A NALYSE DES VOLATILS PAR TD-GC-MS - M ATERIEL ET METHODES

Matériel et méthodes

M ATERIEL ET METHODES

X. A NALYSE DES VOLATILS PAR TD-GC-MS

X.1. Introduction : la thermodésorption

La thermodésorption est le processus d’extraction/désorption des analytes retenus sur un support solide (adsorbant) par l’utilisation de la chaleur et d’un flux de gaz inerte au lieu d’un solvant (MARLET, 2009). Cette technologie date du début des années 80 (MARKES INT.,

2008).

Les applications de cette technique sont très variées et vont du domaine environnemental au domaine militaire, en passant par l’agroalimentaire (MARKES INT., 2008).

Elle est principalement utilisée dans le cadre d’analyses de polluants organiques. Ainsi, de nombreuses études ont été proposées sur l’extraction de composés organiques volatils et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (RIBES ET AL., 2007 ; BATES ET AL., 2008). Dans le

domaine alimentaire, elle est surtout utilisée pour la caractérisation des composés volatils de l’huile d’olive (KANAVOURAS ET AL., 2005). Le fournisseur MARKES INT. (2008) renseigne

également des recherches sur la caractérisation des profils aromatiques de produits tels que les fromages et yaourts. Aucune étude publiée n’a cependant été trouvée sur ces sujets.

Cette méthode présente plusieurs avantages, dont le plus important est la non- utilisation de solvants. Ainsi, les pics d’intérêts ne sont pas masqués par le solvant et il n’est pas nécessaire de prendre des mesures de sécurité particulières relatives aux solvants. De plus, cette méthode est fort sensible, permet l’analyse d’une large gamme de concentration et est compatible avec des échantillons solides, liquides ou gazeux (MARLET, 2009). Elle présente

cependant quelques inconvénients. En effet, elle ne peut être appliquée à des molécules thermosensibles et l’adsorbant doit être choisi en fonction des molécules étudiées.

X.2. Méthode d’analyse

X.2.1.

Prélèvement des volatils

X.2.1.1. Dispositif de prélèvement

Le montage du dispositif de prélèvement est présenté en Figure 24. Une masse de 40 g d’échantillon est introduite dans une bouteille Schott Duran de 1 L, recouverte de papier aluminium. Sur la bouteille est placé un bouchon Schott Duran GL45, muni de deux ouvertures. Celles-ci permettent l’extraction de l’air de la bouteille, à l’aide d’une pompe Escort Elf®. Une cartouche de charbon actif (Chemviron Carbon) est placée en entrée de la bouteille afin de purifier l’air entrant. En sortie est placé un filtre 0,45 µm en PTFE (Midisart® 2000 – Sartorius Stedim), retenant les fines particules qui pourraient endommager la cartouche de prélèvement et la colonne d’analyse. Les molécules volatiles sont adsorbées

sur une première cartouche d’adsorption en Tenax TA6 Carbograph 1 TD7 (Marques Int.).

Celle-ci est suivie d’une deuxième cartouche de composition identique, permettant d’évaluer la percée. L’adsorbant utilisé est un adsorbant très général, ce qui explique son choix. Tous les raccords entre les différentes parties du montage sont réalisés avec des tubes en téflon.

6_{Le Tenax TA (2,6-diphenyl-p-phenylene oxide) est applicable aux molécules entre n-C}

7 et n-C26 dont le point

d’ébullition est compris entre 100 et 400°C. Il supporte des températures allant jusque 350°C. Sa surface spécifique est de 35 m²/g (MARKES INT.,2009)

7_{Le Carbograph 1 TD (charbon noir graphitisé) est applicable aux molécules entre n-C}

Figure 24: Schéma du montage d'extraction des volatils sur une cartouche d'adsorption

A l’aide de séparateurs de flux (Gemini® Twin-Port Sampler MSA), deux prélèvements en double sont réalisés sur deux échantillons différents (Figure 25).

Figure 25: Dispositif de prélèvement (4 voies en parallèle)

X.2.1.2. Volume prélevé

Le choix du volume d’air prélevé s’est porté sur 50 L. Afin d’atteindre ce volume, le débit d’air de la pompe Escort Elf® est réglé à l’aide des Gemini® (50 mL/min pour chaque voie) et est vérifié par un débitmètre à bulles (650-Digital Flowmeter Humonics). Le temps de prélèvement est d’environ 16,67 heures. Le faible débit permet d’éviter les turbulences au sein de la bouteille.

X.2.1.3. Ajout dosé

La quantification des prélèvements est réalisée à l’aide de cartouches dopés par ajout liquide. Les composés de référence étudiés sont mis en solution dans du méthanol. 1 µL de solution est injecté via une seringue sur la cartouche. Les composés sont élués et le solvant est évaporé par passage d’un flux d’azote (70 mL/min, pendant 2 minutes).

X.2.2.

