Caractérisation par GC/MS de substances naturelles organiques dans des échantillons prélevés sur un écorché du musée de l’Homme

Lors de la restauration d’un écorché conservé au musée de l’Homme, des micro-prélèvements ont été effectués sur des parties endommagées pour tenter d’identifier les substances naturelles organiques utilisées par l’auteur afin de réaliser sa préparation anatomique. Les analyses effectuées par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse ont permis d’obtenir des informations utiles à la fois pour la restauration de l’objet et pour la connaissance du procédé utilisé par l’anatomiste.In the course of the restoration of a flayed man now in the Musée de l’Homme, Paris, micro-samples were taken from the damaged parts in an attempt to identify the natural organic substances employed in his anatomical preparation. The analyses carried out using gas chromatography, combined with mass spectrometry, enabled us to obtain information that proved helpful both for the restoration of the object and broadening our knowledge of the process used by the anatomist

Caractérisation physico-chimique de laques de Mongolie du Ier siècle ap. J.-C.

Cette étude a porté sur des écailles de laque trouvées lors de la fouille d'une nécropole du début de notre ère en Mongolie. L'objectif était de vérifier qu'il s'agissait de laque végétale (obtenue par polymérisation de la résine de l'arbre Rhus vernicifera), de caractériser et de comparer les différents fragments. L'examen au microscope électronique à balayage a révélé qu'ils comportaient pour la plupart au moins 2 couches et que l'on pouvait différencier les deux faces : celle contre le support, d'aspect granuleux et celle visible, d'aspect lisse. La fluorescence X et la diffraction X ont permis de montrer que le pigment rouge utilisé pour colorer certains échantillons était du cinabre, HgS. Des spectres infrarouges des échantillons anciens et de laque végétale moderne, issue de Rhus vernicifera ont été réalisés. Ils présentent la même allure générale et sont en accord avec des spectres de la littérature. La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse a été utilisée après deux méthodes de préparation de l'échantillon. La méthanolyse acide suivie d'une silylation permet de caractériser la partie polysaccharidique dans tous les échantillons et la partie catéchols dans les laques modernes non polymérisées. La pyrolyse permet d'observer des marqueurs spécifiques des polymères obtenus à partir des catéchols, aussi bien dans les échantillons modernes que dans les échantillons archéologiques. Tous les résultats issus de ces premières analyses tendent à montrer qu'il s'agit bien de laque végétale, fabriquée à partir de résine de Rhus vernicifera, dont certains échantillons sont teintés en rouge avec du cinabre.The paper deals with the study of flakes of lacquer found during the excavation of a necropolis from the beginning of our era in Mongolia. Our purpose was to check if these flakes were actually made of lacquer (obtained by polymerisation of a vegetal resin extracted from the tree Rhus vernicifera) to characterize them and to compare the different fragments. The observation with a scanning electron microscope revealed that most of them were made of at least two coats and that both sides could be distinguished : the side against the support being grainy and the visible one smooth. Fluorescence X and diffraction X made it possible to know the nature of the red pigment used to colour certain lacquers, namely cinnabar, HgS. Infrared spectra of the ancient samples and of modem vegetal lacquer, made from the resin of Rhus vernicifera were run. They look the same and agree with those presented in the literature. Gas chromatography-mass spectrometry was used after two different methods of sample preparation. Acid methanolysis and silylation made it possible to characterize the polysaccharide part in all the samples and the catechol part in modern, non-polymerised, lacquers. Pyrolysis allowed us to observe specific markers of polymers obtained from catechols, as well in the modern samples as in the archaeological ones. All these results seem to prove that archaeological samples are really vegetal lacquers, made from resin of Rhus vernicifera, some of them being tinted in red with cinnabar

Mise au point d'une démarche analytique de caractérisation de mélanges naturels complexes à l'aide de méthodes chromatographiques sélectives et complémentaires (application à l'analyse des colorants anthraquinoniques présents sur les objets du patrimoine)

