استخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية للدهون من الرواسب

Soxhlet Extraction of Lipid Biomarkers from Sediment

JoVE Science Education
Earth Science

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Science Education Earth Science

Soxhlet Extraction of Lipid Biomarkers from Sediment

3.8: An Overview of bGDGT Biomarker Analysis for Paleoclimatology

3.12: Extraction of Biomarkers from Sediments – Accelerated Solvent Extraction

18,712 Views

•

08:04 min

•

February 27, 2015

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Overview

المصدر: مختبر جيف سالاكوب – جامعة ماساتشوستس أمهيرست

يحتاج كل مختبر إلى معايير تتعقب أداء أجهزته ودقتها ودقتها بمرور الوقت للتأكد من أن القياس الذي يتم إجراؤه اليوم هو نفس القياس الذي يتم إجراؤه بعد عام من الآن ( الشكل 1 ). نظرا لأن المعايير يجب أن تختبر أداء الأدوات على مدى فترة طويلة من الزمن ، فغالبا ما تكون هناك حاجة إلى كميات كبيرة من المعايير. يمكن شراء العديد من المعايير الكيميائية من شركات البيع بالتجزئة العلمية ، مثل Sigma-Aldrich و Fisher. ومع ذلك ، فإن بعض المركبات التي تحدث في الطبيعة والتي لها صلة بدراسات المناخ القديم لم يتم عزلها وتنقيتها للشراء. لذلك ، يجب استخراج هذه المركبات من عينات طبيعية ، وبسبب الكميات الكبيرة من المعايير المطلوبة ، يجب استخراج كميات كبيرة من الرواسب. استخراج المذيبات المتسارع (Dionex) واستخراج الصوتنة ليست مناسبة لاستخراج مثل هذه الأحجام الكبيرة من الرواسب. في هذه الظروف ، يتم استخدام استخراج Soxhlet.

الشكل 1. تخطيطي يصور كيف يتتبع المعيار الكيميائي أداء الأداة عبر الزمن. يمثل الخط المتقطع علاقة 1: 1 بين القيمة المقبولة والمقاسة (على الأداة) للمتغير. كل نجم هو قياس أسبوعي للمعيار الكيميائي. تمثل النجوم الخضراء معايير دقيقة. تعكس النجوم الحمراء تلك غير الدقيقة مما يشير إلى أن الأداة تتطلب صيانة تصحيحية.

Principles

من المحتمل أن يكون استخراج

أقدم شكل من أشكال استخراج المواد العضوية. تضع الأدلة الأثرية من بلاد ما بين النهرين استخدام جهاز يشبه Soxhlet يستخدم الماء الساخن في ~ 3,500 قبل الميلاد^1,2. تستخدم Soxhlets الحديثة مكثفات زجاجية منفوخة متطورة ومذيبات عضوية في طريقة الاستخراج “المستمرة” هذه (الشكل 2). يتم ارتجاع المذيب من قارورة مستديرة القاع لأعلى إلى مكثف مع ملف ماء بارد معاد تدويره. عندما يلامس المذيب الغازي الملف ، فإنه يتكثف في غرفة بها كشتبان من الألياف الزجاجية يحمل العينة. يتم ضبط هذه الغرفة بجهاز إعادة التدوير ، وعندما يتم الوصول إلى حجم معين (بشكل عام حجم كبير بما يكفي لغمر العينة بأكملها) ، يتم مسح الغرفة مرة أخرى في القارورة ذات القاع المستدير عبر سيفون مدمج ، حيث يتراكم مستخلص الدهون بينما يصبح المذيب جزءا من الدورة التالية. ومن هنا جاء مصطلح الاستخراج “المستمر”. غالبا ما يستخدم استخراج Soxhlet لاستخراج عينات أكبر (>10 جم).

الشكل 2. جهاز soxhlet.

استخراج Soxhlet هو طريقة لعزل المركبات ، مثل الدهون ، من كمية كبيرة من المواد الصلبة ذات الحجم الصغير نسبيا من المذيبات.

العديد من المركبات ذات الصلة بدراسات المناخ القديم غير متاحة للشراء من شركات البيع بالتجزئة العلمية. لذلك يجب تحضير معايير هذه المركبات من عينات طبيعية.

هناك حاجة إلى كميات كبيرة من المعيار لتقييم أداء الأداة بمرور الوقت. للحصول على كمية مناسبة من المؤشر الحيوي للتحضير القياسي ، يجب استخراج كمية كبيرة من الرواسب.

يسمح مستخرج Soxhlet ، الذي اخترعه فرانز فون سوكهلت في سبعينيات القرن التاسع عشر ، بالاستخراج الآلي للدفعات من مادة صلبة ، مما يزيد من الكفاءة الإجمالية مع استخدام كمية صغيرة من المذيب.

