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TP : ALIMENTATION DU SPORTIF

I.Dosage spectrophotométrique du glucose dans une « boisson pour le sport » Powerade Ion4

Matériel :

Boisson Powerade Ion4 notée A.

Propipette

Fioles jaugées de 200 mL et 100 mL

pipettes jaugées de 1mL ,2 mL et 10 mL

solution étalon de glucose à 0,0200 g/L notée E .

réactif R spécifique du glucose RTU Biomérieux ( composition :solution tampon de pH 7 , phénol, aminoantipyrine, peroxydase et glucose oxydase )

3 cuves de spectrophotométrie

un spectrophotomètre visible

parafilm®

étuve à 37 °C Principe du dosage : On réalise l’oxydation du glucose C

6H

12O

6 par le dioxygène. Cette réaction est catalysée par une

enzyme, la glucose oxydase. Celle –ci est spécifique du glucose : seule l’oxydation de ce sucre est catalysée et sera observée. Le glucose est transformé en acide gluconique. L’eau oxygénée H

2O

2 formée réagit ensuite avec le phénol pour donner la benzoquinone selon

une réaction catalysée par une autre enzyme , la peroxydase .

La benzoquinone formée réagit sur la 4-aminoantipyrine pour former un produit coloré rose : Toutes ces réactions s’effectuent en milieu tamponné neutre. On mesure l’absorbance de ce produit qui est fonction de la concentration en glucose initial.

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Manipulation :

Diluer la boisson 10 fois.Soit P1 la solution diluée obtenue.

Diluer 200 fois la solution P1 précédente. Soit P2 la solution finale obtenue.

Préparer en même temps directement dans les trois cuves spectrophotométriques fournies les mélanges suivants : cuve n° 1 : cuve de référence : 2 mL de réactif R + 1 mL d’eau . cuves n° 2 : 2 mL de réactif R et 1 mL de solution étalon de glucose E. cuves n° 3: 2 mL de réactif R et 1 mL de solution P2 .

boucher les cuves avec du Parafilm en prenant soin de ne pas toucher le côté du film qui sera vers la solution et de ne pas laisser de traces de doigts sur les parties transparentes des cuves. Agiter.

laisser les cuves à l’étude à 37 °C pendant 15 minutes.

retirer les cuves .Faire les mesures d’absorbances à 505 nm à température ambiante. Compléter le tableau suivant : Valeurs lues des absorbances sur le spectrophotomètre.

Cuve étalon (n°2)

Absorbance = Ae=

Cuve solution P2 (n°3)

Absorbance = A =

II. Dosage du magnésium dans un produit anti crampes et récupération : « ISOSTAR LACTIC ACID STOPPER »

Matériel :

erlen de 250 mL

burette de 25 mL

barreau aimanté + agitateur magnétique

solution tampon pH = 10

NET en poudre + spatule

3 béchers de 100 mL

1 pot de yaourt(poubelle)

Solution d'ISOSTAR ACID LACTIC STOPPER (préparée avec 4 sachets dissous dans 1 L d'eau)

EDTA à 0,0100 mol/L

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Principe du dosage :

On dose les ions magnésium par une solution d'EDTA ( Ethylène Diamine Tetra Acétique). L'EDTA peut être sous sa forme tétra acide (H4Y) ou sous sa forme tétra basique (entre autre ) suivant le pH (cf diagramme de prédominance d'un couple acide-base)

La réaction de dosage entre l’EDTA dans sa forme basique , notée Y4-

et l’ion Mg2+

s'écrit :

Mg2+

(aq) + Y4-

(aq) = MgY2-

(aq) Il s’agit d’une réaction d’association donnant naissance à une nouvelle espèce ionique … un ion complexe. Une réaction de complexation a lieu entre un cation et un ligand (ici l'EDTA) lorsque celui-ci est donneur de doublets non liants qu'il va mettre en commun avec le cation pour former des liaisons (les doublets libres deviennent liants …). On parle de liaison de coordination. Y4- a 6 doublets disponibles pour former ce type de liaison , il est dit hexadentate et forme un chélate avec l'ion Mg2+(du grec chelos crabe !)

