Utilisation de l'extracteur de Soxhlet pour isoler des biomarqueurs lipidiques à partir de sédiments

L’extraction Soxhlet est une méthode permettant d’isoler des composés, tels que les lipides, à partir d’une grande quantité de matière solide avec un volume relativement faible de solvant.

De nombreux composés pertinents pour les études paléoclimatiques ne sont pas disponibles à l’achat auprès des entreprises scientifiques de détail. Les étalons de ces composés doivent donc être préparés à partir d’échantillons naturels.

De grandes quantités d’étalons sont nécessaires pour évaluer les performances d’un instrument au fil du temps. Pour obtenir une quantité appropriée d’un biomarqueur pour la préparation d’un étalon, un grand volume de sédiments doit être extrait.

L’extracteur Soxhlet, inventé dans les années 1870 par Franz von Soxhlet, permet une extraction automatisée et par lots à partir d’un solide, augmentant ainsi l’efficacité globale tout en utilisant une petite quantité de solvant.

Cette vidéo fait partie d’une série sur l’extraction, la purification et l’analyse des lipides à partir des sédiments. Il illustrera l’extraction par Soxhlet de biomarqueurs lipidiques à partir de sédiments marins pour une utilisation en paléothermométrie et présentera quelques autres applications de l’extraction par Soxhlet en sciences de la Terre et en chimie.

Un assemblage typique utilise une fiole à fond rond, un condenseur d’eau froide et l’appareil Soxhlet lui-même. Le solide à extraire est placé dans un dé à coudre dans la chambre centrale de l’appareil. L’extraction est facilitée par l’ajout d’énergie sous forme de chaleur, connu sous le nom de reflux. La vapeur de solvant monte par le chemin de distillation dans l’appareil Soxhlet jusqu’au condenseur. Lors de la condensation, le solvant s’accumule dans la chambre, dissolvant une partie de la matière organique dans le dé à coudre. Au fur et à mesure que la chambre se remplit, le siphon se remplit également. Lorsque le siphon est plein, la solution retourne dans le ballon. Le niveau de solution ne dépasse jamais le haut du dé à coudre, de sorte qu’aucun solide ne pénètre dans le ballon.

L’extrait lipidique s’accumule continuellement dans le flacon, tandis que le solvant fait partie du cycle d’extraction suivant. Ainsi, le cycle peut se répéter indéfiniment sans perte de solvant.

La conservation du solvant, la nature continue de l’extraction et la capacité à s’adapter à de grandes tailles d’échantillons rendent l’extraction Soxhlet idéale pour isoler les composés organiques de grandes quantités de matériaux insolubles.

Maintenant que vous comprenez les principes de l’extraction Soxhlet, passons en revue une procédure d’extraction Soxhlet de biomarqueurs lipidiques à partir de sédiments.

Pour cette expérience, un échantillon de sédiments marins excédentaires provenant d’une expédition de carottage est utilisé. L’échantillon sera lyophilisé, broyé et homogénéisé. Pour plus d’instructions, veuillez consulter la vidéo de cette collection sur l’extraction par sonication.

Pour préparer l’extraction, préparez d’abord une solution 9:1 de dichlorométhane dans du méthanol. Cette solution sera utilisée comme solvant d’extraction et pour laver la verrerie et les instruments de laboratoire.

Pour éliminer les contaminants organiques, brûler la fiole à fond rond, l’appareil Soxhlet, le dé à coudre en fibre de verre et les boîtes de pesée pendant 6 h à 550 °C. Laver une fiole à fond rond avec la solution de DCM-méthanol. Une fois prêt à mettre en place l’extraction, rincez une spatule de laboratoire et cinq à dix copeaux bouillants avec la solution de méthanol DCM.

Pour commencer à construire l’ensemble d’extraction, installez un ballon chauffant dans une hotte. Procurez-vous un condenseur, un support pour fixer la fiole à fond rond et l’appareil Soxhlet.

Tare une boîte de pesée brûlée. À l’aide de la spatule rincée au solvant, transférez environ 50 g d’échantillon dans l’étain de pesée et notez la masse. Chargez le matériau dans le dé à coudre en fibre de verre brûlé.

Ensuite, remplissez le ballon à fond rond brûlé et rincé d’un peu plus de la moitié de la solution DCM-méthanol. Ajoutez les copeaux bouillants lavés et placez la fiole à fond rond dans le ballon chauffant.

Ensuite, placez le dé à coudre de l’échantillon dans la chambre de l’appareil Soxhlet. Connectez l’appareil à la fiole à fond rond et fixez-le en place.

Fixez le condenseur au sommet de l’appareil Soxhlet. Connectez la conduite d’eau froide à l’orifice inférieur du condenseur à l’aide d’un collier de serrage ou d’un collier de serrage. Connectez la conduite de sortie à l’orifice supérieur du condenseur et acheminez-la vers le drain.

Ouvrez l’eau du condenseur et vérifiez le chemin d’écoulement. Ensuite, allumez le ballon chauffant et chauffez le solvant pour qu’il reflux.

Lorsque le solvant commence à se condenser, assurez-vous que le condensat s’égoutte dans la chambre et que l’extrait est siphonné dans la fiole à fond rond. Le solvant doit rester à faible ébullition tout au long de l’extraction.

Surveillez le processus d’extraction et le débit d’eau du condenseur jusqu’à ce que l’extraction soit terminée. Ensuite, arrêtez l’extraction en éteignant le ballon chauffant. Une fois l’extrait refroidi, retirez le condenseur et l’appareil Soxhlet. Enfin, fermez le ballon à fond rond contenant l’extrait lipidique total et conservez-le pour un traitement ultérieur.

L’extraction Soxhlet est souvent utilisée pour l’analyse chimique d’un échantillon solide, et peut également être utilisée pour la préparation et la purification des réactifs.

L’extraction Soxhlet peut être utilisée pour détecter la présence de composés biphényles polychlorés, ou PCB, dans l’environnement. L’efficacité du transfert des BPC des poissons proies aux poissons prédateurs a été mesurée afin d’obtenir plus d’informations sur les risques pour la santé des humains et de la faune liés à la consommation de poissons contaminés. L’extraction par Soxhlet de tissus de poisson permet de préparer des échantillons pour la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse.

Les composés qui sont introduits dans l’environnement en grandes quantités sont analysés pour détecter la présence de PCB. Le biochar est un sous-produit de la pyrolyse de la matière organique qui, lorsqu’il est ajouté au sol, peut améliorer la qualité du sol et absorber les polluants. La validation des méthodes de production de biochar à grande échelle comprend l’extraction au Soxhlet pour tester la présence de PCB par chromatographie en phase gazeuse.

L’extraction Soxhlet peut également être utilisée pour purifier un solide par extraction de composés indésirables. Les acides gras à longue chaîne ont été éliminés sélectivement de la peau des tomates par extraction par étapes pour obtenir la cuticule de tomate sans cire. L’extraction par étapes a été réalisée avec plusieurs solvants de polarités variables successivement. Cela a non seulement permis d’éliminer complètement la cire de la peau de la tomate, mais aussi d’isoler des fractions de cire individuelles en fonction des caractéristiques de solubilité.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à l’extraction par Soxhlet de biomarqueurs lipidiques à partir de sédiments d’archives géologiques. Vous devriez maintenant connaître les principes de l’extraction Soxhlet, la procédure d’extraction Soxhlet d’un échantillon de sédiment et quelques exemples de la façon dont l’extraction Soxhlet peut être utilisée à des fins analytiques.

Merci d’avoir regardé !