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Hydrolat obtenu avec l’Explorer (Alambic d’Alchemia Solution)

Corine Lormel, PhD, 

Les échantillons renferment souvent une grande variété de molécules. Dans un laboratoire analytique, la première étape est de trouver l’instrument qui permette de les identifier et/ou les quantifier. Pour cela le chimiste doit s’assurer que la méthode choisie permet de « séparer » les composés d’intérêt, mais aussi qu’ils soient « vus » par les détecteurs.

Quelles molécules peuvent être analysées par GC-FID ?

En chromatographie gazeuse (principe ici) pour que des molécules soient « séparées » elles doivent être volatiles et thermiquement stables, c’est-à-dire qu’elles peuvent passer à l’état gazeux sans se dégrader à des températures typiquement inférieures à 325 °C. Pour être « vues » par un détecteur à ionisation de flammes (FID), ces molécules doivent pouvoir s’oxyder au contact de la flamme et émettre des ions qui seront comptés par le détecteur. Presque tous les composés organiques comme les hydrocarbures et les composés oxygénés sont détectés exception faite de quelques petits composés fortement oxygénés. Par contre, l’eau qui est un composé inorganique n’est pas détectable.

Cette courte introduction permet donc de comprendre pourquoi les huiles essentielles qui contiennent exclusivement des composés organiques volatils sont les candidates « idéales » pour des analyses par GC-FID. Tout prétraitement est inutile, et ce qui figure au chromatogramme constitue l’ensemble des molécules de l’échantillon.

Comment traiter les hydrolats pour du GC-FID ?

Bien que les hydrolats contiennent aussi des composés organiques volatils, la forte dilution de ces derniers dans l’eau impose un traitement différent. En effet, le détecteur FID ne détectant pas l’eau, aucune indication ne peut être obtenue sur la concentration des composés volatils. De plus, la faible concentration de ces derniers génère des signaux de très faible intensité peu propices à l’analyse. Enfin, l’injection massive d’eau peut dégrader les colonnes chromatographiques que nous utilisons en routine.

Un prétraitement pour se débarrasser de l’eau, mais aussi pour concentrer l’échantillon est alors nécessaire.

L’extraction Liquide-Liquide pour concentrer les volatils 

Ampoule à décanter Extraction Liquide-Liquide

L’extraction liquide-liquide est un procédé fréquemment utilisé pour concentrer des solutions diluées. Il permet d’extraire les composés à analyser (les analytes) de leur solvant initial et de les transférer vers un autre solvant qui a des propriétés chimiques ou physiques qui favorisent un traitement postérieur.

Dans le cas des hydrolats, le solvant doit être :
– Plus attractif que l’eau, pour favoriser le transfert des analytes vers le solvant
– Non miscible avec l’eau et de densité différente pour permettre la formation de deux phases distinctes 
– Beaucoup plus volatil que les analytes pour que son évaporation se fasse sans perte des analytes.

Sachant que les molécules se dissolvent plus facilement dans les solvants qui ont des propriétés semblables aux leurs (plus d’info sur le sujet ici), ce principe général permet de cibler un solvant adapté. Typiquement dans les hydrolats on retrouve comme composés organiques volatiles des alcools monoterpéniques, des cétones monoterpéniques, des oxides de monoterpènes, des composés phénoliques etc. qui sont moyennement polaires. Pour les extraire de l’eau (solvant très polaire), le choix d’un solvant organique moyennement à peu polaire type éther diéthylique, dichlorométhane ou acétone, permet d’espérer un transfert optimum des analytes.

Évaporateur Rotatif Extraction Liquide-Liquide

Parmi ces trois solvants, l’acétone miscible dans l’eau serait inappropriée pour l’extraction liquide-liquide, en revanche les deux autres : l’éther diéthylique et le dichlorométhane, non miscibles dans l’eau et avec des points d’ébullition inférieurs à 40 °C, sont de bons candidats. (Note amusante : en raison de leurs densités, l’éther diéthylique se retrouverait au-dessus de l’eau alors que le dichlorométhane serait en dessous). Les tests réalisés par le passé chez PhytoChemia suggèrent que le dichlorométhane fait un meilleur travail que l’éther diéthylique dans les circonstances.

Après extraction, les analytes étant emprisonnés dans un solvant très volatil, il devient facile et rapide de distiller uniquement le solvant à l’aide d’un évaporateur rotatif. Cet appareil qui fonctionne sous pression réduite permet d’abaisser la température nécessaire pour évaporer le solvant et accélérer le processus (L’intérêt du travail à pression réduite est expliqué ici ).

Débarrassé du solvant, l’extrait final fortement concentré en composés organiques volatils devient alors parfaitement adapté pour une analyse par GC-FID.

Comment assurer le suivi qualité inter-lots quand l’eau est indétectable ?

En contrôle de la qualité, être capable de comparer les différents lots est primordial. Or l’absence de détection de l’eau est problématique pour mesurer la concentration des différents volatils. Ici l’ajout d’un standard interne de masse connue dans l’extrait final permet d’apporter un facteur correctif aux valeurs mesurées. Il est alors possible avec une série de calculs et en prenant des précautions spécifiques de comparer le poids de chaque composé en mg/litre d’hydrolat (relativement au standard) entre chaque lot. Et voilà qu’il est possible de contourner l’indétectabilité de l’eau elle-même et de comparer les différents lots reçus. 

Voilà ici s’achève ce billet sur les prétraitements des hydrolats. On se retrouve bientôt pour un autre type de prétraitement. 

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