3.12: Estrazione di biomarcatori dai sedimenti - estrazione accelerata con solvente

1. Raccolta dei materiali necessari

1. Estrarre campioni. I campioni (in questo caso, sedimenti) vengono congelati, liofilizzati, frantumati e omogeneizzati prima dell'estrazione ed estratti in gruppi per massimizzare l'efficienza.
2. A seconda delle dimensioni del campione, utilizzare flaconcini di raccolta con volumi di 40 o 60 ml. Per questo esperimento vengono utilizzate fiale di vetro borosilicato (40 ml) e tappi sicuri con solvente. Bruciare flaconcini, pipette di vetro borosilicato e barattoli di pesatura a 550 °C per 6 ore prima di garantire la rimozione di possibili contaminanti organici.
3. Il diclorometano (DCM) e il metanolo sono comuni nella maggior parte dei laboratori di geochimica organica. Usali singolarmente (metanolo prima, seguito da DCM) per risciacquare strumenti da laboratorio e bicchieri prima dell'uso. Una miscela di diclorometano a metanolo (MeOH; 9:1) viene utilizzata in molti laboratori per estrarre in modo efficiente biomarcatori con una vasta gamma di polarità. I solventi devono essere privi di contaminanti organici.
4. Ottenere un estrattore di solvente accelerato da utilizzare per questo esperimento.

2. Preparazione delle cellule campione

1. Assemblare una cella campione per ogni campione da estrarre, più uno vuoto.
   1. Per ogni cella, avvitare un cappuccio terminale su un'estremità del corpo della cella.
   2. Posizionare un filtro in fibra di vetro bruciato sopra ogni cella usando una pinzetta risciacquata con solvente. Quindi, premere delicatamente e lentamente il filtro nella cella utilizzando lo stantuffo del filtro.
   3. Etichettare i corpi cellulari per numero(ad esempio 1 - 22) per ciascun campione e scrivere "vuoto" sulla cella vuota.
   4. Riempire lo spazio vuoto con terra diatomacea (o sabbia) e chiudere con un secondo tappo terminale. Stringere a mano.

3. Preparazione dei campioni

1. Posizionare una teglia bruciata sulla bilancia da laboratorio e quindi tarare.
2. Risciacquare la spatola da laboratorio con solvente, quindi utilizzarla per trasferire una massa appropriata di campione nella scatola di pesatura e registrare la massa.
   1. La massa del campione varia a seconda del suo contenuto di materia organica. Il materiale magro relativamente organico (fango marino) può richiedere diversi grammi, mentre il materiale ricco di materia organica (tessuto fogliare) può richiedere molto meno.
3. Trasferire tutto il materiale nella scatola di pesatura in una cella ASE preparata.
4. Posizionare un altro filtro in fibra di vetro sulla parte superiore della cella, quindi premere lentamente e delicatamente verso il basso fino a raggiungere la parte superiore del campione utilizzando lo stantuffo del filtro.
5. Aggiungere terra diatomee (o sabbia) alla cellula fino a quando non è quasi piena. Fare attenzione a rimuovere eventuali detriti dai fili del corpo cellulare.
6. Chiudere la parte superiore della cella con un altro cappuccio terminale.
7. Ripetere i passaggi 3.1 - 3.6 per ogni campione.

4. Preparazione delle fiale di raccolta

1. Etichettare ogni flaconcino con il numero di una cella corrispondente(ad es. 1 - 22 o vuota) e tappo con tappo del flaconcino di raccolta ASE.

5. Estrazione

1. Posizionare ogni cella campione in uno slot numerato sul vassoio ASE superiore.
2. Posizionare il flaconcino di raccolta corrispondente nello stesso slot numerico sul vassoio ASE inferiore.
3. Creare il metodo di estrazione utilizzando la tastiera dell'ASE. Estrarre a 100 °C e 1.200 psi. Estrarre ogni campione 3 volte con una presa statica di 10 minuti e lavare il corpo cellulare con il 50% del suo volume totale tra le prese statiche.
4. Assicurarsi che il flacone di solvente contenga abbastanza solvente per estrarre tutti i campioni.
5. Risciacquare l'ASE 3x prima di iniziare la corsa premendo il pulsante "risciacquo" sul pad di controllo ASE.
6. Premere start.

L'estrazione accelerata con solvente è una tecnica rapida, efficiente e ad alto rendimento utilizzata per separare i biomarcatori organici da un gran numero di campioni di sedimenti geologici.

Tradizionalmente, vengono utilizzati metodi di estrazione come la sonicazione o il Soxhlet, tuttavia, lo svantaggio di questi protocolli è che sono troppo lenti per elaborare abbastanza materiale per una ricostruzione dettagliata del paleoclima. Una tecnica più recente, l'estrazione accelerata con solvente, o metodo ASE, è stata sviluppata pensando all'efficienza e all'elevata produttività.

Il metodo ASE utilizza una combinazione di alte temperature e alta pressione per estrarre i campioni e può eseguire più campioni in un'unica corsa di preparazione relativamente veloce.

Questo video è il terzo di una serie che illustra in dettaglio come estrarre biomarcatori dai sedimenti. Coprirà la procedura e fornirà informazioni sui meriti dell'ASE rispetto alla sonicazione o all'estrazione di Soxhlet.

