다양한 단백질의 열적 안정성과 특성을 분석하기 위해 시차주사열량계 실험을 수행하였다.
내용물
안전 교육 요구 사항
- 피어스 박사 안전 연구소 투어
- 근로자 건강 및 안전 인식
- WHMIS 2015 - 작업장 유해물질 정보 시스템
- 실험실 안전 및 유해 폐기물 관리
- 표면 과학 서부 안전 프로토콜
DSC의 안전 문제
기구의 가열된 셀로 인해 화상을 입을 가능성이 있습니다.
- 샘플이나 퍼니스와 상호 작용하기 전에 측정 셀이 냉각되었는지 확인하십시오.
- 실험 후에는 화로를 만지지 마십시오. 대신 핀셋을 사용하여 필요한 부품을 제거하세요.
개인 보호 장비
PPE는 귀하가 원하는 일을 계속할 수 있도록 귀하를 안전하게 지켜주는 것입니다.
- 보안경 – 항상 필수
- 승인된 장갑
- 실험실 코트
SDS
실험실에 어떤 화학 물질이 있는지, 그리고 이들이 서로 어떻게 상호 작용하는지 아는 것은 사고가 발생할 때 매우 중요합니다.
- 적절한 SDS 시트를 온라인으로 확인해야 합니다.
- 실험실 문에 표시된 위험 요소에 유의하십시오. 새로운 장비나 재료를 도입하는 경우 실험실 문에 표시된 책임자에게 이를 확인해야 합니다. 담당자가 최신이 아닌 경우 부서 관리자에게 문의하여 업데이트하십시오.
DSC 장비
- 기기: 메틀러 톨레도(Mettler Toledo) DSC 3
- Surface Science Western, 999 Collip Circle, London ON에 위치
- DSC 표면과학 서부
시스템 기능: [1]
- 온도 범위: −100 ~ 700°C
- 분위기: 질소 또는 산소 가스
- 가열 속도: 0.02~300°C/min
- 냉각 속도: 0.02 ~ 50°C/분
- 자세한 사양은 제품 브로셔 에서 확인하실 수 있습니다.
공차
- 온도 정확도: ±0.2K
- 온도 정밀도: ±0.02K
- 샘플링 속도: 최대 50개 값/초
구경 측정
DSC 3에 함께 제공되는 소프트웨어에는 다음을 포함하여 교정 및 조정을 수행하는 기능이 탑재되어 있습니다.
- 1+ 가열 속도에서 시작 용융 셀 온도를 평가하여 셀 온도 교정
- 1+ 가열 속도에서 용융 엔탈피 평가를 통한 열 흐름 및 타우 지연 교정
일반적인 교정 기술은 다음과 같습니다. [2]
- 교정 방법을 선택하고 참조 샘플을 삽입합니다. 방법 세부정보를 따르세요.
- 테스트 샘플을 준비하고 측정 셀에 입력합니다.
- 측정 시작
- 소프트웨어의 모듈 제어 창에서 교정 결과 및 확인을 봅니다.
- 퍼니스 온도가 냉각되면 샘플을 제거하십시오.
운영 및 절차
아래 DSC 작동 정보는 Mettler Toledo DSC 3 사용자 매뉴얼에서 추출되었습니다. [2]
실험을 위한 DSC 모듈 및 샘플 준비
- DSC 셀, 가열로 및 기타 부품이 깨끗한지 확인하십시오.
- 퍼지 가스 유량을 설정합니다.
- 30mL/분 또는 50mL/분
- 알루미늄 기준 팬(기준 도가니)을 밀봉합니다.
- 핀셋을 사용하여 퍼니스 뚜껑을 제거하고 기준 팬을 도가니의 기준 센서에 삽입합니다.
- 기준 센서에는 "R"이라는 라벨이 붙어 있습니다.
- 핀셋을 사용하여 퍼니스 뚜껑을 다시 닫습니다.