Le volume équivalent est repéré avec un indicateur coloré formant un ion complexe coloré en présence d'un excès d'EDTA.

Manipulation :

Prélever précisément 10 mL de solution d’ISOSTAR fournie

Y ajouter environ 20 mL d’une solution « tampon 10 »

Pour détecter l’équivalence, ajouter un indicateur coloré, le NET qui colore le milieu en rouge-rose initialement. En introduire quelques grains. Agiter entre chaque ajout de NET. S’arrêter lorsque le milieu est assez coloré sans être trop sombre.

Mettre en œuvre le dosage de cet échantillon en versant, à l’aide d’une burette

graduée, une solution d’EDTA de concentration CY

= 1,00.10-2

mol.L-1

.

Le milieu passe du rouge au bleu à l’équivalence. La couleur bleue doit rester stable (tenir compte de la cinétique -lente).Soit Vy le volume équivalent.

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2.Dosage du saccharose dans un produit anti crampes et récupération : « ISOSTAR LACTIC ACID STOPPER »

Principe du dosage : Le saccharose est une molécule chirale et se trouve dans la nature sous une seule configuration précisée dans l’appellation D (+) saccharose.

Du fait de sa chiralité, le saccharose possède un pouvoir rotatoire vis à vis de la lumière polarisée, il est dit optiquement actif. Le pouvoir rotatoire est mesuré par un angle de déviation α. α peut être positif : rotation sur la droite lorsque l’on observe de face la lumière polarisée ayant traversé la substance (substance dextrogyre) ou négatif : rotation sur la gauche (substance lévogyre).

Manipulation :

Mesurer le pouvoir rotatoire de la solution obtenue en diluant un sachet d’Isostar dans 100 mL d’eau (la solution a été filtrée avant de l'introduire dans le tube).

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Questionnaire

En vous aidant si besoin des documents fournis, répondre aux questions suivantes : 1. Glucides carburants de l'effort a)Citer quelques glucides en les classant en deux catégories : monosaccharides et di- et polysaccharides.

b)Dans quelle partie du corps est stocké le glucose ? Sous quelle forme le trouve-t-on ?

c)En début d'effort, le muscle utilise le glucose sanguin et ou issu du glycogène stocké. Il y a aussi augmentation des débits cardiaques et ventilatoires. Si ceux-ci sont insuffisants quel type de réaction subit le glucose ? Quel est le produit formé ? Que risque de ressentir le sportif ?

d)Si l’on désire réaliser un marathon à 15h : - à quel moment de la journée doit-on consommer des sucres “ rapides ” ? De quels sucres s'agit-il ? - à quel moment de la journée doit-on consommer des sucres “ lents ” ? De quels sucres s'agit-il ?

e)Selon quel critère classe-t-on les sucres dits lents et rapides ?

2. Soient les couples redox : (O2

/ H2

O2

) et ( acide gluconique / glucose ).Ecrire les demi-

équations d’échange électronique des couples redox et l’équation de réaction entre le glucose et le dioxygène en milieu aqueux.(voir document A)

3. Quelle fonction organique présente dans le glucose intervient dans la réaction chimique précédente ?(voir document A)

4. Citez un test permettant de mettre en évidence cette fonction. (Voir Doc D.)

5. Quelle autre fonction présente aussi le glucose ?(voir document A)

6. Soient les couples redox : ( H2

O2

/ H2

0 ) et ( benzoquinone /phénol )

Ecrire les demi-équations d’échange électronique des couples redox et l’équation de réaction entre l’eau oxygénée formée et le phénol.(voir document A)

7. La benzoquinone réagit sur la 4-aminoantipyrine pour former un produit coloré rose : quelle particularité structurale présente la molécule formée, qui lui confère une absorption de la lumière visible ?

8. Déduire de la loi de Beer Lambert la relation entre l’absorbance lue pour la solution de

glucose étalon Ae , l’ absorbance de la solution P2 notée A , la concentration étalon Ce et la concentration de P2 en glucose C2 .

