总脂提取物与柱层析纯化

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

有机溶剂萃取,总脂提取物 (TLE) 产品经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究员是往往只对感兴趣的化合物少数。感兴趣的化合物可能属于一个几个类的化合物,如烷烃、 酮、 醇或酸 (图 1),并且它可能有用来移除它并不属于为了获得清晰的视野,你感兴趣的化合物的复合类。例如,TLE 可能包含 1000 种化合物,但 Uk'37海表面温度代理基于只有两个化合物 (条件) 和 TEX86海表面温度代理基于只有四个 (甘油二烷基甘油 tetraethers)。它会理应研究员删除尽可能多的化合物也不感兴趣。这使得感兴趣 (条件或 GDGTs) 不太可能用其他外来化合物复杂的化合物的仪器分析方法。

在其他情况下,上游净化技术可能产生您希望现在删除从羧酸产皂化在我们以前的视频,样品的化合物。在两种以上情况称为柱层析净化技术是非常有用的。

Figure 1
图 1。地球化学重要的官能团。从 Killops 和 Killops1

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JoVE Science Education Database. 地球科学精要. 总脂提取物与柱层析纯化. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

硅胶柱色谱法是利用不同协会的离散复合类为二氧化硅固相,细的粉末,称为凝胶纯化技术。小吸管加载大约半满与凝胶 (图 2)。此列然后饱和与非极性溶剂,通常正己烷。示例然后装到顶部的凝胶在列中,并通过一系列的溶剂的极性是按顺序通过样品以分成单独的复合类。分离基于不同的复合类亲和固相或溶剂相。极性化合物硅债券更强烈,因此更多的极性溶剂,从列洗。因此,使用一个列和一个示例,该示例可以分为几个组分;例如,apolars (碳氢化合物)、 中旬双星 (酮和醇) 和双星 (酸和其他官能化的化合物)。

Figure 2

图 2。允许一次纯化达 12 个样品定做机架的形象。

柱层析是柔性技术净化的沉积物中发现的化合物的复杂混合物。混合物分开他们通过列移动,收集馏分,每个都包含一个不同的化学化合物类中。因此,柱层析法经常用作额外的纯化步骤后初始隔离的所需要的化合物。有机提取物如总脂提取物可能是复杂的许多化合物的混合物。一些纯化技术,如皂化,介绍可以破坏分析仪器,所以必须删除之前分析的化合物。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。一旦一总脂提取物从沉积样品收集的柱层析法用来净化条件和 GDGTs,具体取决于所需的分析。

在柱层析、 化学成分的混合物,装上了固体的固定相,如硅胶。一个移动的阶段,例如有机溶剂然后用于洗脱,或删除,从列化合物。其中化合物洗脱顺序取决于化合物与硅凝胶和淋洗液的相互作用。

洗脱液收集在分数,每个包含不同化合物的混合物。化合物的性质,单一溶剂可能提供足够的分离和洗脱所有感兴趣的化合物。否则,多组分溶剂用于反过来洗脱感兴趣的每个化合物。

极性化合物,有电荷分布不均匀,强烈吸附到极地的硅胶,而非极性化合物吸附弱。极性溶剂有硅胶更大的亲和力,因此更强大洗脱剂比非极性溶剂。因此,非极性溶剂洗脱唯一非极性化合物,而极性溶剂洗脱非极性和极性化合物。

时所需的化合物都是中等极性的非极性化合物应洗掉列与非极性溶剂极性溶剂使用之前。为了避免有害的强极性化合物,如酸洗脱,极地的淋洗液不应拥有更多的洗脱权力比所需的最极所需要的化合物。

既然你了解柱层析的原理,让我们手续为纯化总脂提取物中的脂类生物标志物通过硅胶柱层析。

去除有机污染物、 燃烧高硼硅玻璃吸液管,高硼硅玻璃小瓶和玻璃棉,6 h 在 550 ° c。玻璃器皿一旦准备就绪,成立一个机架,进行移液管和小瓶。获得移液管灯泡,清洁镊子、 实验室刮刀、 硅胶、 正己烷、 二氯甲烷和甲醇。用干净的镊子,将玻璃羊毛一小簇放入的移液管口。轻轻地将玻璃羊毛推到与另一个吸管,形成松散的插头阀杆的移液管底部。仔细地装入硅胶吸管直到半满。安全移液管直立在机架上。确保以下的废物收集吸管尖端 4 毫升高硼硅玻璃小瓶。在另一个高硼硅玻璃小瓶,暂停达 10 毫克的干燥样品从在正己烷中的皂化过程。如果样品粘附在墙上的小瓶,超声波几瓶 5 分钟。色谱过程现在可以开始了。

