Umeå Stads Trädgårdssällskap - Växtpigmentens kemi
Växtpigmentens kemi och färger
|
Det som artikeln kommer att handla om är faktiskt till större delen kemi. Men bli inte rädd. Även om du fasade för kemin i skolan så ska du se att det inte behöver vara svårt. Jag tänker berätta om växternas färger och ge exempel ur vardagen som du antagligen känner igen. För att få grepp om det hela kan vi börja med att indela färgämnena i växtriket i två grupper, vattenlösliga och fettlösliga. En representant för vattenlösliga färger är blåklockan (Campanula L.) och smörblomman (Ranunculus acris L.) kan få representera de fettlösliga. | ||||||||||||||||
| Vattenlösliga färgpigment
I denna grupp hittar du blå, violetta och röda nyanser. Helt dominerande bland de vattenlösliga pigmenten är antocyaninerna. Namnet antocyanin kommer sig av att det första pigment av denna typ som isolerades kom från blåklint, som har det latinska namnet Centaurea cyanus. Antocyaninernas färger 
Det sägs att blåklockor som växer intill en myrstack kan bli rosa. Det är ingen skröna, utan faktiskt sant. Om det nu är för att myrorna duschar blommorna med myrsyra eller om marken kring stacken blir sur på grund av alla barr som bryts ner vet jag inte. Men jag vet att det blå färgämne som blåklockan innehåller förbyts till rött i sur miljö.
Den färg som finns i blåklockans kronblad tillhör en grupp naturliga pigment som kallas antocyaniner. Att de kommer från blommor kan man gissa sig till på namnen, t.ex. pelargonidin, peonidin, petunidin, malvidin, rosinidin. Det finns ett stort antal varianter av pigmenten, men alla har en likartad struktur och ungefär samma egenskaper. Speciellt är att de ändrar färg beroende på surhetsgraden. De är röda när det är surt, lila när det är neutralt och blå när det är basiskt. pH (surhetsgraden) betyder en hel del för blommans färg, men även små mängder av andra ämnen kan binda till färgämnena så att de ändrar sin färg. Det är samma färgämne, cyanidin, som ger rosornas röda färg och blåklintens blå, men i blåklint (Centaurea cyanus L.) finns kaliumjoner som styr färgen till blått. Ett annat exempel är midsommarblomster (syn. skogsnäva, Geranium sylvaticum L.). Den förekommer i färgskalan från blått till rött, med många lila toner däremellan. Om det är pH eller andra ämnen som ligger bakom kan jag inte svara på. Byter midsommarblomster färg om den planteras om på annan mark? I så fall är det markkemin det beror på och inte blommans genetiska egenskaper. Du har säkert sett att när du druckit ett glas blåbärssaft och sköljer glaset under kranen så förändras saftens färg från röd till blå. När man bereder blåbärssaften tillsätter man citronsyra och natriumbensoat för att den inte ska mögla. Citronsyran gör att bärfärgen blir röd. Kranvattnet däremot är basiskt. Det är nämligen så att betongrör och järnledningar korroderar om vattnet är surt, så för att vara på den säkra sidan tillsätter vattenverket alkalier för att det ska bli lätt basiskt. Det du ser under kranen är alltså växlingen från sur färg till basisk. Rödkål är ytterligare ett exempel. Den innehåller mängder av antocyaniner som skiljer lite i färg och lite i vid vilket pH de växlar färg. Cocktailen gör att rödkålssaft ger en skiftande färgskala över nästan alla pH. Rödkålssaft används därför som en billig och färggrann pH-indikator i grundskolan. Färgskalan ser du nedan.  Gula, vattenlösliga pigment Antocyaninerna har släktingar som är ofärgade, men växlar till gult i basisk miljö. Rödkålssaftens gröna, basiska färg är en blandning av antocyaninernas blå och ett gult pigment (antoxantin). Antocyaninerna bryts ned i basisk miljö inom några minuter, medan antoxantin är stabil. Den blå komponenten i rödkålssaften försvinner och endast gult återstår, som bilden ovan visar. Vitkål innehåller också denna gula färg, men det gula framträder som sagt endast i basisk miljö. Andra närbesläktade färgämnen Rödbetornas röda färg heter betanin. Den är inte en antocyanin, men närbesläktad. Lustigt nog kommer flugsvamparnas röda färg också från betanin. Vattenlösligheten hos färgämnet är tydlig när man ser hur svampen bleknar av regnigt väder. Färgen har helt enkelt droppat ner på marken. De är nyttiga att äta Blåbär innehåller väldiga mängder av antocyaniner. Antocyaninerna är antioxidanter. Antioxidanter talas det mycket om i massmedia. De har förmågan att ta hand om aggressiva s.k. fria radikaler i kroppens celler. De fria radikalerna ställer till skada och man tror att de är en av orsakerna till åldrandet. Man tror att det är nyttigt att äta antioxidanter, men det är inte vetenskapligt bevisat, vad jag vet. Hur som helst gör blåbären ingen skada. Fläckborttagning Blåbärsfläckar är svåra. De är vattenlösliga och borde därför gå att tvätta bort med rent vatten. Men färgen gömmer sig i mellanrummen i fibrerna och binder starkt till material som bomull. Vanlig sköljning räcker alltså inte. Ute vid vårt fritidshus parkerar jag bilen under ett par björkar. Det är gott om fåglar som naturligtvis inte tar någon hänsyn till var de bajsar. När jag tvättar av bilen är det tydligt vad fåglarna mumsat på - blåbär. Det blir blå fläckar i lacken som inte går att gnugga bort. Men det gör inte så mycket för inom några dagar har de försvunnit av sig själva. Antocyaninerna är inte så stabila ämnen. De bryts ned när de oxideras av luftens syre, speciellt i kombination med UV-strålarna från solljuset. Med kunskap om att färgen bryts ned av syre så borde det fungera att använda bleksalt som innehåller perkarbonat. Perkarbonater avger syre när de löses i varmvatten som är 60 grader eller mer. De finns som tillsatser i tvättmedel för att tvätten ska kunna bli ren vid 60 grader i stället för 90. Natrium perkarbonat finns att köpa under benämningen "bleksalt", t.ex. Änglamarks. Om du har erfarenhet av att använda bleksalt på blåbärsfläckar kan du väl skicka mig en e-post och berätta (Svante.Aberg@chem.umu.se).