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9. En déduire la concentration C de glucose dans la boisson Powerade Ion 4 (solution P) .(voir document A)

10. En déduire la masse de glucose présente dans 100 mL de boisson Powerade Ion 4. Comparer à la teneur figurant sur l’étiquette. Conclusion ? (voir document B)

11. Calculer la masse de magnésium dosé par l’EDTA dans la partie IV. En déduire la masse de magnésium présent dans un sachet complet d’Isostar Lactic Acid Stopper. Comparer à la composition annoncée par le fabricant.(voir document E) Donnée : masse molaire de Mg = 24,3 g.mol-1

12. Quel est l’intérêt du magnésium dans cette boisson ?

13. L’étiquette de ce produit indique aussi : bicarbonate de sodium : 2,4 g et sodium : 660 mg.(voir document E)

Le terme bicarbonate s’applique aux ions HCO3

- et non CO

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2- . Vérifier que les 660 mg de Na

sont en effet en accord avec les 2,4 g de bicarbonate avec une formule NaHCO3

.

Données : masses molaires en g.mol-1 : Na : 23,0 H : 1,0 C : 12,0 O:16,0

14. On a dosé un volume Vp = 20 mL de la solution d'ISOSTAR fournie par pH-métrie par une solution d'acide chlorhydrique à Ca = 0,150 mol.L-1. On a obtenu la courbe ci-après.

Données : pKa1(CO2/HCO3-) = 6,4 pKa2(HCO3

- / CO32-)= 10,3

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*La solution d'Isostar est une solution tampon. Définir ce terme et préciser comment on obtient une solution tampon. D'après la composition donnée pour l'Isostar, justifier qu'on peut être en présence d' une solution tampon. *Quelle espèce présente dans l'Isostar est dosée de 0 à V1 ? *Quelle espèce est dosée de V1 à V2 ? Où retrouve-t-on le pKa du couple dont elle est la base ? Justifier. *La composition annoncée en hydrogénocarbonate de sodium est -elle vérifiée ? *Ce dosage est-il en accord avec la teneur d'un sachet d'ISOSTAR en magnésium.(voir document E) *On aurait pu réaliser ce dosage par colorimétrie. Préciser avec quel indicateur on peut repérer V1 ? Préciser avec quel indicateur on peut repérer V2 ?

15. Déduire du pouvoir rotatoire mesuré et du document F la concentration en saccharose présent dans le tube polarimétrique de longueur L = 20 cm. En déduire la masse de saccharose dans un sachet.

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DOCUMENT A : acide gluconique Glucose

ou

masse molaire du glucose M = 180 g/mol

Benzoquinone : Phénol :

DOCUMENT B : Composition de la boisson Powerade Ion4:

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DOCUMENT C : Les glucides, carburants de l’effort

Que vous soyez un marathonien expert ou un joueur de Base-ball amateur, vous savez à quel point il est frustrant de ne pas pouvoir donner son maximum. Les sucres ou glucides constituent la meilleure énergie possible pour un effort physique. On distingue deux catégories :

- Les sucres “ rapides ” ; ce sont les sucreries, boissons énergétiques…

- les sucres “ lents ” ou féculents ; ce sont les pâtes, la semoule…

Les premiers sont à utiliser lorsque que l'on est en mouvement (échauffement, compétition, entraînement). Comme leurs noms l'indique, ils pénètrent rapidement dans l'organisme, via le flux sanguin, pour alimenter les muscles en action. Ils retardent la mobilisation des réserves musculaires (glycogène).

Le fructose seul ne paraît pas aussi utile que les autres types de glucides pendant une compétition. Il doit subir une transformation chimique dans le foie pour devenir du glucose, de sorte qu’il ne libère pas de glucose dans le sang aussi rapidement que d’autres glucides.

Les seconds constituent 60 à 80% de l'alimentation de base des sportifs, ils sont indispensables à la "perf". Apportés en quantité suffisante, ils agissent sur la quantité de stockage du glucose dans les muscles (glycogène) et dans le foie (hépatique).

