הפקת סוקסילט של סמנים ביולוגיים שומנים ממ משקעים

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

18,701 Views

•

08:04 min

•

February 27, 2015

Overview

מקור: המעבדה של ג’ף סלקופ – אוניברסיטת מסצ’וסטס אמהרסט

כל מעבדה זקוקה לתקנים העוקבים אחר הביצועים, הדיוק והדיוק של המכשירים שלה לאורך זמן כדי להבטיח שהמדידה שנעשתה היום זהה למדידה המתועדת בעוד שנה מהיום(איור 1). מכיוון שתקנים חייבים לבדוק את הביצועים של מכשירים לאורך תקופה ארוכה של זמן, לעתים קרובות נדרשים כמויות גדולות של התקנים. ניתן לרכוש סטנדרטים כימיים רבים מחברות מדעיות קמעונאיות, כמו סיגמא-אולדריץ’ ופישר. עם זאת, כמה תרכובות המתרחשות בטבע כי הם רלוונטיים מחקרים פליאוקלימטיים עדיין לא בודדו וטוהרו לרכישה. לכן, תרכובות אלה צריך להיות מופק מדגימות טבעיות, ובגלל כמויות גדולות של תקנים הנדרשים, כמויות גדולות של משקעים צריך להיות מופק. מיצוי ממס מואץ (Dionex) עקירות sonication אינם מתאימים להפקת אמצעי מטען גדולים כאלה. בנסיבות אלה, מיצוי Soxhlet משמש.

איור 1. סכמטי המתאר כיצד תקן כימי עוקב אחר הביצועים של מכשיר לאורך זמן. הקו המקווקו מייצג קשר גומלין של 1:1 בין הערך המקובל והמדוד (במכשיר) של משתנה. כל כוכב הוא מדידה שבועית של התקן הכימי. כוכבים ירוקים מייצגים סטנדרטים מדויקים. כוכבים אדומים משקפים את אלה שאינם מדויקים המציינים כי המכשיר דורש תחזוקה מתקנת.

Principles

מיצוי Soxhlet הוא ככל הנראה הצורה העתיקה ביותר של מיצוי חומר אורגני. ראיות ארכיאולוגיות ממסופוטמיה מציבות את השימוש במכשיר דמוי סושהלט שהשתמש במים חמים בסביבות 3,500 לפנה”ס^1,2. סושלטים מודרניים משתמשים במגדסי זכוכית מנופחים מתוחכמים ובממסים אורגניים בשיטת מיצוי “רציפה” זו (איור 2). ממס הוא refluxed מבקבוקון עגול תחתית כלפי מעלה לתוך מחזק עם סליל מים קרים reculculating. כאשר הממס הגזי יוצר קשר עם סליל, הוא מתעב לתוך תא עם אצבעון סיבי זכוכית מחזיק את המדגם. תא זה מוגדר עם recirculator, וכאשר מגיע נפח מסוים (בדרך כלל נפח גדול מספיק כדי להטביע את המדגם כולו), התא הוא סמוק בחזרה לתוך הבקבוקון העגול באמצעות סיפון מובנה, שבו תמצית השומנים מצטברת בעוד הממס הופך לחלק מהמחזור הבא. לפיכך, המונח “רציף” חילוץ. מיצוי Soxhlet משמש לעתים קרובות להפקת דגימות גדולות יותר (>10 גרם).

איור 2. מנגנון סוקסילט.

מיצוי Soxhlet היא שיטה של בידוד תרכובות, כגון שומנים, מכמות גדולה של חומר מוצק עם נפח קטן יחסית של ממס.

רבים מהתרכובות הרלוונטיות למחקרים פליאוקלימטיים אינם זמינים לרכישה מחברות מדעיות קמעונאיות. תקנים של תרכובות אלה ולכן חייב להיות מוכן מדגימות טבעיות.

יש צורך בכמויות גדולות של תקן כדי להעריך את הביצועים של מכשיר לאורך זמן. כדי להשיג כמות מתאימה של סמן ביולוגי להכנה סטנדרטית, יש לחלץ נפח גדול של משקעים.

