TP4 Les Colorants Alimentaires

OBS5
TP 4 Les colorants alimentaires
La chimie des couleurs
1S
Elém ents de correction
Les colorants sont des substances naturelles, synthétiques ou artificielles qui
sont solubles dans leur milieu d'emploi. Ce sont des composantes
essentielles de l'industrie agroalimentaire et textile.
PARTIE 1 : Notion de spectrophotométrie
Lorsqu'on envoie de la lumière blanche sur un échantillon contenant une substance chimique colorée, une partie des
radiations qui composent la lumière blanche est absorbée.
Le spectre de la lumière qui ressort de l'échantillon est donc « appauvri ».
Pour chaque longueur d'onde, le spectrophotomètre mesure les intensités de la radiation monochromatique incidente et
de la radiation transmise. Il calcule alors pour chaque longueur d'onde l'absorbance A : une grandeur qui reflète le rapport
entre l'intensité de la lumière transmise et de la lumière incidente.
Ainsi, pour une longueur d'onde λ donnée, l'absorbance A est d'autant plus grande que la radiation de longueur d'onde
λ est absorbée par la solution.
Le graphique représentant l'absorbance en fonction de la longueur d'onde de la radiation émise A = f ( λ) s'appelle le
spectre d'absorption.
Protocole pour l’obtention du spectre d'absorption du bleu patenté V
/2
REA 1
/2
1) Attention : Les cuves du spectrophotomètre doivent être remplies aux 2/3 de leur hauteur
maximum.
2) Remplir la cuve du spectrophotomètre avec le solvant (ici de l'eau distillée) pour "faire le
blanc".
3) On verse ensuite dans la cuve la solution de bleu patenté V et on lance l’acquisition de son
spectre d'absorption.
Compléter sur l’annexe 1 distribuée le spectre d’absorption A = f (λ) .
COM 1
/2
ANA 1
Au vu du spectre obtenu et à l’aide de l’étoile des couleurs complémentaires, expliquer en
quelques lignes sur votre compte-rendu pourquoi le bleu patenté V est bleu.
En réalisant le spectre d’absorption du bleu patenté V, nous pouvons observer que ce colorant
absorbe pour un maximum de λ = 640 nm ( voir document 4) qui correspond à la couleur
orange. Cela signifie que ce même colorant diffuse très bien dans la couleur complémentaire de
celle qui peut parfaitement absorber à savoir dans ce cas, la couleur bleue ( complémentaire de
l’orange).
Cette courbe d’absorption justifie bien la couleur bleue du bleu patenté V.
1
PARTIE 2 : Séparation des colorants présents dans un sirop de menthe
/2
REA 2
Suivre le protocole de chromatographie sur colonne proposé décrit en annexe 2.
Réaliser un schéma soigné et légendé du montage dans le cadre proposé en annexe 2.
/2
Bécher
Colonne de
chromatographie
COM 2
Erlenmeyer
Titre : chromatographie sur colonne du sirop de menthe
A+B : colorants du sirop de menthe
A : colorant bleu
B :colorant jaune
Eluant : eau
Sur votre compte rendu, rédiger un petit paragraphe de quelques lignes expliquant le
déroulement d’une chromatographie sur colonne.
/2
Il faudra veiller à impérativement employer les mots suivants :
phase fixe – phase mobile – éluant – constituants du mélange– affinité – vitesse de migration séparer - recueillir
La chromatographie du sirop de menthe (mélange) est basée sur le fait que les constituants du
mélange traversant une matière poreuse (gel de silice) sont plus ou moins retenus dans leur
progression selon leurs affinités pour le support poreux.
ANA 2
En effet, les vitesses de migration des colorants ne sont pas les mêmes.
Le colorant jaune migre plus rapidement dans la colonne que le colorant bleu.
La matière poreuse, le gel de silice, contenu dans la colonne ne va pas se déplacer : c’est ce
qu’on appelle la phase fixe.
L’eau qui tombe par gravité dans la colonne est appelée phase mobile.
Le mélange est entraîné dans la colonne par un solvant,ici dans le TP, l’eau. Ce solvant est
appelé éluant. L'entraînement étant variable suivant les colorants, le mélange est séparé.
Il suffit enfin de recueillir les colorants dans des récipients distincts.
2
/2
Compléter le cadre conclusion en annexe 3.
ANA 3
Ø La chromatographie sur colonne est une technique expérimentale qui permet de
séparer les constituants d’un mélange. Ici, la chromatographie a permis de séparer
deux colorants d’un sirop de menthe.
PARTIE 3 : Identification des colorants extraits du sirop de menthe
Afin d’éviter l’utilisation de colorants toxiques pour la santé dans les sirops, la DGCCRF doit analyser les sirops et vérifier
que la couleur verte est bien due au colorant mentionné sur l’étiquette et que ceux-ci sont bien autorisés par l’Union
Européenne.
A l’aide du spectrophotomètre et des documents fournis, indiquer de quelle façon est
obtenue la couleur verte du sirop de menthe fourni et si les données de l’étiquette de sirop
sont exactes.