Le travail présenté constitue une contribution méthodologique dans la séparation des anthraquinoïdes par chromatographie en phase liquide à haute performance à polarité inversée de phases. Cette amélioration a pour but ultime une meilleure détectabilité et caractérisation des composés constituant les colorants anthraquinoniques présents dans les objets du patrimoine culturel.Une série de 40 composés témoins, représentant un large éventail des structures possibles d anthraquinoïdes a été utilisée pour la modélisation du comportement chromatographique de cette famille de composés.La première partie de cette recherche présente une étude comparative des performances des phases stationnaires greffées alkyle (C18). Ces performances sont décrites par le nombre de paires critiques ainsi que la symétrie de pics. Tenant compte de la dispersion des symétries de pic des différents composés sur différentes phases stationnaires nous avons proposé un nouvel indice global, le paramètre de symétrie d(TF;1) qui nous a permis de classer la totalité de phases selon leurs performances, et trouver celles se montrant les plus satisfaisantes.Face à des faibles différences de sélectivités des phases greffées octadécyle. Nous avons décidé de mettre en jeu d autres mécanismes de rétention des anthraquinoïdes offerts par les phases fonctionnalisées.Le potentiel séparatif de phases fonctionnalisées a été évalué comme pour les précédentes et les phases les plus performantes ont été désignées.La comparaison globale des différentes phases stationnaires, aussi bien celles greffées octadécyle que celles fonctionnalisées, a été faite avec le coefficient de pertinence de colonnes (CSc), paramètre permettant d englober le nombre de paires critiques et la symétrie de pics d une manière univoque. Les diagrammes obtenus par projection des points correspondant aux coordonnées : coefficient de symétrie (Sc) et coefficient de paires critiques (CPc) ont permis de choisir les phases aux propriétés désirées.Les différences de sélectivités des phases stationnaires étudiées, nous ont conduit à examiner leur orthogonalité en vue de la construction de systèmes séparatifs bi-dimensionnels. En se basant sur le critère de la qualité de séparation, nous avons employé une méthode de calcul de distances minimales et les moyennes arithmétique et harmonique de ces distances permettant de décrire l étendue et l homogénéité de la dispersion des pics sur une surface 2D. Cette méthode à été comparée avec les méthodes, classiques ou récentes, d évaluation de la dispersion. Cette nouvelle approche a démontré son applicabilité à l évaluation de pouvoir séparatif des systèmes 2D.Le travail expérimental mené principalement sur les standards est enrichi par quelques applications concrètes aux échantillons de colorants trouves dans des textiles historiques.Les résultats de cette recherche sont directement transférables dans des laboratoires impliqués dans l analyse des anthraquinoïdes dans le but de l identification des sources des colorants utilisées dans les objets du patrimoine culturel, mais aussi dans la caractérisation de ces composés dans le cadre de la recherche phytochimique, phytopharmacologique et autres.This work contributes to the improvement in the separation of anthraquinoids by reversed phase high performance chromatography, the final target being setting down the detection limits and improving the characterisation of separated components of anthraquinoid dyes from the cultural heritage artefacts.A series of 40 standards representing large range of existing anthrquinoid structures was used for the modelling of chromatographic behaviour of that family of compounds.First part of that research show the comparative study of the performances of alkyl (C18) bonded stationary phases. These performances are expressed by number of critical pairs as well as by symmetry of peaks. Considering the dispersion of values of symmetry of various peaks on different stationary phases, we introduced a novel symmetry parameter d(TF;1), which allowed to range all stationary phases according to their global symmetry and to determine the most satisfactory ones.The selectivity of octadecyl bonded phases was little different each other, so it was decided to test the functionalised phases which could offer complementary retention mechanisms in the separation of anthraquinoid dyes in reversed phase systems.The separation efficiency of these phases was evaluated as before, and the most efficient phases were selected.The general comparison of all studied stationary phases, bonded with octadecyl and functionalised, was done with the column suitability coefficient (CSc), an univocal ranking parameter containing both descriptors: number of critical pairs and peaks symmetry. The diagrams obtained by projection of co-ordinates corresponding to the critical pairs coefficient (CPc) and symmetry coefficient (Sc) gives a choice of particular properties of phases.The different selectivity of several studied phases driven us to check out their orthogonality in the aim to built bi-dimensional separation systems. Using the separation efficiency criterion, we employed a minimal distances computation method as well as the arithmetic and harmonic means describing the extension and homogeneity of dispersion of peaks on 2D separation surface. This approach was compared with several other classical or recent methods of the evaluation of peak dispersion. It was demonstrated that our method is particularly useful in the comparison of separation power of 2D systems.The experimental work, mainly done with standards of anthraquinone derivatives, was illustrated by some applications to the real samples of dyestuffs found in historical textiles.The results of this research are directly transferable to the application laboratories involved in the analysis of anthraquinoids for the identification of sources of dyestuffs presents in cultural heritage artefacts, but also for their characterisation in phytochemistry, phytopharmacology and other research.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Mise au point de méthodes analytiques pour la caractérisation de la matière organique constituante d'objets du patrimoine culturel

