Анализ флуорофоров растворенного органического вещества вод реки Сувани методом обратно-фазовой жидкостной хроматографии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обратно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография в сочетании с мультиволновым детектором флуоресценции использована для анализа растворенного в природной воде р. Сувани органического вещества и его стабильных электрофоретических фракций А, В и C+D, предварительно полученных сочетанием препаративной эксклюзивной хроматографии с аналитическим электрофорезом в полиакриламидном геле. Фракция А имела наибольший молекулярный размер, а фракция C+D — наименьший. С помощью трехмерного флуоресцентного анализа гуминоподобная флуоресценция обнаружена как в исходном препарате, так и во всех фракциях, а белковоподобная флуоресценция практически полностью локализована во фракциях А и В наибольшего и среднего молекулярного размера. Обнаружено, что широкий пик гуминоподобной флуоресценции расщепляется на несколько групп флуорофоров, различающихся как максимумами испускания (435, 455, 460, 465 нм), так и степенью гидрофобности. Полученный результат рассматривается в свете современных теорий формирования гуминоподобной флуоресценции растворенного органического вещества. В составе фракций А и В наибольшего молекулярного размера идентифицированы низкомолекулярные свободные ароматические аминокислоты тирозин и триптофан, обусловливающие >50% белковоподобной флуоресценции растворенного органического вещества из воды реки Сувани. Полученные данные помогают лучше понять молекулярную природу белково- и гуминоподобной флуоресценции растворенного органического вещества природной воды.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. А. Трубецкой

Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: olegi03@yahoo.com
Россия, Пущино

О. Е. Трубецкая

Филиал Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: trub@bibch.ru
Россия, Пущино

