L'ABC de la conservation des vitamines

L’ABC de la conservation des vitamines
                                             par

     Anick Julien, 1270 des Sports, St-Félicien, G8K 2V6, hooops7@hotmail.com
   Mélissa Turgeon, 831 Sacré-Cœur, St-Félicien,G8K 1S7, mturgeon28@hotmail.com

RÉSUMÉ : Turgeon, M. et Julien, A. (2002) L’ABC de la conservation des vitamines Expo-
Journal. 8 pages.

Grâce à la technique de chromatographie en phase liquide à haute pression, les auteures
comparent deux méthodes de conservation, soit la déshydratation et la congélation, sur un même
aliment, en tenant compte de son apport vitaminique. Après dix semaines d’expérimentation, il
s’avéra que la congélation est la meilleure technique. Toutefois, ce résultat n’est pas infaillible.
Des suggestions pour améliorer l’expérience ont été apportées dans le but d’optimiser la méthode
expérimentale. Tout cela pour une population en meilleure santé!

  Mots-clés : chimie, vitamines, chromatographie, congélation, déshydratation, piment

SELON LE GUIDE ALIMENTAIRE CANADIEN...

Le groupe des fruits et légumes est celui dont la valeur nutritive est la plus largement reconnue.
De nombreuses études ont démontré que ceux-ci ont des bienfaits sur la santé, mais plus
particulièrement en ce qui attrait à la prévention de certains cancers, à la diminution des risques
de maladies cardio-vasculaires et d’ostéoporose. Sur le plan nutritionnel, les fruits et légumes les
plus avantageux sont le plus souvent verts, orangé ou foncés. En effet, plusieurs éléments
nutritifs essentiels comme les vitamines A, B, C et K s’y retrouvent en bonne quantité. Le
piment rouge en est un bon exemple et est donc le sujet de l’étude. Une de ses principales
caractéristiques nutritionnelles est sa très grande richesse en vitamine C (126mg par 100g), en
vitamine A (3.5mg par 100g) et en vitamines du groupe B (entre 0.2 et 0.7mg par 100g).

Les vitamines sont des nutriments organiques requis en quantité minime dans l’alimentation.
Elles assurent entre autres la croissance, le maintient et la reproduction, mais elles participent
aussi à la division cellulaire, à la vision, à la cicatrisation des plaies et à la coagulation. Elles sont
réparties selon deux grandes catégories : les vitamines hydrosolubles (complexe B, C) et les
vitamines liposolubles (A, D, E, K).

Jouant un rôle vital dans l’organisme et contribuant en grande partie à une alimentation
équilibrée, les vitamines se retrouvent donc à la base de l’expérimentation qui se révèle être la
suite du projet Invincibles, les vitamines ?, réalisé en 1999 par deux étudiantes en chimie. Ainsi,
le but premier de l’étude est-il de comparer deux méthodes de conservation, soit la congélation et
la déshydratation, sur un même piment rouge en tenant compte de son apport en vitamines A, B
et C.
                                    SUIVRE LE FIL DES IDÉES

À l’aide de connaissances générales et après quelques recherches, l’hypothèse suivante a été
émise :

¾ Sur un même piment, la déshydratation détruit plus de vitamines que la congélation.

Par la suite, les sous-hypothèses suivantes s’y sont jointes :

¾ Un piment frais contient plus de vitamines qu’un piment déshydraté.

¾ Un piment frais contient plus de vitamines qu’un piment congelé.

¾ Un piment déshydraté à la maison contient plus de vitamines qu’un piment déshydraté en
  industrie.

                                       FAIS CE QUE DOIT…

La technique de base retenue pour la réalisation de l’étude fut la chromatographie en phase
liquide à haute pression (HPLC). Celle-ci rend possible la visualisation et l’analyse des
vitamines en séparant les différents constituants d’un mélange.

