Cours conférence de Yvon Gervaise aux Ingénieurs ENSCR 5ème année 9-02-2016

Cours Conférence aux Ingénieurs ENSCR 5ème année option chimie et technologie pour le vivant

Caractérisation et séparation des molécules biologiques

- Contexte- Techniques et processus d’analyses- Champ d’application et nouveaux enjeux- http://fr.slideshare.net/mobile/expertscience

M. Yvon GervaiseExpert français auprès de l’OCDEDirecteur SGS Multilab Rouen

RENNES / ENSCR– 9 février 2016

http://fr.slideshare.net/mobile/expertscience

INTRODUCTION : LE DÉVELOPPEMENT DU LABORATOIRE D’EXPERTISES : LE CHALLENGE TECHNOLOGIQUE PORTEUR D’AVENIR ET D’EMPLOIS

CONTEXTE D’APPLICATION DES METHODES EN CHIMIE DU VIVANT 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 – 09/02/2016 - Cours Conférence aux Ingénieurs 5ème année option chimie et technologie pour le vivant

LABORATOIRE : LES DÉFIS DU DÉVELOPPEMENT

Avez-vous réfléchi à ce que sera l’environnement du laboratoire dans 1 an? 5 ans?

Avez-vous identifié des événements à venir dans l’espace économique, dans notre environnement proche, dans nos technologies, chez nos clients, dans nos échéances commerciales ou financières?

Essentiel survie et développement cellule de veille

LABORATOIRE : DÉFIS ET

DÉVELOPPEMENT


EXPERTISE ET NOUVEAUX MÉTIERS

Comment réfléchissons-nous à de “nouveaux métiers” qui pourraient un jour remplacer ceux que nous exerçons aujourd’hui si ceux-ci sont balayés par l’évolution sociale ou technologique

Comment s’y prépare-t-on?

Quels projets?

EXPERTISE ET NOUVEAUX

MÉTIERS


LE LABORATOIRE D’EXPERTISE ET SON NOUVEAU PORTRAIT

Réponse aux questions précédentes

Perceptions de l’extérieur

2016-2017? --------


PROSPECTIVE DU LABORATOIRE D’EXPERTISES : CAPACITÉ DE SE PROJETER DANS L’AVENIR POUR PROGRESSER

Maîtriser la prévision : en faire une arme pour conquérir et préserver la liberté d’agir

Prévoir l’avenir est vital pour l’entité, le présent et le futur

Le monde actuel, nos process, le marché nous poussent à valoriser l’instant et à ne voir le futur que comme une succession de présents, sans qu’aucune situation ne découle de la précédente

=> Bien des entités ne prévoient plus rien, ne construisent plus rien

A) UNE DÉMARCHE INDISPENSABLE


PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE : DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @MINERAL MANAGER


PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE : DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @RADIOMANAGER


RADIOACTIVITÉ

PRÉVOIR L’AVENIR @RADIOMANAGER INNOVATION SYSTÈME INTELLIGENT


PRÉVOIR L’AVENIR @RADIOMANAGER SYSTÈME INTELLIGENT DE RADIOPROTECTION

RADIOPROTECTION


PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIRE DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA CRÉATION DE @WASTEVALORISATIONMANAGER

Projet réalisé par les Ingénieurs de SGS Multilab Travail collaboratif des Equipes Ecotoxicologie Ingénieur chimiste Ingénieur optimisation processus et data processing


PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIREDÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA CRÉATION DE @WASTEVALORISATIONMANAGER

Un processus d’innovation et de valeur ajoutée facteur de compétitivité et performance pour l’industriel et le prestataire.

Innovation technique Robotisation et automatisation processus Intellectuel. Naissance à SGS Multilab @wastevalorisationManager


Méthode QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe)

Avantage : une seule préparation pour plusieurs matrices (céréales, fruits, légumes…).

