Conception et développement d'un microcalorimètre pour l'étude de l'oxydation d'une huile végétale

par Carolina Garcia Darras

Thèse de doctorat en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Maud Cansell.

Le jury était composé de Christophe Pradere, Jean Toutain, Fernando Leal-Calderon, Juan Rojas.

Les rapporteurs étaient Olivier Fudym, Jacques Mercadier.


  • Résumé

    L’oxydation des lipides est un phénomène complexe qui génère de nombreux produits qu’il est nécessaire de caractériser de manière précise afin de prévenir leur apparition. Parmi les méthodes pour analyser les produits d’oxydation, l’analyse thermique différentielle, basée sur la mesure différentielle du flux de chaleur dissipé au cours des réactions d’oxydation, est intéressante car elle n’utilise pas de solvant organique. De plus, elle peut être corrélée à l’apparition de produits primaires ou secondaires d’oxydation. Dans ce contexte, nous avons conçu et développé un microcalorimètre basé sur le principe de l’analyse thermique différentielle mais plus adaptable dans la mesure où il permet l’analyse de plusieurs échantillons simultanément dans des coupelles d’analyse de dimensions variables (variation du rapport surface/volume en relation avec les phénomène de diffusion de l’oxygène). Pour le développement du microcalorimètre, les thermopiles sont utilisées dans la configuration adiabatique. Le système de mesure des flux est stable et possède une sensibilité élevée. La validation de la méthode est réalisée par effet Joule et par comparaison des points de fusion de paraffines en calorimétrie différentielle classique. La modélisation des réactions d’oxydation est réalisée afin de mettre en évidence l’influence de l’oxygène sur les cinétiques. Pour une huile riche en acides gras polyinsaturés (huile de cameline), l’enthalpie de la réaction d’oxydation (en début de cinétique) obtenue en condition isotherme (100°C) est corrélée avec la mesure des diènes conjugués (produits primaires d’oxydation). Dans l’ensemble, le microcalorimètre développé est suffisamment sensible et fiable pour mesurer les enthalpies de réactions d’oxydation des lipides des huiles alimentaires.

  • Titre traduit

    Conception and development of a calorimetric thermal analysis device for the study of vegetal oil oxidation


  • Résumé

    Lipid oxidation results of many reactions generating numerous oxidation products that are worth characterizing in fats and oils. Among the analysis methods available, differential scanning calorimetry, based on the differential measurement of heat flux dissipated during the oxidation reactions, is convenient because it avoids the use of organic solvents. In this context, we have conceived and developed a microcalorimeter that allows the analysis of up to 5 samples simultaneously, in containers of variable sizes (allowing to vary the surface/volume ratio). For the conception of the microcalorimeter, the thermopiles are used in adiabatic configuration. The system is very stable and allowed flux measurement with a high sensitivity. The validation of the method is performed by Joule effect and by comparison of melting points of paraffins with classical differential scanning calorimetry. The modelization of the oxidation reaction is performed to point out the influence of oxygen on the kinetics. For a polyunsaturated oil (cameline oil), the enthalpy values obtained, at the beginning of the oxidation process, under isothermal condition (100°C) are correlated with the diene conjugated hydroperoxide amount. On the whole, the developed device provided an adaptable, sensitive, solvent-free and low cost method for the measurement of lipid oxidation, particularly suitable for the fast screening of a large set of samples.


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