מחלץ Soxhlet, שהומצא בשנות ה -70 של 1870 על ידי פרנץ פון Soxhlet, מאפשר אוטומטי, מיצוי אצווה ממוצק, להגדיל את היעילות הכוללת תוך שימוש בכמות קטנה של ממס.

וידאו זה הוא חלק מסדרה על מיצוי שומנים בדם, טיהור, וניתוח משקעים. זה ימחיש את הפקת Soxhlet של סמנים ביולוגיים שומנים ממ משקעים ימיים לשימוש פליאותרמיה ויציג כמה יישומים אחרים של מיצוי Soxhlet במדעי כדור הארץ וכימיה.

הרכבה טיפוסית משתמשת בבקבוקון עגול, מחזק מים קרים, ובמנגנון Soxhlet עצמו. המוצק שיש לחלץ ממוקם באצבעון בחדר המרכזי של המנגנון. החילוץ נעזר בתוספת של אנרגיה בצורה של חום, המכונה refluxing. אדי הממס עולים דרך נתיב הזיקוק במנגנון Soxhlet אל המחזק. לאחר ה עיבוי, הממס אוסף בתא, ממיס חלק מהחומר האורגני באצבעון. כשהתא מתמלא, הסיפון מתמלא גם כן. כאשר הסיפון מלא, הפתרון זורם בחזרה לתוך הבקבוקון. רמת הפתרון לעולם אינה עולה על החלק העליון של אצבעון, כך שאף מוצק לא נכנס לבקבוקון.

תמצית השומנים ללא הרף אוספת בבקבוקון, ואילו הממס הופך לחלק ממחזור החילוץ הבא. לכן, המחזור יכול לחזור ללא הגבלת זמן ללא אובדן ממס.

שימור הממס, האופי המתמשך של החילוץ, ואת היכולת להכיל גדלי מדגם גדולים עושה מיצוי Soxhlet אידיאלי לבידוד תרכובות אורגניות מחלקים גדולים של חומר מסיס.

עכשיו שאתה מבין את העקרונות של מיצוי Soxhlet, בואו נעבור הליך להפקת Soxhlet של סמנים ביולוגיים שומנים ממשתשים.

לניסוי זה, נעשה שימוש במדגם של משקעים ימיים עודפים ממשלחת קורינג. המדגם יהיה מיובש בהקפאה, כתוש, הומוגני. לקבלת הדרכה נוספת, אנא התייחסו לסרטון של אוסף זה על מיצוי על ידי Sonication.

כדי להתכונן לחילוץ, תחילה לעשות פתרון 9:1 של דיכלורומתאן למתנול. פתרון זה ישמש ממס החילוץ ולשטוף את כלי הזכוכית ומכשירי המעבדה.

כדי להסיר מזהמים אורגניים, דליקו את הבקבוקון העגול, מנגנון Soxhlet, אצבעון סיבי זכוכית, ופחיות שקילה במשך 6 שעות ב 550 °C (550 °F). לשטוף בקבוקון עגול את פתרון DCM-מתנול. לאחר מוכן להגדיר את החילוץ, לשטוף מרית מעבדה חמישה עד עשרה שבבים רותחים עם פתרון DCM-מתנול.

כדי להתחיל לבנות את הרכב החילוץ, הקם גלימת חימום במכסה אדים. להשיג מחזק, עמדת תמיכה לאבטחת הבקבוק התחתון העגול, ואת מנגנון Soxhlet.

זה פח שקילה בעירה. עם מרית שטופת ממס, להעביר כ 50 גרם של מדגם לפח שקילה ולתעד את המסה. טען את החומר לתוך אצבעון סיבי הזכוכית התבער.

לאחר מכן, מלאו את הבקבוקון העגול הדליק והשטוף מעט יותר מחצי מלא בתמיסת DCM-מתנול. מוסיפים את שבבי הרותח שטופים ומניחים את הבקבוקון העגול במעטפת החימום.

לאחר מכן, מניחים את אצבעון הדגימה פתוח בסופו של דבר בחדר של מנגנון Soxhlet. חבר את המנגנון לבקבוקון העגול והידק את המנגנון במקום.

אבטחו את המעבת לראש מנגנון סושהלט. חבר את קו המים הקרים לנמל התחתון של המדחוס עם מהדק צינור או עניבת רוכסן. חבר את קו היציאה ליציאה העליונה של המחזק ותב אותו לניקוז.