Ce travail de thèse a consisté à mettre au point une méthodologie permettant de caractériser les substances naturelles organiques présentes dans les objets du patrimoine culturel, à l aide du couplage CPG/SM, bien adapté à l analyse de mélanges complexes disponibles en faibles quantités. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la caractérisation des gommes, gommes-résines, résines, huiles, graisses et cires, et des polyphénols (laques asiatiques). Ces substances renferment des composés présentant des caractéristiques physico-chimiques très différentes et nous avons évalué l intérêt de plusieurs techniques de préparation de l échantillon pour les mettre en évidence : la SPME pour les composés volatils, la dérivation (méthylation ou silylation) pour les composés semi-volatils et des méthodes de dépolymérisation ou de coupure comme la méthanolyse (acide ou basique) et la pyrolyse pour les polysaccharides, les polyphénols et les triglycérides. Pour certaines classes de composés importants comme les acides gras insaturés, des réactions de dérivation spécifiques (DMOX) ont également été utilisées afin d obtenir des spectres de masse IE permettant de différencier les isomères de position. Dans chaque cas de figure, les méthodes de séparation chromatographique ont été optimisées pour obtenir le maximum d informations. Les différentes méthodes ont d abord été mises au point à l aide de substances naturelles de référence représentatives. Elles ont ensuite été appliquées à l analyse de prélèvements provenant de trois types d objets : les écorchés de Fragonard, des polychromies portugaises du XVIIème siècle, des objets laqués d extrême orient anciens ou modernes.The aim of this thesis was to develop an analytical procedure for the characterization of organic materials present in objects from the Cultural Heritage. Gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS), well adapted to the analysis of complex mixtures available in small amounts, is the appropriate technique for this purpose. The work was focused on the characterization of gums, gum-resins, resins, oils, fats, wax and polyphenols (coming from oriental lacquers). Theses substances contain compounds with very different physicochemical properties which require different sample preparation strategies: SPME to extract volatile analytes, derivatisation (methylation or silylation) to improve the detection of semi-volatile compounds and depolymerisation or cutting methods like methanolysis (acidic or basic) and pyrolysis to analyse polysaccharides, polyphenols and triglycerides. For some classes of important compounds like unsaturated fatty acid, specific derivatives (DMOX) were prepared in order to obtain characteristic EI mass spectra and differentiate the positional isomers. In each case, the chromatographic separation method was optimised in order to obtain maximum information. The different methods have first been developed with representative natural reference substances. They were then applied to the analysis of samples coming from anatomical models of Fragonard, Portuguese polychrome sculptures of the 17th century and ancient or modern oriental lacquer objects.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Post-column addition as a method of controlling triacylglycerol response coefficient of an evaporative light scattering detector in liquid chromatography–evaporative light-scattering detection

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Développement de méthodes LC-MS pour l'identification des triglycérides dans les huiles de graines de résineux

