索氏提取脂类生物标志物的沉积物

Earth Science

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Overview

资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

每个实验室需要跟踪性能,精度,标准和其随时间以确保今天作测量仪器的精度是一年内从现在的测量相同 (图 1)。因为标准必须测试仪器的表现,较长的时间内,大量的标准往往要求。许多化学标准可以购买从零售科学公司,像西格玛奥德里奇和费舍尔。然而,一些化合物只在自然发生和相关的古气候研究尚未被孤立和购买纯化。因此,这些化合物需要提取天然样品和标准所需的大卷,由于大量的泥沙需要提取。加速溶剂萃取 (Dionex) 和超声波提取并不适合这种含沙量大卷的提取。在这些情况下,用索氏提取法。

Figure 1
图 1。示意图描绘化学标准如何跟踪仪器通过时间性能。虚线表示接受和测量 (在仪器) 之间的 1:1 关系的变量的值。每一颗星是化学标准每周测量。绿星代表是准确的标准。红色的星星反映那些不准确指示仪器需要纠正性维护。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 地球科学精要. 索氏提取脂类生物标志物的沉积物. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

索氏提取法可能是最古老的有机物萃取形式。从美索不达米亚的考古证据的地方利用热水在 ~ 3,500 公元前1,2索氏类似设备的使用。现代 Soxhlets 在此"连续"提取方法 (图 2) 中使用了先进的吹制的玻璃冷凝器和有机溶剂。溶剂被回流从圆底烧瓶向上进入凝汽器与循环冷水线圈。当气体溶剂接触线圈时,它使凝结成一个分庭用拿着样品玻璃光纤顶针。这个会议厅设置与再循环器,和一定体积达到时 (一般一个大到足以淹没整个样品的卷),分庭刷新回圆底的烧瓶通过一个内置的虹吸管,脂质提取积累了虽然溶剂将成为下一个周期的一部分。因此,术语"连续"提取。索氏提取法通常用于较大的提取 (> 10 g) 样品。

Figure 2
图 2。索氏提取装置。

索氏提取法是溶剂的一种方法分离化合物,如脂类物质,大量的固体材料的体积相对较小。

许多化合物与古气候研究有关者不能从零售科学公司购买。因此必须从天然样品准备的这些化合物的标准。

很大数量的标准,以评估仪器性能随着时间的推移。若要获得适量的生物标志物标准制剂,必须提取大量的泥沙。

索氏提取器,由弗朗茨 · 冯 · 索氏,在 1870 年发明允许自动化,批量提取从固体,使用少量的溶剂同时增加整体的效率。

这个视频是一系列对脂质提取、 纯化及分析沉积物的一部分。它将说明脂类生物标志物在 paleothermometry 中使用海洋沉积物的索氏提取,并将介绍几种其他应用地球科学和化学索氏提取法。

典型的程序集使用圆底烧瓶、 水冷冷凝器和索氏提取装置本身。固体要提取放在该装置中央室的顶针。萃取被辅助由加法中热,称为回流的形式的能量。溶剂蒸汽进入冷凝器通过蒸馏路径在索氏提取装置上升。根据冷凝,溶剂在会议厅内,收集溶解一些有机物料的顶针。当分庭充实,虹吸管以及填充。虹吸管已满时,求解流回进瓶子里。解决方案级从来没有超过顶部的顶针,所以没有坚实进入烧瓶。

脂提取物不断地收集在瓶里,而溶剂将成为下一个提取周期的一部分。因此,循环可以无限重复,无溶剂的损耗。

溶剂,提取和能够容纳大样本量的连续性质的保护使索氏提取分离有机物从很大一部分不溶物的理想选择。

现在,你理解的索氏提取法原则,通过索氏提取沉积物的脂类生物标志物的过程吧。

对于这个实验,用取远征过剩海洋沉积物样品。该示例将冻干、 压碎,和均质处理。更多的指导,请参考由超声提取此集合的视频。

为了准备提取,首先向 9:1 的二氯甲烷溶液甲醇。此解决方案将用作萃取剂和洗玻璃器皿和实验室仪器。

用于去除有机污染物、 圆底烧瓶燃烧、 索氏提取装置、 玻璃光纤顶针,和重 6 h 的罐子在 550 ° c。洗圆底烧瓶 DCM 甲醇溶液。一次准备设置提取,冲洗实验室铲五至十沸腾芯片与扩张型心肌病-甲醇溶液。