هذا الفيديو جزء من سلسلة حول استخراج الدهون وتنقيتها وتحليلها من الرواسب. سيوضح استخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من الرواسب البحرية لاستخدامها في قياس الحرارة القديمة وسيقدم بعض التطبيقات الأخرى لاستخراج Soxhlet في علوم الأرض والكيمياء.

يستخدم

التجميع النموذجي قارورة مستديرة القاع ومكثف ماء بارد وجهاز Soxhlet نفسه. يتم وضع المادة الصلبة المراد استخراجها في كشتبان في الغرفة المركزية للجهاز. يتم مساعدة الاستخراج عن طريق إضافة الطاقة في شكل حرارة ، والمعروفة باسم الارتجاع. يرتفع بخار المذيب عبر مسار التقطير في جهاز Soxhlet إلى المكثف. عند التكثيف ، يتجمع المذيب في الغرفة ، مما يؤدي إلى إذابة بعض المواد العضوية في الكشتبان. عندما تمتلئ الغرفة ، يمتلئ السيفون أيضا. عندما يمتلئ السيفون ، يتدفق المحلول مرة أخرى إلى القارورة. لا يتجاوز مستوى المحلول أبدا الجزء العلوي من الكشتبان ، لذلك لا تدخل أي مادة صلبة إلى القارورة.

يتجمع مستخلص الدهون باستمرار في القارورة ، بينما يصبح المذيب جزءا من دورة الاستخراج التالية. وبالتالي ، يمكن أن تتكرر الدورة إلى أجل غير مسمى دون فقدان المذيب.

إن الحفاظ على المذيب ، والطبيعة المستمرة للاستخراج ، والقدرة على استيعاب أحجام العينات الكبيرة يجعل استخراج Soxhlet مثاليا لعزل المركبات العضوية عن أجزاء كبيرة من المواد غير القابلة للذوبان.

الآن بعد أن فهمت مبادئ استخراج Soxhlet ، دعنا ننتقل إلى إجراء لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية للدهون من الرواسب.

في هذه التجربة ، يتم استخدام عينة من الرواسب البحرية الزائدة من رحلة استكشافية للحفرة. سيتم تجفيف العينة بالتجميد وسحقها وتجانسها. لمزيد من التعليمات ، يرجى الرجوع إلى فيديو هذه المجموعة حول الاستخراج عن طريق الصوت.

للتحضير للاستخراج ، قم أولا بعمل محلول 9: 1 من ثنائي كلورو الميثان إلى الميثانول. سيتم استخدام هذا المحلول كمذيب للاستخراج ولغسل الأواني الزجاجية والأدوات المختبرية.

لإزالة الملوثات العضوية ، قم بحرق القارورة ذات القاع المستدير ، وجهاز Soxhlet ، وكشتبان الألياف الزجاجية ، وعلب الوزن لمدة 6 ساعات عند 550 درجة مئوية. اغسل قارورة مستديرة القاع بمحلول DCM-methanol. بمجرد أن تصبح جاهزا لإعداد الاستخراج ، اشطف ملعقة مختبرية وخمس إلى عشر رقائق غليان بمحلول DCM-methanol.

لبدء بناء مجموعة الاستخراج ، قم بإعداد عباءة تسخين في غطاء الدخان. احصل على مكثف وحامل دعم لتأمين القارورة السفلية المستديرة وجهاز Soxhlet.

الفارغة علبة وزن محترقة. باستخدام الملعقة المغسولة بالمذيبات ، انقل ما يقرب من 50 جم من العينة إلى علبة الوزن وسجل الكتلة. قم بتحميل المادة في كشتبان الألياف الزجاجية المحترقة.

بعد ذلك ، املأ القارورة ذات القاع المستدير المحترق والمغسول أكثر بقليل من نصفها ممتلئ بمحلول DCM-methanol. أضيفي رقائق الغليان المغسولة وضعي القارورة ذات القاع المستدير في عباءة التسخين.

بعد ذلك ، ضع عينة الكشتبان مفتوحة في غرفة جهاز Soxhlet. قم بتوصيل الجهاز بالقارورة ذات القاع المستدير وقم بتثبيت الجهاز في مكانه.

قم بتأمين المكثف في الجزء العلوي من جهاز Soxhlet. قم بتوصيل خط الماء البارد بالمنفذ السفلي للمكثف باستخدام مشبك خرطوم أو ربطة عنق مضغوطة. قم بتوصيل خط المخرج بالمنفذ العلوي للمكثف وقم بتوجيهه إلى البالوعة.

قم بتشغيل الماء إلى المكثف وتحقق من مسار التدفق. ثم قم بتشغيل عباءة التسخين وقم بتسخين المذيب حتى يرتدع.

