0ภาพรวมและหลักการ
อ่านหัวข้อนี้ก่อนลงมือ จะได้รู้ว่าแต่ละขั้นตอนทำไปเพื่ออะไร
หลักการ: Berthelot reaction
NH3-N ไม่มีสี จึงวัดค่า absorbance ตรง ๆ ไม่ได้ ต้องทำให้มันเกิดสีก่อน โดยให้ NH3-N ทำปฏิกิริยากับ Alkaline hypochlorite และ Phenol โดยมี Sodium nitroprusside เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) จะได้สาร Indophenol สีน้ำเงิน แล้ววัดค่า absorbance ที่ 630 nm
NH3-N มาก → สีน้ำเงินเข้ม → ค่า absorbance สูง นำค่าที่วัดได้ไปเทียบกับ STD ที่รู้ความเข้มข้น (STD curve)
STD (mg/dL) และค่า absorbance ตัวอย่างจากเอกสาร — ยิ่งเข้มข้นยิ่งน้ำเงิน
ทำไมต้องรู้ค่า NH3-N ในรูเมน
- โปรตีนและ NPN (เช่น ยูเรีย) ในอาหารถูกจุลินทรีย์ย่อยได้ แอมโมเนีย
- จุลินทรีย์ใช้แอมโมเนียร่วมกับพลังงานจากคาร์โบไฮเดรต สร้างโปรตีนจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นแหล่งโปรตีนหลักของสัตว์เคี้ยวเอื้อง
- ถ้า NH3-N ต่ำเกินไป จุลินทรีย์โตไม่เต็มที่ การย่อยเยื่อใยลดลง
- ถ้าสูงเกินไป ส่วนเกินถูกดูดซึมไปเปลี่ยนเป็นยูเรียที่ตับ แล้วขับทิ้งทางปัสสาวะ (สูญเสียไนโตรเจนและพลังงาน)
ลำดับงานทั้งหมด
ล่วงหน้า
กรอง · เติมกรด · ปั่น
STD/ตัวอย่าง 40 µL
น้ำ → phenol → hypo
37 °C 10 นาที มืด
630 nm
STD curve × 100/90
★วางแผนหลอดและปริมาณสาร
ใส่จำนวนตัวอย่างของกลุ่ม แล้วจะได้จำนวนหลอด ปริมาณสารที่ต้องเตรียม และผังหลอด (ใช้ผังนี้เขียนเลขข้างหลอด)
ผังหลอด
| หลอด | ชื่อ | ใส่อะไร 40 µL | ใส่แล้ว |
|---|
✓อุปกรณ์และสารเคมี (เช็กก่อนเริ่ม)
อุปกรณ์
สารที่ต้องมีบนโต๊ะ
1เตรียมสารเคมี ล่วงหน้า · ผู้ช่วยสอน/อาจารย์
นักศึกษาอ่านเพื่อเข้าใจว่าแต่ละขวดบนโต๊ะทำมาอย่างไร (ส่วนใหญ่เตรียมไว้ก่อนวันแลป) · ทุกขวดติดฉลาก: ชื่อสาร · วันที่ · ผู้เตรียม
2 N HCl (ใช้ปรับ pH ของ Stock STD)
ตวง HCl 37 %wt/wt 16.58 mL ปรับปริมาตรด้วยน้ำกลั่นให้ครบ 100 mL
Stock STD 32 mg NH3-N/100 mL
- ชั่งแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) 0.1222 g ใส่บีกเกอร์ 100 mL
- เติมน้ำกลั่น 80 mL คนด้วย stirrer ที่อุณหภูมิห้องจนละลายหมด
- หยด 2 N HCl จน pH = 2
- เทลง volumetric flask 100 mL ล้างบีกเกอร์ด้วยน้ำกลั่นเล็กน้อยเทตามลงไป แล้วปรับปริมาตรให้ครบ 100 mL
- เก็บในขวดแก้วปิดฝาสนิทที่ 2–10 °C ใช้ได้ไม่เกิน 6 เดือน
STD series 6 ระดับ (เจือจางทีละ 2 เท่า)
| STD (mg/dL) | ดูดจาก | ปริมาตรที่ดูด | + น้ำกลั่น |
