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

Development of analytical methods for the characterization of organic materials in objects from the cultural heritage

• Auteur / Autrice : Sung Vo Duy
• Direction : Alain Tchapla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Méthanolyse acide

Pyrolyse

Résines

Corps gras

Cires

Laques

Résumé

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.