عندما يبدأ المذيب في التكثيف ، تأكد من أن المكثفات تتساقط في الغرفة وأن المستخلص يتم شحبه في القارورة ذات القاع المستدير. يجب أن يظل المذيب عند درجة غليان منخفضة طوال فترة الاستخراج.

راقب عملية الاستخراج وتدفق مياه المكثف حتى يكتمل الاستخراج. ثم أوقف الاستخراج عن طريق إيقاف تشغيل عباءة التسخين. بمجرد أن يبرد المستخلص ، قم بإزالة المكثف وجهاز Soxhlet. أخيرا ، أغلق القارورة ذات القاع المستدير التي تحتوي على مستخلص الدهون الكلي وخزنها لمزيد من المعالجة.

غالبا ما يستخدم استخراج Soxhlet للتحليل الكيميائي لعينة صلبة ، ويمكن استخدامه أيضا لتحضير الكاشف وتنقيته.

يمكن استخدام استخراج Soxhlet للكشف عن وجود مركبات ثنائي الفينيل متعددة الكلور ، أو مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، في البيئة. تم قياس كفاءة نقل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الأسماك المفترسة إلى الأسماك المفترسة للحصول على مزيد من المعلومات حول المخاطر الصحية التي يتعرض لها البشر والحياة البرية من أكل الأسماك الملوثة. يسمح استخراج Soxhlet لأنسجة الأسماك بإعداد عينات لكروماتوغرافيا الغاز وقياس الطيف الكتلي.

يتم تحليل المركبات التي سيتم إدخالها إلى البيئة بكميات كبيرة لوجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. الفحم الحيوي هو منتج ثانوي للانحلال الحراري للمواد العضوية التي ، عند إضافتها إلى التربة ، قد تحسن جودة التربة وتمتص الملوثات. يشمل التحقق من صحة طرق إنتاج الفحم الحيوي للاستخدام على نطاق واسع استخراج Soxhlet لاختبار وجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بواسطة كروماتوغرافيا الغاز.

يمكن أيضا استخدام استخراج Soxhlet لتنقية المواد الصلبة عن طريق استخراج المركبات غير المرغوب فيها. تمت إزالة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة بشكل انتقائي من قشر الطماطم عن طريق الاستخراج التدريجي لإنتاج بشرة الطماطم الخالية من الشمع. تم إجراء الاستخراج التدريجي باستخدام مذيبات متعددة ذات أقطاب مختلفة على التوالي. لم يوفر هذا إزالة شاملة للشمع من جلد الطماطم فحسب ، بل سمح بعزل شقوق الشمع الفردية بناء على خصائص الذوبان أيضا.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من رواسب الأرشيف الجيولوجي. يجب أن تكون الآن على دراية بالمبادئ الكامنة وراء استخراج Soxhlet ، وإجراء استخراج Soxhlet لعينة الرواسب ، وبعض الأمثلة على كيفية استخدام استخراج Soxhlet لأغراض تحليلية.

شكرا للمشاهدة!

Procedure

1. إعداد وإعداد المواد

اجمع عينة من الرواسب البحرية المجمدة والمجففة بالتجميد والمسحوقة والمتجانسة. عينة مثل هذه تحتوي على العديد من المركبات اللازمة للمعايير.
1. غالبا ما تصنع المعايير من الرواسب المتبقية بعد رحلة استكشافية أو تحليل. على سبيل المثال ، في هذه التجربة ، يتم استخراج الرواسب التي تم الحصول عليها من “رقعة الطين” الواقعة جنوب كيب كود. تم أخذ هذه الرواسب كجزء من رحلة استكشافية للحفر ولكن لن يتم استخدامها للإجابة على الأسئلة العلمية. لذلك يمكننا استخدامه لوضع معيار.
2. ضع قطعة ~ 100 جم من الرواسب في الفريزر طوال الليل حتى تتجمد.
3. بمجرد تجميد الرواسب تماما ، قم بتشغيل مجفف التجميد (المتوفر من العديد من تجار التجزئة للمعدات العلمية مثل Fisher) وانتظر حتى يصل المكثف إلى نقطة الضبط (غالبا ~ -30 درجة مئوية).
4. قم بتحميل عينة الرواسب في مجفف التجميد وأغلق عملية التطهير لبدء سحب الفراغ على العينة.
5. اعتمادا على كمية الماء في الرواسب وحجم العينة ، قد يستغرق الأمر عدة أيام حتى تجف العينة.
6. بمجرد أن تجف العينة ، قم بإيقاف تشغيل مجفف التجميد ، وقم بتهويته ، وإزالة العينة.
7. ضع العينة في ملاط مغسول بمذيب وطحنها إلى مسحوق باستخدام مدقة. افعل ذلك على العينة بأكملها وقم بتخزينها في وعاء زجاجي في الفريزر حتى تصبح جاهزة للاستخراج.
اعتمادا على حجم العينة ، استخدم قوارير بأحجام تتراوح من 4-60 مل. في هذه التجربة ، استخدم قوارير زجاجية من البورسليكات (40 مل) وأغطية آمنة للمذيبات. قم بحرق القوارير والماصات الزجاجية البورسليكات وعلب الوزن عند 550 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل ضمان إزالة الملوثات العضوية المحتملة.
احصل على ثنائي كلورو الميثان والميثانول (كلاهما شائع في معظم مختبرات الكيمياء الجيولوجية العضوية) ، ثم استخدمهما بشكل فردي لشطف أدوات المختبر والأواني الزجاجية قبل الاستخدام. يستخدم خليط من ثنائي كلورو الميثان (DCM) إلى الميثانول (MeOH ؛ 9: 1) في العديد من المختبرات لاستخراج المؤشرات الحيوية بكفاءة مع مجموعة واسعة من الأقطاب. يجب أن تكون المذيبات خالية من الملوثات العضوية.
احصل على جهاز soxhlet لاستخدامه في هذه التجربة (يمكن شراؤها من Fisher Scientific أو بائع تجزئة علمي آخر) ، ثم اغسله وحرقه عند 550 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل الاستخدام.
احصل على كشتبانات من الألياف الزجاجية (يمكن شراؤها من Whatman) وحرقها عند 550 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل الاستخدام.

