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"Buvez du jus d'orange, c'est bon pour vous car il contient de la vitamine C !" La plupart des gens ont probablement entendu cette phrase ou un ordre similaire dans leur enfance. La vitamine C, également connue sous le nom d'acide ascorbique ou d'acide L-ascorbique, est un nutriment essentiel que l'homme ne peut pas produire lui-même. Nous dépendons de sources extérieures, comme les fruits et légumes frais, pour l'obtenir. La vitamine C ayant des propriétés antioxydantes, elle est aussi souvent utilisée comme conservateur alimentaire. Cet article de blog traite de l'histoire de la vitamine C et des différentes méthodes analytiques utilisées pour déterminer la vitamine C dans divers produits.
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L'histoire de la vitamine C est bien liée à la redoutable maladie du scorbut, qui était autrefois la principale cause de décès chez les marins. Vasco de Gama avait déjà remarqué les effets curatifs des agrumes et les autorités recommandaient l'utilisation de jus de citron ou d'autres aliments d'origine végétale pour prévenir le scorbut.
Toutefois, en 1747, le médecin de la marine britannique James Lind a confirmé, lors d'une expérience contrôlée, que les agrumes pouvaient prévenir le scorbut. Lors de l'expérience, Lind a regroupé douze marins présentant une gravité similaire de scorbut en paires et a traité chaque paire différemment. Pendant deux semaines, les participants à l'étude ont reçu soit du cidre, de l'élixir de vitriol (un mélange d'acide sulfurique et d'alcool), du vinaigre, de l'eau de mer, une pâte à base d'ail, de graines de moutarde et d'autres épices, ainsi qu'un verre d'eau d'orge, soit deux oranges et un citron. Seule la paire ayant reçu des oranges et des citrons a été guérie [1]. C'est pourquoi la marine britannique a ordonné à tous ses navires de transporter en permanence du jus de citron européen. Ce que Lind ne savait pas, c'est que les propriétés médicinales de l'agrume étaient dues à sa forte teneur en vitamine C.
Au cours des siècles suivants, les aliments connus pour prévenir le scorbut ont été appelés antiscorbutiques, d'après le mot latin médiéval pour scorbut : "scorbutus". Outre les agrumes, ces aliments comprenaient par exemple la choucroute, utilisée par James Cook lors de son long voyage vers Hawaï.
En 1912, Casimir Funk a introduit le concept de vitamines en tant que composants alimentaires essentiels. Le soi-disant facteur anti-scorbutique a rapidement été considéré comme le "C soluble dans l'eau". La vitamine C a été isolée pour la première fois en 1928 à partir de glandes surrénales animales par le scientifique hongrois Albert Szent-Györgyi. Il a nommé cette substance acide hexuronique et l'a soupçonnée d'être le facteur anti-scorbutique qui prévient le scorbut.
C'est en 1932 que Szent-Györgyi et Joseph Svirbely ont conclu que l'acide hexuronique était bien de la vitamine C. La même chose avait été confirmée quelques semaines plus tôt par Charles G. King aux Etats-Unis. Il est fort probable que Svirbely ait envoyé une lettre à son ancien mentor, King, pour lui annoncer sa découverte. Les années qui suivirent furent marquées par un âpre conflit de priorité [2].
Walter N. Haworth a identifié la structure chimique de la vitamine C en 1933. Szent-Györgyi et lui ont proposé de nommer l'acide L-hexuronique acide a-scorbutique ("a" signifiant non en latin et "scorbutus" se référant au scorbut) en raison de sa fonction antiscorbutique. C'est en partie pour cette découverte qu'Albert Szent-Györgyi et Walter Norman Haworth ont reçu respectivement les prix Nobel de physiologie et médecine et de chimie en 1937.
Utilisation actuelle de la vitamine C
Aujourd'hui, l'apport nécessaire en vitamine C est généralement couvert par les fruits et légumes frais que nous consommons. En outre, la vitamine C est disponible sous forme de complément alimentaire et de médicament bon marché en vente libre. Elle est également utilisée comme conservateur alimentaire dans des produits tels que le pain, les confitures, le vin ou même les viandes, car ses propriétés antioxydantes empêchent la détérioration des aliments. La vitamine C est désignée par les nombres E E300-E305 pour l'acide lui-même, ainsi que pour différents sels d'ascorbate et esters.
