โบรโมฟีนอลบลู ตัวบ่งชี้ค่า pH และเครื่องหมายสีในการแยกสารทางไฟฟ้า

โบรโมฟีนอลบลู (Bromophenol blue หรือ BPB) มีชื่อทางเคมีว่า 3′,3″,5′,5″-tetrabromophenolsulfonphthalein เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในห้องปฏิบัติการทางเคมีและชีววิทยา โดยหน้าที่หลักคือการเป็นตัวบ่งชี้ค่า pH (pH indicator), เครื่องหมายสีสำหรับการแยกสารด้วยไฟฟ้า (electrophoretic color marker) และใช้เป็นสีย้อม

การใช้เป็นตัวบ่งชี้กรด-เบส

ในทางเคมี โบรโมฟีนอลบลูถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ค่า pH เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย โดยมีช่วงการเปลี่ยนสีที่มีประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง pH 3.0 ถึง 4.6

• ที่ pH 3.0: สารละลายจะมีสีเหลือง
• ที่ pH 4.6: สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน

การเปลี่ยนแปลงสีนี้สามารถผันกลับได้ (reversible) ซึ่งทำให้โบรโมฟีนอลบลูมีประโยชน์ในการไทเทรตสารละลายในช่วงความเป็นกรดดังกล่าว โดยโครงสร้างทางเคมีของสารนี้มีความใกล้เคียงกับฟีนอลฟทาลีน (phenolphthalein) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ค่า pH ที่เป็นที่นิยมเช่นกัน

การใช้เป็นเครื่องหมายสีในการแยกสารทางไฟฟ้า

โบรโมฟีนอลบลูมีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการ อะกาโรสเจลอิเล็กโทรโฟรีซิส (Agarose gel electrophoresis) และ โพลีอะคริลาไมด์เจลอิเล็กโทรโฟรีซิส (Polyacrylamide gel electrophoresis) เพื่อใช้เป็นเครื่องหมายสี (color marker) ในการติดตามการเคลื่อนที่ของสาร

เนื่องจากโบรโมฟีนอลบลูมีประจุลบเล็กน้อยที่ค่า pH ระดับปานกลาง จึงเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับ DNA หรือโปรตีนในเจล ความเร็วในการเคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเจลและองค์ประกอบของบัฟเฟอร์ ตัวอย่างเช่น ในเจลอะกาโรสความเข้มข้น 1% ที่ใช้บัฟเฟอร์ TAE หรือ TBE โบรโมฟีนอลบลูจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับชิ้นส่วน DNA ที่มีความยาวประมาณ 300 คู่เบส (base pairs) และในเจลอะกาโรส 2% จะเคลื่อนที่ใกล้เคียงกับ DNA ขนาด 150 คู่เบส

คุณสมบัติทางแสงและการใช้เป็นสีย้อม

โบรโมฟีนอลบลูทำหน้าที่เป็นสีย้อมที่มีคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันตามค่า pH:

• ที่ pH เป็นเบส (เช่น pH 12): สีย้อมจะดูดกลืนแสงสีแดงได้ดีที่สุด (จุดดูดกลืนสูงสุดที่ 590 นาโนเมตร) และส่งผ่านแสงสีน้ำเงิน ทำให้สารละลายปรากฏเป็นสีน้ำเงิน
• ที่ pH ต่ำ: สีย้อมจะดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลตและแสงสีน้ำเงินได้ดีที่สุด ทำให้สารละลายปรากฏเป็นสีเหลือง

ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจคือ สีสองลักษณะ (dichromatic color) ซึ่งเกิดขึ้นที่ pH 3.6 (กึ่งกลางของช่วงการเปลี่ยนสี) โดยสารละลายจะมีสีเขียวอมแดง ซึ่งสีที่เห็นจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มข้นของสารหรือความหนาของชั้นสารละลายที่แสงส่องผ่าน โบรโมฟีนอลบลูถือเป็นสารที่มีค่าดัชนีความแตกต่างของสี (Kreft's dichromaticity index) สูงที่สุดเท่าที่ทราบ ซึ่งหมายความว่ามีการเปลี่ยนแปลงเฉดสีอย่างชัดเจนเมื่อความหนาหรือความเข้มข้นของตัวอย่างเปลี่ยนไป

การเตรียมสาร

โบรโมฟีนอลบลูสามารถสังเคราะห์ได้โดยการค่อยๆ เติมโบรมีน (bromine) ปริมาณมากเกินพอลงในสารละลายฟีนอลซัลโฟนฟทาลีน (phenolsulfonphthalein) ที่ร้อนในกรดอะซิติกเข้มข้น (glacial acetic acid)