2. تحضير العينة

ضع علبة وزن محترقة على ميزان المختبر ثم فارغها.
اشطف ملعقة المختبر بالمذيب ، ثم استخدمها لنقل كتلة مناسبة من العينة إلى علبة الوزن ، وتسجيل الكتلة.
1. تختلف كتلة العينة حسب محتواها من المواد العضوية. قد تتطلب المواد العضوية الخالية من الدهون نسبيا (الطين البحري) عدة جرامات ، بينما قد تتطلب المواد العضوية الغنية (أنسجة الأوراق) أقل بكثير.
انقل كل المواد الموجودة في علبة الوزن إلى كشتبان من الألياف الزجاجية المحترقة.

3. الاستخراج

انقل ~ 400 مل من خليط DCM: MeOH (9: 1) إلى القارورة ذات القاع المستدير (يجب أن تكون القارورة أكثر من نصفها ممتلئة) وضعها في عباءة التسخين. أضف عدة (5-10) رقائق غليان مغسولة بالمذيبات.
ضع كشتبان العينة ، في الطرف المفتوح ، في محور جهاز Soxhlet.
ضع القطعة المركزية أعلى القارورة ذات القاع المستدير وثبتها بمشبك الأواني الزجاجية.
قم بتثبيت المكثف أعلى القطعة المركزية من Soxhlet وقم بتثبيته بمشبك الأواني الزجاجية.
قم بتوصيل أحد خطوط الماء البارد من المكثف بخط الماء البارد في غطاء المحرك باستخدام مشبك خرطوم. وجه الآخر في البالوعة.
قم بتشغيل الماء لضمان الدورة الدموية والصرف المناسبين.
قم بتشغيل عباءة التسخين واضبط درجة الحرارة حتى يغلي المذيب الموجود في القارورة ذات القاع المستدير قليلا.
راقب الاستخراج عدة مرات خلال الساعة التالية.
1. تحقق للتأكد من ضبط درجة الحرارة بشكل صحيح عند درجة غليان منخفضة ، وأن المذيب يتكثف في المكثف ويقطر في القطعة المركزية ، وأن القطعة المركزية تمتلئ وتفرغ بشكل صحيح ، وأن الماء يتم تصريفه بشكل صحيح في مصرف الغطاء.
راقب الاستخراج خلال ال 36 ساعة التالية.
1. تأكد من ضبط درجة الحرارة بشكل صحيح عند درجة غليان منخفضة ، وأن المذيب يتكثف في المكثف ويقطر في القطعة المركزية ، وأن القطعة المركزية تمتلئ وتفرغ بشكل صحيح ، ويتم تصريف المياه بشكل صحيح في مصرف غطاء المحرك ، ولا يزال مستوى المذيب في القارورة ذات القاع المستدير ممتلئا بحوالي النصف.
بعد 36 ساعة ، أوقف الاستخراج عن طريق إيقاف تشغيل عباءة التسخين.
قم بتسمية القارورة “TLE”.

استخراج Soxhlet هو طريقة لعزل المركبات ، مثل الدهون ، من كمية كبيرة من المواد الصلبة ذات الحجم الصغير نسبيا من المذيبات.

