A new automated plant pigment analysis system
Aplikace | 2011 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Stanovení fotosyntetických pigmentů představuje základní nástroj pro posouzení biomasy a produktivity vodních ekosystémů. Měření koncentrace chlorofylů a přidružených pigmentů poskytuje informace o potenciální fotosyntetické aktivitě řasových společenstev, identifikuje nástup toxických květů a přispívá k řízení kvality pitné i průmyslové vody.
Hlavním cílem prezentované studie bylo navrhnout a ověřit plně automatizovaný systém pro analýzu rostlinných pigmentů, který zvýší přesnost, zrychlí vyhodnocení a umožní zpracování stovek vzorků denně. Práce sleduje dvě klíčové oblasti:
Vzorky vody byly odebírány Ruttnerovou lahví z různých hloubek, uchovávány při 4 °C a filtrovány do 8 hodin na 1,2 µm skleněných filtrech. Extrakce pigmentů probíhala v 90% acetonu (nebo alternativně v methanolu či ethanolu) za studena s podporou sonikace a zmrazení. Spektrofotometrická analýza:
Automatizace vedla k významnému zkrácení doby analýzy na přibližně 1 minutu na vzorek ve srovnání s původními 8–12 minutami. Preciznost měření se pohybuje v koeficientech variační od 2,2 % do 10,3 % u chlorofylů a 7,6 % u phaeopigmentů. Porovnání výsledků z různých typů vod (přehrady, říční odtok, mořské vzorky) a čistých kultur potvrdilo konzistentnost nového postupu s dobrou shodou oproti manuálním metodám. Automatizace navíc eliminuje nutnost manuálního přepisu dat a minimalizuje riziko lidské chyby.
Nový postup umožňuje:
Automatizovaný spektrofotometrický systém lze dále rozšiřovat o:
Vyvinutý automatizovaný systém pro analýzu rostlinných pigmentů významně zlepšuje rychlost, přesnost a účinnost spektrofotometrických stanovení v prostředí povrchových vod. Výrazné úspory času i provozních nákladů a možnost rychlé reakce na ekologické hrozby plně ospravedlňují investici do vývoje a implementace tohoto řešení.
UV–VIS Spektrofotometrie
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Stanovení fotosyntetických pigmentů představuje základní nástroj pro posouzení biomasy a produktivity vodních ekosystémů. Měření koncentrace chlorofylů a přidružených pigmentů poskytuje informace o potenciální fotosyntetické aktivitě řasových společenstev, identifikuje nástup toxických květů a přispívá k řízení kvality pitné i průmyslové vody.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem prezentované studie bylo navrhnout a ověřit plně automatizovaný systém pro analýzu rostlinných pigmentů, který zvýší přesnost, zrychlí vyhodnocení a umožní zpracování stovek vzorků denně. Práce sleduje dvě klíčové oblasti:
- Optimalizaci extrakce pigmentů kombinací před- a po-sonikačního zmrazení pro maximální výtěžek a minimální degradaci chlorofylu.
- Implementaci automatizovaného měřicího postupu na bázi spektrofotometrie s přímou digitální obsluhou a výpočty.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky vody byly odebírány Ruttnerovou lahví z různých hloubek, uchovávány při 4 °C a filtrovány do 8 hodin na 1,2 µm skleněných filtrech. Extrakce pigmentů probíhala v 90% acetonu (nebo alternativně v methanolu či ethanolu) za studena s podporou sonikace a zmrazení. Spektrofotometrická analýza:
- Dvojpaprskový skenovací spektrofotometr Cary 1
- Autosampler SPS-5 pro sekvenční odběr a kyselou modifikaci vzorků
- Počítačový systém s vlastním softwarem pro řízení skenování (vlnové délky 480, 510, 630, 647, 649, 664, 665, 750 nm), acidifikaci (0,1–2 mL HCl) a automatické výpočty podle trichromatických rovnic UNESCO/SCOR, Jeffrey & Humphries a Lorenzen.
Hlavní výsledky a diskuse
Automatizace vedla k významnému zkrácení doby analýzy na přibližně 1 minutu na vzorek ve srovnání s původními 8–12 minutami. Preciznost měření se pohybuje v koeficientech variační od 2,2 % do 10,3 % u chlorofylů a 7,6 % u phaeopigmentů. Porovnání výsledků z různých typů vod (přehrady, říční odtok, mořské vzorky) a čistých kultur potvrdilo konzistentnost nového postupu s dobrou shodou oproti manuálním metodám. Automatizace navíc eliminuje nutnost manuálního přepisu dat a minimalizuje riziko lidské chyby.
Přínosy a praktické využití metody
Nový postup umožňuje:
- Rychlou detekci a kvantifikaci chlorofylů i jejich degradovaných forem (phaeopigmentů).
- Včasné varování před vznikem toxických řasových květů a problémy s chutí a zápachem pitné vody.
- Zvýšení produktivity laboratoří v oblasti QA/QC, průmyslové a environmentální analytiky.
- Snížení nákladů na pracovní sílu a časovou náročnost evidenčních a výpočetních kroků.
Budoucí trendy a možnosti využití
Automatizovaný spektrofotometrický systém lze dále rozšiřovat o:
- Integrované senzory pro online monitoring kvality vody.
- Rozšíření metodiky o další biomarkery (fluorescenční pigmenty, fytoplanktonové skupiny).
- Implementaci multivariačních statistických přístupů pro pokročilou taxonomickou dekompozici společenstev.
