La méthode Dumas pour la détermination de l'azote et des protéines

La détermination de l'azote selon Kjeldahl est peut-être la méthode la plus répandue pour déterminer l'azote dans les corps organiques, mais elle n'est pas la seule méthode de référence dans l'analyse de l'azote : en 1831, soit 52 ans plus tôt, le chimiste français Jean-Baptiste Dumas a rendu publique sa méthode de combustion pour la détermination quantitative de l'azote et des protéines.

La méthode Dumas est une analyse élémentaire pour la détermination de l'azote, reconnue dans le monde entier et validée par des organisations internationales telles que l'AOAC, l'AACC, l'ISO, le DIN, l'ASBC, l'AOCS ou l'OIV.

Outre la teneur en azote organique, la méthode de combustion permet également d'analyser la teneur totale en azote, y compris les composants anorganiques. La méthode Dumas permet donc également de déterminer, par exemple, les nitrites (NO2) et les nitrates (NO3).

Cela rend l'analyse de l'azote selon Dumas particulièrement intéressante pour le secteur de l'alimentation humaine et animale, car les exigences en matière de composition des denrées alimentaires et des aliments pour animaux sont de plus en plus élevées et une analyse détaillée est plus importante que jamais pour le contrôle de la qualité et des étiquettes nutritionnelles.

De plus, la courte durée d'analyse, la facilité d'utilisation et la grande sécurité de la méthode Dumas sont des avantages considérables, car un chiffre d'affaires élevé en peu de temps est aujourd'hui indispensable pour la plupart des secteurs industriels.

Les équipements de laboratoire automatisés pour l'exécution de la méthode Dumas sont donc de plus en plus populaires, non seulement dans l'industrie alimentaire et l'industrie de l'alimentation animale, mais aussi dans des domaines tels que l'analyse environnementale.

Pour analyser des engrais dans l'agriculture, des produits laitiers dans l'industrie des produits alimentaires ou des tendances durables comme les protéines d'insectes, la méthode Dumas est polyvalente et fournit des résultats fiables.

Avec la détermination manuelle de l'azote selon Dumas, il est très difficile de rendre les conditions reproductibles pour l'analyse. Cependant, grâce à une technologie très avancée, les appareils de combustion modernes sont entièrement automatisés. De ce fait, la méthode Dumas est désormais sûre et facile à intégrer dans le quotidien du laboratoire. Des systèmes analytiques entièrement automatisés comme le DUMATHERM utilisent en principe les bases de la méthode Dumas.

L'analyse par combustion selon Dumas

La méthode classique par combustion selon Dumas sert à déterminer la teneur en azote d'échantillons combustibles, le plus souvent organiques. Le principe sous-jacent de la méthode manuelle est encore aujourd'hui à la base des systèmes d'analyse modernes et automatisés.

Dans la méthode Dumas classique, l'échantillon est mélangé avec du cuivre, puis chauffé à haute température, en ajoutant du dioxyde de carbone (CO2). Le mélange de gaz qui en résulte est oxydé par un nouvel ajout de cuivre dans les sous-produits : eau (H2O), dioxyde de carbone, azote (N2) et oxydes d'azote (NOx). Par le biais d'un fil de cuivre, les oxydes d'azote sont ensuite réduits en azote élémentaire (N2), qui passe à son tour à travers une solution d'hydroxyde de potassium et est recueilli dans une éprouvette graduée. Les sous-produits que sont le dioxyde de carbone et l'eau sont séparés. 

Suite à ce processus, la teneur en azote peut être lue quantitativement et la teneur en azote de l'échantillon peut être calculée. 

L'automatisation de la méthode Dumas

L'automatisation croissante des équipements de laboratoire concerne également la méthode Dumas : il existe désormais des systèmes d'analyse entièrement automatisés qui peuvent effectuer une détermination de l'azote selon Dumas de manière presque entièrement autonome. Ils permettent ainsi de soulager énormément le personnel de laboratoire, non seulement en termes de temps, mais aussi de sécurité.

Les processus analytiques ont légèrement évolué avec ces systèmes modernes, mais ils utilisent toujours les bases de la méthode selon Dumas :

l'échantillon homogénéisé est brûlé à environ 1 000 °C dans un four à haute température avec ajout d'oxygène pur (O2) (étape 1). Le mélange de gaz qui en résulte, composé d'eau, d'azote, de dioxyde de carbone et d'oxydes d'azote, est ensuite acheminé à travers le système par un gaz porteur, généralement de l'hélium. Les oxydes d'azote sont alors réduits en azote élémentaire sur une surface de cuivre (étape 2) et l'eau et le dioxyde de carbone sont séparés par des pièges dédiés (étapes 3 et 4). Lors de l'analyse, le gaz porteur circule du début à la fin dans tout le système et est mesuré à l'aide d'un détecteur de conductivité thermique (TCD) (étape 5). Cependant, à la fin de l'analyse, le TCD mesure un mélange de gaz porteur et de N2. Cette différence dans la composition du gaz crée une différence de tension mesurable par le TCD, qui est ensuite utilisée pour calculer la teneur en azote de l'échantillon. 

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Produits pour l'analyse selon Dumas