Extraction solide-liquide

Echantillon + solvant organique + sels

tampons Agitation

Centrifugation et récupération du surnageant Purification SPE dispersive

Mise en contact du surnageant avec les sels de purification

Agitation Centrifugation etrécupération du

surnageant purifié

PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIREDÉFI INNOVATION LA CRÉATION DU SYSTÈME EXPERT MÉTHODE MULTIPARAMÉTRIQUE


GC/MS-MSSource Electronic ImpactTriple QuadripoleGC/ECD

GC/FPD

GC/TSD

Une seule injection pour plus de 150 molécules en 30 minutes

Plusieurs injections par famille de dizaine de pesticides OC, OP, PYR, PCB…

DETECTIONS SPECIFIQUES

DETECTION parSPECTOMETRIE de MASSE MS-MS

PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIREINNOVATION CRÉATION DES MÉTHODES MULTIPARAMÉTRIQUES

http://chsites01.sgs.net/sites/Imagebank/test%20folder/01_collage_links.jpg


8 injections HPLC/UV ou Fluo

· Aflatoxines B1, B2, G1, G2· Ochratoxine A· Déoxynivalenol (DON)· Zéaralénone· Fumonisines B1 et B2· T2-toxine et

Diacetoxyscirpenol* (DAS)· HT2-toxine

1 extraction solide/liquide

suivi d’une dilution

8 extractions solides/liquides

+

7 purifications par immunoaffinité

et 1 purification SPE

1 injection HPLC/MS/MS

• Gain de temps

• Gain de productivité

• Simplification

PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIRE DÉFI INNOVATION MÉTHODES MULTIPARAMÉTRIQUES


Analyse du Bisphénol dans les plastiques

Monomère de polycondensation (industrie du polymères)

Perturbateur endocrinien : interagit avec le système hormonal du corps humain

Bisphénol A

Bisphénol F

Bisphénol A Diglycidyl Ether 2H2O

Bisphénol A

Bisphénol A Diglycidyl Ether H2O

Bisphénol A Diglycidyl Ether HCl H2O

Bisphénol F Diglycidyl Ether

Bisphénol A Diglycidyl Ether

Bisphénol A Diglycidyl Ether HCl

Bisphénol A Diglycidyl Ether 2 HCl

Novolac glycidyl ether

1 préparation2 injections (nature chimique) :- BPA + BPF- BADGE + BFDGE et

dérivés

PRÉVOIR L’AVENIR DU LABORATOIRE DÉFI TECHNOLOGIQUE ANALYSE POLYMÈRES ET MÉTHODES MULTIPARAMÉTRIQUES

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LE CHALLENGE TECHNOLOGIQUE PORTEUR D’AVENIR : LES CLÉS DU FUTUR

…>Toute prévision de l’avenir est un appel à l’action…

Tout change une fois qu’on a écarté le voile de l’ignorance

Même la peur devient un moteur de l’action et de la force créatrice

· “la vie de l’entreprise est une “cathédrale”, il faut la rêver avant de la vivre, la rêver pour la vivre”. J. Attali

PRÉVOIR L’AVENIR DONNE VIE


TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE CODÉVELOPPEMENT

Évolution technique / marché Normes Réglement

· 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

Veille scientifique, analytique, et produit - procédé

Veille normative Veille réglementaire

-> Nouvel outil : twitter

@expertscience

http://twitter.com/expertscience


INTERACTIONS RELATIONS EXTÉRIEURES

SGS MULTILAB, UN LABORATOIRE CONNECTÉ

https://mobile.twitter.com/expertscience/status/483882987285917696

BIENVENUE DANS L’ESPACE NUMÉRIQUE





De la pureté aux impuretésLa ligne de prestation client CHIMIE offre des

services adaptés à vos besoins.• Détermination des teneurs annoncées par rapport à

la déclaration du producteur, du cahier des charges et/ou des législations

• Vérification de la conformité à la monographie de la Pharmacopée Européenne, Américaine, Française, Japonaise…

• Examen suivant les monographies du règlement européen 231/2012 sur les additifs alimentaires

• Recherche de la conformité aux normes AFNOR

• Caractérisation de produits, détermination de la composition 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 CHENU Cathie DURET

Juliette GOUTEUX

CONTEXTE D’INNOVATION, DE CARACTÉRISATION DES PRODUITS ET MOLÉCULES BIOLOGIQUES2


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 durOrgeColzaMaïsSoja

SeigleSorgho

TournesolCafé

CacaoSucreRiz

Huiles végétalesTourteaux oléagineux

…

Alimentation AnimaleTourteauxEnsilage

Aliments completsValorisation des déchets organiques de l’industrie

agro alimentaire

Industries de première transformation Amidon

BiocarburantsFarine

Colle à papiers peintsSacs 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 36Maïs 15Orge 11Colza 5,5

Blé dur 2,4Tournesol 1,6


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


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


CHIMIE ET BIOMASSEPrenons l’exemple des BIOCOMBUSTIBLES :

Sous quelle forme se trouve l’échantillon soumis à l’analyse?