若要开始色谱,洗硅胶柱与正己烷去除气泡和杂质的 3 卷。然后,用空瓶为非极性分数替换废瓶。使用玻璃吸管,加载到列示例和允许暂停渗入二氧化硅凝胶。工作,以便迅速列过程中不干涸。冲洗样品瓶两次只有一小部分的正己烷和转移到列的每个冲洗。继续向列添加正己烷,直到收集瓶是几乎已满。允许所有的正己烷完成进入硅胶。然后,交换填充小瓶与空瓶中期极小部分。接下来,冲洗样品瓶与扩张型心肌病并将其添加到列 3 倍。继续向列添加 DCM,直到收集瓶是几乎已满。允许 DCM 完成浸泡到硅凝胶,然后交换填充小瓶与空瓶的极小部分。重复此过程,甲醇。

一旦小瓶是满的允许甲醇完成滴进小瓶,然后盖所有的小瓶。中旬极性分数包含所需的条件,而 GDGTs 是在极地的分数。对于特别脏或复杂海面的样本,中期极性分数必须与尿素络合法,分析前进一步纯化。

柱层析法广泛应用于化学作为一种分析和纯化技术。

在许多行业,越来越多地使用碳纳米管或碳纳米管,却对人类健康的影响的日益关注。改变他们怎样在水和土壤中的碳纳米管变化的属性。探讨如何很好地像沙子和泥土的多孔介质保持碳纳米管,列制得多孔土壤作为固定相。第一,分数被收集到列分析运输的碳纳米管通过土壤碳纳米管解决方案加载期间。然后在此基础上,仍然吸附于土壤碳纳米管被洗脱,分数分析量一直在土壤中的碳纳米管。结果借洞察碳纳米管表面功能和其在环境中的传输机制之间的关系。

柱层析法可以动手术大和小的尺度,并因此使用的时设计用于工业应用的合成。蜘蛛丝具有优良的拉伸强度和延性,但不能收获的产业规模。蚕丝蛋白合成后重组丝蛋白被洁净的亲和层析,固定相旨在捕获只需的分子。彻底清洗和洗脱授予纯蛋白质组分需要旋转大尺度的蜘蛛丝。

很多的固定相,供柱层析。一个固定相不可能适合所有潜在产品的取代基范围较广,如这 iodoaziridine 合成的合成。原油产品被混合各种固定相和评估由质子核磁共振的分解。由于质子核磁共振是高度敏感的很多固定相可以筛查产品分解使用少量的原油产品。柱层析法然后执行与最优的固定相,允许纯化小说和高活性的化合物。

你刚看了朱庇特的简介柱层析分离纯化一种总脂提取物。下面的视频将演示如何进一步净化含脂肪酮的复杂混合物。

谢谢观赏 !

Procedure

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 收集以下: 燃烧高硼硅玻璃吸液管和灯泡、 硅胶、 正己烷、 二氯甲烷 (DCM) 和甲醇。
    1. 这些材料可以从任何化学的零售商购买。试剂应该是纯洁的没有从碳氢化合物。
  3. 此外获得燃烧玻璃棉和 4 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  4. 一定要支持的列和收集瓶过程中的一种手段。例如,站立好,夹和卑鄙的机架。许多实验室设计了定制架包含几个列和收集瓶 (图 2)。这使得许多列在同一时间运行。

2.方法

  1. 开始与干样品 4 毫升瓶中。如果样品重量超过 ~ 10 毫克,干燥时,它可能需要在执行下一步,因为硅胶可以只反应与有限大量有机物质之前剥离。
  2. 用少量的正己烷暂停样品。这是第一次,至少极地的三种溶剂用于这个实验。
  3. 如果样品粘在小瓶内,超声波几样品为 5 分钟。
  4. 将少量的玻璃棉加载到使用一套清洁镊子移液管的顶部。轻轻地将玻璃羊毛推到吸管,使用另一个吸管,以形成一个插头的底部。
  5. 仔细地转入硅胶吸管直到它是大约半满。
  6. 列下 4 毫升废物收集瓶的地方。
  7. 把硅凝胶浸泡在吸管的正己烷 3 卷。这条件列、 删除气泡,并冲洗掉硅胶任何杂质。
  8. 完成最后洗后,删除废物收集瓶和替换一小瓶收集非极性分数。
  9. 仔细地转移到列使用移液管正己烷中的完整示例。用少量的正己烷,冲洗样品瓶两次以上,将转移到列中。允许在转移了样本完全渗入二氧化硅凝胶正己烷。没有一刻不在操作过程中应硅胶干。
  10. 继续添加正己烷到样品的顶部,直到收集瓶所在列下面的是几乎完全 (~ 4 毫升)。
    1. 允许所有的正己烷在开始下一溶剂之前进入硅胶。
  11. 列下中等极性收集瓶的地方。
  12. DCM 添加列的顶部,直到收集瓶是几乎已满。再次,允许所有的 DCM 在开始下一溶剂之前输入收集瓶。
  13. 列下极地上收集瓶的地方。
  14. 将甲醇添加到列的顶部,直到卑鄙的集合将满。

Results

这种净化技术产生三个不同的小瓶,每个都包含不同的复合类或一组复合类。任何样本分析仪器的复杂性已大大下降。此过程还将删除的化合物,如酸产生皂化,这实际上可以坚持到零件的各项文书,因为其低的波动,将会减少其准确性,精度和寿命。

