Caractérisation d'un Colorant Naturel

UNIVERSITE CADI AYYAD

FACULTE DES SCIENCES SEMLALIA MARRAKECH

Caractérisation D'un Colorant Naturel

LP GAMU : Module TEUI

Préparer par :

FGHIRE Rachid

ELBOUHALI Hamid

ESSHAIMI Mouhsine

KHOUHADDOU Abdellatif

Assister par :

Mr.MAHROUZ

ANNEE UNIVERSITAIRE:2005/2006

I-INTRODUCTION sur l'industrie des colorants synthétiques:

Un colorant par définition est une substance fortement colorée qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite, et le colore en s'y dissolvant et en s'y dispersant.
Un colorant possède généralement une très grande aptitude à se fixer par teinture ou impression sur la plupart des textiles, C'est le plus souvent un composé organique il existe des colorants naturels et d'autre synthétiques, la préparation de ces derniers est effectuée essentiellement à partir de l'alanine , ces colorants sont utilisés dans différents domaines industriels par exemples :

Ø Dans l'industrie agroalimentaire.

Une alimentation sans additifs est désormais inconcevable. Les aliments à l'état brut paraîtraient aux yeux des consommateurs comme « moins bons ». La couleur, l'aspect de la nourriture ont une influence psychologique sur le goût perçu des aliments.

Les colorants ont parfois une utilité autre que commerciale comme la caroténoïdes qui est transformés en vitamine A1. La tartrazine stabilise la vitamine C dans les boissons. Les couleurs sombres font office d'écran solaire et protégent les éléments photosensibles.

Les colorants sont utilisés pour abuser le consommateur en donnant une fausse impression de qualité.

Ø Dans l'industrie de textiles.

Les colorants ont pour but d'améliorer l'aspect des produits mises en marchée (domaine de textiles Intérêt des colorants synthétiques : Intérêt esthétique

La gamme produite est complète, unique et identifiable. Les supports naturels (soie, coton, laine) valorisent admirablement ces colorants et offrent aux coloristes un vastes champs de possibilités.

Il y a d'autres industries qui dépendent des colorant on peut citer :

Ø Industrie de peinture.

Ø Industrie de plasturgie.

Ø Dans l'industrie pharmaceutique.

L'utilisation des colorants synthétiques provoque beaucoup de problèmes sur l'environnement ainsi que sur la santé humaine.

Ø Impact environnemental : la production et l'utilisation des colorants naturels sont beaucoup moins polluantes que celle de la plupart des colorants et pigments de synthèse qui génèrent, des sous-produits nocifs , lorsque ces rejets sont déversées directement dans le milieu naturel sans aucun traitement spécifique des constituants toxiques.
ils vont présentés un très grand danger sur la flore et la faunes par les rejets générées par les différentes industries donc, L'utilisation de matières colorantes naturelles réduit l'impact environnemental des produits obtenus.

Ø Impact sur la santé humaine.

Les impactes dangereux sur la santé sont dus à certaines capacités de ces colorants qui peuvent :

· Etre mutagènes.

· Etre Génotoxiques.

· Entraîner des cancers de la thyroïde.

· Entraîner des tumeurs des glandes surrénales.

· Contenir des substances cancérigènes.

· Avoir des actions sur le système nerveux central.

· Inhibition ou déficit de certains enzymes

· Augmentation de la perméabilité intestinale. 

Ces effets sont cependant rarissimes et ne surviennent que si l'on en ingère de fortes doses, d'où l'intérêt de faire un contrôle et une caractérisation de ces colorants à fin de limiter leur impacts sur l'environnement et sur la santé humaine, parmi les techniques utilisé pour ce but on peut citer :

Ø Une méthode colorimétrique

Ø Spectroscopie UV

Ø Spectroscopie visible

Ø La CHLP (chromatographie liquide à haute performance)

Reste à signaler que l'utilisation des colorants synthétiques est mise sous des réglementations trés strictes surtout dans les payes européennes

Comme exemple :

Les directives européennes évoluent dans le sens de la restriction de l'emploi de certains colorants de synthèse et dans le sens de la réduction des rejets colorés. Par exemple, les récentes Directives 2002/61/CE et 2003/3/CE interdisent l'utilisation en teinture textile et cuir de 23 colorants azoïques.

II-Objectif de la manipulation :

C'est de faire l'extraction des pigments majoritaires de paprika puis faire une séparation de ces pigments à l'aide d'une chromatographie sur colonne liquide dans le but de faire l'identification et( la caractérisation de colorant qu'elle contient ( la capsanthine) cette caractérisation consiste à déterminer le RF par une méthode dite chromatographie sur couche mince et de déterminer également la longueur d'onde d'absorption maximale du colorant cette dernière étape est réalisée par la méthode de spectroscopie UV .

