IV. DOSAGE DU SACCHAROSE PAR INVERSION
172. Principe. — La méthode, dite de polarisation directe, que nous avons étudiée dans la première partie de ce chapitre, ne permet évidemment de doser le saccharose que dans des produits ne contenant pas d'autres corps actifs, c'est-à-dire à peu près uniquement dans les sucres raffinés. Dans les autres cas, la rotation observée est la somme a == a^ -f a2 de la rotation ttx due au saccharose et d'une rotation ag due aux autres corps actifs.
On emploie alors pour le dosage la méthode dHnversion proposée par Biot dès 1842 [609] ; son principe est de transformer le saccharose en un nouveau produit de rotation cl\, sans attaquer les autres corps actifs. La rotation, observée sous la même longueur, devient a' == a'i -f- agi sa variation CL— CL est égale à ai — a'i et est, par suite, proportionnelle à la concentration en saccharose seul.
La réaction employée est Vinversion du sucre : sous l'action des acides, agissant comme catalyseurs, le saccharose s'hydrolyse et donne, comme l'a reconnu pour la première fois Dubrunfaut [610], un mélange équimoléculaire de glucose dextrogyre et de lévulose lévogyre; la rotation de ce mélange, qu'on appelle le sucre interverti, est gauche. Supposons la solution obtenue en dissolvant la charge-type Mo dans le volume Vq, et l'observa-' tion faite sous la longueur Iq] soient X le titre pour loode l'échantillon étu- ■ dié, fil et n\ les rotations, exprimées en degrés saccharimétriques, produites d'abord par le saccharose et ensuite par le sucre interverti, ;' leur rapport, dans les conditions de la mesure; on a :
ni = X, n\ = r X.
La différence % — n'i = (i ~ r) X de ces rotations est égale à la différence n — n' des deux lectures saccharimétriques; en posant lOO r == R, on a :
La quantité R représente la rotation, en degrés saccharimétriques,
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de la solution de sucre interverti qu'on obtiendrait par inversion de la solution contenant la masse M© de saccharose pur (X = loo, 7t\ = loo r). La quantité D = lOO — R s'appelle le diviseur de Clerget] on n'oubliera pas que.r et R sont des quantités négatives, et qu'il en est généralement de même de n' :. si par exemple la polarisation directe a donné w = 50 à droite, et si la lecture après inversion donne 27 divisions à gauche, on a «' = — 27, et « — w' =î "^y.
Nous avons déjà signalé (§ iio) que le pouvoir rotatoire spécifique dti sucre interverti varie rapidement avec la température t\ il en est par conséquent de même des rapports r et R. En 1849, Clerget [611] adoptait la formule |R| = 44 — 0,5 i (') et écrivait :
formule qu'on peut encore aujourd'hui considérer comme suffisamment exacte dans la plupart des cas.
173. Mode opératoire. — Il est impossible de décrire ici les différents modes opératoires qui ont été proposés pour les mesures par inversion [611 à 615] : on en trouvera une étude critique dans le travail fait au Bureau of Standards de Washington, par Jackson et Gillis [616]. On suit encore généralement en France le mode opéiratoire proposé par Clerget en 1849, et dont voici la description sommaire.
Après avoir préparé, comme il a été dit au paragraphe 161, 100 cm® d'une solution contenant la charge- type 16 g, 29, et avoir mesuré la polarisation directe w, on prend 50 cm^ du liquide qui reste dans la fiole, en le versant dans une fiole jaugée dont l6 col porte deux traits dé graduation, définissant des volumes 50 et 55 cm^; on ajoute, en remplissant cette fiole jusqu'au second trait, 5 cm^ d'acide chlorhydrique pur et fumant. On met .un thermomètre dans le liquide, et on le place dans un bain-marie réglé de "façon que la température atteigne 68° C en 10 minutes environ; une fois ■ cette temjpérature atteinte, on retire la fiole du bain-marie et on la refroidit rapidement jusqu'à 20° C. On mesure la polarisation dans un tube de 22 cm, de façon à lire directement le nombre n' qui doit figurer dans la formule de Clerget : on compense, en effet, ainsi la diminution de la concentration due à la dilution de 50 à 55 cm® (V/Vq = 1,1) par l'augmentation de longueur du tube {IJlo = 1,1). Il est d'ailleurs à recommander d'apporter . à cette méthode une légère modification, qui consiste à refaire le volume de 55 cm® après inversion et refroidissement : l'inversion s'accompagne, en
(i) !La valeur de r n'est pas égale èi là valeur de s donnée .dains, le 'tableau du paxagzapbe 168 pour le sucie interverti, parce que la masse Mo de saccharose donne une masse 1,05 Mg de sucre interverti et parce que la inesure est faite ici en milieu acide (§ 174).
