2006 GC-MS
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Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation" Promotion 2006 Dubois Lucie - Pourquet Vir gi nie Analyse par Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS) d'huiles essentielles Démarche expérimentale Préparation de l’échantillon d’huiles essentielles : 1 10mL 5mL Hexane Peser environ 30 mg d’huiles essentielles ( ≈ 1 goutte) Solution mère 6 mg/mL Solution diluée 1/10 Gamme d’é talonnage utilisée : à partir d’une solution mère de limonène à 1000μg/ml 200, 300, 400, 500 et 600μg/ml dans l’hexane Paramètres GC -MS : Caractéristiques : Elite 5MS 30mx0.25mmx0.25 μm (95%diméthyl / 5%phénylpolysiloxane) Four Température d’injection 250°C Tempér ature de l’int er fac e 25 0°C Température initiale 70°C Montée en température 20°C/min Température finale 250°C Colonne Gaz vecteur : hélium Débit : 1 ml/min Split : 20 Spectromètre de masse Scan m/z : 30 à 350 Délai d’allumage du filament : 3min Energie de collision : 70 eV Volume d’injection : 1 µL Références bibliographiques Sawamura M., Son U.S., Choi H.S., Kim M.S.L., Phi N.T.L., F ears M. and Kumagai C.: Compositional changes in commercial lemon esse ntial oil for aromatherapy. Journal of Aromtherapy 14, 27-36. (2004) Smith D.C., Forland S., Bachanos E., Matejka M. and Barrett V.: Qualitative Analysis of Citrus Fruit Extracts by GC/MS : An Undergraduate Experiment. Chem. Educator 6, 28-31. (2001) Deng C., Wang A., Shen S., Fu D., Chen J. and Zhang X.: Rapid analysis of essential oil from Fructus Amoni by pressurized hot water extraction followed by solid phase microextraction and gaz chromatography -mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 38, 326-331. (2005) Prix Prix Perkin Perkin-Elmer Elmer GC 11180 euros Turbomass 79778 euros Bibliothèque NIST 2450 euros Informatique 4790 euros 98798 euros Principe du couplage GC Principe du couplage GC-EI EI - -MS MS Objectifs Les huiles essentielles sont très utilisées dans l’industrie des cosmétiques ou de la parfumerie. Deux huiles essentielles issues du citron et de la mandarine sont analysées par GC-MS. - Analyse qualitative des arô mes contenus dans ces huiles - Analyse quantitative par étalonnage extern e de l’arôme prédomina nt dans les agrumes: le limonène Conclusion La méthode développée permet la séparation des arômes avec une bonne résolution et un temps d’analyse court. La bibliothèque NIST fournit une identification aisée et sans ambiguïté des composés. Les résultats obtenus pour le dosage du limonène sont en accord avec les données du fabricant (www.aromazone.com - citron: 69,10% ; mandarine: 88,8%). Ils pourraient être améliorés par l’utilisation d’un étalon interne tels que le myristate de méthyle ou le tridécane. Résultats L’ordre d’élution de composés de structures proches est déterminé par leur différence de température d’ébullition. En effet, la molécule ayant le plus faible point d’ébullition sera éluée en premier et inversement. La séparation de ces composés présente une bonne résolution de part le mode de programmation de température appliqué. Les solutions d’huiles essentielles de citron et mandarine ont été analysées par GC-MS L’analyse quantitative du limonène a été réalisée par étalonnage externe. Anal yse q uali tati ve Anal yse q uant itat ive 0 20 40 60 0 100 200 300 400 500 600 Citron : m = 26,2 mg ⇒ C solution mère = 5,24 mg/mL C limonène calculée = 3,85 ± 0,32 mg/ml 73,4 % de limonène dans l’huile de citron Mandarine : m = 28,6mg ⇒ C solution mère = 5,72mg/mL C limonène calculée = 5,08 ± 0,4 mg/ml 88,8 % de limonène dans l’huile de mandarine Concentration en limonène (µg/ml) A i r e p i c l i m o n è n e ( 1 0 6 u a ) Droite d’étalonnage du Limonène Fragmentation du limonène Figure 2: (A ) Chromatogramme d’huile essentielle de citron, (B) Spectre de masse du limonène limonène γ-terpinène α-pinène β-pinène A B A = 85300 x Climonène R 2 = 0,993 Figure 1: Schéma de montage d’un appareil GC-EI-MS La CPG permet de séparer des mélanges de composés volatiles ou susceptibles d’être vaporisés par suite d’équilibres entre une phase gazeuse mobile et une phase