- Miniaturizaci a polní varianty pro rychlé nasazení v terénu.
Závěr
Vyvinutý automatizovaný systém pro analýzu rostlinných pigmentů významně zlepšuje rychlost, přesnost a účinnost spektrofotometrických stanovení v prostředí povrchových vod. Výrazné úspory času i provozních nákladů a možnost rychlé reakce na ekologické hrozby plně ospravedlňují investici do vývoje a implementace tohoto řešení.
Reference
- Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 17th ed., APHA, Washington DC (1990).
- Bowles N.D., Paerl H.W., Tucker J.: Effective solvents and extraction periods employed in phytoplankton carotenoid and chlorophyll determinations. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 42, 1127–1131 (1985).
- Hanna R.G., Horkan K.: Modification in algal plant pigment extraction techniques in marine and fresh waters. CIESM Congress, Trieste (1992).
- Hanna R.G., Horkan K.: AWT Science & Environment Report No. 92/94 (1992).
- Marker A.F.H.: The use of acetone and methanol in the estimation of chlorophyll in the presence of phaeophytin. Freshwater Biol. 2, 361–385 (1972).
- Riemann B.: Note on the use of methanol as an extraction solvent for chlorophyll a determination. Arch. Hydrobiol. 14, 70–78 (1980).
- Holm-Hansen O., Riemann B.: Chlorophyll a determination improvement methodology. Oikos 30, 438–447 (1978).
- Wetzel R.G., Likens G.E.: Limnological Analyses, 2nd ed., Springer-Verlag (1991).
- SCOR/UNESCO: Determination of Photosynthetic Pigments in Sea Water, Monographs on Ocean Method No. 1 (1991).
- Jeffrey S.W., Humphrey G.F.: New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b and c. Biochem. Physiol. Pflanzen 167, 191–194 (1975).
- Tolstoy A.: Chlorophyll a as a measure of phytoplankton biomass. Ph.D. Thesis, Univ. Uppsala (1977).
- Lorenzen C.J.: Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometric equations. Limnol. Oceanogr. 12, 343–346 (1967).
- Marker A.F.H., Crowther C.A., Gunn R.J.M.: Methanol and acetone as solvents for estimating chlorophyll a and phaeopigments. Arch. Hydrobiol. Ergebn. Limnol. 1, 52–69 (1980).
- Wintermans I.F.G.M., De Mots A.: Spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their pheophytins in ethanol. Biochim. Biophys. Acta 109, 448–453 (1969).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Rapid elucidation of carotenoids in microalgae formulations by MRMS aXelerate
2020|Bruker|Aplikace
Rapid elucidation of carotenoids in microalgae formulations by MRMS aXelerate Arthrospira platensis, better known as Spirulina, is one of the most important microalgae species. This cyanobacterium possesses a rich metabolite pattern including high amounts of natural pigments such as carotenoids.…
Klíčová slova
spirulina, spirulinachl, chlpyro, pyromrms, mrmscarotenoids, carotenoidschld, chldphy, phymass, masstocopherol, tocopherolpheo, pheoderivate, derivatezeaxanthin, zeaxanthindietary, dietarymicroalgae, microalgaekindly
Quality analysis of virgin olive oils – Part 3
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Quality analysis of virgin olive oils – Part 3 Thermal treatment analysis – determination of the chlorophyll a and a’ degradation products pheophytins a, a’ and pyropheophytin a using the Agilent 1260 Infinity LC System with Fluorescence Detector Application Note…
Klíčová slova
chlorophyll, chlorophyllpyropheophytin, pyropheophytinpheophytin, pheophytinolive, olivevirgin, virgindegradation, degradationpyroa, pyroaoils, oilsoil, oilproducts, productsphaeophytin, phaeophytinpheoa, pheoapartly, partlypheophytins, pheophytinsrefined
Determination of Multiclass, Multiresidue Pesticides in Spring Leaf Mix
2022|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Food & Beverage Testing Determination of Multiclass, Multiresidue Pesticides in Spring Leaf Mix Using Capitva EMR-HCF passthrough cleanup and LC/MS/MS Authors Abstract Limian Zhao and Ta-Chen Wei Agilent Technologies, Inc. This application note presents the development and validation…
Klíčová slova
pos, poscleanup, cleanupemr, emrcaptiva, captivahcf, hcfpassthrough, passthroughneg, negdspe, dspegcb, gcbchlorophyll, chlorophyllpigmented, pigmentedpigment, pigmenthloq, hloqmatrix, matrixquechers
EVALUATION OF NOVEL DISPERSIVE SPE AND PASS-THROUGH SPE OPTIONS FOR CLEANUP OF HIGH CHLOROPHYLL SAMPLES AFTER QUECHERS EXTRACTION
2017|Agilent Technologies|Postery
EVALUATION OF NOVEL DISPERSIVE SPE AND PASS-THROUGH SPE OPTIONS FOR CLEANUP OF HIGH CHLOROPHYLL SAMPLES AFTER QUECHERS EXTRACTION Michael S. Young and Jeremy C. Shia Waters Corporation, 5 Technology Drive, Milford, MA 01757 [email protected] INTRODUCTION RESULTS All three cleanup methods…
Klíčová slova
hlb, hlboasis, oasiscleanup, cleanupprime, primechlorophyll, chlorophyllcartridge, cartridgecyprodinil, cyprodinildspe, dspequechers, quecherspigment, pigmentgraphitized, graphitizedplanar, planarpesticides, pesticidespigments, pigmentsthiabendazole