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effet, d'une légère diminution du volume, de l'ordre de 1/4 de centimètre cube sur les 55 cm^ [617].
Il est essentiel de suivre aussi exactement que possible les prescriptions relatives à la température et à la durée de la réaction d'inversion. De nombreuses études, tant expérimentales que théoriques, ont été consacrées à la mesure de la vitesse de cette réaction dans des conditions très variables [616, 618 à 622]. Il en résulte en particulier qu'elle varie énormément avec la température : pour obtenir une inversion complète (à i/lOOOO près) dans les conditions d'acidité usuelles, il faut 3 minutes k 7^° ^> 9 minutes à 60° C et 30 heures à 20° C. D'autre part, le sucre interverti est attaqué par l'acide chlorhydrique et cette réaction se traduit par une diminution,, en valeur absolue, de son pouvoir rotatoire : le rapport R décroît par minute de 0,05 à 70° C. de 0,01 à 60^ C. Il faut évidemment faire durer le chauffage assez longtemps pour que la réaction soit complète : mais une prolongation de sa durée entraîne une erreur d'autant plus grande que la température est plus élevée. Cette erreur est particulièrement difficile à éviter dans la méthode d'Herzfqld, réglementaire en Allemagne, où la solution doit rester 5 minutes à 69°; Jackson et Gillis recommandent, pour l'éviter, d'employer un bain-marie à 60° C seulement, et d'y laisser la solution 9 à 10 minutes en tout.
Lors de la mesure polarimétrique, il faut avoir soin de mesurer la température t de la solution, en employant un tube à inversion, c'est-à-dire un tube à tubulure permettant d'y placer un thermomètre. Nous avons vUj'en effet, que le diviseur de Clcrget est de la forme D = 144 — 0,5/; si on veut n'avoir qu'une erreur relative inférieure à l/lOOO, il faut que l'erreur absolue sur D, qui est voisin de 134, soit inférieure à 0,13, et par conséquent que t soit connu à I /4 de degré près.
174. Valeur du diviseur de-Clergei — Les pouvoirs rotatoires spécifiques du saccharose (§164), du glucose ( § 169), et du lévulose ( § 170) varient avec la concentration : d'après Vosburgh [623], le pouvoir rotatoire de chacun des sucres dans le mélange est le môme que si sa concentration était la concentration totale. On tient compte de ces variations — dont la plus importante est celle qui est relative au lévulose — en attribuant au diviseur de Clerget la valeur fonction de la concentration :
D = Do + 0,0676 C,
où C est le nombre de grammes de sucre total contenu dans 100 cm^ de la solution.
La détermination de la rdtation du sucre interverti s'effectue en solution acide : or le pouvoir rotatoire du glucose, et par suite la valeur du diviseur de Clerget, .varie assez considérablement avec la proportion d'acide ajouté, comme
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l'ont reconnu Dubrunfaut [624] et d'autres auteurs [602, 625, 626]. Il est donc important d'employer de l'acide chlorhydrique effectivement pur et fumant à 230 Baume, contenant 38 % de H Cl; d'après Jackson et Gillis, la valeur du diviseur de Clerget, dans une solution contenant C cm^ de cet acide dans 100 cm^, est :
Dans le mode opératoire décrit au paragraphe précédent, et pour un échantillon de saccharose pur, on a C = 500/55 et C = 1629 /i 10, ■ on en déduit D = 141,12 +'2,27 + 1,00 — 0,5 f = 144,32 — 0,5. i, valeur très voisine de celle de Clerget.