Les sels d'ascorbate sont également utilisés dans les cosmétiques et les produits de soins personnels, où ils agissent comme antioxydants et ralentissent la dégradation du produit. L'acide ascorbique est également utilisé dans la production de photos, la purification de l'eau, la fabrication de plastiques et la microscopie à fluorescence. [3].
Pour garantir la qualité des produits pharmaceutiques et se conformer aux lois sur l'étiquetage des aliments, il est nécessaire de déterminer la teneur en vitamine C des aliments et des produits pharmaceutiques. La section suivante présente les différentes méthodes de détermination de la vitamine C dans diverses matrices.
Analyse de la vitamine C par titrage
La vitamine C est souvent analysée par titrage, le 2,6-dichlorophénolindophénol (DCPIP) ou l'iode étant couramment utilisés comme réactifs de titrage. Ces deux réactifs subissent une réaction d'oxydoréduction avec l'acide ascorbique. L'acide ascorbique (C6H8O6) est oxydé en acide déhydroascorbique (C6H6O6), tandis que le DCPIP ou l'iode sont réduits en DCPIPH2 ou en iodure, respectivement. La figure 1 présente l'équation de réaction pour le titrage de l'acide ascorbique avec le DCPIP.
Pour les jus de fruits sans pulpe, la détermination peut être effectuée directement sans préparation de l'échantillon. Pour les jus avec pulpe, les aliments solides et les autres produits à base de fruits et de légumes, l'acide ascorbique doit d'abord être extrait.
Pour éviter l'oxydation de l'acide ascorbique avant le titrage, de l'acide métaphosphorique est souvent ajouté à l'échantillon. Le point final du titrage peut être déterminé soit par photométrie, soit par bivoltamétrie.
Le titrage photométrique avec le DCPIP tire parti du fait que le DCPIP est rose saumon, alors que le DCPIPH2 est incolore. Le titrage à l'iode utilise l'amidon comme indicateur, qui devient bleu-noir avec un excès d'iode. Lors de l'utilisation d'un capteur photométrique comme le Optrode, le point final peut être déterminé de manière fiable pour les deux réactifs de titrage.
La figure 2 montre un exemple de courbe de titrage de l'acide ascorbique dans le jus d'orange sanguine avec le DCPIP.
Dans le cas du titrage bivoltamétrique, un courant est appliqué entre deux électrodes polarisables dans le récipient de titrage, et le potentiel résultant est mesuré. Lorsque l'acide ascorbique de l'échantillon est complètement oxydé, le potentiel chute brusquement, indiquant le point final du titrage. Le tableau 1 ci-dessous énumère les documents d'application disponibles pour différents types d'échantillons.
Tableau 1. Documents d'application disponibles pour l'analyse de l'acide ascorbique par titrage dans différents types d'échantillons à l'aide de divers réactifs de titrage.
| Échantillon | Standard | Titrant | Application document |
|---|---|---|---|
| Jus et préparations vitaminées | AOAC 967.21 | DCPIP | |
| Produits à base de fruits et légumes | ISO 6557-2 | DCPIP | |
| Capsules, comprimés et solutions orales de vitamines et de multivitamines | USP<580> | DCPIP | |
| Jus et préparations vitaminées | – | Iodine (I2) | AN-T-162 |
| Lait en poudre | – | DCPIP | AN-T-171 |
| Vin | – | Potassium iodate (KIO3) | AB-225 |
Détermination de la vitamine C par polarographie
La vitamine C peut également être analysée avec une grande sensibilité par polarographie. La polarographie est un type de voltampérométrie qui utilise une électrode de travail liquide, telle qu'une électrode à goutte de mercure (DME). Au cours de l'analyse, le courant circulant entre deux électrodes dans la solution de l'échantillon est mesuré lorsque la tension appliquée est progressivement augmentée.
Pendant la mesure polarographique, l'acide ascorbique est oxydé pour former de l'acide déhydroascorbique. Les jus de légumes et de fruits peuvent être analysés directement, tandis que les comprimés et les préparations de vitamines doivent être dilués pour créer une aliquote d'échantillon adaptée à la mesure polarographique. Les aliments et autres échantillons solides nécessitent l'extraction de l'acide ascorbique avant l'analyse.