- 샘플 10-15mg의 무게를 측정하고 알루미늄 샘플 팬(샘플 도가니)에 놓습니다. 팬을 밀봉하십시오.
실험 진행
- 실험 온도 범위와 가열 속도를 선택합니다.
- 함께 제공되는 소프트웨어에서 실험 조건을 설정하고 연결을 설정합니다.
- 스위치를 전환하여 DSC를 켭니다.
- 실험을 소프트웨어의 모듈 제어 창으로 보내고 모듈 제어 창에서 "시작"을 클릭합니다.
- 측정 셀이 원하는 삽입 온도에 도달할 때까지 기다립니다.
- 뜨거울 수 있으므로 핀셋을 사용하여 퍼니스 뚜껑을 제거하고 뚜껑 지지대 위에 놓습니다.
- 핀셋을 사용하여 샘플 팬을 도가니의 샘플 센서에 삽입합니다.
- 샘플 센서에는 "S"라는 라벨이 붙어 있습니다.
- 핀셋을 사용하여 퍼니스 뚜껑을 다시 닫습니다.
- 실험을 시작하려면 모듈 제어 창에서 "확인"을 클릭하세요.
- DSC 모듈은 시작 온도부터 종료 온도까지 열 흐름과 온도를 추적하여 가열 속도에 따라 증가합니다.
- DSC는 최종 온도에 도달한 후 결국 제거 온도에 도달합니다.
- 제거 온도에 도달하면 핀셋으로 퍼니스 뚜껑을 제거하고 뚜껑 지지대 위에 놓습니다.
- 핀셋을 사용하여 샘플 팬을 제거하고 도가니 트레이에 놓습니다.
- 실험을 종료하려면 소프트웨어의 모듈 제어 창에서 "확인"을 클릭하십시오.
- 소프트웨어에서 실행 데이터를 얻습니다.
일시 휴업
아래 DSC 종료 정보는 Mettler Toledo DSC 3 사용자 매뉴얼에서 추출되었습니다. [2]
- 핀셋을 사용하여 기준 팬을 제거합니다.
- 핀셋을 사용하여 퍼니스 뚜껑을 다시 닫습니다.
- 스위치를 전환하여 DSC 모듈을 끄십시오.
- 소프트웨어의 전원을 끕니다.
결과 해석
그림 1: 50:50 스피루리나와 H2O 페이스트 DSC 곡선. 20~150°C의 온도 범위와 5°C/분의 가열 속도로 50mL/분의 N2를 사용하여 얻은 데이터입니다.Surface Science Western은 샘플 시간 [s], 열 흐름 [W/g], 샘플 온도 Ts [°C] 및 기준 온도 Tr [°C]를 포함하는 DSC 모듈 결과를 텍스트 파일로 출력합니다. DSC 실행 데이터는 열 흐름 대 샘플 온도를 그래프로 표시하여 DSC 곡선을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
열 효과
흡열 곡선
DSC 곡선은 열 안정성을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 기준선과의 편차는 열 효과를 나타냅니다. 기준선은 전환 이벤트가 발생하지 않을 경우 예상되는 신호로 정의됩니다. [3] 물질의 비열 용량은 온도에 따라 변하기 때문에 기준선이 평평한 선일 필요는 없다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. [3] 그림 2는 대략적인 기준선을 분홍색 선으로 보여줍니다.
개시 온도는 변성(용융) 전이의 시작으로 해석될 수 있습니다. [3] 그림 2는 피크의 첫 번째 길이의 접선이 기준선과 교차하는 지점의 시작 온도를 표시합니다. [삼]
그림 2: 50:50 스피루리나와 H2O DSC 곡선의 기본 특성최종 설정 온도는 변성(용해) 전이의 끝으로 해석될 수 있습니다. [3] 그림 2는 피크의 두 번째 길이의 접선이 기준선과 교차하는 지점의 최종 설정 온도를 표시합니다. [삼]
그림 2는 2개의 접선이 교차하는 흡열 피크를 보여줍니다. [3] 흡열 피크는 샘플 중량이 가열 범위에 걸쳐 크게 감소하지 않고 샘플이 가열 범위 후에 눈에 띄게 녹는 경우(다른 요인들 중에서) 용융 피크로 간주됩니다. [4] 용융 시 흡열 피크 온도는 변성 온도와 동일합니다. [5] 변성 온도가 높을수록 샘플의 결합을 끊는 데 더 많은 양의 열이 필요하므로 샘플의 열 안정성이 더 높아집니다. [5]
DSC 곡선 아래 영역은 엔탈피에 대한 추정도 제공할 수 있습니다 [6] .