הפעל את המים למחזק ואמת את נתיב הזרימה. לאחר מכן, להפעיל את גלימת החימום לחמם את הממס כדי reflux.

כאשר הממס מתחיל להדגיש, ודא כי ה עיבוי נוטף לתוך התא וכי התמצית נשאבת לתוך הבקבוקון העגול. הממס צריך להישאר ברתיחה נמוכה לאורך כל החילוץ.

לפקח על תהליך החילוץ ואת זרימת המים מעבים עד החילוץ הושלם. לאחר מכן, לעצור את החילוץ על ידי כיבוי גלימת החימום. לאחר התמצית התקרר, להסיר את המדחוס ואת מנגנון Soxhlet. לבסוף, לאטום את הבקבוקון העגול המכיל את תמצית השומנים הכוללת ולאחסן לעיבוד נוסף.

מיצוי Soxhlet משמש לעתים קרובות לניתוח כימי של מדגם מוצק, והוא יכול לשמש גם להכנת ריאגנט וטיהור.

מיצוי Soxhlet יכול לשמש כדי לזהות את נוכחותם של תרכובות ביפניל polychlorinated, או PCB, בסביבה. יעילות ההעברה של PCB מדגי טרף לדגי טורפים נמדדה כדי לקבל מידע נוסף על הסיכונים הבריאותיים לבני אדם וחיות בר מאכילת דגים מזוהמים. הפקת סושהלט של רקמת דגים מאפשרת הכנת דגימות לכרומטוגרפיה של גז וספקטרומטריית מסה.

תרכובות להיות הציג לסביבה בכמויות גדולות מנותחים לנוכחות של PCB. Biochar הוא תוצר לוואי של פירוליזה של חומר אורגני, כי כאשר נוסף לאדמה, עשוי לשפר את איכות הקרקע ולקחת מזהמים. אימות שיטות ייצור ביוכר לשימוש נרחב כולל מיצוי Soxhlet כדי לבדוק את נוכחותם של PCB על ידי כרומטוגרפיה גז.

מיצוי Soxhlet יכול לשמש גם כדי לטהר מוצק על ידי מיצוי של תרכובות לא רצויות. חומצות שומן ארוכות שרשרת הוסרו באופן סלקטיבי מקליפות עגבניות על ידי מיצוי צעדים כדי להניב את גוון העגבניות נטול השעווה. החילוץ stepwise בוצע עם ממיסים מרובים של קוטביות משתנה ברצף. זה לא רק סיפק הסרת שעווה מקיפה מעור העגבניות, אלא אפשר בידוד של moieties שעווה בודדים המבוססים על מאפייני מסיסות גם כן.

הרגע צפית בהקדמה של ג’וב להפקת סוקסלט של סמנים ביולוגיים שומנים ממשתעי ארכיון גיאולוגיים. עכשיו אתה צריך להכיר את העקרונות מאחורי מיצוי Soxhlet, ההליך להפקת Soxhlet של מדגם מפיח, וכמה דוגמאות כיצד מיצוי Soxhlet עשוי לשמש למטרות אנליטיות.

תודה שצפיתם!