|---|---|---|---|
| 16 | Stock 32 mg/dL | 0.2 mL | 0.2 mL |
| 8 | STD 16 | 0.2 mL | 0.2 mL |
| 4 | STD 8 | 0.2 mL | 0.2 mL |
| 2 | STD 4 | 0.2 mL | 0.2 mL |
| 1 | STD 2 | 0.2 mL | 0.2 mL |
| 0 | ใช้น้ำกลั่นขวดเดียวกับที่ใช้เจือจาง STD | ||
ผสมให้เข้ากัน (vortex) ทุกครั้งก่อนดูดไปทำระดับถัดไป · เปลี่ยน tip ทุกครั้ง
Alkaline hypochlorite reagent (1,000 mL)
- ชั่ง NaOH (AR grade) 5 g ใส่บีกเกอร์ 1,000 mL เติมน้ำกลั่นประมาณ 650 mL
- เติม Na2HPO4·7H2O 37.85 g หรือ Na2HPO4 (แบบไม่มีน้ำผลึก) 20.05 g
- คนด้วย stirrer และให้ความร้อนประมาณ 60 °C จนละลายหมด
- ปิด heater ตั้งทิ้งให้เย็นถึงอุณหภูมิห้อง
- เติม Sodium hypochlorite (NaOCl) 5.25 %wt/v 50 mL — ตวงแล้วเติมทันที ห้ามตวงทิ้งไว้หรือเทกลับขวด
- เทลง volumetric flask 1,000 mL ล้างบีกเกอร์ตาม แล้วเติมน้ำกลั่นให้ครบ 1,000 mL คนให้เข้ากัน
- กรองผ่านกระดาษกรอง Whatman #1 เก็บในขวดพลาสติกทึบแสง ที่ 2–10 °C ใช้ได้ไม่เกิน 6 เดือน
Phenol color reagent (1,000 mL) ตู้ดูดควัน
- Sodium nitroprusside (Na2Fe(CN)5NO·2H2O) 0.05 g ในบีกเกอร์ 1,000 mL + น้ำกลั่น 500 mL คนจนละลาย
- เทลง volumetric flask 1,000 mL ล้างบีกเกอร์ตาม
- เติม Phenol (C6H5OH) 10 g แล้วเติมน้ำกลั่นให้ครบ 1,000 mL คนจนเข้ากัน
- เก็บในขวดแก้วสีชา พ้นแสง ที่ 2–10 °C ใช้ได้ไม่เกิน 6 เดือน
สรุปการเก็บรักษา
| สาร | ภาชนะ | อุณหภูมิ | อายุ |
|---|---|---|---|
| Stock STD 32 mg/dL | ขวดแก้วปิดสนิท | 2–10 °C | ≤ 6 เดือน |
| Alkaline hypochlorite | ขวดพลาสติกทึบแสง | 2–10 °C | ≤ 6 เดือน |
| Phenol color reagent | ขวดแก้วสีชา | 2–10 °C | ≤ 6 เดือน |
| ตัวอย่างน้ำรูเมน (เติมกรดแล้ว) | หลอดปิดฝา | −20 °C | จนกว่าจะวิเคราะห์ |
2เตรียมตัวอย่างน้ำรูเมน
ถ้าตัวอย่างถูกเตรียมและแช่แข็งไว้แล้ว ให้ข้ามไปขั้น 2.4 ได้เลย
กรองน้ำรูเมน
กรองผ่านผ้าขาวบาง 4 ชั้น เพื่อแยกเศษอาหารออก
เติมกรด 6 N HCl
น้ำรูเมน 0.9 mL + 6 N HCl 0.1 mL = รวม 1.0 mL
ปั่นเหวี่ยง
ปั่นที่ 12,000 × g นาน 20 นาที แล้วเก็บเฉพาะส่วนใส (supernatant)
วิเคราะห์ทันที หรือแช่ −20 °C
ถ้าแช่แข็งไว้ วันแลปให้ละลายน้ำแข็งให้หมด แล้ว vortex ให้เข้ากันดีก่อนดูด
3ใส่ STD และตัวอย่างลงหลอด
ใช้ผังหลอดจากหัวข้อ “วางแผนหลอด” · auto pipette ขนาด 100 µL · เปลี่ยน tip ทุกครั้ง
เขียนเลขข้างหลอดตามผัง
เขียนบนข้างหลอดด้วยปากกาเคมี ไม่เขียนบนฝา (ฝาสลับกันได้)