开始构建提取程序集,请设置在通风橱里加热地幔。获得的冷凝器,确保圆底烧瓶中和索氏提取装置的支持立场。

包装重量称重锡燃烧。用溶剂冲洗铲子,将约 50 克的样品转移到称重锡和记录质量。加载到燃烧玻璃光纤顶针的材料。

下一步,填写略多于一半的 DCM-甲醇溶液充分的燃烧和漂洗后的圆底烧瓶。添加水洗沸腾芯片和圆底烧瓶置于加热地幔。

然后,置于索氏提取装置商会中样品顶针开口了。将设备连接到圆底烧瓶和夹紧装置中的地方。

安全到顶部的索氏提取装置冷凝器。连接到下端口与凝汽器用软管夹或 zip 领带的冷的水线。凝汽器的上部端口连接插座线并将其路由到排水沟。

对凝汽器水打开并验证的流动路径。然后在此基础上,开启加热地幔,热溶剂回流。

随着溶剂开始冷凝,确保凝析油滴入室和提取物被抽入圆底烧瓶。溶剂,应该留在整个萃取低沸。

监视器的提取工艺和凝汽器水流动直到提取是完成。然后,通过关闭加热地幔停止提取。一旦提取了冷却,删除的凝汽器和索氏提取装置。最后,密封含有总脂提取物的圆底烧瓶和存储进行进一步的处理。

索氏提取法通常用于固体样品的化学分析,也可以用于试剂制备和纯化。

索氏提取法可用于检测环境中的多氯联苯化合物或多氯联苯,存在。多氯联苯的传输效率,从猎物鱼到食肉鱼测量,以获得更多的信息,对人类的健康风险,野生动物吃了污染的鱼。索氏提取鱼组织中的允许气相色谱和质谱分析样品的制备。

化合物,会引入大量的环境分析存在的多氯联苯生物炭是副产品热解的有机物质,当添加土壤,可改善土壤质量,采取了污染物。广泛使用的生物炭生产方法验证包括索氏提取法来测试存在多氯联苯的气相色谱法测定。

索氏提取法可也用于净化固体有害化合物的萃取。长链脂肪酸通过逐步提取产量无蜡番茄角质层从番茄皮渣被选择性地去除。多个连续不同极性的溶剂进行了逐步提取。这不仅提供全面蜡、 番茄皮中的,允许个别蜡基团基于溶解特性以及隔离。

你刚看了朱庇特的简介脂类生物标志物的索氏提取法从地质档案沉积物。你现在应该熟悉背后索氏提取法的原则,采用索氏提取沉积物样品,和一些例子如何索氏提取法可用于分析目的的过程。

谢谢观赏 !

Procedure

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1.安装程序和材料的制备

  1. 收集冷冻、 匀浆、 冻干、 压碎,海洋沉积物的样本。这样的样本包含许多化合物所需的标准。
    1. 标准通常由取远征或分析后剩下的沉积物。例如,在此实验中,提取了取自于 '泥修补程序' 只是南岸鳕鱼角的沉积物。这沙已作为取远征的一部分,但不是会用来解答科学问题。我们因此可以使用它来使的一个标准。
    2. 放一块 ~ 100 g 沉积物的冰箱一夜之间,它通过冻结。
    3. 一旦完全冻结沉积物,打开冷冻干燥机 (可从许多科学设备零售商喜欢 Fisher) 和等待凝汽器达到它设定点 (经常 ~-30 ° C)。
    4. 沉积物样品装入冷冻式干燥器和关闭清除开始抽真空样品。
    5. 根据在沉积、 水的数量和样本的大小,它可能需要几天样品干燥。
    6. 一旦该示例是干燥的关闭冻结干燥,通风,并取出样品。
    7. 将标本放在溶剂冲洗的砂浆和磨成粉末用杵。这样对整个样本和存储在冰箱里的玻璃罐子里直到准备提取。
  2. 根据样本的大小,使用与从 4 60 毫升的容量瓶。对于这个实验中,使用高硼硅玻璃小瓶 (40 毫升) 和溶剂的安全上限。燃烧瓶、 高硼硅玻璃吸管和称重的空罐头盒,在 550 ℃ 6 小时之前确保可能的有机污染物去除。
  3. 获得二氯甲烷、 甲醇 (两者都是共同在大多数有机地球化学实验室),然后使用它们单独冲洗实验室工具和使用前的玻璃器皿。二氯甲烷 (DCM) 到甲醇 (甲醇; 9:1) 混合在许多实验室用于有效地提取生物标志物与广泛的极性。溶剂应能自由的有机污染物。
  4. 获得索氏提取装置,使用在此实验中 (这些可以从费希尔科学或其他科学零售商购买),然后洗和燃烧在 550 ° C 6 h 之前使用它。
  5. 获得玻璃光纤顶针 (可以从惠特曼购买) 和燃烧他们为 6 h 在使用前,550 ℃。

