Zakład Fitochemii (NFC)

Kierownik:

dr hab. Iwona Kowalska
e-mail: Iwona.Kowalska@iung.pulawy.pl
tel. 81 4786 883 

Sekretariat

e-mail: biochem@iung.pulawy.pl
tel. 81 4786 880

Siedziba Zakładu znajduje się w Centrum INCBR
adres: ul. Krańcowa 8, 24-100 Puławy

Profil badawczy Zakładu

1. analizy jakościowe i ilościowe związków organicznych obecnych w roślinach i w żywności funkcjonalniej
2. badania budowy chemicznej, aktywności biologicznej, występowania oraz możliwości praktycznego wykorzystania biologicznie czynnych substancji swoistych roślin
3. opracowanie i doskonalenie metod oznaczania zawartości wybranych składników roślinnych
4. badania jakości biomasy pod kątem przydatności do produkcji biogazu
5. analizy elementarne materiału roślinnego pod kątem zawartości pierwiastków biogennych
6. określanie wpływu czynników środowiskowych, agrotechnicznych i genetycznych na skład jakościowy i ilościowy substancji wpływających na wartość żywieniową roślin uprawnych
7. badania roślinnych odpadów poekstrakcyjnych
8. badania wpływu czynników biotycznych i abiotycznych na skład chemiczny roślin

Oferta

1. Wyznaczanie dokładnej masy cząsteczkowej oraz wzorów sumarycznych związków chemicznych z dokładnością pomiaru poniżej 1 ppm i przy uwzględnieniu rozkładu izotopowego; zarówno dla związków czystych, jak i będących składnikami mieszanin rozdzielanych za pomocą GC lub UHPLC, z użyciem spektrometru mas wysokiej rozdzielczości. Możliwe jest również wyznaczanie dokładnej masy jonów fragmentacyjnych dla analizowanych związków.
2. Określanie struktur substancji naturalnych – NMR.
3. Wykonywanie ekstraktów roślinnych, ich oczyszczanie oraz izolacja standardów związków do badań żywieniowych i aktywności biologicznej.
4. Oznaczanie w roślinach, produktach pochodzenia roślinnego, surowcach i produktach farmaceutycznych:
   • saponin steroidowych i triterpenowych oraz glikoalkaloidów steroidowych –UHPLC-MS,
   • zawartości związków fenolowych (kwasy fenolowe, flawonoidy i izoflawonoidy, katechiny, antocyjany) – HPLC-DAD, UHPLC-MS,
   • kwasów hydroksamowych – UHPLC-MS,
   • glikozydów cyjanogennych – UHPLC-MS,
   • witamin rozpuszczalnych w wodzie (witaminy C i z grupy B) – UHPLC-MS,
   • mono- i oligosacharydów – UHPLC-MS,
   • glukozynolanów – UHPLC-MS,
   • aminokwasów – UHPLC-MS/MS (w materiale roślinnym oraz nawozach i stymulatorach wzrostu).

Wyposażenie

Laboratorium NMR – spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego

 Laboratorium specjalizuje się w analizie fitochemicznej – związków organicznych obecnych w roślinach – w tym metabolitów swoistych (drugorzędowych), m.in. kwasów fenolowych, flawonoidów i saponin. Posiadamy wypracowany zestaw eksperymentów, które skutecznie pozwalają badać rodzaj aglikonu i połączenia między cukrami. Oferujemy zarówno analizy jakościowe, jak i ilościowe metodą ERETIC2, ale także fachową pomoc w interpretacji wyników.

Laboratorium wyposażone jest w spektrometr, wraz z głowicami pomiarowymi do pomiarów próbek ciekłych (w zakresie 20-100°C):

• PA BBI 500S1 H-BB-D-05 Z – szerokopasmowa (zakres ³¹P-¹⁰⁹Ag, w tym ¹³C, ¹⁵N), gradientowa (oś z), inwersyjna ze szczególnym przeznaczeniem do pomiarów ¹H oraz widm korelacyjnych, np. COSY, NOESY, HSQC, HMBC, itp.
• PA DUL 500S1 C-H-D-05 Z – dwujądrowa, do obserwacji ¹H/¹³C, ze szczególnym przeznaczeniem do pomiarów ¹³C.

