TP : Comment extraire et séparer les colorants dans les légumes ?
I. La carotte et des épinards.
En s’aidant des documents fournis en annexe et de vos connaissances de seconde, montrer que la carotte et les épinards ont une espèce colorante en commun.
On représentera sur le compte-rendu le protocole à réaliser, et on présentera clairement les résultats obtenus pour répondre au problème posé.
Annexe 1 : Extraction de substances colorantes
Il s’agit de dissoudre les espèces colorantes dans un solvant approprié. Pour cela, on broie le légume dans un mortier, avec une petite quantité de solvant. La phase liquide contenant les colorants peut ensuite servir pour une chromatographie.
Donnée : les colorants utilisés sont solubles dans l’éthanol.
Annexe
2 : La chromatographie sur couche mince (CCM)
- étape 1 : préparer la cuve de chromatographie
Verser une hauteur d’environ 1 cm d’éluant dans la cuve et la recouvrir d’une boîte de Pétri.
- étape 2 : préparer la plaque de chromatographie
Sur une ligne tracée au crayon à 1,5 cm du bord inférieur de la plaque CCM, réaliser un dépôt pour chaque filtrat. La couleur de chaque tache doit être bien visible : superposer plusieurs dépôts avec le bout coupé d’un cure-dents.
- étape 3 : procéder à l’élution :
Ne pas toucher à la cuve durant cette phase !
Les composés, entraînés par l’éluant, migrent par capillarité vers le haut de la plaque. Lorsque l’éluant est arrivé au ¾ environ de la plaque, la retirer à l’aide d’une pince à épiler pour procéder à la révélation du chromatogramme.
- étape 4 : révélation du chromatogramme
Après avoir évaporé l’éluant (à la main ou avec un sèche-cheveux), entourer les différents taches correspondant chacune à une espèce. Chaque espèce migrera à une hauteur bien précise, différente d’une autre espèce. Ce qui permet d’identifier précisément, par comparaison, des espèces inconnues.
Si les taches sont invisibles à l’œil nu, on peut les révéler à l’aide d’une lampe UV par exemple.
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Matériel :
Paillasse élève :
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Paillasse prof :
II. Activité compléméntaire
La chlorophylle, Isolée en 1816 par Joseph Bienaimé Caventou et Joseph Pelletier, est un pigment situé dans les chloroplastes des cellules végétales et qui intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique.
Il existe plusieurs formes de chlorophylle :
- la « chlorophylle a » est le pigment photosynthétique le plus commun ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres (≈ 2 g/kg de feuilles fraîches).
- la « chlorophylle b » se trouve chez les végétaux supérieurs et les algues vertes à des teneurs moindres (≈ 0.75 g/kg);
- Deux autres variantes, moins communes existent :
- les chlorophylles c (C1, C2) chez les algues brunes ;
- la chlorophylle d chez certaines algues bleues.
Le carotène a été découvert en 1881 par Wachenroder. C'est un pigment de couleur orange. Il est important pour la photosynthèse. Il se présente majoritairement sous les formes α et β-carotène et plus minoritairement sous les formes ε, γ, δ ou ζ-carotène.
Les xanthophylles sont des molécules de couleur jaune dérivées des carotènes, par ajout d'atomes d'oxygène (fonctions alcool, cétone, époxy, …). Elles appartiennent à la famille des caroténoïdes. On les rencontre dans les chloroplastes ou les chromoplastes des cellules végétales, notamment dans les pétales de certaines fleurs de couleur jaune, orange ou rouge, et chez les algues, par exemple les algues brunes où celles-ci masquent la chlorophylle.
Le b-carotène est une espèce chimique contenue dans la carotte.
1. Représentez la formule semi-développée du b-carotène.
- Quel est le nombre de doubles laisons ? Sont-elles conjuguées ?
- La molécule de b-carotène est-elle colorée ?
- Calculer le rapport frontal d’une espèce chimique commune à la carotte et à l’épinard.
Quand l’automne arrive...
À l’automne, les feuilles des arbres perdent leur teinte verte de l’été pour des couleurs allant du jaune au rouge sombre. Ce changement de couleur est du à la dégradation des chlorophylles a et b. Ainsi, sous l’action d’enzymes, la chlorophylle verte va être transformée en des molécules tout d’abord rouges puis incolores. Les autres pigments de la plante (telles les caroténoïdes) ne seront plus cachés par le vert de la chlorophylle et ce sont eux qui seront responsables des couleurs jaunes que va prendre la feuille. Les réactions de dégradation de la chlorophylle sont :
Verte rouge incolore
5. Comment expliquez-vous la coloration de la chlorophylle a ?
6. Pourquoi la dernière molécule n’est-elle pas colorée ?
Les chlorophylles a et b : ce sont des composés peu polaires, la chlorophylle b présentant un groupe aldéhyde -CHO qui va se lier avec le support. Ce qui explique que les deux chlorophylles puissent être séparées.
7. Comment expliquer la différence de couleur des molécules ?
Annexe 3 : Connaître le principe de la chromatographie sur couche mince (CCM)
• Principe
Le principe de la chromatographie est très simple. Il faut déjà connaître parfaitement son protocole expérimental !
Pour réaliser une chromatographie sur couche mince « CCM », il faut :
– un éluant appelé phase mobile ;
– un support solide appelé phase fixe ;
– des échantillons de référence ;
– les échantillons à analyser ;
– la cuve à chromatographie.
Au cours de la chromatographie, l’éluant migre par capillarité le long de la phase fixe. Plus une espèce chimique est soluble dans l’éluant, plus elle migre rapidement et haut le long de la phase fixe. Inversement, une espèce chimique peu soluble dans l’éluant migrera peu ou pas.
La révélation du chromatogramme permet de faire apparaître les différentes tâches. On peut utiliser la révélation aux vapeurs de diiode, la révélation au permanganate de potassium, ou encore la révélation à l’aide d’une lampe à UV.
Schéma d’un chromatogramme
L’espèce chimique B est peu soluble dans l’éluant, tandis que l’espèce chimique C est très soluble dans l’éluant.
Le rapport frontal, noté Rf, est une grandeur sans unité.