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Le chromatographe fonctionne comme suit :

À l’aide d’une seringue, une très petite quantité de solution est injectée (entre 2µ et 10µ).
Ensuite, la phase mobile entraîne celle-ci à travers le système chromatographique. Cette phase,
est un solvant dit d'élution, constitué d’eau et de méthanol puisque les vitamines étudiées étant
hydrosolubles et liposolubles nécessitaient respectivement un solvant à base d’eau et d’un produit
organique. Par la suite, la solution est entraînée jusqu’à la phase stationnaire, qui a pour
principale fonction de séparer les constituants du mélange selon la taille des molécules ou leur
affinité avec la colonne remplie de gel de silice. Celle-ci est de type C8 (chaîne de huit carbones)
et laissera traverser les molécules à divers degrés. Enfin, chaque fois qu’un constituant est
relâché par la phase stationnaire, il passe devant le détecteur, une lampe à rayons ultraviolets.
Celui-ci envoie alors un signal à un ordinateur relié au chromatographe. Chaque constituant est
représenté par un pic caractéristique au-dessus duquel son temps de rétention est indiqué.
L’ensemble des pics forme un chromatogramme du temps de rétention en fonction de
l’absorbance.

Malgré que cela puisse sembler simple, le chromatographe nécessite des conditions particulières
pour optimiser les résultats. Il faut trouver le bon solvant dans les bonnes concentrations, la
longueur d’onde et le débit nécessaire à une visualisation claire et précise. Dans ce cas-ci, le
solvant était composé à 65% de méthanol et à 35% d’eau, à longueur d’onde était de 254nm et le
débit était de deux millilitres par minute.

Cela étant, il fallait d'abord déterminer les pics caractéristiques de chaque vitamine analysée.
Elles étaient, au commencement, au nombre de quatre : la vitamine A, la vitamine B1 (thiamine),
la vitamine B2 (riboflavine) et la vitamine C (acide ascorbique). Toutefois, la vitamine A, étant
liposoluble, nécessitait des changements au niveau des conditions à fournir au chromatographe.
Elle a donc été mise de côté lors de la dernière semaine d'expérimentation. Or, des solutions
standards de vitamines ont été fabriquées à partir de sels de vitamines purs. Ces solutions,
concentrées à 0.01 %, ont été conservées au réfrigérateur pour les vitamines B et C et au
congélateur pour la vitamine A. Chacune ayant un temps de rétention distinct, il était alors

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possible de rechercher ces pics dans les chromatogrammes représentant les solutions de piment
frais, congelé et déshydraté. Aussi, est-il à noter que les expérimentateurs savaient que l'aire sous
les pics varient en fonction de la concentration en vitamines des solutions. Cette affirmation est
également vraie pour la hauteur des pics. Il est donc possible de constater la variation de la
teneur vitaminique d'un aliment frais en solution comparativement à un aliment ayant subit une
quelconque transformation.

        Figure 2 : chromatogramme B1                            Figure 4 : chromatogramme C

        Figure 3 : chromatogramme B2

À ce moment-ci, il est nécessaire de préciser que l'étude se devait de se dérouler autour d'un seul
et même aliment pour pouvoir comparer les résultats et ainsi mener à une analyse rigoureuse.
Puisque deux méthodes de conservation, soit la déshydratation et la congélation, ont été
privilégiées, le piment rouge a été séparé en trois parties : un tiers a été congelé pendant deux
semaines, un tiers n'a subit aucune modification et le dernier tiers a été déshydraté selon un
protocole établit par l’école d’agriculture de l’Université de l’Illinois. La méthode était fort
simple : il s'agit tout d'abord de bien nettoyer l'aliment et ensuite de le trancher en fines lamelles.
Pour éliminer toute activité enzymatique, il faut les mettre dans l'eau bouillante pendant une
quinzaine de secondes. La dernière étape consiste à disposer les lamelles sur une plaque de
cuisson et de les laisser sécher au four à 40oC pendant environ 6 heures. Chaque transformation a
été faite dans le but ultime de préparer une solution pour chaque fraction de piment.