2.样品的制备

  1. 将称重锡对实验室规模,然后皮重燃烧。
  2. 冲洗实验室铲用溶剂,然后用它来将适当质量的样品转移到称重锡,并记录质量。
    1. 试样的质量取决于其有机质含量。相对有机物质精益材料 (海泥) 可能需要几克,而有机质丰富的材料 (叶片组织) 可能需要少得多。
  3. 将所有的材料中称重锡转移到燃烧玻璃光纤顶针。

3.萃取

  1. DCM:MeOH (9:1) 混合料 ~ 400 毫升转入圆底烧瓶 (瓶应该是更多比半满) 放在加热地幔。添加几个 (5-10) 溶剂冲洗沸腾芯片。
  2. 放置样品顶针,开放式,入索氏提取装置的核心。
  3. 将核心放在圆底烧瓶和安全的玻璃器皿钳钳夹。
  4. 安装在索氏的核心冷凝器和安全的玻璃器皿钳钳夹。
  5. 重视一冷的水线从凝汽器罩使用喉箍冷的水线。路由,另入排水渠。
  6. 打开水,确保适当的循环和排水。
  7. 打开加热地幔,调节温度,直到轻轻地沸腾圆底烧瓶中的溶剂。
  8. 监测提取下一个小时的几倍。
    1. 请检查以确保温度正确设置在一个低的沸点,溶剂冷凝在凝汽器和滴进中心片,中心部分是灌装和正确,排空和适当排水入罩排水渠。
  9. 在接下来的 36 小时监测提取。
    1. 确保温度正确设置在一个低的沸点、 溶剂冷凝在凝汽器和滴进中心片,中心部分灌装和清空正确,适当排水入罩排水渠,圆底烧瓶中的溶剂级别仍然是约半满。
  10. 在 36 小时后通过关闭加热地幔停止提取。
  11. 标签瓶"TLE"。

Results

最后提取,制作样品总脂提取物 (TLE)。圆底烧瓶包含从沉积物样品的可萃取有机物质。现在可以分析这个 TLE,和其化学成分确定和量化。

Applications and Summary

在海泥提取包含化合物称为条件,在古海洋学中使用。条件是长链烷基-酮产生的某些类别的 haptophyte 藻类生活在阳光照射的表面海洋3 (图 3)。两个最常见的条件是 37 长的碳原子,并对他们有两个或三个双键。附着调整的比例在其细胞利用水的温度,他们住在这两个条件。两个条件的比率定义 Uk'37比率:

方程 1)Uk'37 = (C37:2) / (C37:2 + C37:34,5

文化6,7和核心顶部泥沙8校准研究导致发展的 Uk'37指数作为定量的 SST 代理。在这项工作中,我们使用:

方程 2)Uk'37 = 0.034(SST) + 0.039;±1.4 ° C 从 0 到 28 ° C [文化基础7]

条件都保留在沉积物追溯到早始新世 (5600 万年前)9。知道的条件在通过时间的沉积物分布涉及演变的海表面温度在该位置的信息。然而,就必须首先确保仪器准确措施的两个条件,比例,这就是为什么需要标准。

Figure 3

图 3。条件 2 (C37:2) 和 3 (C37:3) 双键 (左) 由住在阳光照射的表面海洋 (右) 某些 haptophyte 藻类。(图片摘自蒂姆 I.的埃格林顿,伍兹霍尔海洋研究所)

References

  1. Jensen, W. B. The Origin of the Soxhlet Extractor J Chem Ed. 84, 1913-1914, (2007).
  2. Levey, M. Chemistry and Technology in Ancient Mesopotamia, Elsevier. 33-34, (1959).
  3. Conte, M. H., Thompson, A., Eglinton, G. Primary production of lipid biomarker compounds by Emiliania huxleyi: results from an experimental mesocosm study in fjords of southern Norway, Sarsia79, 319-332 (1994).
  4. Brassell, S. C., Eglinton, G., Marlowe, I. T., Pflaumann, U., Sarnthein, M. Molecular Stratigraphy - a New Tool for Climatic Assessment, Nature320 (6058), 129-133 (1986).
  5. Herbert, T. D. Alkenone paleotemperature determinations, in Treatise in Marine Geochemistry, edited by H. Elderfield, Elsevier 391-432 (2003).
  6. Prahl, F. G., Wakeham S. G., Calibration of Unsaturation Patterns in Long-Chain Ketone Compositions for Paleotemperature Assessment, Nature330(6146), 367-369 (1987).
  7. Prahl, F. G., Muehlhausen, L. A., Zahnle, D. L. Further evaluation of long-chain alkenones as indicators of paleoceanographic conditions, Geochimica et Cosmochimica Acta52(9), 2303-2310 (1988).
  8. Müller, P. J. et al. Calibration of the alkenone paleotemperature index U37K′ based on core-tops from the eastern South Atlantic and the global ocean (60°N-60°S), Geochimica et Cosmochimica Acta62(10), 1757-1772 (1998).
  9. Marlowe, I. T. et al. Long-chain Alkenones and Alkyl Alkenoates and the Fossil Coccolith Record of Marine-sediments, Chem Geol88(3-4), 349-375 (1990).
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1.安装程序和材料的制备