Si le titre en saccharose de l'échantillon étudié est X, la concentration est 16,29 X/iip, et la formule de Clerget devient, pour t voisin dé" -20° C :
143,32 + o.oiX - 0,5 t 133,32 + 0,0075 (« — n') — 0,5 {t - 20).
Il est facile de faire un calcul analogue pour un autre mode opératoire )u une autre charge-type. Pour la charge-type de 26 g de saccharose pur ît le mode opératoire d'Herzfeld (13 g de substance et 5 cm^ d'acide à 38 % ians 100 cm*), la formule de Jackson et Gillis donne, à 20° C, D = 133,25, lombre plus fort que celui qu'avait indiqué Herzfeld (132,66) maïs assez voisin de celui qu'a trouvé Steuerwald (133,05) [627].
175. Influence des impuretés et précision de la méthode. — La présence
le l'acide chlorhydrique après l'inversion peut introduire des erreurs, no-
amment dans l'analyse des mélasses, lorsque les produits étudiés
îontiennent des matières azotées actives, telles que l'asparagine ou l'acide
ispartique, qui, comme l'a montré Pasteur [628], n'ont pas même pouvoir
otatoire en milieu basique ou en milieu acide : cette cause d'erreur a déjà
:té signalée par Dubrunfaut [629] en 1851. On peut essayer d'obtenir la
nême valeur du pouvoir rotatoire des impuretés dans les deux lectures
:n neutralisant exactement l'acide chlorhydrique après inversion, par la
oude, la potasse ou l'ammoniaque, et en mesurant la polarisation directe
.près addition d'une quantité égale de chlorure de sodium, de potassiiim
u d'ammonium. Mais ces chlorures modifient légèrement le pouvoir
otatoire spécifique du sucre interverti, et il faut adopter une valeur légè-
ement différente des précédentes pour lé diviseur de Clerget : cette in-
luence a été étudiée" en particulier par Saillard [630] et par Jackson et Gillis
516] : on trouvera dans le mémoire de ces derniers auteurs des prescriptions
oncernant le mode opératoire et la valeur du diviseur de Clerget à adop-
er dans les différents cas.
Saillard a même signalé des cas spéciaux d'analyses de betteraves où
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la réaction de Clerget donne des nombres grossièrement faux (de 50 %), la substance à étudier contenant d'autres produits hydrolysables par l'acide que" le saccharose [631]. Il faut alors, suivant une méthode employée sans doute pour la première fois par Kjeldahl [632], provoquer l'inversion par l'action d'un ferment, Vinvertine, qui est rigoureusement sélective; la formule de Jackson et Gillis donne, dans ce cas, comme valeur à 20° C du diviseur de Clerget pour une solution à 16,29 % de saccharose, D= 132,12 et, pour une solution à 13 %, D = 132: cette dernière valeur est celle qui a été trouvée directement par Browne [613], tandis que Hudson [683] a trouvé 131 7 et Zerban [634] 132,09.
Il n'est pas douteux que l'emploi de l'invertine donnerait, dans tous les cas, des résultats plus sûrs que celui de l'acide chlorhydrique; mais sa préparation est trop délicate et son action trop lente pour que son usage puisse entrer dans la pratique courante. Il semble, d'ailleurs résulter des discussions auxquelles elle a donné lieu- depuis une vingtaine d'années [635 à 638, 623] que Vinversion chlorhydrique fournit des mesures susceptibles à peu près de la même précision que les mesures directes sur les solutions de saccharose pur : l'erreur peut ne pas dépasser 0,05 à 0,1 sur le titre X pour 100, à condition que l'on choisisse convenablement le mode opératoire et la valeur du diviseur de Clerget suivant les impuretés présentes.