Désorption

Les cartouches contenant les volatils sont désorbées par un thermo-désorbeur Unity (Markes Int.) équipé d’un échantillonneur (Markes-Mode UltraTM 50:50, Markes Int.). Avant la désorption proprement dite des cartouches, un test de fuite est réalisé, ainsi qu’une purge de l’oxygène. Un flux d’hélium (99.9999%-mol, Alphagaz 2, Air Liquide, Liège, Belgium) (30 mL/min) est ensuite envoyé sur la cartouche qui est chauffée pendant 15 minutes à 280°C (désorption primaire) (voir Figure 26). Les volatils sont entrainés et piégés sur un piège (Tenax TA-Carbopack) à -7°C qui les concentre. Le piège est alors réchauffé pendant 3 minutes à 300°C et les volatils sont une deuxième fois désorbés (désorption secondaire) puis envoyés sur la colonne. Cette dernière désorption se fait avec un split de 12,6 mL/min.

sam pl e tube co ld tra p split t ube

heated valve from bypass to column optional split inert carrier gas Hot trap spli t tube heated valve to column optional split inert carrier gas sam pl e tube co ld tra p split t ube

Figure 26: Schéma du principe de désorption primaire et secondaire

X.2.3.

Analyse GC-MS

Les molécules désorbées sont alors envoyées sur un chromatographe en phase gazeuse couplé d’un détecteur à spectre de masse (Trace GC Ultra et Finnigan Trace MS) (Figure 27). Le GC contient une colonne RTx® - 502.2 (Restek) (longueur de 30 m, diamètre interne de 0,25 mm), avec une phase stationnaire de diphényl/diméthyle polysiloxane de 1,4 µm d’épaisseur.

Le programme de température du GC débute avec une température initiale de 40°C pendant 5 minutes. La température augmente alors de 5°C/min, pour atteindre la température de 250°C, durant 10 minutes.

Le mode d’ionisation du MS est à impact électronique (70 eV). La température de la source est de 230°C et celle de l’interface est de 250°C. L’appareil est placé en mode full scan. La gamme des masses (m/z) analysée est comprise en 40 et 300 amu. Le temps d’analyse est de 57 min, avec un temps mort de solvant de 4 minutes, afin d’éviter la saturation du détecteur.

Figure 27: Installation TD-GC-MS

L’identification des pics se fait sur base de leur temps de rétention et de leur spectre de masse (librairie spectrale Wiley 275.L). La quantification des composés se fait par intégration de l’aire totale de leur pic, via le logiciel du GC-MS (Xcalibur 1.2).

X.3. Préparation des standards

Les standards utilisés proviennent de Danisco (hexanal) et de Fluka (2-fluoro-toluène, octanal et nonanal). Le méthanol provient d’Acros Organics. Les densités des différents standards sont reprises dans le Tableau 10.

Tableau 10: Densités (g/mL) des différents standards utilisés Standard Densité (g/mL)

Hexanal 0,815 Octanal 0,822 Nonanal 0,823 2-fluoro-toluène 1,004

Des solutions stocks de chaque standard sont préparées afin d’obtenir une concentration approximative de 100 000 ng/µL. La solution stock d’hexanal est préparée par mise en solution de 3 ml d’hexanal dans un ballon de 100 mL porté au trait avec du méthanol. La solution stock d’octanal est préparée par mise en solution de 3 mL d’octanal dans un ballon de 100 mL porté au trait avec du méthanol. La solution stock de nonanal est préparée par mise en solution de 1,034 g de nonanal dans un ballon de 10 mL porté au trait avec du méthanol (produit trop visqueux que pour être pipeté).

La solution 10 000 ng/µL est obtenue par mise en solution de 10 mL de chaque solution stock et 100 µL de 2-fluoro-toluène dans un ballon de 100 mL porté au trait par du méthanol.

Les solutions 5 000, 1 000, 100 et 10 ng/µL sont obtenues par dilution de la solution 10 000 ng/µL dans du méthanol. Ces dilutions sont réalisées dans des ballons de 50 mL, dans lesquels sont également rajoutés 50 µL de 2-fluoro-toluène.

X.4. Application de la méthode aux produits vieillis

La méthode d’analyse développée est appliquée à différents modèles vieillis. Ces modèles, ainsi que leurs caractéristiques de vieillissement et volumes prélevés, sont repris dans le Tableau 11. Chaque prélèvement est répété deux fois.

Tableau 11: Modèles vieillis analysés par TD-GC-MS, leurs caractéristiques de vieillissement et volumes d'air prélevé

Modèle Vieillissement Volume d’air _{prélevé (L)}

Riz 2 semaines à 55°C 100

Riz 16 semaines à Troom 50

Riz avec additifs 16 semaines à Troom 50

Dans le document Contribution à l'étude du vieillissement physico-chimique de produits prégélatinisés obtenus par technologie roller et développement d'une méthode d'analyse de leurs volatils par TD-GC-MS (Page 58-63)