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PEARLS Étude comparative de mesures de la teneur en

caoutchouc et en résines par SPIR au champ et en laboratoire sur plants de

Guayule (Parthenium argentatum) E. Tardan 1, S. Suchat 1, N. Boutahar 1, P. Sartre 2, L. Brancheriau 3,D. Pioch 1, S. Palu 1, F. Davrieux 4

(1) CIRAD, UR BioWooeb

(2) INRAMontpellier SupAgro-Melgueil (3) CIRAD, UMR AMAP

(4) CIRAD, UMR QUALISUD

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Sommaire

• Introduction, le Guayule

• Matériels et méthodes

• Résultats

• Conclusion

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Introduction, Guayule

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Guayule (Parthenium argentatum)

• Origine : Amérique (Mexique & sud du Texas)

• Famille : Asteraceae

• Climat : Semi aride; En cours d’acclimation Méditerranée

• 3 parcelles expérimentale : Lansargues (34); Claira (66); Murcia (Sud Espagne)

• Produit du caoutchouc naturel + coproduits (résines)

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HEVEA GUAYULE KZ DANDELION / TKS

Climat

Tropical

Semi aride

Méditerranéen

Continental

Localisation

Asie (93%) USA, Europe

Afrique du Sud, Australie

Kazakhstan, USA,

Canada, Europe

Culture en

compétition

Palmier à huile ~ aucune Maïs, oléagineux,

céréales

Niveau production 11 Millions T / an < 100 T /an <500 Kg/an

Mode de récolte Manuel, main d’oeuvre

intensive

Mécanique Mécanique

Rendement 800-2000 kg/ha/an CC 500-1000 kg/ha/an

Résines 1000- 1200kg/ha/an

250-1500 kg/ha/an

Cycle En saignée après 6-8 ans

pour 30-40 ans

Récolte 1-3 ans

TT les 1-2 ans sur 12 ans

Récolte annuelle

Sources de caoutchouc naturel

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Culture du guayule en Europe

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PI ( 25-35%

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Intérêt de la méthode SPIR appliquée au guayule

Suivi de la teneur en caoutchouc et en résine des plants

Estimation de la date de récolte

Amélioration génétique, recherche de variétés les plus performantes

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Matériels et méthodes

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• ASE 350 (Dionex/Thermofisher)

Détermination d’une méthode de référence pour l’extraction des

résines et du polyisoprène (extrait acétonique et hexanique)

Problème de contamination croisée des extraits !!

• HPLC SEC-MALLS (Wyatt)

Détection et dosage du polyisoprene contaminant

l’extrait acétonique

• Frontier FTIR (Perkin Elmer)

Détection et dosage de la résine contaminant

l’extrait hexanique

Matériel Analyse Référence

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Matériel SPIR

• XDS Monochromator (FOSS NIR System)

Calibration 1 (n=215): basée sur la méthode gravimétrique ASE

Calibration 2 (n=127): prenant en compte la contamination

croisée des échantillons

• Labspec4 (ASD inc.)

Calibration 3 (n=83) : relation champ - laboratoire

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Résines : 2210 nm Élongation de la liaison –C=O d’un groupe carboxyle 2308 nm Élongation et déformation de la liaison –C-H de –CH2 provenant d’un lipide

Teneur en eau : 1450 nm /1940 nm Élongation de la liaison O-H de H2O

Polyisoprène : 1716 nm Élongation de la liaison C-H de –CH3

Interprétation des spectres SPIR

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PEARLS Méthodes SPIR

Laboratoire : (FOSS)

- Echantillons broyés à 0,5mm

- Scan en mode réflectance : 400nm à 2500nm (intervalle 2nm)

- Moyenne de 32 spectres avec correction de la dispersion de la lumière

- Calcul de la dérivée seconde sur 5 points avec lissage polynomial

- Régression PLS utilisée pour établir les courbes de calibration

- Calcul de la SECV en prédisant 25% des échantillons avec une calibration développée avec les 75% restants (répété 4 fois)

Champ : (ASD)

- Utilisation d’une sonde de réflectance

- 5 spectres par branche et 10 branches par plant soit 50 spectres par plant

- Traitements des spectres idem laboratoire

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Résultats

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0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Ac60hex130C

Ac50 hex125C

Ac50 hex118C

Ac40 hex120C

Ac64 hex125C

Ac40 hex130C

Ac40 hex125C

Ac50 hex132C

Ac60 hex120C

Extr

act

yie

ld (

%)

ASE condition

Acetone extract (%)

Hexane extract (%)

Analyse gravimétrique du PI et Résine

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Paramètres optimums : T°; Durée et Nbre de cycle extraction Maximiser Extraction PI et Résines

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PEARLS Résultats calibration 1 SPIR Laboratoire

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Teneur en eau : Modèle très précis R² proche 1 et RPDp >6 Extraits Acétone/Hexane : Analyse routine RPDp >4

Extrait acétonique

Extrait hexanique

Teneur en H2O

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PEARLS Résultats calibration 2 SPIR Laboratoire

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SEL augmente => étape supplémentaire d’analyse ASE + SEC/IR Base de données réduite (N=127) => Temps analyse + important Baisse précision prédiction : RPDp >3 => Screening des échantillons

Polyisoprène Résine

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PEARLS Résultats calibration 3 SPIR Champ

R²=0,72 R²= 0,85

Nombre d’observations = 83 R² trop faible !! => Modèle instable mais résultats encourageant Nécessité augmenter nombre observations car trop peu d’échantillons pour le modèle

Polyisoprène Résine

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Conclusion

• Mise au point d’une méthode rapide d’analyse sur poudre : - Teneur en eau

- Caoutchouc

- Résines

• Mesure sur champs envisageable malgré la répartition spécifique à l’intérieur de la matrice végétale

• Etablir une relation plus robuste entre les spectres obtenus au laboratoire et ceux obtenus au champ en passant un plus grand nombre de plants

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION

Remerciements : - EU : projet EU-PEARLS (financement) - Prince of Songkla university – Thaïlande (bourse thèse) - F. Bonfils / C. Char (UMR IATE) - M.Dupond (stagiaire)

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PEARLS Contamination de l’extrait acétonique par du polyisoprene

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PEARLS Contamination de l’extrait hexanique par la résine