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Alexis St-Gelais – Vulgarisation

J’ai exposé dans un billet précédent les grandes lignes théoriques de la chromatographie. Aujourd’hui, je vais détailler l’une de ses applications pratiques, largement utilisée par PhytoChemia : la chromatographie en phase gazeuse (GC). Celle-ci se prête à l’analyse de molécules dites volatiles, c’est-à-dire susceptibles de passer en phase gazeuse à des températures raisonnables (typiquement moins de 325 °C) sans être dégradées. Les huiles essentielles se prêtent donc particulièrement bien à l’analyse par GC, étant par définition constituées presqu’exclusivement de molécules volatiles.

Comme toute technique chromatographique, la GC fait appel à une phase mobile et une phase stationnaire. La phase stationnaire se présente, le plus souvent, sous forme de colonne capillaire (bien qu’il existe aussi des colonnes remplies, dont je ne traiterai pas ici). La colonne capillaire est un très fin tube métallique creux, typiquement long de 30 m ou 60 m, dont l’intérieur est enduit d’un mince film de liquide immobile. C’est ce liquide qui constitue la phase stationnaire. La phase mobile, pour sa part, est un flux de gaz (hélium ou hydrogène), dit gaz porteur, circulant dans la colonne capillaire. Au bout de la colonne, on trouve un détecteur qui peut prendre différentes formes. Cet aspect important sera couvert dans d’autres billets.

Figure 1. Intérieur d'un appareil GC, avec la colonne capillaire creuse placée dans le four de haute précision.

Figure 1. Intérieur d’un appareil GC, avec la colonne capillaire creuse placée dans le four de haute précision.

Le principe de séparation en GC repose en bonne partie sur la température. L’essentiel du volume de l’appareil est en effet occupé par un four de haute précision, dans lequel on place la colonne capillaire (Figure 1). Lorsqu’un échantillon est injecté, il est vaporisé par un élément chauffant et emmené par le gaz porteur jusqu’au début du capillaire, qui est typiquement à une température initiale relativement basse (par exemple 40 °C). Les molécules à haut point d’ébullition vont alors interagir fortement avec la phase stationnaire et progresser dans le tube capillaire à une vitesse faible, tandis que celles qui sont plus volatiles vont davantage demeurer dans la phase gazeuse et être transportées par le gaz porteur plus rapidement vers la sortie de la colonne. Dans le cas des huiles essentielles, on augmente graduellement la température du four, et les molécules moins volatiles perdent peu à peu en affinité avec la phase stationnaire pour finalement sortir à leur tour de la colonne. Ainsi, on obtient un ordre typique d’élution comme suit : monoterpènes, monoterpènes oxygénés, sesquiterpènes, sesquiterpènes oxygénés, diterpènes. Cela correspond assez bien avec la tendance dans les points d’ébullition pour ces classes de molécules.

Un autre phénomène influence la séparation : le type de phase stationnaire. Le liquide utilisé peut en effet être de nature variable, ce qui augmente ou diminue son affinité avec certaines molécules. Dans le cas de PhytoChemia, on utilise simultanément deux colonnes capillaires, l’une peu polaire (de type DB-5) et l’autre polaire (de type Solgel-Wax). Si globalement, le principe selon lequel les composés à point d’ébullition plus faibles sont élués plus tôt demeure vrai, la résolution de la séparation et l’ordre exact d’élution varient entre les deux colonnes en raison des interactions différentes entre les molécules du mélange et la phase stationnaire. Les molécules oxygénées sont ainsi plus fortement retenues sur une colonne polaire. L’utilisation de deux colonnes est avantageuse, et j’y reviendrai dans un autre billet.

Dans l’ensemble, la GC est donc une méthode d’analyse chromatographique efficace, qui permet d’excellentes séparations de mélanges assez complexes en des temps raisonnables. Son principal défaut est de ne pas convenir à tous les mélanges, puisque l’analyste est toujours dépendant de la volatilité et de la stabilité thermique des molécules sur lesquelles il travaille. Ceci dit, la GC est incontestablement l’outil de choix pour l’étude et le contrôle de la qualité des huiles essentielles et des produits apparentés que vous offre PhytoChemia.

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