Spectrométrie d`Absorption Atomique et RMN

Analyses de jus de fruit
par spectroscopie d’absorption atomique et RMN
Guillaume BERNAT,Hui LIU
Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation"
Promotion 2007
1ère PARTIE Quantification du calcium et du magnésium dans 4 jus de fruit par spectroscopie d’absorption atomique
Principe
Gamme étalon par la méthode d’étalonnage externe
La spectroscopie d’absorption atomique
permet de doser une soixantaine d'éléments
chimiques (beaucoup de métaux) à l'état de
traces (quelques mg.L-1). En spectroscopie
d’absorption atomique, la concentration d’un
élément est déduite de la mesure de
l’absorption de la lumière par les atomes
restés à l’état fondamental lorsqu’ils sont
soumis au rayonnement d’une source
lumineuse convenable (longueur d’onde
spécifique de l’élément à analyse).
Droite d'étalonnage absorption atomique Ca
Gamme étalon calcium
0,12
y = 0,0228x - 0,0017
0,08
R2 = 0,9998
A b s o r p t io n A
Préparation de la gamme étalon calcium à
1 / 2 / 3 / 4 / 5 mg.L-1 à partir de CaCO3
dissous et dilué dans l’eau distillée.
0, 1
0,06
0,04
0,02
0
0
1
2
3
4
5
6
-1
Concentration Ca (mg/L )
Droite d'étalonnage absorption atomique Mg
Gamme étalon Magnésium
0,25
Schéma de principe du
spectromètre d’absorption atomique
Préparation des échantillons de jus fruit:
jus de fruit
jus de raisin
jus de pomme
On dilue les échantillons pour avoir des teneurs en analytes faibles afin
que la concentration soit proportionnelle à l’absorption (c’est-à-dire
A<0,8) suivant la formule A=kC (k : coefficient propre à chaque élément)
et que l’absorption mesurée soit comprise dans notre gamme d’étalonnage
y = 0,4767x - 0,0065
R 2 = 0,9996
0,15
0,1
0,05
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
-1
concentration en Mg (mg/L )
Avantages de la technique
Résultats
Les jus d’orange et d’ananas ont été préalablement centrifugés pour
éliminer la pulpe.
- 20 mL de jus de fruit
- 10 mL d’HCl 37% (pour éliminer des interférences lors de l’analyse)
- 70 mL d’eau distillée
A b s o r p t io n A
Préparation de la gamme étalon
magnésium à 0,1/0,2/0,3/0,4/0,5 mg.L-1 à
partir de Magnésium solide dissous dans
HCl puis dilué dans l’eau distillée.
Spectromètre atomique de flamme Perkin-Elmer 2280
-Lampe à cathode creuse Ca/Mg Perkin-Elmer
-Combustible : mélange air/acétylène T~2500°C
-Longueurs d’onde : Ca 422,7 nm Mg 285,2 nm
-Fentes : 0,7 nm
0,2
- Bonne sensibilité
[Ca] (mg.L-1) [Mg] (mg.L-1)
245,4 ± 2,6
62,5 ± 0,5
jus d'ananas
146,7 ± 4,0
496,1 ± 5,5
48,5 ± 0,2
149,0 ± 0,9
jus d'orange
300,9 ± 4,3
92,2 ± 0,3
- Bonne répétabilité
- Manipulation rapide et facile à mettre en oeuvre
Inconvénient de la technique
- Mauvaise reproductibilité due aux intensités variables
de la lampe
Spectromètre atomique
de flamme
Perkin-Elmer 400
~ 20000 €
Bibliographie : P. Pohl and B. Prusisz, Talanta 69 (2006), 1227-1233.
2ème PARTIE Quantification de l’éthanol et détermination de la présence de composés
dans 4 jus de fruit par Résonance Magnétique Nucléaire
Préparation des tubes RMN de jus
de fruit :
Principe
Les jus d’orange et d’ananas ont préalablement
été centrifugés pour éliminer la pulpe.
- 800 µL de jus de fruit
- 200 µL d’une solution de Acide 3(triméthylsilyl)-1-propane sulfonique (TMPS) à
10-3 mol.L-1 dans le D2O
La RMN tire des informations de
l’interaction qui naît entre les noyaux des
atomes de certains éléments présents
dans l’échantillon étudié et le champ
magnétique intense et constant, produit
par un aimant, auquel on le soumet.
Le spectre RMN correspond à l’absorption,
par certains atomes de l’échantillon, de
certaines des fréquences présentes dans
la source électromagnétique.
Tous les spectres présentés sont réalisés avec une
présaturation du signal de l’eau situé à 4,7 ppm.
L’irradiation est donc réalisée à ν = 1177 Hz
Spectromètre RMN Bruker Avance 250 et son système d’acquisition
Détermination de la présence de composés dans les 4 jus de fruit
:
Quantification de l’éthanol
A l’aide du singulet de la référence TMPS à 0 ppm qui intègre pour 9 protons
et du triplet de l’éthanol à 1,15 ppm qui intègre pour 3 protons, la
quantification de l’éthanol dans les jus est possible. Ce calcul est réalisé selon
la formule :
nb de Hréf
Airex
.
nx (mol) = nréf .
nb de Hx
Aireréf
Exemple du jus de raisin :
nraisin =
Étude du glucose :
Étude de l’alanine :
Étude du sucrose :
Présence de glucose
dans les 4 jus de
fruit
Présence d’alanine
dans les 4 jus de
fruit
Le sucrose dans le jus
de raisin s’hydrolyse
en
fructose
et
glucose. Présence de
sucrose dans les 3
autres jus de fruit
Jus d’ananas
Jus de raisin
Jus de pomme
Jus d’orange
nraisin = 2.10-7x(9/3)x(10,97/1)
6,58.10-6
Étude du fructose :
Composé étudié
Présence de
fructose dans les 4
jus de fruit
mol (dans 800µL de jus)
[éthanol]jus de raisin= 8,23.10-3 mol.L-1
jus de fruit
[éthanol] (mol.L-1)
jus de raisin
jus de pomme
8,2.10-3
11,1.10-3
jus d'ananas
jus d'orange
34,4.10-3
Avantages de la technique
- Bonne répétabilité et reproductibilité
- Manipulation rapide et facile à mettre en
oeuvre
Inconvénient
- Technique onéreuse
Spectromètre RMN
Bruker Avance 250 MHz
~ 250 000€
Bibliographie : P. S. Belton, I. Delgadillo, E. Holmes, A. Nicholls, J. K. Nicholson and M. Spraul, J. Agric. Food Chem. (1996), 44, 1483-1487.
P. S. Belton, I. Delgadillo, A. M. Gil, P. Roma, F. Casuscelli, I. J. Colquhoun, M. J. Dennis and M. Spraul, Magnetic Resonance in Chemistry, vol. 35, S52-S60 (1997).