STD: ใส่ระดับละ 40 µL ต่อหลอด
ใส่ STD 0 → 1 → 2 → 4 → 8 → 16 mg/dL ลงก้นหลอด (ไม่ป้ายข้างหลอด)
ตัวอย่างน้ำรูเมน: ใส่ 40 µL ต่อหลอด (1 หลอดต่อ 1 ซ้ำ)
vortex ตัวอย่างอีกครั้งก่อนดูดทุกครั้ง
4เติมสาร ผสม และบ่ม
เติมสารตามลำดับนี้ให้ครบทุกหลอด ปริมาตรรวมต่อหลอด = 40 + 40 + 2,500 + 2,000 = 4,580 µL
| ลำดับ | เติม | ปริมาตร | pipette |
|---|---|---|---|
| (ขั้น 3) | STD หรือ ตัวอย่าง | 40 µL | 100 µL |
| 4.1 | น้ำกลั่น | 40 µL | 100 µL |
| 4.2 | Phenol color reagent | 2,500 µL | 5,000 µL |
| 4.3 | Alkaline hypochlorite reagent | 2,000 µL | 5,000 µL |
เติมน้ำกลั่น 40 µL ทุกหลอด
เติม Phenol color reagent 2,500 µL ทุกหลอด
ตั้ง auto pipette 5,000 µL ไว้ที่ 2,500 µL
เติม Alkaline hypochlorite reagent 2,000 µL ทุกหลอด
เปลี่ยน tip ก่อนเปลี่ยนชนิดสาร (อย่าใช้ tip ของ phenol มาดูด hypochlorite)
ปิดฝาให้สนิท แล้ว Vortex
บ่มใน Water bath 37 °C นาน 10 นาที ไร้แสง
ปิดฝา water bath หรือคลุมด้วยฟอยล์ให้มืด · ครบเวลาจะได้สารผสมสีน้ำเงิน (STD ที่เข้มข้นมากจะน้ำเงินเข้มกว่า)
นำหลอดออกจาก Water bath
วัดค่าได้เลย สีที่เกิดอยู่ได้ไม่เกิน 24 ชั่วโมง
5วัดค่า Absorbance ที่ 630 nm
ใช้ cuvette อันเดียวตลอด วัดจาก STD เข้มข้นต่ำ → สูง แล้วจึงวัดตัวอย่าง
เปิดเครื่องและตั้งค่า
เปิด Spectrophotometer (Eppendorf BioSpectrometer) → เลือกฟังก์ชัน Absorbance → ตั้งความยาวคลื่น 630 nm (วิธีใช้เครื่องโดยละเอียดดูในคู่มือเครื่อง)
ตั้ง Blank ด้วยน้ำกลั่น
- ใส่น้ำกลั่นลง cuvette 300 µL → กดปุ่ม Blank
- ใช้ auto pipette (ตั้ง 1,000 µL) ดูดน้ำกลั่นออกให้หมด
วัดทีละหลอด ทำวนแบบนี้ทุกครั้ง
- เริ่มที่ STD 0 → 1 → 2 → 4 → 8 → 16 mg/dL
- ต่อด้วยตัวอย่างตามเลขหลอด
- จดค่าลงแบบฟอร์ม หรือกรอกในเครื่องคำนวณหัวข้อ 6 ได้เลย
เก็บ cuvette
ล้างด้วยน้ำกลั่น ห่อด้วยสำลี แล้วเก็บในถุงพลาสติกให้มิดชิด · ทิ้งสารในหลอดลงภาชนะของเสียเคมี (มี phenol) ห้ามเทลงอ่าง
6สร้าง STD curve และคำนวณ NH3-N
สูตร
ขั้นที่ 1 · สร้าง STD curve (สมการเส้นตรงจาก STD 6 จุด)
| Y | ความเข้มข้น NH3-N (mg/dL = mg/100 mL = mg%) |
| X | ค่า absorbance ที่ 630 nm |
| a, b | ค่าตัดแกน และความชันของเส้นตรง |
ขั้นที่ 2 · แทนค่า absorbance ของตัวอย่าง (ใช้ค่าเฉลี่ยของซ้ำ) ลงในสมการ
ขั้นที่ 3 · ปรับการเจือจางด้วยกรด (น้ำรูเมน 0.9 + HCl 0.1 mL)