Rutynowo wykonujemy następujące eksperymenty:

• jednowymiarowe – ¹H i ¹H z supresją rozpuszczalnika, ¹³C (w tym InverseGated/DEPT/DEPTq i UDEFT), selektywne COSY, TOCSY (w tym CSSF-TOCSY), NOESY (w tym CSSF-NOESY), ROESY i step-NOESY, pomiar T₁;
• dwuwymiarowe – dqf-COSY, 2D-TOCSY (również z supresją rozpuszczalnika), 2D-NOESY (również z supresją rozpuszczalnika), 2D-ROESY (również z supresją rozpuszczalnika), HSQC (również z supresją rozpuszczalnika), HSQC-TOCSY, HSQC-HECADE (pomiar J_CH), H2BC, HMBC, CPMG-HSQMBC i J-HMBC (pomiar J_CH), 1,1-ADEQUATE (tylko dla próbek bardzo stężonych), selektywne 2D-HSQC i selektywne 2D-HMBC.

Osoba do kontaktu:
dr inż. Łukasz Pecio
e-mail: lpecio@iung.pulawy.pl
tel.: +48 81 47 86 882

Laboratorium MS – spektrometrii mas

Zakład Biochemii i Jakości Plonów specjalizuje się w analizie związków organicznych wytwarzanych przez rośliny, przede wszystkim należących do grupy metabolitów specyficznych (wtórnych). W laboratorium wykonywane są pomiary widm masowych w trybie MS i MSn (widma fragmentacyjne). Umożliwia to identyfikację badanych substancji, a także określenie ich ilościowej (również śladowej) zawartości w badanym materiale.

Spektrometr umożliwia ustalanie składu pierwiastkowego badanych związków chemicznych przez precyzyjny pomiar stosunku masy do ładunku tworzonych przez nie jonów. Hybrydowa konstrukcja oparta na analizatorze kwadrupolowym w połączeniu z analizatorem czasu przelotu, pozwala również na uzyskiwanie widm rozpadowych i identyfikację związków na ich podstawie. Spektrometr jest wyposażony w wymienne źródła jonów, pozwalające na zjonizowanie szerokiej gamy związków chemicznych przez elektrorozpylanie (ESI), jonizację chemiczną w ciśnieniu atmosferycznym (APCI, GC-APCI) lub fotojonizację w ciśnieniu atmosferycznym (APPI).

Dzięki połączenie spektrometru z osprzętem towarzyszącym: systemami chromatografii ultrasprawnej cieczowej (UHPLC, Dionex UltiMate 3000RS), chromatografii gazowej (GC, Bruker Scion 456) oraz elektroforezy kapilarnej (CE, Agilent 7100) możliwe są wszechstronne analizy ilościowe i jakościowe skomplikowanych mieszanin związków chemicznych.

Typowe zastosowania tego spektrometru to:

• analizy metabolomiki ukierunkowanej i nieukierunkowanej w próbkach materiału roślinnego,
• analizy lipidomiki w próbkach nasion i innych materiałach,
• analizy ilościowe związków pozbawionych chromoforów z wykorzystaniem detektora uniwersalnego typu CAD,
• analizy FAME w różnych materiałach wejściowych,
• ustalanie masy cząsteczkowej i składu pierwiastkowego wyizolowanych metabolitów roślinnych.

Osoba do kontaktu:
dr Mariusz Kowalczyk
e-mail: mkowalczyk@iung.pulawy.pl
tel.: +48 81 47 86 886

System ultrawysokosprawnej chromatografii cieczowej ACQUITY UPLC^TM wyposażony jest w detektor fotodiodowy (PDA), działający w zakresie fal 190 – 500 nm, i sprzężony ze spektrometrem mas niskiej rozdzielczości typu potrójny kwadrupol (TQ Detector firmy Waters). Spektrometr mas jest zaopatrzony w źródło jonów ESCi^®, pozwalające na prowadzenie jonizacji metodą elektrorozpylania (ESI) lub jonizacji chemicznej pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI). System pozwala na prowadzenie rozdziałów chromatograficznych w układzie odwróconych faz (RP) lub korzystanie z kolumn typu HILIC.

Typowe zastosowania tego instrumentu to:

• jakościowe i ilościowe analizy zawartości metabolitów specyficznych w materiale roślinnym,
• oznaczenia zawartości wolnych aminokwasów,
• inne rodzaje analiz UHPLC lub UHPLC-MS.