العديد من المركبات ذات الصلة بدراسات المناخ القديم غير متاحة للشراء من شركات البيع بالتجزئة العلمية. لذلك يجب تحضير معايير هذه المركبات من عينات طبيعية.

هناك حاجة إلى كميات كبيرة من المعيار لتقييم أداء الأداة بمرور الوقت. للحصول على كمية مناسبة من المؤشر الحيوي للتحضير القياسي ، يجب استخراج كمية كبيرة من الرواسب.

يسمح مستخرج Soxhlet ، الذي اخترعه فرانز فون سوكهلت في سبعينيات القرن التاسع عشر ، بالاستخراج الآلي للدفعات من مادة صلبة ، مما يزيد من الكفاءة الإجمالية مع استخدام كمية صغيرة من المذيب.

هذا الفيديو جزء من سلسلة حول استخراج الدهون وتنقيتها وتحليلها من الرواسب. سيوضح استخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من الرواسب البحرية لاستخدامها في قياس الحرارة القديمة وسيقدم بعض التطبيقات الأخرى لاستخراج Soxhlet في علوم الأرض والكيمياء.

يستخدم التجميع النموذجي قارورة مستديرة القاع ومكثف ماء بارد وجهاز Soxhlet نفسه. يتم وضع المادة الصلبة المراد استخراجها في كشتبان في الغرفة المركزية للجهاز. يتم مساعدة الاستخراج عن طريق إضافة الطاقة في شكل حرارة ، والمعروفة باسم الارتجاع. يرتفع بخار المذيب عبر مسار التقطير في جهاز Soxhlet إلى المكثف. عند التكثيف ، يتجمع المذيب في الغرفة ، مما يؤدي إلى إذابة بعض المواد العضوية في الكشتبان. عندما تمتلئ الغرفة ، يمتلئ السيفون أيضا. عندما يمتلئ السيفون ، يتدفق المحلول مرة أخرى إلى القارورة. لا يتجاوز مستوى المحلول أبدا الجزء العلوي من الكشتبان ، لذلك لا تدخل أي مادة صلبة إلى القارورة.

يتجمع مستخلص الدهون باستمرار في القارورة ، بينما يصبح المذيب جزءا من دورة الاستخراج التالية. وبالتالي ، يمكن أن تتكرر الدورة إلى أجل غير مسمى دون فقدان المذيب.

إن الحفاظ على المذيب ، والطبيعة المستمرة للاستخراج ، والقدرة على استيعاب أحجام العينات الكبيرة يجعل استخراج Soxhlet مثاليا لعزل المركبات العضوية عن أجزاء كبيرة من المواد غير القابلة للذوبان.

الآن بعد أن فهمت مبادئ استخراج Soxhlet ، دعنا ننتقل إلى إجراء لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية للدهون من الرواسب.

في هذه التجربة ، يتم استخدام عينة من الرواسب البحرية الزائدة من رحلة استكشافية للحفرة. سيتم تجفيف العينة بالتجميد وسحقها وتجانسها. لمزيد من التعليمات ، يرجى الرجوع إلى فيديو هذه المجموعة حول الاستخراج عن طريق الصوت.

للتحضير للاستخراج ، قم أولا بعمل محلول 9: 1 من ثنائي كلورو الميثان إلى الميثانول. سيتم استخدام هذا المحلول كمذيب للاستخراج ولغسل الأواني الزجاجية والأدوات المختبرية.

لإزالة الملوثات العضوية ، قم بحرق القارورة ذات القاع المستدير ، وجهاز Soxhlet ، وكشتبان الألياف الزجاجية ، وعلب الوزن لمدة 6 ساعات عند 550 درجة مئوية. اغسل قارورة مستديرة القاع بمحلول DCM-methanol. بمجرد أن تصبح جاهزا لإعداد الاستخراج ، اشطف ملعقة مختبرية وخمس إلى عشر رقائق غليان بمحلول DCM-methanol.

لبدء بناء مجموعة الاستخراج ، قم بإعداد عباءة تسخين في غطاء الدخان. احصل على مكثف وحامل دعم لتأمين القارورة السفلية المستديرة وجهاز Soxhlet.

الفارغة علبة وزن محترقة. باستخدام الملعقة المغسولة بالمذيبات ، انقل ما يقرب من 50 جم من العينة إلى علبة الوزن وسجل الكتلة. قم بتحميل المادة في كشتبان الألياف الزجاجية المحترقة.

بعد ذلك ، املأ القارورة ذات القاع المستدير المحترق والمغسول أكثر بقليل من نصفها ممتلئ بمحلول DCM-methanol. أضيفي رقائق الغليان المغسولة وضعي القارورة ذات القاع المستدير في عباءة التسخين.