Applications and Summary

脂肪酮和 isoprenoidal GDGTs 都是很常见的海洋沉积物成分和可以遍布世界的海洋。脂肪酮被越来越多地发现湖泊沉积物中的虽然负责他们生产的生物比不同于海洋中,因此美国和中国之间的关系k'37比和水温度 (校准) 是不同的从海洋和甚至之间单独的湖泊。Isoprenoidal GDGTs 发现在一些大的湖泊和就像条件,往往需要一个本地的校准。

脂肪酮和我们感兴趣的 GDGTs 出来酮和极性组分,分别。海洋沉积物中我们经常分析这两个海表面温度 (SST) 代理从一个样本。这允许建设的两个独立的 SST 记录,显示水温在核心网站通过时间的演变。这种比较,称为多代理方法,往往突出的时代时的两个代理同意,有时他们不。此协议或差异本身包含的信息。如果两个代理同意,也许生产生物占领同一深度的栖息地,或者也许他们住在单独的深处但充分混合的水列导致温度垂直同质化 (水通常随深度冷却)。如果两个代理不同意,它可能是两个人口住在单独的深度;一个生活在温暖的浅水水域,另一个更酷、 更深的水中。或可能会在一年的不同时间产生的化合物,而因此反映不同季节的温度。这些问题都由两个不同的 SST 代理,在同一地点的分析和他们突出护理有机地球化学和古气象学家需要解释他们的数据时。

由于高相对稳定的非极性烃类,无极性分数包含许多有趣的有机化合物。烷烃是叶片蜡质外层的重要成分,它们用于沉积物记录原因很多。他们的平均链长 (碳原子数) 包含上占主导地位的水生与陆生植物,温度和降水的信息。而氢同位素比值与本地与全球气温和降水中烷烃碳同位素比值相关为 C3 与 C4 植物类型的植物,它产生。甾烷和藿烷系列化合物也发现在非极性分数。这些生物标志物的生物活性的化合物,如 hopanoids 和类固醇,分别服务重要的生化作用,在原核生物和真核生物,geostable 版本。

中等极性分数包含我们的条件。条件是酮类化合物,是重要的录音机,古代的表面温度,通过 Uk'37海表面温度代理。一些酮也来自相同的叶蜡烷做,虽然是一般少得多。

极小部分包含羧酸,另一个重要组成部分在叶蜡,这是稍具体和很难工作比烷烃 (低波动性) 但尽管如此可以涉及一些相同的信息。甘油二烷基甘油 tetraethers (GDGTs) 在极地的分数,另一个重要记录器的古代的水和空气的温度。

References

Killops, S. and Killops, V. Introduction to Organic Geochemistry. Blackwell Publishing, Malden, MA (2005).

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 收集以下: 燃烧高硼硅玻璃吸液管和灯泡、 硅胶、 正己烷、 二氯甲烷 (DCM) 和甲醇。
    1. 这些材料可以从任何化学的零售商购买。试剂应该是纯洁的没有从碳氢化合物。
  3. 此外获得燃烧玻璃棉和 4 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  4. 一定要支持的列和收集瓶过程中的一种手段。例如,站立好,夹和卑鄙的机架。许多实验室设计了定制架包含几个列和收集瓶 (图 2)。这使得许多列在同一时间运行。

2.方法

  1. 开始与干样品 4 毫升瓶中。如果样品重量超过 ~ 10 毫克,干燥时,它可能需要在执行下一步,因为硅胶可以只反应与有限大量有机物质之前剥离。
  2. 用少量的正己烷暂停样品。这是第一次,至少极地的三种溶剂用于这个实验。
  3. 如果样品粘在小瓶内,超声波几样品为 5 分钟。
  4. 将少量的玻璃棉加载到使用一套清洁镊子移液管的顶部。轻轻地将玻璃羊毛推到吸管,使用另一个吸管,以形成一个插头的底部。
  5. 仔细地转入硅胶吸管直到它是大约半满。
  6. 列下 4 毫升废物收集瓶的地方。
  7. 把硅凝胶浸泡在吸管的正己烷 3 卷。这条件列、 删除气泡,并冲洗掉硅胶任何杂质。
  8. 完成最后洗后,删除废物收集瓶和替换一小瓶收集非极性分数。
  9. 仔细地转移到列使用移液管正己烷中的完整示例。用少量的正己烷,冲洗样品瓶两次以上,将转移到列中。允许在转移了样本完全渗入二氧化硅凝胶正己烷。没有一刻不在操作过程中应硅胶干。
  10. 继续添加正己烷到样品的顶部,直到收集瓶所在列下面的是几乎完全 (~ 4 毫升)。
    1. 允许所有的正己烷在开始下一溶剂之前进入硅胶。
  11. 列下中等极性收集瓶的地方。
  12. DCM 添加列的顶部,直到收集瓶是几乎已满。再次,允许所有的 DCM 在开始下一溶剂之前输入收集瓶。
  13. 列下极地上收集瓶的地方。
  14. 将甲醇添加到列的顶部,直到卑鄙的集合将满。

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