Kiertotalouden Orgaaninen Analytiikka
Lisäksi kehittämme analyttisiä menetelmiä pienmolekyylin analytiikkaan, metabolomiikkaan sekä supramolekyylien, kokonaisten proteiinien ja metallikoordinaatioyhdisteiden rakenneanalytiikkaan.
³§¾±²õä±ô±ô²â²õ±ô³Ü±ð³Ù³Ù±ð±ô´Ç
°Õ³Ü³Ù°ì¾±³¾³Ü²õ°ù²â³ó³¾Ã¤n kuvaus
°Õ³Ü³Ù°ì¾±³¾³Ü²õ°ù²â³ó³¾Ã¤mme työ keskittyy erityisesti orgaanisten arvoaineiden analytiikkaan sekä talteenottoon kasvipohjaisista sivuvirroista. Selvitämme kvalitatiivisesti ja kvantitatiivisesti hyödynnettävien arvoaineiden määrää sivuvirroissa sekä kehittää kokonaiskestäviä menetelmiä arvoaineiden talteenottoon. Tämä vaatii vakaata osaamista erityisesti orgaanisessa analytiikassa hyödyntäen kromatografisia ja massaspektrometrisia menetelmiä.
Arvoaineiden analytiikan lisäksi kehitämme monipuolisesti kromatografian ja massaspektrometrian menetelmiä (mm. UHPLC-MS, UHPLC-MS/MS, IM-MS, GC-MS, SFC) pienmolekyylien analytiikkaan mm. metabolomiikan, toksikologian, ekologian sekä ympäristöanalytiikan tarpeisiin.
Erityisosaamiseemme on jo pitkään kuulunut massaspektrometriset menetelmät koskien supramolekyylien ja metallikoordinaatioyhdisteiden rakennekemiaa. Olemme yksi harvoista osaajista erityisesti ioniliikkuvuusmassaspektrometrian (IM-MS) osalta ja olemme jo vuosia kehittäneet erilaisten supramolekyylien sekä metallikoordinaatioyhdisteiden rakennekemian tutkimusmenetelmiä kaasufaasissa.
Tutkimuslaitteet
Lisätietoa tutkimuslaitteista, ohjeistuksen ja laitteiden varaukset:
JYU Infrabooking
Palvelututkimusyhteyden otot: jyu-mslab@jyu.fi
Agilent 6560 HPLC-IM-TOF massaspektrometri
Korkean resoluution, drift tube-ioniliikkuvuus massaspektrometri supramolekyylien, metallikoordinaatioyhdisteiden ja kokonaisten proteiinien rakenneanalytiikkaan.
Agilent 6530 UHPLC-QTOF massaspektrometri
Korkean resoluution massaspektrometri MS ja MS/MS mittauksiin. Varustettu UHPLC kromatografisella sisäänviennillä ja UV-detektorilla. Pääasiallinen käyttö orgaanisten pienmolekyylien kohdentamattomassa analytiikassa.
Agilent 6460 UHPLC-QQQ massaspektrometri
Kolmoiskvadrupolimassaspektrometri varustettuna UHPLC sisäänviennillä sekä DAD-detektorilla. Pääasiallinen käyttö pienenten molekyylien kohdennettu analytiikka.
Agilent SFC/HPLC 1260 Infinity II Chromatograph
Ylikriittistä (CO2) ja käänteisfaasin HPLC kromatografiaa käyttävä laitteisto. DAD UV-detektori. Käyttö pääasiassa pienten molekyylien HPLC ja kiraalisessa SFC analytiikassa.