Cette thèse a consisté à développer une nouvelle stratégie analytique en utilisant le couplage chromatographie liquide - spectrométrie de masse (LC-MSn) afin d identifier dans les huiles et corps gras, les triglycérides (TAGs) et leur régio-spécificité. Cette méthodologie analytique générale a été appliquée à 8 huiles de graine de résineux en particulier, à l huile de pignon de Pinus Koraiensis car ses TAGs sont constitués d acides gras, possédant une double liaison en position 5, non-méthylène alternée, susceptibles de jouer un rôle anti-cholestérol chez l homme.La thèse se décompose en quatre chapitres: les deux premiers, bibliographiques, traitent respectivement de la taxonomie des 8 résineux étudiés, de la composition en acide gras (AG) de leur graine et des techniques analytiques déjà décrites pour caractériser les TAGs. Le troisième chapitre, expérimental, est dédié au développement de nouvelles stratégies analytiques NARP-LC-MSn mises en place pour identifier les TAGs présents dans les huiles et plus particulièrement à l huile de pignon de Pinus Koraiensis. Grâce à l ajout post colonne de sel d argent, il a été possible de déterminer de manière non ambigüe la structure de tous les TAGs d un lipide, même ceux présents en faible quantité, par Ag+-NARP-LC-MS mais aussi de déterminer la structure de chaque AG constitutif d un TAG par fragmentation de l adduit moléculaire par Ag+-NARP-LC-MS2. Le problème de la distinction des TAGs ayant la même masse moléculaire, les mêmes longueurs de chaine mais des positions de double liaisons différentes, a été résolu en développant une méthode d identification des TAGs à partir des lois de rétention chromatographiques qui relient linéairement le logarithme du facteur de rétention de chaque TAG soit au nombre total de carbone soit au nombre total de double liaisons. Cette étude a permis d identifier 22 nouveaux TAGs parmi un nombre total de 58 TAGs caractérisés. Elle a amené la preuve que le résidu AG saturé à 17 atomes de carbone est ramifié et non linéaire. Elle a mis en évidence la présence de trois AGs constitutifs qui n ont jamais été décrit: 19:1, 19:2 et 24:0 dans l huile de pignon de Pinus Koraiensis. Le quatrième chapitre porte sur le développement de trois méthodes de détermination de la régiospécificité des TAGs, grâce à la seule SM: (1) une méthode Ag+-NARP-LC-ESI-MS2 utilisant les rapports des ions diglycériques des TAGs. Il en ressort que cette méthode n est pas assez fiable pour déterminer la structure des TAGs. (2) la seconde méthode fait appel à des expériences MS4/ MS5 sur les adduits argent des TAGs. Elle s avère pertinente à condition d avoir à disposition les couples de TAGs standards. (3) enfin une troisième méthode, utilisant la MS2, s appuie sur le principe de la méthode de dissociation compétitive d une paire [TAGref Li -TAG]+. En utilisant la méthode des ajouts dosés il est montré qu elle ne nécessite que de la disponibilité d un seul des deux TAGs stéréoisomères comme standard.Ces méthodes originales ont permis, malgré leurs limites respectives de caractériser la régiospécificité d un certain nombre de TAGs présents dans l huile de graine de Pinus Koraiensis.This thesis consisted of developing a new analytical strategy using liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MSn) to identify in oils and fats, triglycerides (TAGs) and their regio-specificity. The general analytical methodology was applied to 8 conifers seed oils, in particular, the seed oil of Pinus koraiensis. These conifer seed oils differ from common edible vegetable oils by having a series of unusual polyunsaturated fatty acids (UPIFA) with a polymethylene-interrupted (PMI) double bond system and a double bond at the 5 position which may have anti-cholesterol properties. This thesis is composed of four chapters: the two first chapters, literature review, are devoted respectively to TAGs of the 8 resinous seed oils studied and analytical techniques already used. The third chapter is dedicated to the development of a new analytical strategy combining HPLC with mass spectrometry method to identify TAGs in Pinus Koraiensis seed oil. Thanks to post column addition of silver salt, it was possible to determine the TAGs present by Ag+-NARP-LC-MS and also the fatty acids composition of the TAGs by Ag+-NARP-LC-MS2. Concerning the distinction between TAGs with the same mass, same chain length but differing positions of double bond on fatty acid chain, it was determined by chromatographic retention rules which link linearly the logarithm of retention factor of each TAG to the total carbon number or the total number of double bonds. This study has identified 22 new TAGs from a total of 58 TAGs characterized. It confirmed the knowledge that the saturated fatty acid with 17 carbon atoms is branched, not linear. It highlighted the presence of three constituent fatty acids that have never been described: 19:1, 19:2 and 24:0 in the seed oil of Pinus koraiensis. The last experimental part is devoted to the regiospecificity determination of TAGs. Three methodologies were developed. The first one used the ratios of diacylglycerol ions of TAGs but was not reliable enough. The second method used the LC-MS4 experiments (It is relevant if they have available couples of TAG standards). Finally, a third method, using MS2, based on the principle of the method of competitive dissociation of a pair [TAGref - Li-TAG] +. Using the method of standard additions it has been shown that it requires the availability of one of the two stereoisomers TAGs as a standard.These methods provide a significantly different approach to regioisomer characterization of TAGs and overcome most of the shortcomings of existing methodologies.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude de matériaux d'inclusion prélevés sur des dalles épigraphiques dans trois églises de la région parisienne.