Procedure

1. התקנה והכנת חומרים

לאסוף מדגם של משקעים ימיים קפואים, מיובשים בהקפאה, כתוש, הומוגני. מדגם כזה מכיל רבים מהתרכובות הדרושות לתקנים.
1. סטנדרטים עשויים לעתים קרובות משקעים שנותרו לאחר משלחת קורדינג או ניתוח. לדוגמה, בניסוי זה, משקעים שהתקבלו מ’תיקון הבוץ ‘הממוקם דרומית לקייפ קוד מופק. משקעים אלה נלקחו כחלק ממשלחת קורינג אך לא ישמשו לתענות על שאלות מדעיות. לכן אנחנו יכולים להשתמש בו כדי ליצור סטנדרט.
2. מניחים נתח של ~ 100 גרם של המפיח לתוך המקפיא לילה, כך שהוא קופא דרך.
3. לאחר המסד קפוא לחלוטין, להפעיל את מייבש ההקפאה (זמין מקמעונאי ציוד מדעי רבים כמו פישר) ולחכות עד המעיבוי מגיע אליו setpoint (לעתים קרובות ~ -30 °C ).
4. טען את דגימת המ משקעים לתוך מייבש ההקפאה ולסגור את הטיהור כדי להתחיל למשוך ואקום על המדגם.
5. בהתאם לכמות המים במשקעים, ובגודל המדגם, ייתכן שיחלכו מספר ימים עד שהדגימה תתייבש.
6. לאחר הדגימה יבשה, לכבות את מייבש ההקפאה, לפרוק אותו, ולהסיר את המדגם.
7. מניחים את המדגם במכתש שטוף ממס וטוחנים לאבקה באמצעות עלה. עושים זאת לכל הדגימה ומאחסנים בצנצנת זכוכית במקפיא עד שהם מוכנים לחילוץ.
בהתאם לגודל המדגם, השתמש בבקבוקונים עם נפחים הנעים בין 4-60 מ”ל. לניסוי זה, השתמש בקבוקוני זכוכית borosilicate (40 מ”ל) וכובעים בטוחים ממס. יש דליקו את הבקבוקונים, את פיפטות הזכוכית הבורוסיליקט ואת פחיות השקילה ב-550 מעלות צלזיוס למשך 6 שעות לפני שיבטיחו הסרה של מזהמים אורגניים אפשריים.
להשיג dichloromethane ומתנול (שניהם נפוצים ברוב המעבדות גיאוכימיה אורגנית), ולאחר מכן להשתמש בהם בנפרד לשטוף כלי מעבדה וכלי זכוכית לפני השימוש. תערובת של דיכלורומתאן (DCM) למתנול (MeOH; 9:1) משמשת במעבדות רבות לחילוץ יעיל של סמנים ביולוגיים עם מגוון רחב של קוטביות. ממיסים צריכים להיות נקיים ממזהמים אורגניים.
לרכוש מנגנון soxhlet לשימוש בניסוי זה (אלה ניתן לרכוש פישר מדעי או קמעונאי מדע אחר), ולאחר מכן לשטוף וללקחת אותו ב 550 °C (6 שעות לפני השימוש.
להשיג אצבעוני סיבי זכוכית (ניתן לרכוש מ Whatman) ודליק אותם ב 550 °C (6 שעות לפני השימוש.

2. הכנת מדגם

מניחים פח שקילה בעירה על סולם המעבדה ואז טרה.
לשטוף את מרית המעבדה עם ממס, ולאחר מכן להשתמש בו כדי להעביר מסה מתאימה של מדגם לתוך פח שקילה, ולתעד את המסה.
1. המסה של המדגם משתנה בהתאם לתוכן החומר האורגני שלה. חומר אורגני יחסית חומר רזה (בוץ ימי) עשוי לדרוש מספר גרם, בעוד חומר אורגני עשיר (רקמת עלה) עשוי לדרוש הרבה פחות.
מעבירים את כל החומר בפח השקילה לאצבעון סיבי זכוכית בעירה.

3. חילוץ

מעבירים ~400 מ”ל של תערובת DCM:MeOH (9:1) לתוך הבקבוקון העגול (בקבוקון צריך להיות יותר מחצי מלא) ולשים במעטפת חימום. יש להוסיף מספר שבבי רתיחה שטופים בממס (5-10).
מניחים את אצבעון הדגימה, פתוח בסופו של דבר, לתוך החלק המרכזי של מנגנון Soxhlet.
מניחים את הקישוט המרכזי על גבי הבקבוקון העגול ומאובטחים עם מהדק כלי זכוכית.
התקן את המעיבות על גבי הקישוט המרכזי של Soxhlet ומאובטח עם מהדק כלי זכוכית.
חברו את אחד מקווי המים הקרים מהמעגן לקו המים הקרים בשכונה באמצעות מהדק צינור. לנתב את השני לתוך הניקוז.
הפעל את המים כדי להבטיח זרימת דם נכונה וניקוז.
הפעל את גלימת החימום ולהתאים את הטמפרטורה עד הממס בבקבוקון העגול רותח קלות.
לפקח על החילוץ כמה פעמים במהלך השעה הבאה.
1. בדוק כדי לוודא את הטמפרטורה מוגדרת כראוי ברתיחה נמוכה, הממס מתמצה במעבות נוטף לתוך החלק המרכזי, החלק המרכזי מתמלא ומתרוקן כראוי, והמים מתנקזים כראוי לתוך ניקוז מכסה המנוע.
תפקח על החילוץ ב-36 השעות הבאות.
1. ודא הטמפרטורה מוגדרת כראוי ברתיחה נמוכה, הממס מתמצה במעובה נוטף לתוך החלק המרכזי, החלק המרכזי מתמלא ומתרוקן כראוי, המים מתנקזים כראוי לתוך ניקוז מכסה המנוע, ואת רמת הממס בבקבוקון העגול הוא עדיין כחצי מלא.
לאחר 36 שעות, לעצור את החילוץ על ידי כיבוי גלימת החימום.
תייג את הבקבוקון “TLE”.