Tutkimusprojektit
Orgaanisten arvoaineiden analytiikka ja talteenotto
Kasvimateriaalit sisältävät monia hyödynnettäviä yhdisteitä ja komponentteja, ns. orgaanisia arvoaineita. Kuitujen ja kasviproteiinin lisäksi, kasvit tuottavat valtavan määrän erilaisia orgaanisia arvoaineita (fytokemikaaleja), jotka ovat oleellisia raaka-aineita mm. elintarvike-, lääkeaine- ja kosmetiikkateollisuudelle. Nämä kasviperäiset arvoaineet sisältävät monia korkealle jalostettuja raaka-aineita, kuten antimikrobisia yhdisteitä, aromi- ja lisäaineita, vitamiineja sekä flavonoideja. Yksi kasvi sisältää tyypillisesti 500–1000 erilaista hyödynnettävää yhdistettä. Korkealle jalostettujen yhdisteiden syntetisointi laboratoriossa on usein hyvin resurssi-intensiivistä, aikaa vievää, tuottaa sivutuotteena kemikaalijätettä ja on kallista. Lisäksi osaa kasvien tuottamista fytokemikaaleista ei ole mahdollista valmistaa edes laboratoriomittakaavassa teollisesta tuotannosta puhumattakaan. Toisaalta taas, kasveista saatava biomassa tai maatalouden sivuvirrat voivat sisältää myös haitallisia, jopa myrkyllisiä yhdisteitä, jotka haittaavat raaka-aineen jatkokäyttöä esimerkiksi kasvualusta käytössä tai kuluttajatuotteina.
Tutkimuksemme tavoitteena on selvittää viljeltävien kasvien sekä alkutuotannon ja elintarviketuotannon sivuvirtojen orgaanisia arvoaineita, kehittää niiden analytiikkaa sekä talteenottomenetelmiä siten että menetelmät olisivat sekä taloudellisesti että ympäristön kannalta kestäviä.
Tutkimuksen kärkenä toimii tällä hetkellä Keski-Suomen liiton rahoittama hanke, TURBITS: Turvemaiden uudet viljelykasvit sekä biosivuvirrat -Tuotantoketjut, arvoaineet ja kiertotalous. Tässä hankkeessa keskitytään erityisesti entisillä turvetuotantoalueilla viljeltäviin kasveihin sekä alkutuotannon sivuvirtoihin. Osatoteuttajana hankkeessa toimii Jyväskylän ammattikorkeakoulun Biotalousinstituutti.
Supramolekyylien ja koordinaatioyhdisteiden rakennekemia kaasufaasissa
Supamolekyylit ovat itsejärjestäytyviä synteettisiä tai biologisia komplekseja, jotka voivat muodostaa reversiibeleitä, ympäristöön sopeutuvia rakenteita aina kapseleistä ja häkkirakenteista polymeereihin, joilla on monia tärkeitä ominaisuuksia. Ne voivatkin toimia reseptoreina, kuljettimina, katalyytteinä tai muodostaa dynaamisia pintoja. Muodostuneiden rakenteiden tutkiminen on kuitenkin vuorovaikutusten dynaamisesta ja reversiibelistä luonteesta johtuen usein haastavaa. Olemme jo vuosia kehittäneet erityisesti ioniliikkuvuusmassaspektrometriaan (IM-MS) perustuvaa rakenneanalytiikkaa. IM-MS menetelmän avulla saadaan molekyylipainon lisäksi määritettyä myös kompleksin tai koordinaatioyhdisteen fyysinen koko ilmaistuna törmäyspoikkipinta-alana (collision cross section CCS). Lisäksi saadaan selville mm. esiintyykö kompleksilla useita konformaatioita, onko pienmolekyyli kapselin sisä- vai ulkopuolella tai minkälainen rakenteeltaan on reseptorin ja substraatin muodostama kompleksi. Saatua tietoa voidaan myös yhdistää muilla rakennekemian menetelmillä saatuun tietoon kuten DFT tai röntgenkristallografian rakenteisiin.
Viime vuosina olemme saaneet tutkia monia erilaisia supramolekyylejä ja koordinaatiokomplekseja, joista esimerkkeinä Au-klusterit, Salomon linkit, , resorsinareenien, pyridiiniareenien ja kaliksareenien kompleksit sekä monet erilaiset metallikoordinaatioyhdisteet.
Pienmolekyylien analytiikka
Kehitämme myös analyyttisia menetelmiä erilaisten pienmolekyylien analytiikkaan. Erityisenä kiinnostuksen kohteena on kohdennettu ja kohdentamaton metabolomiikka sekä ympäristöanalytiikka. Metabolomiikan osalta kehittämme analyyttisiä menetelmiä erityisesti liikuntafysiologian sekä ekologian tarpeisiin. Tarjoamme myös palvelututkimusta orgaanisessa analytiikassa.
