L'espace laboratoire « Chimie-biochimie »

Les matrices étudiées à l'UMR sont de natures très diverses. Il s’agit principalement de produits alimentaires complexes : produits céréaliers (génoises, pains de mie), produits laitiers fermentés ou non (yaourts, fromages) et leurs alternatives à base de nouvelles sources de protéines (légumineuses, algues, insectes, etc.), boissons (thé, vin, jus de fruits), huiles alimentaires, etc. Il peut s’agir également d’ingrédients et de milieux modèles pour la compréhension des mécanismes chimiques mis en œuvre lors de la transformation des aliments ou encore issus du métabolisme de microorganismes (bactéries) présents dans les aliments. Des matrices non alimentaires sont également étudiées, telles que des emballages alimentaires, des produits cosmétiques, des co-produits agro-insdutriels ou des effluents d’usines agro-alimentaires.

L’Espace-Laboratoire Chimie-Biochimie est organisé en quatre zones en fonction des techniques analytiques utilisées :

1)    La zone de Chromatographie en Phase Gazeuse

Cette zone est dotée d’un parc de 12 équipements analytiques s’appuyant sur les techniques de chromatographie en phase gazeuse (GC). Ils sont couplés à différents modes d’extraction et d’injection (liquide, espace de tête) et à différents détecteurs (principalement la spectrométrie de masse basse résolution).

Les champs d’applications sont les évaluations qualitative et quantitative de composés volatils dans de nombreuses matrices complexes. Les molécules d’intérêt étudiées sont de natures très diverses :

• Des composés néoformés, indésirables ou d’intérêt (arômes), générés par des réactions chimiques et biologiques (oxydations, réaction de Maillard, fermentation, etc.) au cours de la transformation ou de la conservation des aliments ;
• Des contaminants et résidus chimiques tels que des molécules issues des transferts d’emballages alimentaires, des additifs non autorisés, etc. ;
• Les profils en acides gras des membranes bactériennes et des huiles alimentaires.

2)    La zone de Chromatographie en Phase Liquide

Cette zone est dotée d’un parc de 12 équipements analytiques s’appuyant sur les techniques de chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) et ultra haute pression (UHPLC). Ils sont couplés à une grande diversité de détecteurs (fluorimètre, réfractomètre, détecteur UV-visible à barrette de diodes, détecteur d’aérosols chargés, conductimètre, ampéromètre, spectromètre de masse basse résolution). Un des laboratoires est équipé de deux UHPLC couplées à des spectromètres de masse haute résolution (analyseurs TOF et Orbitrap), qui sont de puissants outils d’identification de molécules et permettent des applications en métabolomique.

Les champs d’applications sont les évaluations qualitative et quantitative de composés non volatils très divers, issus de matrices complexes :

• Des contaminants alimentaires par des méthodes multi résidus : composés néoformés indésirables (dont acrylamide), pesticides, toxines, etc. ;
• Des marqueurs alimentaires : acides aminés, sucres, acides organiques, vitamines, peptides, marqueurs de la réaction de Maillard, antioxydants (composés phénoliques, tocophérols, diterpénoïdes), facteurs antinutritionnels (saponines), colorants (caroténoïdes, chlorophylle) ;
•  Des anions et cations simples dans des effluents.

3)    La zone de Spectroscopie

Cette zone est dotée d’un parc de 8 équipements s’appuyant sur différentes techniques de spectroscopie : UV-Visible, fluorescence, infrarouge et absorption atomique. Ils permettent d’étudier les interactions de différents types de rayonnement avec la matière.

Les champs d’applications de ces analyses dépendent de la technique utilisée. Par exemple :

• L’UV-Visible est utilisée pour suivre l’évolution de marqueurs de l’oxydation dans des huiles alimentaires mais également pour mesurer les concentrations en composés phénoliques totaux ;
• La fluorescence est utilisée pour suivre le vieillissement de matières plastiques ou encore pour suivre les marqueurs de la réaction de Maillard sur des produits céréaliers ;
• L’infrarouge est utilisée pour caractériser la maturité des vins, pour évaluer la typicité des fromages selon leur origine, pour évaluer la transition lipidique dans des membranes cellulaires, pour réaliser la caractérisation biochimique de cellules bactériennes, etc. ;
• L’absorption atomique est utilisée pour doser les métaux toxiques dans des plantes et le sol, pour doser le calcium, le sodium et le potassium dans des produits laitiers, pour doser le cuivre dans des confitures, etc.

Enfin, le laboratoire est doté d’un colorimètre permettant de caractériser avec précision la couleur des matrices étudiées.

4)    La zone de Biochimie

Cette zone est dotée d’un parc de 10 équipements permettant de mettre en place :

• Des méthodes spécifiques d’extraction et de préparation d’échantillons : deux dispositifs ASE (Accelerated Solvent Extraction), un évaporateur rotatif multipostes, deux grandes centrifugeuses dont une à évaporation sous vide, un dispositif SPE (extraction en phase solide), un bain à sec ;
• Des méthodes de dosages pour des applications spécifiques :

• Un titrateur automatique utilisé pour l’évaluation des indices de peroxyde des huiles et pour la détermination de la quantité d’eau par la méthode Karl Fischer ;
• Un analyseur élémentaire d’azote (méthode Dumas) pour le dosage des protéines ;
• Un dispositif avec sonde pour mesurer la pression partielle en oxygène.

Enfin, trois laboratoires sont dédiés exclusivement à la préparation des échantillons à destination des laboratoires d’analyse de chromatographie en phase gazeuse, de chromatographie en phase liquide et de spectroscopie. Ces trois locaux sont dotés de nombreux équipements classiques : étuves, enceinte climatique, centrifugeuses, évaporateurs rotatifs, bains-marie, pH-mètres, etc.

•  _{A) Chromatographe en Phase Gazeuse couplé à un Spectromètre de Masse (GC-MS) avec une extraction des échantillons en Dynamic HeadSpace et une Unité de Thermo Désorption (DHS-TDU) – Fournisseur : RIC}
• _{B) Chromatographe en Phase Liquide Ultra Haute Pression (UHPLC) couplé à un Spectromètre de Masse haute résolution en tandem (MS-Qtof) – Fournisseur : Waters}
• _{C) Microscope imageur Infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) – Fournisseur : Thermo Scientific}
• _{D) Analyseur d’azote et de protéines fonctionnant selon la méthode Dumas – Fournisseur : Elementar}