Chaque solution a été préparée à partir d'un protocole d'extraction tiré de la thèse de M. France
Voisine, enseignant au département de Milieu Naturel au Cégep de Saint-Félicien. Tout d'abord,
il faut préparer le solvant d'extraction (10 mL). Celui-ci est composé de 80% de méthanol, de
0.5% d'acide acétique, de 20 mg/L d'hydroxy toluène butylé (BHT) et de 12% d'eau distillée pour
1 gramme de matière. Ensuite, le piment est broyé avec le solvant d'extraction dans une
éprouvette de type Potter. Le surnageant est recueilli pour ensuite être agité pendant trente
minutes à l'aide d'un agitateur magnétique. Le méthanol est alors évaporé. De plus, pour de
meilleurs résultats, il s’avérerait nécessaire d'utiliser un évaporateur rotatif pour évaporer le

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surplus de méthanol jusqu’à l’obtention d’une phase aqueuse. Les solutions peuvent ensuite être
injectées dans le HPLC.

Le chromatographe étant un appareil très sensible, les molécules qui le traversent doivent donc
être des plus petites. Il faut donc agir en conséquence et réduire la taille des particules provenant
des solutions qui y passent, incluant celles faites à partir de piments et de vitamines pures ainsi
que le solvant d'élution. Pour ce faire, celles-ci sont centrifugées dans une mini-centrifugeuse de
table pendant une quinzaine de minutes pour ne récolter que le surnageant et laisser les grosses
particules au fond de l'éprouvette Épendoff. Elles sont ensuite filtrées sous vide à l'aide d'un
entonnoir Büchner et refiltrées avec un système de filtration millipore de façon à ce que les
molécules d'un diamètre supérieur à 5µm soient éliminées (les pores du filtre utilisé étaient d’une
grosseur de 5µm). Les solutions sont alors parfaitement homogènes et prêtes à être injectées dans
le chromatographe.

Dans un autre ordre d’idées, l'expérimentation concernant le piment séché en industrie a été
abandonnée en cours de route. En effet, celle-ci posait problème puisqu'elle n'utilisait pas le
même référentiel vitaminique que le piment préalablement séparé. L'étude serait réalisable, mais
demeurerait imprécise en ce qui a trait à la teneur en vitamines. De plus, le fabricant n'inscrit
habituellement pas si des produits ont été ajoutés lors du séchage.
Enfin, la dernière étape consista en la vérification de la présence des vitamines dans nos solutions.
Pour ce faire, celles-ci ont été diluées avec chaque solution de vitamine pure. Par exemple, 2 µL
de standard de vitamine C ont été ajoutés à 2 µL de la solution de piment frais à l’aide d’une
micropipette. Il en a été de même pour chaque standard et chaque solution de piment, qu'il soit
frais, congelé ou déshydraté. Pour rendre la comparaison possible, on a dilué chaque solution
avec la même quantité d'eau. Donc, comme il a été établit plutôt, pour une solution plus
concentrée en vitamine C, le pic caractéristique de celle-ci devrait augmenter de taille.

                                  …ADVIENNE QUE POURRA

Or, à cette étape, une analyse rigoureuse des résultats se devait d’être faite. Quinze
chromatogrammes ont été retenus afin de comparer les différentes données. Ceux-ci sont fournis
en annexe. Quatre groupes de trois chromatogrammes ont été créés. Le premier est constitué du
piment frais avec eau, du piment congelé avec eau et du piment déshydraté avec eau. Il en a été de
même pour les vitamines B1, B2 et C. Ainsi, une analyse détaillée se fit pour chaque vitamine
dans chaque solution de piment, transformé ou non dans un même groupe.

En opposition à ce qu’il a été dit précédemment, le pic caractéristique d’une solution concentrée
en une quelconque vitamine n’a pas augmenté par rapport à la même solution diluée avec l’eau.
Pour ne prendre qu’un exemple, le pic représentant la vitamine C dans le chromatogramme de la
solution de piment frais concentré en cette vitamine est plus petit que celui dans la solution de
piment frais avec de l’eau. Un problème se posait alors: comment analyser les résultats si les
expérimentateurs ne pouvaient pas se fier à la hauteur des pics. Il s’est donc avéré plus facile de
considérer l’aire sous ceux-ci plutôt que leur taille.

