y rid in iu m , c h lo ro b u ta n o l h é m ih y d r a té , e u g é n o l, a lc o o l,
h u ile d e ric in h y d ro g é n é e e t p o ly o x y é th y lé n é e , h u ile e s s e n tie lle d e m e n th e
p o iv ré e , s a c c h a r in e s o d iq u e , b le u p a te n té ( E 1 3 1 ), e a u p u rifié e . T itre
a lc o o liq u e : 2 1 % v /v
C o n tie n t d e s te n s io a c tifs e t d e s c o n s e rv a te u rs
Tableau longueurs d’onde
Longueur d’onde en nm
Couleur
Couleur complémentaire
400-435
Violet
Jaune-vert
435-480
Bleu
Jaune
480-490
Bleu-vert
Orange
490-500
Vert-bleu
Rouge
500-560
Vert
Pourpre
560-580
Jaune-vert
Violet
580-595
Jaune
Bleu
595-650
Orange
Bleu-vert
650-750
rouge
Vert-bleu
Menthe, pisang …
1) Produits étudiés – colorants utilisés
Bleu patenté E 131
Tartrazine E102