III-Mode opératoire : la manipulation se déroule par 4 étapes :

ETAPE 1-EXTRACTION des pigments majoritaires de paprika

On a placé dans un ballon 0,5 grammes de paprika commercial et 15 mL

de dichlorométhane. On fait un chauffage à reflux pendant quelques minutes

Selon le protocole suivant

Chauffe ballon

On filtre, la solution obtenue renferme tous les pigments du paprika qui ont été extraits par le dichlorométhane.

Concentration de l'extrait par le vapeur rotatif pour déterminer sa masse obtenue.

ETAPE2-Chromathographie sur micro colone : séparation des pigments contenues dans l'extrait Cette étape se passe par 3 procédés

Chromatographie sur couche mince de l'extrait brut (en mélange)

2-Dépôt de l'échantillon 

1- préparation de la micro- colonne : 

3-Alimentation de la colonne en éluant

Ces trois étapes de la Chromathographie sur micro colonne sont expliquées comme ce qui suit :

· Préparation de la micro- colonne : 

On maintient une pipette pasteur verticalement à l'aide d'une pince fixée à une potence Dans cette pipette on met ce qui suit :

Ø Un petit morceau de coton.

Ø 1mm de sable.

Ø On introduit la poudre de silice dans la pipette à l'aide d'une seringue.

Ø On met une autre souche de sable juste après la silice.

Remarque important : le remplissage se fait sous vide.

· Dépôt de l'échantillon 

A l'aide d'une pipette pasteur, prélever un peu de solution à chromatographier et la déposer sur le dessus de la colonne de silice

· Alimentation la colonne en élution: 

Lorsque le dépôt a bien imprégné la silice, on verse un peu d'éluant (dichlorométhane) sur la colonne, très doucement sur la paroi de la pipette. On Ajoute régulièrement de l'éluant dans la colonne.

Remarque : le niveau d'éluant dans la pipette doit rester au dessus de celui de la silice jusqu'à la fin du développement.

· Récupération des fractions :

On laisse couler l'éluant et on récupère des fractions (12 fractions) dans des tubes à essai on change le tube chaque 5 min.

L'ensemble des étapes est présenté sur la figure 1.

Pince

Figure 1 :Chromathographie sur micro colone : séparation des pigments

Dessin d'une colonne de chromatographie liquide

Figure 2 : Dessin d'une colonne de chromatographie liquide

ETAPE 3- CHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE (détermination du RF)

On fait un dépôt de chaque fractions récupérées (séparées par la chromatographie liquide sur colonne) sur une plaque de chromatographie tout en marquant l'endroit ou on a met ce dépôt à l'aide d'un trait, on met les plaques dans les cuves qui contiennent le solvant)

Apres un temps on voit qu'il y migration sur la plaque, on arrête la chromatographie une fois le solvant arrive au front de la plaque.

On fait la révélation des taches puis en calcule les RF de ces taches.

ETAPE 4- SPECTROSCOPIE (détermination de la longueur d'onde maximale. On cherchera à étudier l'absorbance du l'extrait brut et les différentes fractions séparées pour des longueurs d'ondes (entre 350 nm et 470 nm).
Protocole expérimental :

- On Dilue les différents colorants à étudier avec le Méthanol

- Verser les solutions diluées dans différentes cuves.

- Avant de mesurer l'absorbance des solutions, pour chaque longueur d'onde, faire le `blanc'

-On Relève l'absorbance environ tous 10 nanomètres entre 350 nm et 470 nm et on trace les courbes.

Résultats :

1- Calcule de rendement l'extraction des pigments:

· Echantillon peser au départ : 0,5 g de la poudre du colorant pour séparer les pigments.

· La masse du Ballon vide pour l'extraction =59,18g.

· La masse du Ballon après concentration =59,37g.

La masse se calcule comme ce qui suit :

59,37-59,18=0,19g

Donc 0,19g est la quantité extraite.

Le rendement de cette extraction est le suivant :

(m _ex / m _ech) x 100 = (0,19/0,5) x100=38%

m _ex : La masse de l'extrait en (g) .

m _ech: la masse de l'échantillon du départ en (g).

2- Migration par CCM : Calcule du RF

On a fait une CCM pour l'échantillon complet c'est-à-dire avant la séparation des pigments, de la même manière on a fait La CCM également pour les différentes fractions récupérées les résultas obtenues sont les suivantes :

2-A- CCM pour l'extrait de départ

Apres migration par CCM, l'observation du papier a montré qu'on a trois taches différentes voir figure 3 :

· la première tache orange (au bas de la plaque) : RF = (0 ,9/3,6) =0,25.