Par conséquent, le bilan de l’étude est :

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¾ Un piment frais contient plus de vitamines qu’un piment déshydraté.

¾ Un piment frais contient plus de vitamines qu’un piment congelé.

¾ Un piment congelé contient plus de vitamines qu’un piment déshydraté.

                                 C’EST QUOI LE PROBLÈME?

Tout d’abord la principale cause d’erreur était sans doute la dégradation des solutions de vitamines
pures. En effet, étant très sensibles à la lumière et à la chaleur, pour ne nommer que ces quelques
facteurs, celles-ci ont été contaminées par des impuretés et de la moisissure. C’est pour cette
raison que d’autres pics se retrouvaient sur les chromatogrammes standards. À la base, un seul pic
devait y paraître.

Ensuite, le laboratoire ne disposant que d’une seule colonne en gel de silice, soit la C8, il s’avérait
donc impossible de comparer les résultats avec ceux généralement fournis dans les manuels de
chromatographie, puisque ceux-ci utilisent une colonne C18. Le fait d’avoir une colonne
possédant moins de carbones joue sur l’affinité des particules avec celle-ci.

Par la suite, les concentrations des solutions de piment n’étaient pas toujours les mêmes. Au
départ, tout le piment frais a été conservé pour faire la solution tandis que les solutions de piment
déshydraté et de piment congelé étaient moins concentrées (0.01 g/L). Aussi les expérimentateurs
croient-ils que le piment congelé contenait plus d’eau que celui déshydraté.
Enfin, les volumes mesurés avec la micropipette se devaient d’être le plus précis possible. Étant
donné que les quantités étaient extrêmement petites, chaque goutte était importante. Ces facteurs
influencent donc la quantité de vitamines présentes.

                                SUR UNE NOUVELLE LANCÉE!

Tout bien considéré, après dix semaines d’expérimentation, de nouvelles hypothèses ont été
émises :

¾ La vitamine A sera mieux détectée par le chromatogramme avec un solvant d’élution
  contenant plus d’eau que de méthanol.

¾ Une colonne C18 retient mieux les vitamines liposolubles.

¾ Une colonne C8 retient mieux les vitamines hydrosolubles.

                            POINTS FORTS VS POINTS FAIBLES

Pour ce qui est des forces et des faiblesses de la démarche, en voici les grandes lignes :

−   La fabrication des solutions de piment à partir de la thèse de M. France Voisine fait preuve
    d’une démarche rigoureuse. Cette méthode d’extraction était assez facile à suivre et donnait
    des résultats significatifs dans l’ensemble.

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−   Les conditions du chromatogramme étant toujours les mêmes, puisqu’elles sont contrôlées par
    un ordinateur, constituent une seconde force. Ainsi, le débit, la longueur d’onde et le solvant
    d’élution sont restées identiques tout au long de l’expérimentation.

−   Les faiblesses, quant à elles, se situent surtout au niveau de l’analyse des résultats. Trouver les
    bons pics caractéristiques des vitamines dans les solutions de piment était une tâche ardue,
    puisque celles-ci se dégradaient à chaque semaine.

−   Aussi est-il à noter que les résultats sont plus qualitatifs que quantitatifs. Il y a donc place à
    interprétation selon chaque personne.

                                     QUELQUES CONSEILS

Les améliorations à apporter à cette expérimentation sont peu nombreuses, mais nécessaire afin
d’optimiser les résultats.

En premier lieu, il faudrait éviter la dégradation des solutions standard en les passant la journée
même de leur fabrication dans le HPLC.

En deuxième lieu, il serait de mise de travailler le plus précisément possible lors de la fabrication
des solutions avec la micropipette.