بعد ذلك ، ضع عينة الكشتبان مفتوحة في غرفة جهاز Soxhlet. قم بتوصيل الجهاز بالقارورة ذات القاع المستدير وقم بتثبيت الجهاز في مكانه.

قم بتأمين المكثف في الجزء العلوي من جهاز Soxhlet. قم بتوصيل خط الماء البارد بالمنفذ السفلي للمكثف باستخدام مشبك خرطوم أو ربطة عنق مضغوطة. قم بتوصيل خط المخرج بالمنفذ العلوي للمكثف وقم بتوجيهه إلى البالوعة.

قم بتشغيل الماء إلى المكثف وتحقق من مسار التدفق. ثم قم بتشغيل عباءة التسخين وقم بتسخين المذيب حتى يرتدع.

عندما يبدأ المذيب في التكثيف ، تأكد من أن المكثفات تتساقط في الغرفة وأن المستخلص يتم شحبه في القارورة ذات القاع المستدير. يجب أن يظل المذيب عند درجة غليان منخفضة طوال فترة الاستخراج.

راقب عملية الاستخراج وتدفق مياه المكثف حتى يكتمل الاستخراج. ثم أوقف الاستخراج عن طريق إيقاف تشغيل عباءة التسخين. بمجرد أن يبرد المستخلص ، قم بإزالة المكثف وجهاز Soxhlet. أخيرا ، أغلق القارورة ذات القاع المستدير التي تحتوي على مستخلص الدهون الكلي وخزنها لمزيد من المعالجة.

غالبا ما يستخدم استخراج Soxhlet للتحليل الكيميائي لعينة صلبة ، ويمكن استخدامه أيضا لتحضير الكاشف وتنقيته.

يمكن استخدام استخراج Soxhlet للكشف عن وجود مركبات ثنائي الفينيل متعددة الكلور ، أو مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، في البيئة. تم قياس كفاءة نقل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الأسماك المفترسة إلى الأسماك المفترسة للحصول على مزيد من المعلومات حول المخاطر الصحية التي يتعرض لها البشر والحياة البرية من أكل الأسماك الملوثة. يسمح استخراج Soxhlet لأنسجة الأسماك بإعداد عينات لكروماتوغرافيا الغاز وقياس الطيف الكتلي.

يتم تحليل المركبات التي سيتم إدخالها إلى البيئة بكميات كبيرة لوجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. الفحم الحيوي هو منتج ثانوي للانحلال الحراري للمواد العضوية التي ، عند إضافتها إلى التربة ، قد تحسن جودة التربة وتمتص الملوثات. يشمل التحقق من صحة طرق إنتاج الفحم الحيوي للاستخدام على نطاق واسع استخراج Soxhlet لاختبار وجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بواسطة كروماتوغرافيا الغاز.

يمكن أيضا استخدام استخراج Soxhlet لتنقية المواد الصلبة عن طريق استخراج المركبات غير المرغوب فيها. تمت إزالة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة بشكل انتقائي من قشر الطماطم عن طريق الاستخراج التدريجي لإنتاج بشرة الطماطم الخالية من الشمع. تم إجراء الاستخراج التدريجي باستخدام مذيبات متعددة ذات أقطاب مختلفة على التوالي. لم يوفر هذا إزالة شاملة للشمع من جلد الطماطم فحسب ، بل سمح بعزل شقوق الشمع الفردية بناء على خصائص الذوبان أيضا.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من رواسب الأرشيف الجيولوجي. يجب أن تكون الآن على دراية بالمبادئ الكامنة وراء استخراج Soxhlet ، وإجراء استخراج Soxhlet لعينة الرواسب ، وبعض الأمثلة على كيفية استخدام استخراج Soxhlet لأغراض تحليلية.

شكرا للمشاهدة!

Results

في نهاية الاستخراج ، يتم إنتاج مستخلص الدهون الكلي (TLE) للعينة. تحتوي القارورة ذات القاع المستدير على مادة عضوية قابلة للاستخراج من عينة الرواسب. يمكن الآن تحليل TLE هذا ، وتحديد مكوناته الكيميائية وتحديدها كميا.

Applications and Summary

The extract from the marine mud contains compounds called alkenones, which are used in paleoceanography. Alkenones are long-chained alkyl-ketones produced by certain classes of haptophyte algae that live in the sunlit surface ocean³ (Figure 3). The two most common alkenones are 37 carbon atoms long and have two or three double bonds in them. The haptophytes adjust the ratio of these two alkenones in their cells according to the temperature of the water they live in. The ratio of the two alkenones defines the U^k'₃₇ ratio:

Equation 1) U^k'₃₇ = (C_37:2) / (C_37:2 + C_37:3) ^4,5

Culture^6,7 and core-top sediment⁸ calibration studies led to the development of the U^k'₃₇ Index as a quantitative SST proxy. In this work we use:

Equation 2) U^k'₃₇= 0.034(SST) + 0.039; ±1.4 °C from 0 to 28 °C [culture-based⁷]

Alkenones are preserved in sediments dating as far back as the Early Eocene (~56 million years ago)⁹. Knowing the distribution of alkenones in a sediment core through time relates information on the evolution of sea surface temperature at that location. However, it's necessary to first make sure the instrument accurately and precisely measures the ratio of the two alkenones, and that is why standards are needed.

