581-222-3232

More than Analyses, Advices.Plus que des analyses, des conseils.

Alexis St-Gelais – Vulgarisation

Je vous ai mentionné dans le premier billet de cette série sur les analyses par GC que PhytoChemia avait recours simultanément à deux colonnes capillaires pour analyser les huiles essentielles, l’une polaire (Solgel-Wax) et l’autre apolaire (DB-5). Les raisons qui justifient ce procédé vous révéleront tout l’art de l’interprétation des résultats d’analyse d’huiles essentielles.

Nous avons vu que la détection par FID donne un bon estimé de la quantité d’une molécule dans un mélange, mais ne fournit aucune information sur sa structure. Comment alors identifier celle-ci? Au lieu d’utiliser le signal lui-même, on se réfère plutôt au comportement de séparation de la molécule pendant l’analyse GC.

Dans la mesure où on utilise toujours la même méthode d’analyse, un même composé sera toujours élué à la même vitesse, et aura donc un temps de rétention relativement constant. Cependant, les colonnes se dégradent avec le temps, et différents laboratoires n’utilisent pas forcément la même méthode. La meilleure manière de se comparer est donc d’utiliser une échelle de référence relative: les indices de rétention. Pour les déterminer, on injecte avec la méthode voulue une série de molécules de référence (appelées alcanes) sur une colonne capillaire donnée. Les alcanes sont des chaînes de carbones de différentes longueurs, comprenant de 8 à 36 carbones dans le cas de PhytoChemia. Elles seront éluées de la plus courte à la plus longue chaîne, selon leur point d’ébullition croissant. Au temps de rétention de la chaîne à 8 carbones (octane), on assignera un indice de rétention de 800. Pour la chaîne de 10 carbones (décane), l’indice sera 1000, et ainsi de suite jusqu’à 3600.

Ensuite, on calculera l’indice de rétention de chacune des molécules détectées d’une huile essentielle selon leurs temps de rétention par rapport à ces alcanes. Par exemple, une molécule éluée à mi-chemin entre les alcanes à 10 et 11 carbones aura un indice de 1050. Peu importe la méthode utilisée, ces indices sont relativement robustes : le β-pinène aura toujours le même indice de rétention, autour de 965, pour peu que la colonne utilisée soit la même. Partant de là, avec une banque de données ou la littérature, on peut identifier les molécules grâce à leur indice de rétention sur la colonne DB-5, qui est couramment employée dans le secteur des huiles essentielles. On trouve par exemple de très nombreuses données de référence dans le livre phare de Robert P. Adams (1) ou sur le site du NIST (2), toujours pour des colonnes DB-5.

Il y a cependant deux problèmes si on utilise une seule colonne. D’abord, les indices de rétention ne sont pas robustes à 100%. Des différences entre les méthodes, les laboratoires et la matrice analysée peuvent les faire varier de plusieurs unités (nous avons jusqu’ici observé le β-pinène entre 962 et 966, par exemple). Bref, deux molécules avec des indices de rétention rapprochés peuvent être confondues en utilisant la seule colonne DB-5, et le FID ne donne aucune information pour les départager. Par ailleurs, il arrive que plus d’un composé soit élué à un temps donné. Un cas typique en DB-5 est le couple τ-muurolol + τ-cadinol, qui sont quasiment toujours superposés l’un à l’autre avec un indice de rétention de 1635. Il devient impossible de savoir quelle proportion du pic est due à l’un ou l’autre, voire de valider si les deux composés sont présents.

C’est là qu’entre en jeu l’utilisation d’une seconde colonne. Comme sa sélectivité est différente, la colonne Solgel-Wax sépare différemment les composés du mélange. Les indices de rétention des molécules sur cette seconde colonne sont aussi différents. Au lieu de se fier à un seul indice de rétention sur DB-5, PhytoChemia utilise plutôt les paires d’indices de rétention. Ainsi, un pic à 1635 sur DB-5 sera du τ-cadinol s’il est visible à 2122 sur Solgel-Wax, et à du τ-muurolol s’il est plutôt à 2138. Cette utilisation de paires d’indices augmente fortement notre certitude lors de nos identifications, et permet aussi fréquemment de résoudre les problèmes de coélution de façon à connaître la quantité individuelle des deux composés (figure 1).

L’interprétation des spectres peut donc être une tâche relativement complexe, qui demande de l’expérience (incarnée en partie dans la banque de données que nous avons construite), de la vigilance et du temps. C’est pour cela qu’il est important de faire affaire avec des professionnels.

Les indices de rétention devraient toujours être indiqués sur vos rapports d’analyse, et ce même si l’analyste a utilisé un détecteur MS pour identifier ses molécules (3). En effet, plusieurs molécules ont un spectre de masse assez similaire entre elles. L’utilisation de l’indice de rétention et de la littérature permet souvent d’éviter des erreurs d’identification. Une identification probante en chromatographie en phase gazeuse devrait toujours reposer sur la concordance de deux mesures : soit l’indice de rétention sur deux colonnes, soit un spectre de masse couplé à un indice de rétention conforme.

Références

(1) Adams, R. P., 2007. Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography/Mass Spectrometry, 4e éd., Allured Publishing Corporation, 804 p.

(2) National Institute of Standards and Technology, 2011. WebBook de Chimie NIST [En ligne]. « Programme de Données de Référence Standard ». URL: http://webbook.nist.gov/chemistry/

(3) Marriott, P. J., Shellie, R., Cornwell, C. Gas chromatographic technologies for the analysis of essential oils. J. Chromatogr. A, 2001, 936, 1-22.

More than Analyses, Advices. Call 581-222-3232 or Contact us now

Let’s tackle your challenges together

Every contract is equally important to us. We are proud to develop custom methods of analyses tailored to your innovative products.