| ||||||||||||||||
| Fettlösliga färgpigment
Namnet smörblomma är väl valt. Den inte bara glänser som smör utan färgen är i sig ett fett ämne. Färgen tillhör en grupp som kallas karotenoider, varianter av grundformen karoten. Men även klorofyllerna tillhör den fettlösliga gruppen. Jag ska behandla dem var för sig. Karotenoider
Den orangefärgade moroten innehåller ämnet betakaroten (karoten; gammalt namn "karotin"). Betakaroten och lutein är representanter för varsin grupp av karotenoider. Karotenerna har en färgskala från gult till rött, där t.ex. tomatens röda färg, lykopen, ingår. Lutein tillhör xantofyllerna, som är gula. Man hittar karotenoider i gula, orange och röda kronblad, i morötter, tomater, matolja mm. Färgen är mer eller mindre gulorange, men nyansen påverkas även av andra ämnen i cellsaften som binder till molekylerna. Även gröna blad innehåller karotenoider, men de syns inte därför att det gröna klorfyllet är så dominerande. Men hos t.ex. kroton (Codiaeum variegatum) saknas klorfyllet fläckvis, så att de gula karotenoiderna och röda antocyaninerna träder fram. En mycket exklusiv källa för karotenoider är krokusens (Crocus sativa) frömjöl, som samlas till saffran. Liksom antocyaninerna är karotenoiderna antioxidanter. Betakaroten används som livsmedelstillsats (E 160a). Betakarotenet ger maten bättre färg men gör också att maten håller sig färsk längre. Betakarotenet förbrukar syret så att resten av maten inte oxideras. Det är nyttigt att äta karoten på grund av dess antixidativa egenskaper. Vi behöver också karotenet för att bilda vitamin A. Men ätandet kan gå till överdrift. Bantningskoster med mängder av morotsdryck eller stora mängder palmolja i matlagningen kan göra att huden färgas gul. Det beror på att karotenet är fettlösligt och lagras i kroppens fettvävnader.
Klorofyll Även klorofyll förekommer i flera varianter. I vanliga gröna växter hittar man formerna klorofyll-A och klorofyll-B. Båda är gröna, A med dragning åt blått och B mot gult. I mitten av molekylen sitter en magnesiumjon. Den motsvarar järnet i blodets syrebindande hemoglobin. Utan magnesium kan klorofyllet inte samla energin i solljuset. När de gröna ärterna kokas och blir gråaktiga är det magnesiumjonen som lossnar. Andra exempel Roten hos gurkmeja (Curcuma longa L.) har en kraftig gulorange färg liknande karotenoidernas. Färgen kommer från ämnet kurkumin. Den är inte en karotenoid, men ändå ganska lika i sin molekylstruktur. Gurkmeja är huvudingrediensen i kryddblandningen Curry. En lustig sak med kurkumin är att den fluorescerar i UV-ljus. En "black light" vid Curryn kan vara fascinerande. Fläckborttagning Feta ämnen kan inte sköljas bort med vatten. Det måste till tvål. Men ibland räcker inte ens det. Ett trick för att lösa den feta fläcken är att göra det i två steg. Genom att först gnugga fläcken med smör kan man få färgen att släppa från tyget och lösa sig i smöret. När du sedan tvättar bort smöret med tvål eller diskmedel, så följer färgen med. Om du har erfarenhet av att ta bort feta fläckar på detta sätt kan du väl skicka mig en e-post och berätta (Svante.Aberg@chem.umu.se). | ||||||||||||||||
| Vatten- och fettlösliga pigment i samverkan ger höstens färgspel
I de gröna bladen finns både klorofyller, karotenoider och antocyaniner, men klorfyllens färg är så stark att man bara ser det gröna. När hösten närmar sig och dagarna blir kortare börjar växten trappa ner genom att bryta ner klorofyllet. I samband med det blir antocyaninerna synliga. Produktionen av antocyaniner ökar också på hösten därför att sockermängderna ökar i saven. Produktionen av antocyaniner gynnas av soligt väder. Å andra sidan bryts antocyaniner ned under natten då det är mörkt, men nedbrytningen sker långsammare vid låg temperatur. Det medför att höstar med mycket klart väder då dagarna är soliga och nätterna kalla är idealiska för att bilda maximalt med antocyaniner. Blad som innehåller mycket antocyaniner ser röda ut och döljer karotenoiderna. Blad med övervägande karotenoider ser gula ut. Däremellan finner man hela skalan av orange toner.
Tabellen nedan visar systematiken hos pigment i växter och kan vara till hjälp för den som vill gå vidare och söka information på egen hand.
| ||||||||||||||||
Författare: Svante Åberg, Umeå 2005-03-08