La teneur en acide ascorbique est déterminée par addition d'étalon, l'échantillon original étant dopé avec une solution étalon d'acide ascorbique. La figure 3 montre un polarogramme et une courbe d'étalonnage pour la détermination de l'acide ascorbique dans le jus d'orange. Le tableau 2 ci-dessous énumère les documents d'application disponibles pour différents types d'échantillons.
Tableau 2. Documents d'application disponibles pour l'analyse de l'acide ascorbique par polarographie.
| Échantillon | Application document |
|---|---|
| Jus de fruits et de légumes | |
| Capsules, comprimés et solutions orales de vitamines | |
| Aliments, stimulants et aliments pour animaux |
Détermination de la vitamine C par chromatographie ionique
La chromatographie ionique (CI) est une autre méthode d'analyse valable pour mesurer l'acide ascorbique dans les échantillons, en particulier lorsque d'autres acides organiques (par exemple, l'acide malique, acétique ou citrique) doivent également être analysés. La vitamine C dans un échantillon est déterminée comme l'anion ascorbate lors de l'utilisation de la CI. La chromatographie d'exclusion ionique (IEC) est utilisée pour séparer l'ascorbate des autres anions des acides faibles, tels que le citrate ou l'acétate.
Les comprimés, les compléments vitaminés et les additifs alimentaires peuvent être analysés directement par IC après dilution. Pour les jus contenant de la pulpe, dialyse en ligne doit être utilisé pour éliminer toutes les particules de l'échantillon. Cette technique de préparation de l'échantillon en ligne est appliquée pour protéger la colonne de séparation et le système CI.
La figure 4 montre un chromatogramme pour l'analyse de l'ascorbate et du malate dans le jus de fruit à l'aide d'un appareil d'analyse de l'ascorbate et du malate Metrosep Organic Acids – 250/7.8 column, détection de la conductivité avec suppression inverse (LiCl), et Metrohm Inline Dialysis pour la préparation de l'échantillon. Le tableau 3 ci-dessous présente les documents d'application disponibles pour les différents types d'échantillons.
Tableau 3. Documents d'application disponibles pour l'analyse de l'acide ascorbique par chromatographie ionique.
| Échantillon | Application document |
|---|---|
| Jus de fruits et de légumes | AN-O-032 |
| Comprimés de vitamines | AN-O-007 |
| Additifs alimentaires | AN-O-024 |
Résumé
L'histoire de la vitamine C est liée à l'époque de la navigation et des découvertes, ainsi qu'à la redoutable maladie du scorbut. La découverte par Lind des bienfaits des agrumes a permis de mettre au point un traitement viable. Les travaux de Szent-Györgyi dans les années 1920 et 1930 ont permis d'identifier l'acide ascorbique comme étant la vitamine C. Aujourd'hui, le scorbut est principalement considéré comme une maladie du passé lointain, car la vitamine C est devenue omniprésente et facilement disponible dans les fruits et légumes frais. Elle est également utilisée comme nutriment pour soutenir notre santé et comme conservateur alimentaire en raison de ses propriétés antioxydantes.
Le titrage, la voltampérométrie et la chromatographie ionique sont trois méthodes efficaces pour l'analyse de la vitamine C dans divers produits alimentaires et pharmaceutiques. Ces techniques permettent d'analyser de nombreux autres analytes présents dans les jus, les aliments ou les échantillons pharmaceutiques. Consultez notre Recherche d'applications pour trouver l'analyse qui convient à vos besoins de laboratoire.
Références
[1] Hughes, R. E. James Lind and the Cure of Scurvy: An Experimental Approach. Med Hist 1975, 19 (4), 342–351.
[2] Albert Szent-Gyorgyi. Profiles in Science. https://profiles.nlm.nih.gov/spotlight/wg (accessed 2023-02-09).
[3] Ascorbic Acid. Chemical Safety Facts. https://www.chemicalsafetyfacts.org/chemicals/ascorbic-acid/ (accessed 2023-03-01).
Vos connaissances à emporter
Bulletin d'application : Détermination de l'acide ascorbique (vitamine C) et de ses composés
Blog : Questions fréquemment posées sur l'analyse des boissons par chromatographie ionique
