Extraktion von Biomarkern aus Sedimenten - beschleunigte Lösemittelextraktion

Die beschleunigte Lösungsmittelextraktion ist eine schnelle, effiziente und hochdurchsatzfähige Technik, die zur Trennung organischer Biomarker aus einer großen Anzahl geologischer Sedimentproben verwendet wird.

Traditionell werden Extraktionsmethoden wie Ultraschall oder Soxhlet verwendet, aber der Nachteil dieser Protokolle ist, dass sie zu langsam sind, um genügend Material für eine detaillierte Paläoklimarekonstruktion zu verarbeiten. Eine neuere Technik, die beschleunigte Lösungsmittelextraktion (ASE-Methode), wurde mit Blick auf Effizienz und hohen Durchsatz entwickelt.

Die ASE-Methode verwendet eine Kombination aus hohen Temperaturen und hohem Druck, um Proben zu extrahieren, und kann mehrere Proben in einem einzigen, relativ schnellen Vorbereitungslauf durchführen.

Dieses Video ist das dritte in einer Reihe, in der detailliert beschrieben wird, wie Biomarker aus Sedimenten extrahiert werden können. Es wird das Verfahren behandelt und einen Einblick in die Vorteile von ASE gegenüber der Beschallung oder Soxhlet-Extraktion geben.

Bei der beschleunigten Lösungsmittelextraktion werden die Proben in Stahlzellen geladen, die dann auf ein Karussell geladen werden. Die Entnahmefläschchen für jede Probenzelle werden ebenfalls auf ein separates Karussell geladen. Das Gerät lädt eine Probenzelle in einen internen Ofen. Das Lösungsmittel wird aus einer Lösungsmittelflasche durch eine Reihe von Ventilen gepumpt, bis ein ausreichender Druck erreicht ist.

Dieser Druck wird für eine Zeit gehalten, die von der Probe und dem Analyten vorgegeben wird. Anschließend wird das Lösungsmittel aus der Probenzelle durch eine Stahlleitung in das entsprechende Auffanggefäß gespült. Der Vorgang kann mehrmals wiederholt werden. Temperatur, Druck und Dauer können für die Probe angepasst werden.

Die hohe Temperatur erhöht die Kinetik der Extraktion, während der hohe Druck verhindert, dass das Lösungsmittel flüssig wird. Das Sammelfläschchen enthält nun einen Gesamtlipidextrakt, und was in der Probenzelle übrig bleibt, wird als Rückstand bezeichnet. Es besteht sowohl aus anorganischem Material als auch aus organischem Material, das nicht lösungsmittelextrahierbar ist, das sogenannte Kerogen.

Nachdem wir nun mit den Prinzipien der beschleunigten Lösungsmittelextraktion vertraut sind, werfen wir einen Blick darauf, wie dies im Labor durchgeführt wird.

Nach dem Sammeln von interessanten Proben; Gefriertrocknen, homogenisieren und dekontaminieren, wie in einem anderen Video dieser Serie gezeigt.

Sobald alle Proben vorbereitet sind, stellen Sie eine Zelle für jede zu extrahierende Probe und eine zusätzliche für eine Blindprobe zusammen. Schrauben Sie dazu eine Endkappe auf den Zellkörper. Platzieren Sie mit einer lösungsmittelgespülten Pinzette einen verbrannten Glasfaserfilter auf jedem Filter. Drücken Sie den Filter langsam und vorsichtig mit dem Kolben nach unten.

Beschriften Sie die Zellkörper für jede Probe mit Nummern und beschriften Sie den Rohling separat. Stellen Sie eine verbrannte Wiegedose auf eine Laborwaage und tarieren Sie. Spülen Sie einen Spatel mit Lösungsmittel aus, geben Sie damit 5 bis 10 g Probe in die Wiegedose und notieren Sie die Masse.

Füllen Sie das gesamte Material in der Wiegedose in die entsprechende Zelle. Setzen Sie einen weiteren Glasfaserfilter darauf und stampfen Sie ihn vorsichtig an, bis er die Oberseite der Probe erreicht.

Fügen Sie ein Dispergiermittel wie Kieselgur oder Sand hinzu, bis es fast voll ist, und achten Sie darauf, dass keine Ablagerungen in die Zellkörperfäden gelangen. Verschließen Sie die Oberseite der Zelle mit einer weiteren Endkappe. Wiederholen Sie diese Schritte für jede Probe und den Rohling.

Beschriften Sie jedes Entnahmefläschchen mit der Nummer einer entsprechenden Probenzelle oder eines Rohlings und verschließen Sie es mit einer Fläschchenkappe. Platzieren Sie jede Zelle in einem nummerierten Schlitz im oberen ASE-Fach. Stellen Sie die Parameter für die Extraktionsmethode über die Tastatur an der ASE auf 100 ? C?und 1.200 psi. Extrahieren Sie jede Probe 3 Mal mit einem statischen Halten von 10 Minuten und spülen Sie den Zellkörper mit 50 % seines Gesamtvolumens zwischen den statischen Haltevorgängen.

Stellen Sie als Nächstes sicher, dass die Lösungsmittelflasche genug enthält, um alle Proben zu extrahieren. Spülen Sie die Instrumentenleitungen 3 Mal, bevor Sie den Lauf starten. Drücken Sie abschließend auf Start.

Nehmen Sie die Durchstechflasche aus der ASE. Nachdem die Biomarker extrahiert wurden, müssen sie vor der Analyse gereinigt werden.

Die beschleunigte Lösungsmittelextraktion ist eine vielseitige Technik, die für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, von denen einige hier untersucht werden.

Die beschleunigte Lösungsmittelextraktion kann auch bei anderen Arten von Proben, einschließlich Lebensmitteln, eingesetzt werden. Rückstandsanalytik zur Prüfung auf Pestizidkontamination wird häufig in behördlichen und industriellen Einrichtungen durchgeführt, um die Sicherheit und Qualität von Lebensmitteln wie Obst oder Gemüse zu ermitteln. ASE kann verwendet werden, um Organochlor-Pestizide aus Lebensmittelproben zu extrahieren und die Art oder den Gehalt an Rückständen in den Produkten zu bestimmen. Anhand dieser Informationen kann dann festgestellt werden, ob die Produkte für den menschlichen oder tierischen Verzehr geeignet sind. Zum Beispiel sollte Dieldrin je nach Produkt innerhalb von 0 bis 0,1 ppm auf Lebensmitteln zu finden sein.

Nahrungsbestandteile können auch mit ASE extrahiert werden. So können beispielsweise Produkte wie Schokolade, die einen hohen gravimetrischen Fettgehalt aufweisen können, extrahiert werden. Durch die Verwendung von ASE mit Petrolether als Lösungsmittel kann Fett aus Schokoladenproben abgetrennt und einer quantitativen Analyse unterzogen werden, um einen genauen prozentualen Fettgehalt pro bekannter Menge Schokolade zu bestimmen. Anhand dieser Informationen können Aufsichtsbehörden die Angaben von Schokoladenherstellern überprüfen, oder Hersteller können Informationen erhalten, um genaue Lebensmitteletiketten zu erstellen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die Extraktion von Lipid-Biomarkern mittels beschleunigter Lösungsmittelextraktion (ASE) gesehen. Methoden zur Weiterverarbeitung und Analyse finden Sie in nachfolgenden Videos.

Danke fürs Zuschauen!