Figure 3. Alkenones with 2 (C37:2) and 3 (C37:3) double bonds (left) are produced by certain haptophyte algae that live in the sunlit surface ocean (right). (Photo courtesy of Tim I. Eglinton, Woods Hole Oceanographic Institution)

Transcript

استخراج Soxhlet هو طريقة لعزل المركبات ، مثل الدهون ، من كمية كبيرة من المواد الصلبة ذات الحجم الصغير نسبيا من المذيبات.

العديد من المركبات ذات الصلة بدراسات المناخ القديم غير متاحة للشراء من شركات البيع بالتجزئة العلمية. لذلك يجب تحضير معايير هذه المركبات من عينات طبيعية.

هناك حاجة إلى كميات كبيرة من المعيار لتقييم أداء الأداة بمرور الوقت. للحصول على كمية مناسبة من المؤشر الحيوي للتحضير القياسي ، يجب استخراج كمية كبيرة من الرواسب.

يسمح مستخرج Soxhlet ، الذي اخترعه فرانز فون سوكهلت في سبعينيات القرن التاسع عشر ، بالاستخراج الآلي للدفعات من مادة صلبة ، مما يزيد من الكفاءة الإجمالية مع استخدام كمية صغيرة من المذيب.

هذا الفيديو جزء من سلسلة حول استخراج الدهون وتنقيتها وتحليلها من الرواسب. سيوضح استخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من الرواسب البحرية لاستخدامها في قياس الحرارة القديمة وسيقدم بعض التطبيقات الأخرى لاستخراج Soxhlet في علوم الأرض والكيمياء.

يستخدم التجميع النموذجي قارورة مستديرة القاع ومكثف ماء بارد وجهاز Soxhlet نفسه. يتم وضع المادة الصلبة المراد استخراجها في كشتبان في الغرفة المركزية للجهاز. يتم مساعدة الاستخراج عن طريق إضافة الطاقة في شكل حرارة ، والمعروفة باسم الارتجاع. يرتفع بخار المذيب عبر مسار التقطير في جهاز Soxhlet إلى المكثف. عند التكثيف ، يتجمع المذيب في الغرفة ، مما يؤدي إلى إذابة بعض المواد العضوية في الكشتبان. عندما تمتلئ الغرفة ، يمتلئ السيفون أيضا. عندما يمتلئ السيفون ، يتدفق المحلول مرة أخرى إلى القارورة. لا يتجاوز مستوى المحلول أبدا الجزء العلوي من الكشتبان ، لذلك لا تدخل أي مادة صلبة إلى القارورة.

يتجمع مستخلص الدهون باستمرار في القارورة ، بينما يصبح المذيب جزءا من دورة الاستخراج التالية. وبالتالي ، يمكن أن تتكرر الدورة إلى أجل غير مسمى دون فقدان المذيب.

إن الحفاظ على المذيب ، والطبيعة المستمرة للاستخراج ، والقدرة على استيعاب أحجام العينات الكبيرة يجعل استخراج Soxhlet مثاليا لعزل المركبات العضوية عن أجزاء كبيرة من المواد غير القابلة للذوبان.

الآن بعد أن فهمت مبادئ استخراج Soxhlet ، دعنا ننتقل إلى إجراء لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية للدهون من الرواسب.

في هذه التجربة ، يتم استخدام عينة من الرواسب البحرية الزائدة من رحلة استكشافية للحفرة. سيتم تجفيف العينة بالتجميد وسحقها وتجانسها. لمزيد من التعليمات ، يرجى الرجوع إلى فيديو هذه المجموعة حول الاستخراج عن طريق الصوت.

للتحضير للاستخراج ، قم أولا بعمل محلول 9: 1 من ثنائي كلورو الميثان إلى الميثانول. سيتم استخدام هذا المحلول كمذيب للاستخراج ولغسل الأواني الزجاجية والأدوات المختبرية.

لإزالة الملوثات العضوية ، قم بحرق القارورة ذات القاع المستدير ، وجهاز Soxhlet ، وكشتبان الألياف الزجاجية ، وعلب الوزن لمدة 6 ساعات عند 550 درجة مئوية. اغسل قارورة مستديرة القاع بمحلول DCM-methanol. بمجرد أن تصبح جاهزا لإعداد الاستخراج ، اشطف ملعقة مختبرية وخمس إلى عشر رقائق غليان بمحلول DCM-methanol.