stationnaire. Chromatographie en phase g azeuse:3 parties - L’injec teur : L’échantil lon est introduit avec une microseri ngue, à travers un septum en élastomè re, dans la chambre de v aporisation. L’injecteur a une double fonction : il porte l’échantillon à l’état de vapeur, puis il l’amène dans le flux gazeux en tête de colonne. - La colonne : elle est placée dans une enceinte à tempéra ture régulée. Ell e de présente sous la forme d’un tube de silice, enroulée sur lui-même et de longueur allant de 1 à plus de 60 m. Entraînés par un gaz vecteur inerte, les analytes étudiés sont séparés en fonction de leur capacité d’interaction avec la phase stationnaire. - Le détecteur : il s’agit du module qui va permettre de détecter voire d’identifier les composés en sortie de colonne. Mode de détection : la spectrométrie de masse (3 parties) - Analys eur quadripola ire : L’étude des trajectoire s suivies, dans une enceinte où règne le vide, permet de déterminer le rapport masse sur charge (m/z) de l’ion. En balayant les amplitudes U et V, la trajectoire des ions peut-être stabilisée ou déstabilisée en fonction de leur rapport m/z. Seuls les ions qui ont une trajectoire stable vont pouvoir traverser le quadripôle et arriver au détecteur, les autres étant éjectés. -Chambre d’ionisation : en sortie de colonne, l’intégralité des analytes entrent dans la chambre d’ionisation. Le mode d’ionisation est l’impact électronique (EI) M + e - M +• + 2e - Ces ions formés dans la source sont ensuite accélérés et focalisés par une électrode chargée positivement (le repousseur) vers l’analyseur : le quadripôle. - Détecteur : Le détecteur recueille alors ces ions sépa rés par l’analyseur en fonctio n de leur rapport m/z. Puis un micro-ordinateur va assurer le traitement des données et fournir un spectre de masse. L’EI est un procédé reproductible q ui permet des comparaison s spectrales à l’aide de bibliothèques de spectres (NIST). source électronique SPECTOMETRIE DE MASSE GC SPECTROMETRIE DE MASSE Principe du couplage GC-EI-MS
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7/18/2019 2006 GC-MS
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Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation" Promotion 2006
Dubois Lucie - Pourquet Virginie
Analyse par Chromatographie en phase gazeuse couplée à laspectrométrie de masse (GC/MS) d'huiles essentielles
Démarche expérimentale
Préparation de l’échantillon d’huiles essentielles :
1 10mL 5mL HexanePeser environ 30 mg
d’huiles essentielles (≈ 1 goutte)
Solution mère
6 mg/mLSolution diluée
1/10
Gamme d’étalonnage utilisée : à partir d’une solution mère de limonène à 1000 μg/ml
200, 300, 400, 500 et 600 μg/ml dans l’hexane
Paramètres GC-MS :
Caractéristiques : Elite 5MS 30mx0.25mmx0.25μm (95%diméthyl / 5%phénylpolysiloxane)
Four
Température d’injection 250°C
Température de l’in te rface 250°C
Température initiale 70°C
Montée en température 20°C/min
Température finale 250°C
Colonne
Gaz vecteur : hélium
Débit : 1 ml/min
Split : 20
Spectromètre de masse
Scan m/z : 30 à 350
Délai d’allumage du filament : 3min
Energie de collision : 70 eV
Volume d’injection : 1 µL
Références bibliographiques
Sawamura M., Son U.S., Choi H.S., Kim M.S.L., Phi N.T.L., F ears M. and Kumagai C.: Compositional changes in commercial lemon essential oil for aromatherapy. Journal of Aromtherapy 14, 27-36. (2004)
Smith D.C., Forland S., Bachanos E., Matejka M. and Barrett V.: Q ualitative Analysis of Citrus Fruit Extracts by GC/MS : An Undergraduate Experiment. Chem. Educator 6, 28-31. (2001)
Deng C., Wang A., Shen S., Fu D., Chen J. and Zhang X.: Rapid analysis of essential oil from Fructus Amoni by pressurized hot water extraction followed by solid phase microextraction and gazchromatography-mass spectrometry.Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 38, 326-331. (2005)
PrixPrix PerkinPerkin--Elmer Elmer GC 11180 euros
Turbomass 79778 euros
Bibliothèque NIST 2450 euros
Informatique 4790 euros
98798 euros
Principe du couplage GCPrincipe du couplage GC--EIEI--MSMS
Objectifs
Les huiles essentielles sont très utilisées dans l’industrie des cosmétiques ou de la parfumerie.