מיצוי Soxhlet היא שיטה של בידוד תרכובות, כגון שומנים, מכמות גדולה של חומר מוצק עם נפח קטן יחסית של ממס.

רבים מהתרכובות הרלוונטיות למחקרים פליאוקלימטיים אינם זמינים לרכישה מחברות מדעיות קמעונאיות. תקנים של תרכובות אלה ולכן חייב להיות מוכן מדגימות טבעיות.

יש צורך בכמויות גדולות של תקן כדי להעריך את הביצועים של מכשיר לאורך זמן. כדי להשיג כמות מתאימה של סמן ביולוגי להכנה סטנדרטית, יש לחלץ נפח גדול של משקעים.

מחלץ Soxhlet, שהומצא בשנות ה -70 של 1870 על ידי פרנץ פון Soxhlet, מאפשר אוטומטי, מיצוי אצווה ממוצק, להגדיל את היעילות הכוללת תוך שימוש בכמות קטנה של ממס.

וידאו זה הוא חלק מסדרה על מיצוי שומנים בדם, טיהור, וניתוח משקעים. זה ימחיש את הפקת Soxhlet של סמנים ביולוגיים שומנים ממ משקעים ימיים לשימוש פליאותרמיה ויציג כמה יישומים אחרים של מיצוי Soxhlet במדעי כדור הארץ וכימיה.

הרכבה טיפוסית משתמשת בבקבוקון עגול, מחזק מים קרים, ובמנגנון Soxhlet עצמו. המוצק שיש לחלץ ממוקם באצבעון בחדר המרכזי של המנגנון. החילוץ נעזר בתוספת של אנרגיה בצורה של חום, המכונה refluxing. אדי הממס עולים דרך נתיב הזיקוק במנגנון Soxhlet אל המחזק. לאחר ה עיבוי, הממס אוסף בתא, ממיס חלק מהחומר האורגני באצבעון. כשהתא מתמלא, הסיפון מתמלא גם כן. כאשר הסיפון מלא, הפתרון זורם בחזרה לתוך הבקבוקון. רמת הפתרון לעולם אינה עולה על החלק העליון של אצבעון, כך שאף מוצק לא נכנס לבקבוקון.

תמצית השומנים ללא הרף אוספת בבקבוקון, ואילו הממס הופך לחלק ממחזור החילוץ הבא. לכן, המחזור יכול לחזור ללא הגבלת זמן ללא אובדן ממס.

שימור הממס, האופי המתמשך של החילוץ, ואת היכולת להכיל גדלי מדגם גדולים עושה מיצוי Soxhlet אידיאלי לבידוד תרכובות אורגניות מחלקים גדולים של חומר מסיס.

עכשיו שאתה מבין את העקרונות של מיצוי Soxhlet, בואו נעבור הליך להפקת Soxhlet של סמנים ביולוגיים שומנים ממשתשים.

לניסוי זה, נעשה שימוש במדגם של משקעים ימיים עודפים ממשלחת קורינג. המדגם יהיה מיובש בהקפאה, כתוש, הומוגני. לקבלת הדרכה נוספת, אנא התייחסו לסרטון של אוסף זה על מיצוי על ידי Sonication.

כדי להתכונן לחילוץ, תחילה לעשות פתרון 9:1 של דיכלורומתאן למתנול. פתרון זה ישמש ממס החילוץ ולשטוף את כלי הזכוכית ומכשירי המעבדה.