Список литературы

  1. Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я. Геохимическая роль гумусовых кислот в миграции элементов // Гуминовые вещества в биосфере. М. Наука, 1993. С. 97–116.
  2. Дроздова А.Н., Пацаева С.В., Хунджуа Д.А. Флуоресценция растворенного органического вещества как маркер распространения пресных вод в Карском море и заливах архипелага Новая Земля // Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. 49–56.
  3. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. М.: Мир, 1986. 496 с.
  4. Трубецкой О.А., Трубецкая О.Е. Обратно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография стабильных электрофоретических фракций почвенных гуминовых кислот // Почвоведение. 2015. № 2. С. 166–174. (Перевод: Trubetskoj O.A., Trubetskaya O.E. Reversed-phase high-performance liquid chromatography of the stable electrophoretic fractions of soil humic acids // Eurasian Soil Sci. 2015. V. 48. P. 48–156.
  5. Трубецкой О.А., Трубецкая О.Е., Ришар К. Фотохимическая активность и флюоресценция электрофоретических фракций водных гуминовых веществ // Вод. ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 543–550. (Перевод: Trubetskoj O.A., Trubetskaya O.E., Richard C. Photochemical activity and fluorescence of electrophoretic fractions of aquatic humic matter // Water Res. 2009. V. 36. P. 518–524.)
  6. Хунджуа Д.А., Пацаева С.В., Трубецкой О.А., Трубецкая О.Е. Анализ растворенного органического вещества пресноводных озер Карелии обратно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографией с одновременной регистрацией оптической плотности и флуоресценции // ВМУ. Сер. 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2017. № 1. С. 66–73. (Перевод: D.A. Khundzhua, S.V. Patsaeva, Trubetskoj O.A., Trubetskaya O.E. An Analysis of dissolved organic matter from freshwater Karelian lakes using reversed-phase high-performance liquid chromatography with online absorbance and fluorescence analysis // Moscow Univ. Physics Bull. 2017. V. 72. № 1. P. 68–75.
  7. Alberts J.J., Takács M. Total luminescence spectra of IHSS standard and reference fulvic acids, humic acids and natural organic matter: comparison of aquatic and terrestrial source terms // Org. Geochem. 2004. V. 35. P. 243–256.
  8. Andrew A.A., Del Vecchio R., Subramaniam A., Blough N.V. Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in the Equatorial Atlantic Ocean: Optical properties and their relation to CDOM structure and source // Mar. Chem. 2013. V. 148. P. 33–43.
  9. Barsotti F., Ghigo G., Vione D. Computational assessment of the fluorescence emission of phenol oligomers: A possible insight into the fluorescence properties of humic-like substances (HULIS) // J. Photochemistry and Photobiol. Aю Chem. 2016. V. 315. P. 87–93.
  10. Boyle E., Guerriero N., Thiallet A., Del Vecchio R., Blough N. Optical properties of humic substances and CDOM: relation to structure // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43. P. 2262–2268.
  11. Coble P. Characterization of marine and terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy // Mar. Chem. 1996. V. 51. P. 325–346.
  12. Coble P.G. Marine optical biogeochemistry: the chemistry of ocean color // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 402–418.
  13. Coble P., Green A.S., Blough N.V., Gagosian B.R. Characterization of dissolved organic matter in Black Sea by fluorescence spectroscopy // Nature. 1990. V. 348. P. 432–435.
  14. Hedges J.I. Global biogeochemical cycles: progress and problems // Mar. Chem. 1992. V. 39. P. 67−93.
  15. Hubberten U., Lara R.J., Kattner G. Refractory organic compounds in polar waters: relationship between humic substances and amino acids in the Arctic and Antarctic // J Mar Res. 1995. V. 53. P. 137–149.
  16. Huguet A., Vacher L., Saubusse S., Etcheber H., Abril G., Relexans S., Ibalot F., Parlanti E. New insights into the size distribution of fluorescent dissolved organic matter in estuarine waters // Org. Geochem. 2010. V. 41. P. 595–610.
  17. Keil R.G., Kirchman D.L. Abiotic transformation of labile protein to refractory protein in sea water // Mar. Chem. 1994. V. 45. P. 187–196.
  18. McKay G., Couch K.D., Mezyk S.P., Rosario-Ortiz F.L. Investigation of the coupled effects of molecular weight and carge-transfer interactions on optical and photochemical properties of dissolved organic matter // Environ. Sci. Technol. 2016. V. 50. P. 8093–8102.
  19. Senesi N., Miano T.M., Provenzano M.R., Brunetti G. Characterization, differentiation, and classification of humic substances by fluorescence spectroscopy // Soil Sci. 1991. V. 152. P. 259–271.
  20. Stedmon C.A., Markager S., Bro R. Tracing dissolved organic matter in aquatic environments using a new approach to fluorescence spectroscopy // Marine Chem. 2003. V. 82. P. 239–254.
  21. Trubetskaya O.E., Richard C., Voyard G., Marchenkov V.V., Trubetskoj O.A. RP-HPLC and spectroscopic characterization of Suwannee River water NOM after concentrated urea treatment and dialysis // Desalination and Water Treatment. 2016. V. 57. P. 5358–5364.
  22. Trubetskaya O.E., Trubetskoj O.A., Voyard G., Richard C. Determination of hydrophobicity and optical properties of soil humic acids isolated by different methods // J. Geochem. Explor. 2013. V. 132. P. 84–89.
  23. Trubetskoj O.A., Richard C., Guyot G., Voyard G., Trubetskaya O.E. Analysis of electrophoretic soil humic acids fractions by reversed-phase high performance liquid chromatography with on-line absorbance and fluorescence detection // J. Chromatography A. 2012. V. 1243. P. 62–68.
  24. Wu F.C., Evance R.D., Dillon P.J. Separation and characterization of NOM by high-performance liquid chromatography and on-line three-dimensional excitation emission matrix fluorescence detection // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 3687 –3693.
  25. Yamashita Y., Fichot C.G., Shen Y., Jaffe R., Benner R. Linkage among fluorescent dissolved organic matter, dissolved amino acids and lignin-derived phenols in a river-influenced ocean margin // Frontiers in Marine Sci. 2015. V. 2. P. 1–14.
  26. Yamashita Y., Tanoue E. Chemical characterization of protein-like fluorophores in DOM in relation to aromatic amino acids // Mar. Chem. 2003. V. 82. P. 255–271.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Многостадийная схема фракционирования и анализа СРОВ.

Скачать (430KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Трехмерные спектры флуоресценции исходного препарата СРОВ и фракций А, B и C+D, полученных с помощью ЭХ–ЭПАГ. Интенсивность флуоресценции обозначена различными цветами в правом верхнем углу каждого рисунка.

Скачать (266KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ОФ-ВЭЖХ препаратов СРОВ, фракций А, B, C+D и аутентичных аминокислот тирозина и триптофана с регистрацией интенсивности флуоресценции при λвоз/λисп – 270 нм / 330 нм (сплошная линия) и λвоз/λисп — 270 нм / 450 нм (прерывистая линия).

Скачать (158KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры флуоресценции пиков 1–7, 1а, 3а и 4а, полученных в процессе ОФ–ВЭЖХ препаратов СРОВ и фракций А, B, C+D. Спектры извлечены из данных мультиволнового флуоресцентного детектора на времени элюции, соответствующей вершине соответствующего пика.

Скачать (245KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019