ΔH = K * ∫Tdt = K * A
여기서 H는 엔탈피, K는 열량 상수(샘플에 따라 다름), T는 샘플 온도, t는 샘플 시간, A는 DSC 곡선 아래 면적입니다. [6]
발열 곡선
위의 내용은 흡열(용융) 곡선에 대한 것입니다. 위쪽을 가리키는 피크가 있는 발열(결정화) 곡선에 대해서도 유사한 분석을 사용할 수 있습니다. [삼]
곡선의 예상치 못한 전환
온도가 물질에 미치는 수많은 영향으로 인해 DSC 곡선은 일반적인 형태와 다를 수 있습니다. FAST에서 발생하는 예기치 않은 전환은 아래에 설명되어 있습니다.
대형 흡열 시동 후크
그림 3: 완두콩 단백질 DSC 곡선. 20~150°C의 온도 범위와 5°C/분의 가열 속도로 30mL/분의 N2를 사용하여 얻은 데이터입니다.그림 3은 DSC 곡선에서 상당히 큰 "시동 후크"를 보여줍니다. 이러한 지연은 완두콩 단백질 샘플과 기준 단백질 간의 열용량 차이로 인해 발생할 수 있습니다. [7] 이 큰 감소 기준선은 약한 피크의 감지를 방해합니다. [7] 문헌에서는 완두콩 단백질 DSC 곡선에 완두콩 단백질에 존재하는 다양한 화합물로 인해 2개의 흡열 피크가 있다고 보고하고 있는데 이는 그림 3에 표시되지 않습니다. [5]
참고자료
- ↑ https://www.surfacesciencewestern.com/analytical-services/ Differential-scanning-calorimetry- dsc/
- ↑다음으로 이동:2.0 2.1 2.2 2.3 https://www.mt.com/ca/en/home/library/user-manuals/lab-analytical-instruments/ta-manuals.html
- ↑다음으로 이동:3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 https://www.mrl.ucsb.edu/sites/default/files/mrl_docs/instruments/Interpreting%20DSC%20Data%20v1A.pdf
- ↑ https://www.eng.uc.edu/~beaucag/Classes/Characterization/DSCParts/Artifacts%20in%20DSC%20Usercom_11.pdf
- ↑다음으로 이동:5.0 5.1 5.2 Y. Ladjal-Ettoumi, H. Boudries, M. Chibane 및 A. Romero, "완두콩, 병아리콩 및 렌즈콩 단백질 분리물: 물리화학적 특성 분석 및 유화 특성 - 식품 생물물리학," SpringerLink , 2015년 8월 7일. [온라인]. 이용 가능: https://link.springer.com/article/10.1007/s11483-015-9411-6. [액세스 날짜: 2022년 8월 26일].
- ↑다음으로 이동:6.0 6.1 X. Sun, C. Li, Y. Chu, MA Medina 및 KO Lee, "상 변화 물질(pcms)의 용융 온도 및 엔탈피 변화: 시차 주사 열량계(DSC) 분석," Taylor & Francis , 09 -2018년 5월. [온라인]. 사용 가능: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01411594.2018.1469019?needAccess=true&journalCode=gpht20. [액세스 날짜: 2022년 8월 26일].
- ↑다음으로 이동:7.0 7.1 http://www.tainstruments.com/pdf/literature/TA039.pdf