Osoba do kontaktu:
dr Dariusz Jędrejek
e-mail: djedrejek@iung.pulawy.pl
tel.: +48 81 47 86 886

Zakład dysponuje chromatografami cieczowymi typu:

• HPLC – PDA firmy Waters (HPLC Waters 600 S sprzężony z detektorem fotodiodowym (PDA) od 190 – 600 nm) z zakresem przepływów od 0,5 do 4,0 ml/min,

• HPLC – PDA – FLD firmy  Dionex sprzężony z detektorem fotodiodowym w zakresie 180 – 560 nm oraz detektorem fluorescencyjnym (FDA) z zakresem przepływów od 0,5 do 8,0 ml/min,

• Półpreparatywny HPLC – ELSD firmy Gilson sprzężony z detektorem laserowym światła rozproszonego (ELSD) o zakresie przepływów od 1 do 12 ml/min.

Typowe zastosowania tych chromatografów to:

• izolacja metabolitów wtórnych (wysokiej czystości) do określenia struktury metodą NMR oraz badania aktywności biologicznych,
• izolacja substancji wzorcowych do standaryzacji materiałów biologicznych, żywności i pasz.

Osoba do kontaktu:
dr Jarosław Mołdoch
e-mail: jmoldoch@iung.pulawy.pl
tel.: +48 81 47 86 885

Laboratorium przygotowania próbek

Zakład wyposażony jest w sprzęt umożliwiający przygotowanie próbek z zachowaniem wszelkiej ostrożności na każdym etapie, tak aby czynniki otoczenia nie wpływały na zawartość substancji chemicznie nietrwałych.

Liofilizator umożliwia liofilizację próbek w szerokim zakresie temperatur (-55°C) – (+50°C) i ciśnień (<0,01 mbar). Urządzenie pozwala na sublimacyjne usuwanie wody (oraz niektórych rozpuszczalników organicznych, np. t-BuOH, DMSO) w obniżonej temperaturze i pod zmniejszonym ciśnieniem, z zamrożonych roztworów oraz materiałów biologicznych, np. ekstraktów, zawiesin, całych roślin i owoców/warzyw. Dzięki zastosowaniu obniżonej temperatury możliwe jest suszenie próbek termolabilnych.

Liofilizacja jest wykonywana na 5 półkach o średnicy 20 cm oraz 3 półkach o średnicy 37 cm.

 

Ekstraktor pozwala znacznie skrócić czas ekstrakcji i zmniejszyć zużycie rozpuszczalnika nawet o 90%. Autosampler z 24 miejscowym rotorem oraz cele ekstrakcyjne dostępne w rozmiarach od 1 mL do 33 mL, umożliwiają wykonanie serii analiz próbek w szerokim zakresie wagowym. System umożliwia zastosowanie zarówno wodnych jak i organicznych rozpuszczalników. Możliwość sterowania temperaturą i ciśnieniem, przyspiesza kinetykę procesu ekstrakcji, nie dopuszczając do wrzenia rozpuszczalnika, co sprawia, że ekstrakcja jest bezpieczniejsza, szybsza i bardziej wydajna niż tradycyjne metody.

Zakład wyposażony jest w różnej wielkości wyparki próżniowe z recyrkulatorami cieczy chłodzącej.

Wyparka ta umożliwia pracę w skali półtechnicznej. Pozwala na odparowanie rozpuszczalników organicznych jak i wody z ekstraktów roślinnych i innych materiałów przy zachowaniu niskiej temperatury roztworu, co jest bardzo ważne przy przetwarzaniu wrażliwych na temperaturę substancji. Chemoodporna pompa próżniowa KNF SBC LABOBASE 860 (60 L/min, ciśnienie końcowe 2 mbar) i wydajna chłodnica zasilana cyrkulatorem Huber Unichiller UC025 (2,5 kW przy 15° C) pozwalają na szybkie odparowanie cieczy w szerokim zakresie temperatur wrzenia. Dodatkowo, możliwe jest odparowanie roztworów wykazujących tendencję do rozpryskiwania i pienienia się. Wyparka wyposażona jest w kolby o pojemności 10 i 20 litrów.

Multiwapor zwiększa wydajność i przepustowość laboratorium. Aparat daje możliwość pracy z wieloma rodzajami rozpuszczalników przez zastosowanie wielu różnych parametrów pracy jak temperatura łaźni czy prędkość wytrząsania. Układ odseparowanych łaźni zapewnia bezpieczeństwo pod względem kontaminacji krzyżowej (wzajemnego zanieczyszczenia próbek). System wyposażony jest w pompę próżniową V-710 Buchi o wydajności 3,1 m³/h gwarantująca uzyskanie próżni końcowej ≤ 1,5 mbar i recyrkulator F-105 Buchi o mocy 500W.