Nell'estrazione accelerata con solvente, i campioni vengono caricati in celle di acciaio che vengono poi caricate su una giostra. Anche le fiale di raccolta per ogni cella del campione vengono caricate su un carosello separato. Lo strumento carica una cella campione in un forno interno. Il solvente viene pompato da un flacone di solvente attraverso una serie di valvole fino a raggiungere una pressione sufficiente.

Questa pressione viene mantenuta per un periodo di tempo dettato dal campione e dall'analita. Quindi, il solvente viene lavato dalla cella del campione attraverso una linea di acciaio nella fiala di raccolta corrispondente. Il processo può essere ripetuto più volte. La temperatura, la pressione e la durata possono essere personalizzate per il campione.

L'alta temperatura utilizzata aumenta la cinetica dell'estrazione mentre l'alta pressione impedisce al solvente di volatilizzarsi. La fiala di raccolta contiene ora un estratto lipidico totale e ciò che rimane nella cella del campione è chiamato residuo. Comprende materiale non organico e materiale organico non estraibile con solvente, chiamato cherogeno.

Ora che abbiamo familiarità con i principi alla base dell'estrazione accelerata con solvente, diamo un'occhiata a come viene eseguita in laboratorio.

Dopo aver raccolto campioni di interesse; Liofilizzare, omogeneizzare e decontaminare, come dimostrato in un altro video di questa serie.

Una volta che tutti i campioni sono stati preparati, assemblare una cella per ciascuno di essi da estrarre e una in più per un bianco. Per fare ciò, avvitare un tappo terminale sul corpo della cella. Utilizzando una pinzetta risciacquata con solvente, posizionare un filtro in fibra di vetro combusto sopra ciascuno di essi. Premere lentamente e delicatamente il filtro verso il basso con lo stantuffo.

Etichettare i corpi cellulari con il numero per ogni campione ed etichettare il bianco separatamente. Posizionare un barattolo di pesata bruciato su una bilancia da laboratorio e tarare. Sciacquare una spatola con solvente, quindi utilizzarla per trasferire da 5 a 10 g di campione nella latta di pesata e registrare la massa.

Trasferire tutto il materiale contenuto nella latta di pesatura nella cella corrispondente. Posizionare un altro filtro in fibra di vetro sulla parte superiore e tamponare delicatamente fino a raggiungere la parte superiore del campione.

Aggiungere un disperdente, come farina fossile o sabbia, fino a quando non è quasi pieno, facendo attenzione a evitare di far entrare detriti nei fili del corpo cellulare. Chiudere la parte superiore della cella con un altro tappo terminale. Ripetere questi passaggi per ogni campione e per il bianco.

Etichettare ogni fiala di raccolta con il numero di una cella campione o di un bianco corrispondente e tappare con un tappo a fiala. Posizionare ogni cella in una fessura numerata sul vassoio superiore dell'ASE. Impostare i parametri per il metodo di estrazione utilizzando la tastiera dell'ASE per estrarre a 100 ? C?e 1.200 psi. Estrarre ogni campione 3 volte con una presa statica di 10 minuti e lavare il corpo cellulare con il 50% del suo volume totale tra una presa statica e l'altra.

Quindi, assicurarsi che il flacone del solvente contenga una quantità sufficiente per estrarre tutti i campioni. Sciacquare le linee della strumentazione 3 volte prima di iniziare la seduta. Infine, premi start.

Rimuovere la fiala dall'ASE. Ora che i biomarcatori sono stati estratti, devono essere purificati prima dell'analisi.

L'estrazione accelerata con solvente è una tecnica versatile, che può essere utilizzata per una varietà di applicazioni, alcune delle quali sono esplorate qui.

L'estrazione accelerata con solvente può essere utilizzata anche su altri tipi di campioni, compresi gli alimenti. L'analisi dei residui per verificare la contaminazione da pesticidi viene spesso eseguita in strutture normative e industriali per accertare la sicurezza e la qualità di prodotti alimentari come frutta o verdura. L'ASE può essere utilizzato per estrarre pesticidi organoclorurati da campioni di alimenti e determinare i tipi o i livelli di residui presenti nei prodotti. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per stabilire se i prodotti sono adatti al consumo umano o animale. Ad esempio, il dieldrin dovrebbe essere trovato tra 0 e 0,1 parti per milione sul cibo, a seconda del prodotto.

Anche i componenti nutrizionali degli alimenti possono essere estratti utilizzando l'ASE. Ad esempio, è possibile estrarre prodotti come il cioccolato, che può avere un alto contenuto di grassi gravimetrici. Utilizzando l'ASE con etere di petrolio come solvente, il grasso può essere separato da campioni di cioccolato e sottoposto ad analisi quantitativa per determinare una percentuale accurata di contenuto di grassi per quantità nota di cioccolato. Utilizzando queste informazioni, gli organismi di regolamentazione possono verificare le affermazioni dei produttori di cioccolato o i produttori possono ottenere informazioni per creare etichette alimentari accurate.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE all'estrazione di biomarcatori lipidici utilizzando l'estrazione accelerata con solvente, o ASE. I metodi per l'ulteriore elaborazione e analisi sono disponibili nei video successivi.

Grazie per l'attenzione!