  1. 收集冷冻、 匀浆、 冻干、 压碎,海洋沉积物的样本。这样的样本包含许多化合物所需的标准。
    1. 标准通常由取远征或分析后剩下的沉积物。例如,在此实验中,提取了取自于 '泥修补程序' 只是南岸鳕鱼角的沉积物。这沙已作为取远征的一部分,但不是会用来解答科学问题。我们因此可以使用它来使的一个标准。
    2. 放一块 ~ 100 g 沉积物的冰箱一夜之间,它通过冻结。
    3. 一旦完全冻结沉积物,打开冷冻干燥机 (可从许多科学设备零售商喜欢 Fisher) 和等待凝汽器达到它设定点 (经常 ~-30 ° C)。
    4. 沉积物样品装入冷冻式干燥器和关闭清除开始抽真空样品。
    5. 根据在沉积、 水的数量和样本的大小,它可能需要几天样品干燥。
    6. 一旦该示例是干燥的关闭冻结干燥,通风,并取出样品。
    7. 将标本放在溶剂冲洗的砂浆和磨成粉末用杵。这样对整个样本和存储在冰箱里的玻璃罐子里直到准备提取。
  2. 根据样本的大小,使用与从 4 60 毫升的容量瓶。对于这个实验中,使用高硼硅玻璃小瓶 (40 毫升) 和溶剂的安全上限。燃烧瓶、 高硼硅玻璃吸管和称重的空罐头盒,在 550 ℃ 6 小时之前确保可能的有机污染物去除。
  3. 获得二氯甲烷、 甲醇 (两者都是共同在大多数有机地球化学实验室),然后使用它们单独冲洗实验室工具和使用前的玻璃器皿。二氯甲烷 (DCM) 到甲醇 (甲醇; 9:1) 混合在许多实验室用于有效地提取生物标志物与广泛的极性。溶剂应能自由的有机污染物。
  4. 获得索氏提取装置,使用在此实验中 (这些可以从费希尔科学或其他科学零售商购买),然后洗和燃烧在 550 ° C 6 h 之前使用它。
  5. 获得玻璃光纤顶针 (可以从惠特曼购买) 和燃烧他们为 6 h 在使用前,550 ℃。

2.样品的制备

  1. 将称重锡对实验室规模,然后皮重燃烧。
  2. 冲洗实验室铲用溶剂,然后用它来将适当质量的样品转移到称重锡,并记录质量。
    1. 试样的质量取决于其有机质含量。相对有机物质精益材料 (海泥) 可能需要几克,而有机质丰富的材料 (叶片组织) 可能需要少得多。
  3. 将所有的材料中称重锡转移到燃烧玻璃光纤顶针。

3.萃取

  1. DCM:MeOH (9:1) 混合料 ~ 400 毫升转入圆底烧瓶 (瓶应该是更多比半满) 放在加热地幔。添加几个 (5-10) 溶剂冲洗沸腾芯片。
  2. 放置样品顶针,开放式,入索氏提取装置的核心。
  3. 将核心放在圆底烧瓶和安全的玻璃器皿钳钳夹。
  4. 安装在索氏的核心冷凝器和安全的玻璃器皿钳钳夹。
  5. 重视一冷的水线从凝汽器罩使用喉箍冷的水线。路由,另入排水渠。
  6. 打开水,确保适当的循环和排水。
  7. 打开加热地幔,调节温度,直到轻轻地沸腾圆底烧瓶中的溶剂。
  8. 监测提取下一个小时的几倍。
    1. 请检查以确保温度正确设置在一个低的沸点,溶剂冷凝在凝汽器和滴进中心片,中心部分是灌装和正确,排空和适当排水入罩排水渠。
  9. 在接下来的 36 小时监测提取。
    1. 确保温度正确设置在一个低的沸点、 溶剂冷凝在凝汽器和滴进中心片,中心部分灌装和清空正确,适当排水入罩排水渠,圆底烧瓶中的溶剂级别仍然是约半满。
  10. 在 36 小时后通过关闭加热地幔停止提取。
  11. 标签瓶"TLE"。

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