La réponse va conditionner la préparation de l’échantillon


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


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


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?

PARAMETRE TENEUR 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 0,2 Arsenic, As 4

Cadmium, Cd 5 Chrome, Cr 30 NF EN 15297Cuivre, Cu 30 Plomb, Pb 50 Zinc, 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


Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques

· Champ d’application et nouveaux enjeux

· Intérêt

· Aspects industriels

TECHNIQUES ET PROCESSUS D’ANALYSES3


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


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 analytiqueconjonction

· 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


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)


ALIMENTATION PROFILS NUTRITIONNELS NUTRITION SANTÉ








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


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


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.


DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME


DOSAGE DU SUCRE : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME - 2


DOSAGE DES POLYOLS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME

Dosage : chromatographie ionique

Détection : ampérométrie pulsée


DOSAGE DES FOS : EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME

Dosage : chromatographie ionique

Détection : ampérométrie


ANALYSE DES FIBRES

Principe du protocole de dosage des fibres en 7 étapes 1. Séché2. Dégraissé si > 3% Matières grasses3. Gelatinisé avec α amylase4. Hydrolyse enzymatique avec protéase (élimine les protéines)5. Hydrolyse enzymatique avec amyloglucosidase (élimine l’amidon)6. Précipitation des fibres par l’éthanol7. Filtration sur fritté avec séchage-pesage

a) 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


PROFIL LIPIDIQUE


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.


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



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 ALA Épinard

800 % en DHA

Saumon

60 % en ALA Huile

de noix

% ANC en Oméga-3

ANC : Apports Nutritionnels Conseillés en Oméga 3 2g / jour pour ALA et 120 mg / jour pour DHA

http://www.club-restauration.com/produit/img/packshot/470.jpg

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Saumon_de_Coho.jpeg

http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.italiq-expos.com/news/images/Gastronomie/epinard.jpg&imgrefurl=http://www.italiq-expos.com/blog-shopping/2006/06/26/283-cuisine-dietetique-tofu&h=150&w=150&sz=7&hl=fr&start=6&um=1&tbnid=YPYsbQLLa1smCM:&tbnh=96&tbnw=96&prev=/images?q=%C3%A9pinard&svnum=10&um=1&hl=fr&rlz=1T4GFRD_frFR203FR203&sa=N



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 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



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

http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.labandeasylvain.com/volume1/jaimeexpressvolume1numero20/oeuf.jpg&imgrefurl=http://florent.blog.com/1538102/&h=285&w=233&sz=21&hl=fr&start=1&um=1&tbnid=sWv4ZBFpUcMKpM:&tbnh=115&tbnw=94&prev=/images?q=oeuf&svnum=10&um=1&hl=fr&rlz=1T4GFRD_frFR203FR203&sa=N


PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS ET TRANS

Les acides gras trans

Ce sont des acides gras insaturés possédant une ou plusieurs insaturations. 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).

Les 2 hydrogènes sont de part et d’autre du plan de la liaison


PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS SATURÉS ET TRANS

Exemple de rôle néfaste de ces acides grasQuelques 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.

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 %


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


PROFIL LIPIDIQUE : LES ACIDES GRAS


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:


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 référenceMéthode NF EN ISO 12228 : Détermination de la teneur en stérols individuels et totaux


PROFIL LIPIDIQUE : LES STÉROLS


EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE “PROFILS LIPIDIQUES”


PROFIL SPÉCIFIQUE


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

· LiposolublesA : Rétinol

E : Alpha tocophérol

D3 : Cholécaliciférol

K 1 : Phylloquinone


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 ●


VITAMINES : DOSAGE DE LA B12


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


VITAMINES : DOSAGE DE LA D3


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

Elément dosé Détection Colonne Eluant Débit Temps de

l’injection Volume injecté

Vitamine A UV 325nm

Vitamine E

Fluo Ex 295nm et Em 326nm

Adsorosphere SI 5µm

(250× 4,6mm)

Isooctane 99/1

propanol-2 1

mL/min 25 à 30 minutes 100µL


DOSAGE DE LA VITAMINE C

Texte de référence :Projet CGD4UMA-C24-/ Détermination of vitamin C in foodstuffs by HPLCMark.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".