DOCUMENT D : LES GROUPES CARACTERISTIQUES EN CHIMIE ORGANIQUE

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DOCUMENT E : « ISOSTAR LACTIC ACID STOPPER »

Mon objectif : Prévenir des crampes

Spécificités : Les sticks Lactic Acid Stopper à diluer dans votre boisson contiennent du bicarbonate de sodium

dont les effets sur la neutralisation de l'acide lactique sont reconnus. L'acide lactique est un métabolite produit

par l'organisme lors d'efforts brefs, intenses et répétés souvent à l'origine de crampes. Ces sticks sont riches en

vitamine B1 et en magnésium (228 % des Apports Journaliers Recommandés) :

- le magnésium contribue au bon fonctionnement musculaire et permet de diminuer la fatigue en cas de

déficience

- la vitamine B1 contribue au bon fonctionnement du système nerveux, fortement sollicité lors de la contraction

musculaire lors d'efforts brefs et répétés.

Moments de consommation : Diluer 2 sticks dans 500 ml de boisson avant, pendant ou après l'effort.

Activités préférentielles : Toutes activités sollicitant le muscle de façon intense.

Ingrédients :Saccharose, bicarbonate de sodium 34%, carbonates de magnésium, maltodextrine, vitamine B1.

Composition nutritionnelle par stick de 7,1 g

Calories 18 kcal

Protéines 0 g

Glucides 4,4 g

Dont sucres 4,4 g

Lipides 0 g

Sodium 660 mg

Fibres 0 g

Vitamine B1 (Thiamine) 0,04 mg

Magnesium 61 mg ( 16 % AJR)

Saccharose, bicarbonate de sodium : 2,4 g, carbonate de magnésium, maltodextrine, vitamine B1, par

stick.

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DOCUMENT F : Définitions de la polarimétrie :

Une lumière est dite polarisée rectilignement si son vecteur champ électrique ( vecteur vibration lumineuse )

vibre toujours dans le même plan ( perpendiculairement à la direction de propagation matérialisée par le

rayon lumineux )

Certaines substances ont la propriété de faire tourner d’un angle le plan de polarisation de la lumière ( l’

angle est appelé pouvoir rotatoire ; ces substances sont dites optiquement actives dextrogyres si est

positif ( orientation dans le sens horaire) , lévogyres dans le cas contraire )

Pour la nature de ces substances , se rapporter au cours de chimie organique .

Loi de Biot : pour une solution le pouvoir rotatoire est proportionnel à la concentration :

= .l.c

où l est la longueur de solution traversée exprimée usuellement en dm

c la concentration exprimée usuellement en g/cm3

est une constante caractéristique de la substance exprimée en ° dm-1

g-1

cm3

à la longueur d’onde de la

lumière monochromatique utilisée (589 nm)

Un polarimètre permet de mesurer le pouvoir rotatoire d’une substance.

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Matière d'oeuvre : Les solutions préparées sont à dispatcher dans deux salles 303 et 312 (8 postes dans chaque) En commun sur paillasse latérales : - 2x 500mL de solution à 0,0200 g/L de glucose à préparer comme suit :

préparer d'abord une solution 2g/L en introduisant 0,2000 g de glucose dans une fiole jaugée de 100mL.

Diluer cette solution 100 fois en en introduisant 10,00mL dans une fiole jaugée de 1 L La noter Etalon -C glucose = 0,0200 g/L -2 x1 L de solution d'EDTA à 0,0100 mol/L -2x 50 mL réactif de glucose RTU ( avec 2 burettes de précision de 10 mL pour la délivrer dans chaque salle sur paillasse latérale) -2x 250 mL de solution tampon pH 10 (avec distributeur placé sur 20 mL) -2x 500 mL d'une solution d'Isostar acid lactic stopper : dissoudre 4 sachets dans 1 l d'eau et laisser sous agitation pendant 2 jours Noter « Solution Isostar » sur bouteille - 100 mL de solution d'Isostar pour polarimétrie : dissoudre un sachet dans 100 mL Bien agiter puis filtrer. Noter sur fiole « Isostar filtré pour polarimétrie » -étuve réglée sur 40 °C Par poste :

une burette + agitateur magnétique + barreau aimanté

3 pipettes jaugées : 1 mL , 2 mL et 10 mL

2 fioles jaugées : 100mL et 200 mL

1 erlen

3 béchers de 150 mL environ

1 pot de yaourt

trois cuves spectro + un porte -cuve