· La deuxième tache rouge intense : RF= (2,6/3,6) =0,72.

· La troisième tache jaune (en haut de la plaque) : RF= (3,1/3,6) =0,86.

Figure 3 : dessin d'une plaque de CCM

2-B-CCM pour les fractions récupérées :

On a eu trois types de fractions qui sont présentées sur le tableau suivant :

Fraction	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Couleur	B	J	J	R	R	R	Org	Org	Org	Org	J	J

B : blanc : cette fraction ne contient aucun colorant

J : jaune

R : rouge

Org : orange

Calcule des RF ces fractions

· La fraction jaune :

RF = (3,2/3,6) =0,89

· La fraction rouge :

RF= (2,7/3,6)=0,75

· La fraction orange :

RF = (1/3,5)=0,28

Interprétation et observation

On observe bien que l'ordre de sortie de la colonne est le même que l'ordre de migration sur la plaque de CCM :
Le colorant jaune (fraction jaune) migrant le plus haut sur la plaque on le trouve essentiellement dans la fraction 2 et 3, cette phase contient les caroténoïdes, peu polaire et qui sont les plus rapidement entraînées.
Le colorant donnant la tache rouge intense (fraction rouge qui contient la capsanthine se trouve surtout dans les fractions 4 et 5.
A partir de la fraction 6, le colorant rouge disparaît progressivement, les autres fractions donnant un groupe de taches en bas sur la plaque, ces taches présentent les ester gras de la capsorine et qui sont très polaires.

3- Détermination de la longueur d'onde optimale par SPECTROSCOPIE

Résultas du balayage à la spectroscopie ultra visible pour :

Ø L'extrait du départ

Cette opération est utilisée pour déterminer l'onde maximale d'absorption pour le résidu extrait : on fait varier la longueur d'onde à partir du 350 jusqu'à 470 nm et chaque fois on fait la mesure de l'absorbance les résultas sont présentées sur le tableau suivant :

ë(nm)	350	360	370	380	390	400	410	420	430	440	450	460	470
A	0,70	0,647	0,615	0,598	0,634	0,72	0,783	0,876	0,929	0,973	0,900	0,892	0,880

Voici la courbe la longueur d'onde en fonction de l'absorbance 

Figure 2 : longueur d'onde en fonction de l'absorbance pour l'extrait (mélange)

Ø Pour les fractions séparées :

-la fraction jaune :

ë(nm)	350	360	370	380	390	400	410	420	430	440	450	460	470
A	0,11	0,113	0,145	0,127	0,16	0,21	0,23	0,29	0,308	0,367	0,400	0,370	0,377

Figure 3 : longueur d'onde en fonction de l'absorbance pour la fraction jaune

-fraction rouge :

ë(nm)	350	360	370	380	390	400	410	420	430	440	450	460	470
A	0,7	0,77	0,832	0,912	1,090	1,340	1,690	1,90	2,12	2,50	2,16	2,17	2,24

Figure4 : longueur d'onde en fonction de l'absorbance pour la fraction rouge

-fraction orange :

ë(nm)	350	360	370	380	390	400	410	420	430	440	450	460	470
A	0,75	0,75	0,862	0,962	1,02	1,14	1,309	1,41	1,512	1,81	1,619	1,62	1,6

Figure5 : longueur d'onde en fonction de l'absorbance pour la fraction orange

Interprétation des résultas :

Ø L'extrait

D'après les résultas de balayage on a trouvé que la longueur d'onde optimal pour l'extrait avant la séparation par chromatographie liquide sur colonne est égale à ë = 440nm.

Ø La fraction jaune : ë = 450nm.

Ø La fraction rouge : ë = 440nm.

Ø La fraction orange : ë = 440nm

Calcul du RF pour le colorant : on sait bien Le colorant capsanthine donnant la tache rouge intense se trouve dans fraction rouge son RF est déjà calculé :

RF = 0,75 dans la fraction rouge alors au départ on a trouvé un RF = 0,72 dans le mélange (l'extrait avant la séparation des colorants) d'après ces résultas on peut dire que la tache rouge s'agit de la capsanthine et son RF est le suivant RF=0,75

I- Caractérisation du colorant

D'après les résultas obtenu le long de la manipulation on a eu les caractéristiques suivantes :

Ø En réalisant la chromatographie liquide sur colonne on trouvé que La capsanthine se trouve dans la fraction rouge qui englobe les pigments majoritaires du paprika et qui sont responsable de la couleur rouge.

Ø D'après les résultas du balayage par spectroscopie la longueur d'absorbance maximal

ë = 440nm.

Ø D'après les résultas de la chromatographie sur couche mince (CCM) la capsanthine est moyennement polaire son RF = 0,75