כדי להסיר מזהמים אורגניים, דליקו את הבקבוקון העגול, מנגנון Soxhlet, אצבעון סיבי זכוכית, ופחיות שקילה במשך 6 שעות ב 550 °C (550 °F). לשטוף בקבוקון עגול את פתרון DCM-מתנול. לאחר מוכן להגדיר את החילוץ, לשטוף מרית מעבדה חמישה עד עשרה שבבים רותחים עם פתרון DCM-מתנול.

כדי להתחיל לבנות את הרכב החילוץ, הקם גלימת חימום במכסה אדים. להשיג מחזק, עמדת תמיכה לאבטחת הבקבוק התחתון העגול, ואת מנגנון Soxhlet.

זה פח שקילה בעירה. עם מרית שטופת ממס, להעביר כ 50 גרם של מדגם לפח שקילה ולתעד את המסה. טען את החומר לתוך אצבעון סיבי הזכוכית התבער.

לאחר מכן, מלאו את הבקבוקון העגול הדליק והשטוף מעט יותר מחצי מלא בתמיסת DCM-מתנול. מוסיפים את שבבי הרותח שטופים ומניחים את הבקבוקון העגול במעטפת החימום.

לאחר מכן, מניחים את אצבעון הדגימה פתוח בסופו של דבר בחדר של מנגנון Soxhlet. חבר את המנגנון לבקבוקון העגול והידק את המנגנון במקום.

אבטחו את המעבת לראש מנגנון סושהלט. חבר את קו המים הקרים לנמל התחתון של המדחוס עם מהדק צינור או עניבת רוכסן. חבר את קו היציאה ליציאה העליונה של המחזק ותב אותו לניקוז.

הפעל את המים למחזק ואמת את נתיב הזרימה. לאחר מכן, להפעיל את גלימת החימום לחמם את הממס כדי reflux.

כאשר הממס מתחיל להדגיש, ודא כי ה עיבוי נוטף לתוך התא וכי התמצית נשאבת לתוך הבקבוקון העגול. הממס צריך להישאר ברתיחה נמוכה לאורך כל החילוץ.

לפקח על תהליך החילוץ ואת זרימת המים מעבים עד החילוץ הושלם. לאחר מכן, לעצור את החילוץ על ידי כיבוי גלימת החימום. לאחר התמצית התקרר, להסיר את המדחוס ואת מנגנון Soxhlet. לבסוף, לאטום את הבקבוקון העגול המכיל את תמצית השומנים הכוללת ולאחסן לעיבוד נוסף.

מיצוי Soxhlet משמש לעתים קרובות לניתוח כימי של מדגם מוצק, והוא יכול לשמש גם להכנת ריאגנט וטיהור.

מיצוי Soxhlet יכול לשמש כדי לזהות את נוכחותם של תרכובות ביפניל polychlorinated, או PCB, בסביבה. יעילות ההעברה של PCB מדגי טרף לדגי טורפים נמדדה כדי לקבל מידע נוסף על הסיכונים הבריאותיים לבני אדם וחיות בר מאכילת דגים מזוהמים. הפקת סושהלט של רקמת דגים מאפשרת הכנת דגימות לכרומטוגרפיה של גז וספקטרומטריית מסה.

תרכובות להיות הציג לסביבה בכמויות גדולות מנותחים לנוכחות של PCB. Biochar הוא תוצר לוואי של פירוליזה של חומר אורגני, כי כאשר נוסף לאדמה, עשוי לשפר את איכות הקרקע ולקחת מזהמים. אימות שיטות ייצור ביוכר לשימוש נרחב כולל מיצוי Soxhlet כדי לבדוק את נוכחותם של PCB על ידי כרומטוגרפיה גז.

מיצוי Soxhlet יכול לשמש גם כדי לטהר מוצק על ידי מיצוי של תרכובות לא רצויות. חומצות שומן ארוכות שרשרת הוסרו באופן סלקטיבי מקליפות עגבניות על ידי מיצוי צעדים כדי להניב את גוון העגבניות נטול השעווה. החילוץ stepwise בוצע עם ממיסים מרובים של קוטביות משתנה ברצף. זה לא רק סיפק הסרת שעווה מקיפה מעור העגבניות, אלא אפשר בידוד של moieties שעווה בודדים המבוססים על מאפייני מסיסות גם כן.