Nous nous proposons de réaliser le spectre d’absorption de chaque fraction
recueillie précédemment par chromatographie :
Fraction « jaune » :
/2
ANA 4
+
REA 3
Fraction « bleue » :
Le colorant jaune présent dans le sirop de menthe est la tartrazine caractérisé par un
maximum d’absorption à la longueur d’onde de 425 nm.Le colorant bleu présent dans le
sirop de menthe est du bleu patenté V caractérisé par un maximum d’absorption à la
longueur d’onde de 635 nm.
3
En effet, nous pouvons comparer ces profils spectraux à ceux proposés dans le document
4. Ils coincident.
Le sirop de menthe étudié contient donc un mélange de tartrazine ( colorant E102) et de bleu
patenté V ( colorant E131).
Les données fournis par le fabriquant sont exactes concernant les colorants annoncés.
Rédiger un paragraphe clair exposant vos manipulations, vos résultats et votre conclusion.
Nous allons résumer ce que nous avons découvert lors de ce TP :
Ø La chromatographie sur colonne est une technique expérimentale qui permet de
séparer les constituants d’un mélange.
Son avantage principal, comparée à la CCM est de pouvoir récupérer les composants purs
des échantillons analysés ( appelés les fractions dans le TP)
Son inconvénient majeur est sa durée très longue, qui nécessite une attention constante et la
quantité importante de solvant utilisée.
Ø La spectrophotométrie permet d’analyser des substances colorées en se basant sur
le principe de l’absorbance.
Un spectrophotomètre envoie une lumière blanche sur un échantillon de solution colorée
(contenu dans une cuve) et mesure, pour chaque radiation, l’intensité de la lumière incidente
et celle de la lumière transmise.
/4
COM 3
Pour chaque radiation , l’appareil calcule automatiquement le rapport suivant :
P /P0
Ce rapport reflète une nouvelle grandeur physique : l’absorbance A.
Ø Comment interpréter le spectre obtenu ?
Une solution qui absorbe une couleur du spectre transmet la couleur complémentaire : ce
sera la couleur apparente de la solution.
Une couleur primaire et une couleur secondaire obtenue à partir des deux autres couleurs
primaires sont dites complémentaires.
( ex : le rouge et le cyan, le magenta et le vert etc…)
Lorsqu’on mélange deux solutions colorées, la couleur obtenue résulte de la synthèse
soustractive.
Le sirop de menthe apparaît vert car, d’une part on observe un pic d’absorption dans le bleu
( couleur complémentaire le jaune) et un pic d’absorption dans le rouge ( couleur
complémentaire cyan). Sa couleur apparente résulte de la synthèse soustractive des
couleurs jaune et cyan ce qui donne du vert.
4
Document 1
Document 2
Etoile des couleurs complémentaires
Document 3
Liste des colorants à usage alimentaire déterminée par une circulaire européenne du 13.12.1973
couleur
Jaune
Jaune
Jaune
Jaune
Jaune
numéro
E 100
E 101
E 102
E 103
E 104
Dénomination usuelle
curcumine
Lactoflavine
Tartrazine
Chrysoïne S
Jaune de quinoléine
couleur
bleu
bleu
bleu
vert
vert
numéro
E 130
E 131
E 132
E 140
E 141
Jaune
Orange
Orange
Rouge
Rouge
Rouge
Rouge
Rouge
Rouge
Rouge
Rouge
E 105
E 110
E 111
E 120
E 121
E 122
E 123
E 124
E 125
E 126
E 127
Jaune solide
Jaune orange S
Orange GGN
Cochenille, acide carminique
Orseille orcéine
Azorubine
Amarante
Rouge cochenille A
Écarlate GN
Rouge ponceau GR
érythrosine
vert
Brun noir
Brun noir
Brun noir
Brun noir
E 142
E 150
E 151
E 152
E 153
Dénomination usuelle
Bleu antraquinonique
Bleu patenté V
Indigotine
Chlorophylles
Complexes cuivriques des
chlorophylles
Vert acide brillant BS
Caramel
Noir brillant BN
Noir 7984
Carbo medicinalis vegetalis
divers
divers
divers
divers
E 160
E 161
E 162
E 163
Caroténoïdes
Xantophylles
Rouge de betterave
anthocyanes
Document 4
Quelques spectres d’absorption de colorants alimentaires
Jaune de tartrazine
Bleu patenté V
5
Annexe 2
Schéma du montage
Protocole de chromatographie sur colonne
1) Remplir la colonne d’éluant (ici de l’eau distillée) jusqu’à ce qu’elle
soit saturée.
2) Une fois la phase fixe saturée d’éluant, verser quelques gouttes (2
ou 3) de sirop de menthe en tête de colonne.
3) Procéder à l’élution en versant un peu d’éluant en tête de colonne
et veiller à ce que celle soit toujours recouverte de liquide, en ajoutant
si besoin, et délicatement, quelques gouttes d’éluant.
ERE
4) Lorsque la 1
fraction colorée arrive au bas de la colonne, la
recueillir entièrement dans un bécher propre, puis disposer un autre
bécher en bas de la colonne.
EME
5) Lorsque la 2
fraction colorée arrive en bas de la colonne, la
recueillir entièrement dans un autre bécher.
Annexe 3 :
Conclusion :
A quoi sert une chromatographie sur colonne ?
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
………………………………………………………………………………………………….......................
6