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.


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


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 2006 VITAMINES 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


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


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


MISE EN OEUVRE DE LA MÉTHODE FOLIN CIOCALTEU

Extraction par des alcools :

stratégie des extractions

Paramètre : solvant (éthanol, méthanol dilués dans l’eau) température tempsen fonction de la matrice :chocolat, thé vert, vigne rouge, complément alimentaire, graine de soja


choix des conditions de méthodes optimisées

extraction

réaction avec le réactif

dosage spectrophotométrique (à 765 nm)

courbe de calibration


courbe d'étalonnage

y = 0,0123xR2 = 0,9978

00,20,40,60,8

11,21,4

0 20 40 60 80 100 120

concentration (ppm)

Abs

orba

nce


EXPRESSION DES RÉSULTATS :RÉSULTATS DES ESSAIS RÉALISÉS SUR LES DIFFÉRENTES MATRICES À 20°C Les résultats sont exprim

és en acide gallique (polyphénol)

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


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 :


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


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 µldétection à 260 nm

Eluant : eau à 0,1 %d’acide acétique

Eluant : acétonitrileà 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 quantité totale en isoflavones dans l’échantillon


daidzéine

génistéinedaidzine

génistine

Isoflavones


EXEMPLE 2 : CAS DU THÉ VERT ET DU CHOCOLAT

EpiGalloCathéchineGallate (EGCG) :

prépondérant dans le thé vert

Catéchine et épicatéchine :

prépondérant dans le chocolat


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


Catéchines

Epicatéchines

© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – Euroforum - Polyphénols, le 12/10/04


EXEMPLE 3 : LES PHYTOSTÉROLS

Structures

Sources : huiles végétales noix légumineuses légumes

Définition : hydrocarbures polycycliques se trouvant dans la fraction lipidique des plantes

OH

OH

OH

campesterol

stigmastérol

sitostérol


Extractionpurification sur CCMdérivationdosage CPG / FID


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


LE DOSAGE DES POLYPHÉNOLS EST UN CAS PARTICULIER

Des antioxydants naturels :

- les caroténoïdes (Bétacarotène = provitamine A, lycopène)

- les tocophérols (vitamine E)

- la vitamine C


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


AUTRES ANTIOXYDANTS NATURELS Les caroténoïdes : bétacarotène, lycopène, lutéine

(pigments)

CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

CH3CH3

CH3

CH3

H3C

ß carotène

CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

CH3CH3

CH3

CH3

H3C

lycopène

Ce sont des antioxydants liposolubles que l’on retrouve dans des légumes comme les carottes, le brocoli, la tomate, la citrouille...


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


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


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


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


Lycopene


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


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


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


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


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)


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.


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.


TWITTER ANTICIPER LES ÉVOLUTIONS STRATÉGIE D’INTERACTION ET DE CODÉVELOPPEMENT

Évolution technique / marché Normes Réglement

· 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

Veille scientifique, analytique, et produit - procédé

Veille normative Veille réglementaire

-> Nouvel outil : twitter

@expertscience



- Intérêt- Aspects industriels

Méthodes d’isolement & de séparation de molécules biologiques

CHAMP D’APPLICATION ET NOUVEAUX ENJEUX4


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)


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)


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


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 de térébenthine- Terpènes- Résines

Les protéines et dérivés

- Formes variées- Acides aminés- …


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


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


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


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


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

Drêches DDGS

HuileEau

Eau

Ether éthyletertiobutyle

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:ETBE-Synthese_(Reaktionsgleichung).png


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.


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


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 :


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 :


DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL

Les propriétés du biodiesel sont déterminées par la proportion de chaque corps gras utilisés pour produire les esters d’alcool.


COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET CORPS GRAS


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


EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER


CHIMIE VERTE ET SPÉCIFICATION TECHNIQUE DU BIODIESEL


EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER


EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE


EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE


BIODIESEL

Pomme

Transestérification

Soja

Colza

Glycerol

Addition

Biocarburant

Biodiesel In out InTournesol

Broyage Extraction

In outHuile

NaOHMéthanol

Bioéthanol

Huile raffinée

Solvants

TourteauxHuile brute

out

http://wallfondimage.free.fr/images/paysages/wpaysage21280960.jpg


BIODIESEL


BIODIESEL


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


Ressources fossiles et R

échauffement clim

atique

• Réduction/ suppression des prélèvements de pétrole et minéraux

• Réduction des émissions de GES

• Process plus sobres en énergie

Ecosystème

s et biodiversité

• Limitatio

n des pollutions (eau, air, sol)

• Non écotoxici

té en fin de

vie

(lixiviats, résidus de

biodégradatio

n)• Moi

ndre dégradation des écosystème

s lors de

l’extraction des MP

Préservation de

la Santé humai

ne

• Mat.1ères et

additifs

non toxiques (SVH

C, perturbateurs

endocriniens,

vPvB, …

• Non toxicité à l’usage et

dans le

temps

Valorisation des déchets

et co-produits

• Transformation des déchets en

ressources

• Économ

ie de

matières 1ère

s• Pas

de compétition ave

c les cultures vivrières

AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX


BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES

4 catégories d’agro-ressources

Synthèse des bio-

plastiques

Huiles végétale

s

AmidonSucreLignocellulose


EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN®

NH2

Acide amino-11 undécanoïque

PA 11

100% bio-sourcé52% bio-sourcé 20/90% bio-sourcé

85% acide ricinoléiqueGraines de ricin


EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100

1,3 bio-propanediolAmidon

Acide téréphtalique

37% bio-sourcé

Maïs

Pétrole


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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/Ethylene_glycol_chemical_structure.png





EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX®

Résine PP ou résine EpoxyPétrole

Lin technique

Fibres de lin Longues

Fiber Shell® EcoFiber 50% fibres tissées + résine PA

Nautisme (Kayak…) Fibres non tissées + résine PE

136© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR Rennes – 09/02/2016 - Cours Conférence aux Ingénieurs 5ème année option chimie et technologie pour le vivant Source: http://earthsci.o

rg/

Le Carbone 14 :un traceur

Période radioactive du 14C : 5730 ans

Émetteur b

137© SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – ENSCR Rennes – 09/02/2016 - Cours Conférence aux Ingénieurs 5ème année option chimie et technologie pour le vivant Source: http://earthsci.o

rg/

LE CYCLE DU CARBONE 14

· Piégeage du 14CO2 par les organismes vivants

· A la mort de ces organismes, désintégration du 14C en 14N


LA NORME ASTM-D6866Méthode 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 benzène

puis LSC (Liquid Scintillation Counting)

- Unité de synthèse de benzène

- Compteur scintillation liquide

Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon


PRINCIPE DE L’ANALYSE

1- combustion

de l’échantillon :C + O2 → CO2

2- formation de 12CO2 et

14CO2

3- émission d’un e-

(particule b) 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


0,00

3,36

6,72

10,08

13,44

0 5730 11460 17190 22920 28650 34380 40110

temps (années)

Nom

bre

de d

ésin

tégr

atio

ns p

ar m

in. e

t pa

r g. d

e ca

rbon

e

T 2T

3T

12,5% CO2

biomasse

25% CO2 biomasse

50% CO2 biomass

e

Origine végétal

e

Origine chimiqu

e

calcul du pourcentage de carbone d’origine

biosourcée d’après la courbe de décroissance

radioactive (// datation au 14C)

PRINCIPE DU CALCUL


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%

Fossil26%

Indique la proportion de

carbone d’origine biologique et

d’origine pétrochimique

D’origine biologique ≠ biodégradable


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


Yvon GERVAISE [email protected]

Identité numérique : @expertscience : http://twitter.com/expertscience

http://expertscience.over-blog.comhttp://fr.slideshare.net/mobile/expertscience

https://plus.google.com/+YvonGervaise http://www.scoop.it/t/expertscience

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Directeur, SGS Multilab Rouen65 rue Ettore Bugatti - BP 90014 - 76801 Saint Etienne du

Rouvrayt 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



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