הרגע צפית בהקדמה של ג’וב להפקת סוקסלט של סמנים ביולוגיים שומנים ממשתעי ארכיון גיאולוגיים. עכשיו אתה צריך להכיר את העקרונות מאחורי מיצוי Soxhlet, ההליך להפקת Soxhlet של מדגם מפיח, וכמה דוגמאות כיצד מיצוי Soxhlet עשוי לשמש למטרות אנליטיות.

תודה שצפיתם!

Results

בסוף החילוץ, תמצית שומנים הכוללת (TLE) עבור המדגם מיוצר. הבקבוקון העגול מכיל את החומר האורגני שניתן לחלץ מדגם המים. כעת ניתן לנתח את TLE זה, ואת המרכיבים הכימיים שלה מזוהים וכימתו.

Applications and Summary

התמצית מהבוץ הימי מכילה תרכובות הנקראות אלקנונים, המשמשות בפלאוצנוגרפיה. אלקנונים הם אלקיל-קטונים ארוכי שרשרת המיוצרים על ידי סוגים מסוימים של אצות הפטופיטה שחיות באוקיינוס שטוף השמש³ (איור 3). שני האלקנונים הנפוצים ביותר הם באורך 37 אטומי פחמן ויש בהם שניים או שלושה קשרים כפולים. ההפטופיטים מתאימים את היחס בין שני האלקנונים בתאים שלהם בהתאם לטמפרטורת המים שבהם הם חיים. היחס בין שני האלקנונים מגדיר את יחס U^k’_37:

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

תרבות^6,7 ומחקרי כיול משקעים⁸ מ-Core-top הובילו לפיתוח מדד U^k’₃₇ כנציג SST כמותי. בעבודה זו אנו משתמשים:

משוואה 2) U^k’₃₇= 0.034(SST) + 0.039; ±1.4 °C (7 °F) מ- 0 עד 28 °C⁽⁷°F)

Alkenones נשמרים משקעים שראשיתה עד Eocene מוקדם (~ 56 מיליון שנים)⁹. ידיעת התפלגות האלקנונים בליבת משקעים לאורך זמן קשורה למידע על התפתחות טמפרטורת פני הים במיקום זה. עם זאת, יש לוודא תחילה שהמכשיר מודד במדויק ומדויק את היחס בין שני האלקנון, ולכן יש צורך בסטנדרטים.

איור 3. אלקנונים עם 2 (C37:2) ו-3 (C37:3) קשרים כפולים (משמאל) מיוצרים על ידי אצות הפטופיט מסוימות שחיות באוקיינוס שטוף השמש (מימין). (צילום באדיבות טים א. אגלינטון, המוסד האוקיינוגרפי וודס הול)

Transcript

Soxhlet extraction is a method of isolating compounds, such as lipids, from a large amount of solid material with a relatively small volume of solvent.

Many of the compounds relevant to paleoclimatic studies are not available to purchase from retail scientific companies. Standards of these compounds must therefore be prepared from natural samples.

Large quantities of standard are needed to assess the performance of an instrument over time. To obtain a suitable amount of a biomarker for standard preparation, a large volume of sediment must be extracted.

The Soxhlet extractor, invented in the 1870’s by Franz von Soxhlet, allows automated, batch extraction from a solid, increasing the overall efficiency while using a small amount of solvent.

This video is part of a series on lipid extraction, purification, and analysis from sediments. It will illustrate Soxhlet extraction of lipid biomarkers from marine sediment for use in paleothermometry and will introduce a few other applications of Soxhlet extraction in Earth science and chemistry.

A typical assembly uses a round-bottomed flask, a cold water condenser, and the Soxhlet apparatus itself.?The solid to be extracted is placed in a thimble in the central chamber of the apparatus. The extraction is aided by the addition of energy in the form of heat, known as refluxing. The solvent vapor rises through the distillation path in the Soxhlet apparatus to the condenser. Upon condensing, the solvent collects in the chamber, dissolving some of the organic material in the thimble. As the chamber fills, the siphon fills as well. When the siphon is full, the solution flows back into the flask. The solution level never exceeds the top of the thimble, so no solid enters the flask.