Deux huiles essentielles issues du citron et de la mandarine sont analysées par GC-MS.
- Analyse qualitative des arômes contenus dans ces huiles
- Analyse quantitative par étalonnage externe de l’arôme prédominant dans les agrumes: le limonène
Conclusion
La méthode développée permet la séparation des arômes avec une bonne résolution et un temps
d’analyse court. La bibliothèque NIST fournit une identification aisée et sans ambiguïté des composés.
Les résultats obtenus pour le dosage du limonène sont en accord avec les données du fabricant
(www.aromazone.com - citron: 69,10% ; mandarine: 88,8%). Ils pourraient être améliorés par l’utilisation
d’un étalon interne tels que le myristate de méthyle ou le tridécane.
Résultats
L’ordre d’élution de composés de structures proches est déterminé par leur différence de température
d’ébullition. En effet, la molécule ayant le plus faible point d’ébullition sera éluée en premier et
inversement. La séparation de ces composés présente une bonne résolution de part le mode de
programmation de température appliqué.
Les solutions d’huiles essentielles de citron et mandarine ont été analysées par GC-MS
L’analyse quantitative du limonène a été réalisée par étalonnage externe.
Anal yse quali tati ve
Anal yse q uant itat ive
0
20
40
60
0 100 200 300 400 500 600
Citron : m = 26,2 mg ⇒ Csolution mère= 5,24 mg/mL
C limonène calculée= 3,85 ± 0,32 mg/ml
73,4 % de limonène dans l’huile de citron
Mandarine : m = 28,6mg ⇒ Csolution mère= 5,72mg/mL
C limonène calculée= 5,08 ± 0,4 mg/ml
88,8 % de limonène dans l’huile de mandarineConcentration en limonène (µg/ml)
A i r e p i c l i m o n è n e ( 1 0 6 u a )
Droite d’étalonnage du Limonène
Fragmentation du limonène
Figure 2: (A ) Chromatogramme d’huile essentielle de citron, (B) Spectre de masse du limonène
limonène
γ-terpinène
α-pinène
β-pinène
A B
A = 85300 x Climonène
R2 = 0,993
Figure 1: Schéma de montage d’un appareil GC-EI-MS
La CPG permet de séparer des mélanges de composés volatiles ou susceptibles d’être vaporisés par suite
d’équilibres entre une phase gazeuse mobile et une phase stationnaire.
Chromatographie en phase g azeuse: 3 parties
- L’injecteur : L’échantillon est introduit avec une microseringue, à travers un septum en élastomère,
dans la chambre de vaporisation. L’injecteur a une double fonction : il porte l’échantillon à l’état de vapeur,
puis il l’amène dans le flux gazeux en tête de colonne.
- La colonne : elle est placée dans une enceinte à température régulée. Elle de présente sous la forme
d’un tube de silice, enroulée sur lui-même et de longueur allant de 1 à plus de 60 m.
Entraînés par un gaz vecteur inerte, les analytes étudiés sont séparés en fonction de leur capacité
d’interaction avec la phase stationnaire.
- Le détecteur : il s’agit du module qui va permettre de détecter voire d’identifier les composés en
sortie de colonne.
Mode de détection : la spectrométrie de masse (3 parties)
- Analyseur quadripolaire : L’étude des trajectoires suivies, dans une enceinte où règne le vide, permet
de déterminer le rapport masse sur charge (m/z) de l’ion. En balayant les amplitudes U et V, la trajectoire
des ions peut-être stabilisée ou déstabilisée en fonction de leur rapport m/z. Seuls les ions qui ont une
trajectoire stable vont pouvoir traverser le quadripôle et arriver au détecteur, les autres étant éjectés.
-Chambre d’ionisation : en sortie de colonne, l’intégralité des analytes entrent dans la chambre
d’ionisation. Le mode d’ionisation est l’impact électronique (EI)
M + e- M+• + 2e-
Ces ions formés dans la source sont ensuite accélérés et focalisés par une électrode chargée
positivement (le repousseur) vers l’analyseur : le quadripôle.
- Détecteur : Le détecteur recueille alors ces ions séparés par l’analyseur en fonction de leur
rapport m/z. Puis un micro-ordinateur va assurer le traitement des données et fournir un spectre de
masse. L’EI est un procédé reproductible qui permet des comparaisons spectrales à l’aide de
bibliothèques de spectres (NIST).
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SPECTOMETRIE DE MASSE
GC
SPECTROMETRIE DE MASSE
Principe du couplage GC-EI-MS