100 = ปริมาตรรวมหลังเติมกรด (น้ำรูเมน 90 ส่วน + กรด 10 ส่วน) · 90 = ส่วนที่เป็นน้ำรูเมน · แปลงหน่วย: mg/dL × 10 = mg/L
ตัวอย่างจากเอกสาร
STD curve: Y = 20.926X − 0.0231 (n = 6, R² = 0.9997)
| ตัวอย่าง | Abs | Y = 20.926X − 0.0231 | × 100/90 |
|---|---|---|---|
| Sample1 | 0.457 | 9.54 | 10.60 |
| Sample2 | 0.311 | 6.48 | 7.20 |
| Sample3 | 0.100 | 2.07 | 2.30 |
| Sample4 | 0.712 | 14.88 | 16.53 |
เช่น Sample1: (20.926 × 0.457) − 0.0231 = 9.54 → 9.54 × 100/90 = 10.60 mg/dL
เครื่องคำนวณ — กรอกค่าที่วัดได้จริง
| STD | mg/dL (Y) | Abs 630 (X) |
|---|
ตัวอย่างน้ำรูเมน
| ชื่อตัวอย่าง | Abs ซ้ำ 1 | Abs ซ้ำ 2 | เจือจางเพิ่ม (×) | Abs เฉลี่ย | Y (mg/dL) | NH3-N (mg/dL) | mg/L | หมายเหตุ |
|---|
หมายเหตุ: เครื่องคำนวณใช้ค่า a, b แบบไม่ปัดเศษ ผลจึงอาจต่างจากการคิดมือด้วยสมการที่ปัดแล้วได้ ±0.01 (เช่น Sample2 ได้ 7.21 ส่วนในเอกสารได้ 7.20)
- < 5 mg/dL อาจต่ำจนจำกัดการสังเคราะห์โปรตีนจุลินทรีย์ (Satter & Slyter, 1974)
- 15–30 mg/dL ช่วงที่ Wanapat & Pimpa (1999) รายงานว่าเหมาะสมในกระบือปลักที่ได้รับฟางข้าว
- ค่าขึ้นกับชนิดอาหารและเวลาที่เก็บตัวอย่างหลังให้อาหาร — ใช้เปรียบเทียบระหว่างทรีตเมนต์ในการทดลองเดียวกัน
!ความปลอดภัยและข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
Safety checklist
| ข้อผิดพลาด | ผลที่เกิด | วิธีป้องกัน |
|---|---|---|
| ไม่ vortex ตัวอย่างหลังละลายน้ำแข็ง | ค่าซ้ำต่างกันมาก | ละลายให้หมด + vortex ก่อนดูดทุกครั้ง |
| ใช้ tip ซ้ำข้ามหลอด/ข้ามสาร | ปนเปื้อน ค่าเพี้ยน | เปลี่ยน tip ทุกครั้ง |
| ไม่ปิดฝาก่อน vortex / ไม่ vortex | หก หรือสีไม่สม่ำเสมอ | ปิดฝาสนิทแล้ว vortex ทุกหลอด |
| บ่มไม่ครบ 10 นาที / โดนแสง | สีไม่สมบูรณ์ ค่าต่ำ | ใช้ timer · ปิดฝา water bath ให้มืด |
| ไม่ล้าง cuvette ระหว่างหลอด | สีจากหลอดก่อนหน้าค้าง ค่าสูงเกิน | ล้างน้ำกลั่น 500 µL ทุกครั้ง |
| มีฟองหรือรอยขีดข่วนใน cuvette | แสงกระเจิง ค่าสูงผิดปกติ | เคาะไล่ฟอง · ระวังปลาย tip |
| ลืมลบค่าตัดแกน หรือลืมคูณ 100/90 | ผลคำนวณผิด | ใช้เครื่องคำนวณในหัวข้อ 6 ตรวจซ้ำ |
📝แบบฟอร์มบันทึกผล
พิมพ์หน้านี้ไปใช้ที่โต๊ะแลป · ผังหลอดอัปเดตตามจำนวนที่ใส่ในหัวข้อ “วางแผนหลอด”
| หลอด | ชื่อ | mg/dL (STD) | Abs 630 nm | หมายเหตุ |
|---|
ตัวอย่าง ________: Y = ________ mg/dL × 100/90 = ________ mg/dL = ________ mg/L