The lipid extract continually collects in the flask, whereas the solvent becomes part of the next extraction cycle. Thus, the cycle can repeat indefinitely without loss of solvent.

The conservation of the solvent, the continuous nature of the extraction, and the ability to accommodate large sample sizes makes Soxhlet extraction ideal for isolating organic compounds from large portions of insoluble material.

Now that you understand the principles of Soxhlet extraction, let’s go through a procedure for Soxhlet extraction of lipid biomarkers from sediment.

For this experiment, a sample of excess marine sediment from a coring expedition is used. The sample will be freeze-dried, crushed, and homogenized. For more instruction, please reference this collection’s video on Extraction by Sonication.

To prepare for the extraction, first make a 9:1 solution of dichloromethane to methanol. This solution will be used as the extraction solvent and to wash the glassware and laboratory instruments.

To remove organic contaminants, combust the round-bottomed flask, Soxhlet apparatus, glass fiber thimble, and weighing tins for 6 h at 550 ?C. Wash a round-bottomed flask the DCM-methanol solution. Once ready to set up the extraction, rinse a laboratory spatula and five to ten boiling chips with the DCM-methanol solution.

To begin constructing the extraction assembly, set up a heating mantle in a fume hood. Obtain a condenser, a support stand to secure the round bottom flask, and the Soxhlet apparatus.

Tare a combusted weighing tin. With the solvent-rinsed spatula, transfer approximately 50 g of sample to the weighing tin and record the mass. Load the material into the combusted glass fiber thimble.

Next, fill the combusted and rinsed round-bottomed flask slightly more than half full of the DCM-methanol solution. Add the washed boiling chips and place the round-bottomed flask in the heating mantle.

Then, place the sample thimble open end up in the chamber of the Soxhlet apparatus. Connect the apparatus to the round-bottomed flask and clamp the apparatus in place.

Secure the condenser to the top of the Soxhlet apparatus. Connect the cold water line to the lower port of the condenser with a hose clamp or zip tie. Connect the outlet line to the upper port of the condenser and route it to the drain.

Turn on the water to the condenser and verify the flow path. Then, turn on the heating mantle and heat the solvent to reflux.

As the solvent begins condensing, ensure that the condensate is dripping into the chamber and that the extract is siphoned into the round-bottomed flask. The solvent should stay at a low boil throughout the extraction.

Monitor the extraction process and the condenser water flow until the extraction is complete. Then, stop the extraction by turning off the heating mantle. Once the extract has cooled, remove the condenser and Soxhlet apparatus. Finally, seal the round-bottomed flask containing the total lipid extract and store for further processing.

Soxhlet extraction is often used for chemical analysis of a solid sample, and can also be used for reagent preparation and purification.

Soxhlet extraction can be used to detect the presence of polychlorinated biphenyl compounds, or PCBs, in the environment. The transfer efficiency of PCBs from prey fish to predator fish was measured to gain more information about the health risks to humans and wildlife from eating contaminated fish. Soxhlet extraction of fish tissue allows preparation of samples for gas chromatography and mass spectrometry.

Compounds to be introduced to the environment in large quantities are analyzed for the presence of PCBs. Biochar is a byproduct of pyrolysis of organic matter that, when added to soil, may improve soil quality and take up pollutants. Validation of biochar production methods for widespread use includes Soxhlet extraction to test for the presence of PCBs by gas chromatography.

Soxhlet extraction can also be used to purify a solid by extraction of unwanted compounds. Long-chain fatty acids were selectively removed from tomato skins by stepwise extraction to yield the wax-free tomato cuticle. The stepwise extraction was performed with multiple solvents of varying polarities in succession. This not only provided comprehensive wax removal from the tomato skin, but allowed isolation of individual wax moieties based on solubility characteristics as well.

You’ve just watched JoVE’s introduction to Soxhlet extraction of lipid biomarkers from geological archive sediments. You should now be familiar with the principles behind Soxhlet extraction, the procedure for Soxhlet extraction of a sediment sample, and some examples of how Soxhlet extraction may be used for analytical purposes.

Thanks for watching!

Tags

ערך ריק בעיה