لبدء بناء مجموعة الاستخراج ، قم بإعداد عباءة تسخين في غطاء الدخان. احصل على مكثف وحامل دعم لتأمين القارورة السفلية المستديرة وجهاز Soxhlet.

الفارغة علبة وزن محترقة. باستخدام الملعقة المغسولة بالمذيبات ، انقل ما يقرب من 50 جم من العينة إلى علبة الوزن وسجل الكتلة. قم بتحميل المادة في كشتبان الألياف الزجاجية المحترقة.

بعد ذلك ، املأ القارورة ذات القاع المستدير المحترق والمغسول أكثر بقليل من نصفها ممتلئ بمحلول DCM-methanol. أضيفي رقائق الغليان المغسولة وضعي القارورة ذات القاع المستدير في عباءة التسخين.

بعد ذلك ، ضع عينة الكشتبان مفتوحة في غرفة جهاز Soxhlet. قم بتوصيل الجهاز بالقارورة ذات القاع المستدير وقم بتثبيت الجهاز في مكانه.

قم بتأمين المكثف في الجزء العلوي من جهاز Soxhlet. قم بتوصيل خط الماء البارد بالمنفذ السفلي للمكثف باستخدام مشبك خرطوم أو ربطة عنق مضغوطة. قم بتوصيل خط المخرج بالمنفذ العلوي للمكثف وقم بتوجيهه إلى البالوعة.

قم بتشغيل الماء إلى المكثف وتحقق من مسار التدفق. ثم قم بتشغيل عباءة التسخين وقم بتسخين المذيب حتى يرتدع.

عندما يبدأ المذيب في التكثيف ، تأكد من أن المكثفات تتساقط في الغرفة وأن المستخلص يتم شحبه في القارورة ذات القاع المستدير. يجب أن يظل المذيب عند درجة غليان منخفضة طوال فترة الاستخراج.

راقب عملية الاستخراج وتدفق مياه المكثف حتى يكتمل الاستخراج. ثم أوقف الاستخراج عن طريق إيقاف تشغيل عباءة التسخين. بمجرد أن يبرد المستخلص ، قم بإزالة المكثف وجهاز Soxhlet. أخيرا ، أغلق القارورة ذات القاع المستدير التي تحتوي على مستخلص الدهون الكلي وخزنها لمزيد من المعالجة.

غالبا ما يستخدم استخراج Soxhlet للتحليل الكيميائي لعينة صلبة ، ويمكن استخدامه أيضا لتحضير الكاشف وتنقيته.

يمكن استخدام استخراج Soxhlet للكشف عن وجود مركبات ثنائي الفينيل متعددة الكلور ، أو مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، في البيئة. تم قياس كفاءة نقل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الأسماك المفترسة إلى الأسماك المفترسة للحصول على مزيد من المعلومات حول المخاطر الصحية التي يتعرض لها البشر والحياة البرية من أكل الأسماك الملوثة. يسمح استخراج Soxhlet لأنسجة الأسماك بإعداد عينات لكروماتوغرافيا الغاز وقياس الطيف الكتلي.

يتم تحليل المركبات التي سيتم إدخالها إلى البيئة بكميات كبيرة لوجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. الفحم الحيوي هو منتج ثانوي للانحلال الحراري للمواد العضوية التي ، عند إضافتها إلى التربة ، قد تحسن جودة التربة وتمتص الملوثات. يشمل التحقق من صحة طرق إنتاج الفحم الحيوي للاستخدام على نطاق واسع استخراج Soxhlet لاختبار وجود مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بواسطة كروماتوغرافيا الغاز.

يمكن أيضا استخدام استخراج Soxhlet لتنقية المواد الصلبة عن طريق استخراج المركبات غير المرغوب فيها. تمت إزالة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة بشكل انتقائي من قشر الطماطم عن طريق الاستخراج التدريجي لإنتاج بشرة الطماطم الخالية من الشمع. تم إجراء الاستخراج التدريجي باستخدام مذيبات متعددة ذات أقطاب مختلفة على التوالي. لم يوفر هذا إزالة شاملة للشمع من جلد الطماطم فحسب ، بل سمح بعزل شقوق الشمع الفردية بناء على خصائص الذوبان أيضا.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لاستخراج Soxhlet للمؤشرات الحيوية الدهنية من رواسب الأرشيف الجيولوجي. يجب أن تكون الآن على دراية بالمبادئ الكامنة وراء استخراج Soxhlet ، وإجراء استخراج Soxhlet لعينة الرواسب ، وبعض الأمثلة على كيفية استخدام استخراج Soxhlet لأغراض تحليلية.

شكرا للمشاهدة!