Four samples of black inclusion materials were taken from epigraphs dating from different periods (between the Middle Ages and the 18th century) in three churches near Paris. They have been analysed by gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS) after acidic methanolysis and trimethylsilylation. All the samples contain a softwood tar made by destructively distilling softwood. They differ from each other by the presence of additional substances like fatty matter or beeswax. These experimental results are important for the restoration of the epigraphs but also for the knowledge of the technological evolution.Quatre échantillons de matériaux d'inclusion, de couleur noire, ont été prélevés sur des dalles épigraphiques datées de différentes époques (entre l'époque médiévale et le XVIII*11" siècle), dans trois églises de la région parisienne. Leur analyse par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG-SM), après méthanolyse acide et silylation, a permis d'établir des analogies entre ces quatre prélèvements : tous contiennent de la poix obtenue par chauffage direct, plus ou moins important, d'un bois de conifère. Par contre, cette poix est soit pratiquement seule, soit additionnée d'un corps gras (huile ou graisse) ou d'une cire d'abeille. Ces résultats expérimentaux sont importants en vue de la restauration des dalles épigraphiques mais également pour la connaissance de l'histoire des techniques.Bleton Jean, Tchapla Alain, De Bazelaire Hugues. Contribution à l'étude de matériaux d'inclusion prélevés sur des dalles épigraphiques dans trois églises de la région parisienne.. In: Revue d'Archéométrie, n°25, 2001. pp. 217-224

Etude de la biodiversité des graines de quelques cucurbitacées d'Afrique sub-saharienne (mise au point d'une méthode de caractérisation de la fraction saponifiable)

Ce travail a consisté à évaluer l intérêt de consommer des huiles de graines de cucurbitacées au Congo. Le mémoire commence par une revue bibliographique des cucurbitacées, de la situation alimentaire et nutritionnelle en Afrique et des caractéristiques chimiques et biologiques de leurs graines. Une enquête de consommation alimentaire a permis d identifier deux bassins de production de courge au Congo : la région du Pool et les trois régions réunies : Niari-Bouenza-Lékoumou. Cinq genres et espèces de cucurbitacées couramment consommées à Brazzaville ont été identifiés : Citrullus lanatus, Lagenaria siceraria, Cucurbita pepo, Cucurbita moschata et Ntsouéké, les deux premiers étant les plus appréciés.L analyse quantitative des acides gras a été réalisée par chromatographie en phase gazeuse. Les graines sont majoritaires en acides gras insaturés, l acide linoléique étant le plus abondant, suivi de l acide oléique, les taux d acides palmitique et stéarique sont voisins, le taux d acide linolénique est faible.L analyse des triacylglycérols a nécessité l utilisation de la chromatographie en phase liquide couplée au détecteur évaporatif à diffusion de lumière (DEDL).Dix-huit triacylglycérols ont été mis en évidence. Une nouvelle méthode d analyse quantitative n utilisant pas de témoin pur a été mise au point.Les traitements statistiques (analyses factorielle discriminante, en composantes principales et en classification ascendante hiérarchique) ont permis de classer les huiles en deux groupes dont un à fortes teneurs en acide linoléique (Lagenaria siceraria, Citrullus lanatus et Cucurbita pepo) très intéressant du point de vue nutritionnel.The purpose of this thesis was to determine the beneficial effects of cucurbitacee seed oils consumption in Congo.The first section is a bibliographical part which includes biological description of African cucurbitacee, overview of their nutritional and diet situation in Africa, as well as the chemical and biochemical characteristics of their seeds.The results of a diet inquiry are reported. Two production areas of Congo pumpkin seeds were localized: Pool area and grouped together Niari-Bouenza-Lékoumou area. Five types and species usually eaten in Brazzaville were identified: Citrullus lanatus, Lagenaria siceraria, Cucurbita pepo, Cucurbita moschata and Ntsouéké. Citrullus lanatus and Lagenaria siceraria are the most sold and delighted.The second part consists in chemical characterization. Fatty acids quantitative analysis was led using gas chromatography. Unsaturated fatty acids are major components of these seeds. (linoleic > oleic > palmitic ~ stearic >> linolenic acid).Triacylglycerols analysis was performed using reversed phase liquid chromatography coupled with evaporative light scattering detector. Eighteen triacylglycerols were assessed using an original quantitative method. It needs no standard, and was developed to this end.Statistics (discriminant factorial analysis, component principal analysis and hierarchical ascendant classification) led to differentiate two groups of oils. Considering their nutritional properties, one of them is very interesting, because of its high content in linoleic acid (Lagenaria siceraria, Citrullus lanatus and Cucurbita pepo).ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Microwave preparation, cahracterization, and evaluation of a new polar-embedded aromatic core shell stationary phase for high-performance liquid chromatography

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Method development for a quantitative analysis performed without any standard using an evaporative light-scattering detector

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