En troisième lieu, le pH des solutions devrait être mesuré de façon à savoir dans quel état se
trouvent les molécules. Surtout en ce qui concerne l’acide ascorbique parce qu’il peut se trouver
dans un milieu acide, neutre ou basique.

                        POUR DE FUTURS EXPÉRIMENTATEURS…

L’alimentation ne limitant pas seulement qu’au piment rouge et à ses vitamines, il serait
intéressant de vérifier si les conclusions de l’expérimentation sont aussi vraies avec d’autres
aliments et d’autres vitamines. Ainsi, il serait possible de généraliser, ce qui ne peut être fait
seulement à partir des résultats obtenus.
D’autres méthodes de conservation sont intéressantes au point de vue vitaminique. En
l’occurrence, la lyophilisation qui consiste en la déshydratation des aliments à basse température
et sous-vide est l’un des meilleurs moyens de conservation qui existe. Il pourrait donc être l’objet
d’une étude ultérieure.

Enfin, il s’avérerait avantageux de déterminer un protocole qui permettrait l’analyse quantitative
des vitamines, ce qui n’a pas encore été réalisé.

                       EN ROUTE VERS UNE MEILLEURE SANTÉ…

La santé est un sujet omniprésent dans la vie de chacun, alors il est important de bien connaître les
principaux éléments d’une bonne alimentation. Celle-ci dépend de plusieurs facteurs dont un
apport quotidien en vitamines.

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Tout d’abord les vitamines sont essentielles au bon fonctionnement du corps humain, même si
elles ne sont nécessaires qu’en faible quantité. Cependant, le rôle de celles-ci est encore mal
compris et surévalué. En effet, trop de Nord-Américains consomment beaucoup plus de vitamines
qu’ils en ont réellement besoin et parfois même, des quantités qui dépassent cent fois les apports
recommandés sont ingérées. Voilà une des raisons pour laquelle il est important de trouver le
meilleur moyen de fournir une alimentation riche en vitamines.

Ce projet visait à informer les gens sur les meilleures méthodes de conservation des vitamines
dans les aliments, plus particulièrement la déshydratation et la congélation. Tout cela dans le but
ultime d’une population en excellente santé.

                   UNE BONNE MAIN D’APPLAUDISSEMENT POUR...

Un gros merci à tous ceux et celles qui ont permis la réalisation de ce projet, plus
particulièrement :

™ Robert Boulianne, professeur responsable des projets en chimie.

™ Lise Rivard, technicienne de laboratoire en chimie.

™ France Voisine, professeur en Milieu Naturel, au Cégep de Saint-Félicien.

™ Céline Matte, technicienne de laboratoire en biologie.

™ Michèle Côté, professeur de français.

™ Simone Harvey, diététiste au CLSC des Prés-Bleus de Saint-Félicien

                                       BIBLIOGRAPHIE

Campbell, N.A., 1993, Biologie, Éditions du Renouveau Pédagogique, inc. , Saint-Laurent,
Canada, 1190 pages.

L. Scheider W., 1985, La Nutrition, McGraw-Hill, Éditeurs, Montréal, Canada, 548 pages.

Dubost M., L. Scheider W., 2000, La nutrition 2e édition, Chenelière/McGraw-Hill, Montréal,
Toronto, Canada, 306 pages.

J. Tortora G., P. Anagnostakos N., 1988, Principes d’anatomie et de physiologie, CEC, Éditions,
Montréal, Canada, 888 pages.

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ANNEXE

Figure 5 : frais avec eau        Figure 9 : congelé avec    Figure 13 : déshydaté
                                 vitamine B1                avec vitamine B2

Figure 6 : congelé avec          Figure 10 : déshydraté     Figure 14 : frais avec
eau                              avec vitamine B1           vitamine C

Figure 7 : déshydraté            Figure 11 : frais avec     Figure 15 : congelé avec
avec eau                         vitamine B2                vitamine C

Figure 8 : frais avec            Figure 12 : congelé avec   Figure 16 : déshydraté
vitamine B1                      vitamine B2                avec vitamine C

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