Vers une méthodologie de la déformulation des mélanges complexes combinant outils analytiques et chimiométriques : apllication aux détergents

Towards a deformulation methodology for complex mixtures combining analytical and chemometric tools : application to detergent products

• Auteur / Autrice : Alexandra Gaubert
• Direction : Hervé Casabianca, Claire Bordes, Arnaud Salvador
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 26/11/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire des Sciences Analytiques. Lsa
• Jury : Président / Présidente : Pierre Lantéri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Casabianca, Claire Bordes, Arnaud Salvador, Ange Bighelli, Douglas N. Rutledge
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Aubry, Serge Rudaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes

Surfactants

Chimiométrie

Détergents

Mots clés libres

Déformulation

Détergents

Tensioactifs

Enzymes

Chimiométrie

Raman

RMN

Isotopie

Deformulation

Detergents

Surfactants

Enzymes

ICA

Raman

NMR

Isotopy

Résumé

Que ce soit à des fins de contrôle qualité ou de veille concurentielle, la déformulation (action d'identifier et de quantifier les constituants d'un produit) représente aujourd'hui un véritable challenge analytique dans de nombreux domaines industriels tels que les cosmétiques, la santé, les matériaux... Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés aux mélanges complexes que sont les produits détergents tels que les lessives qui représentent un marché en constante croissance et en perpétuelle évolution. Dans ce secteur, en effet, les réglementations sont de plus en plus drastiques et les consommateurs plus exigeants ce qui entraine le développement de nouveaux produits plus respectueux de l'environnement et de la santé intégrant des tensioactifs bio-sourcés et des enzymes. Les lessives pouvant contenir jusqu'à 25 composés différents, nous nous sommes focalisés sur l'analyse de leurs composés majoritaires que sont les tensioactifs et les enzymes. Après avoir élaboré une échantillothèque exhaustive de ces produits, la RMN du proton et la spectrométrie Raman ont été utilisées pour identifier et quantifier les tensioactifs et la spectrométrie de masse des rapports isotopiques (IRMS) pour l'évaluation de leur origine bio-sourcée. Les résultats obtenus ont montré l'intérêt du couplage de la spectroscopie Raman avec des méthodes chimiométriques d'extraction du signal comme l'ICA et la MCR-ALS pour identifier et quantifier les tensioactifs. L'IRMS a permis d'identifier les tensioactifs d'origine bio-sourcée ainsi que le type de plantes (C3 ou C4) utilisé comme matière première pour leur synthèse. Les enzymes utilisées dans la formulation d'une lessive commerciale ont pu être identifiées et quantifiées grâce à l'association d'une méthode de précipitation des protéines avec une analyse par LC-MS/MS. Ces développements analytiques contribuent à la mise en place d'une méthodologie de la déformulation des produits détergents

Deformulation of complex mixtures requires analytical methods for compound identification and quantification. It still represents a real analytical challenge in various industrial fields, such as cosmetics, health, food, materials. In this context, we studied complex mixtures such as detergents and especially, laundry detergents, that represent a constantly growing market. Regulations becoming stricter and consumers requiring more eco-friendly products, manufacturers constantly innove detergent formulations by using bio-based surfactants or enzymes. Laundry detergents containing up to 25 compounds, we focused on the analysis of their major components, i.e. surfactants and enzymes. After developing a comprehensive sample library of such raw materials, 1H NMR and Raman spectrometry were used for surfactant identification and quantification while Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) was tested to evaluate their bio-sourced origin. Raman spectrometry combined with chemometric tools such as signal extraction methods was useful for surfactant identification and quantification. Enzymes were identified and quantified using protein precipitation before analyses by LCMS/ MS. All these analytical developments contribute to the establishment of a deformulation strategy for detergent products