Anthocyany: červená, purpurová a modrá barviva rostlin

4 rostliny, 4 odstíny, jedna chemická rodina

Ostružina je karmínová. Červené zelí violetové. Borůvka tak tmavá, že se popisuje jako modročerná. A některé odrůdy konopí zfialoví [1]. Čtyři různé rostliny, čtyři různé odstíny, a přesto jedna a tatáž skupina barviv.

Ta skupina se česky zapisuje jako anthocyany. Barevný rozsah je široký, výchozích struktur je naopak málo. Podle citovaného přehledu flavonoidů stojí za celou paletou hrstka základních skeletů, kterým chemie říká anthocyanidiny [1]. Kdo tedy čeká za každým odstínem samostatný pigment, čeká špatně. Odstínů je hodně, výchozích typů molekuly málo.

Potravinářský průmysl s anthocyany pracuje jako s přírodními barvivy [1]. Důvody jsou docela prozaické a v přehledu z roku 2016 stojí vedle sebe tři: molekuly jsou rozpustné ve vodě, pocházejí z rostlinného materiálu a dají se získat v objemech, které mají průmyslový smysl [1]. Jako objemové zdroje se uvádějí slupky hroznů a červené zelí [1]. Nejde tedy o vzácnost z laboratorního katalogu, ale o surovinu, která se zpracovává po tunách.

Rozpustnost ve vodě je u barviva provozní vlastnost, ne jen chemický detail. Určuje, do jakého prostředí barvivo vůbec zamíchat lze. Vodná fáze ano, olejová receptura je jiný svět. Na tomhle místě se cesty rozejdou: české dotazy typu kapky CBD, CBD olej nebo konopné kapky míří k olejovým a extrakčním formátům, kde se obsah popisuje zkratkami kanabinoidů a jmény terpenů, nikoli barevnou stupnicí. Anthocyany do téhle rubriky nepatří a tento text jim ji nepřiděluje.

U konopí zůstává v citovaném přehledu zapsaná jedna věc: purpurové zbarvení některých odrůd [1]. Nic víc. Z barvy listu nebo palice se nedá odečíst nic o obsahu jednotlivých kanabinoidů, protože takový vztah v citovaném zdroji zapsaný není. Kdo chce čísla o obsahu, hledá je v rozboru šarže, ne v odstínu rostliny. Barva je záznam o pigmentu. Číslo je záznam z laboratoře. Dvě různé kolonky.

Zápis jména se v češtině objevuje ve dvou podobách, anthocyany a antokyany. Jde o tutéž skupinu látek, jen o dvě pravopisné tradice přepisu. V tomto hesle se drží první varianta, aby se dala snadno spárovat s jménem základních struktur, tedy s anthocyanidiny [1]. Když se v odborném textu potkají obě podoby, není to rozpor v látce, jen v přepisu.

A teď část, kvůli které se anthocyany dostávají do učebnic i do kuchyňských pokusů. Barva u nich není pevná vlastnost jako číslo na etiketě. Mění se s prostředím, ve kterém molekula sedí. Následující oddíl proto popisuje pořadí forem podle stoupajícího pH, a to výhradně tak, jak se molekula chová v roztoku ve zkumavce.

Tabulka záměrně nemíchá dvě věci. První sloupec je materiál, druhý zaznamenaný odstín, třetí rozsah toho, co k údaji patří. U hroznových slupek proto v prostředním sloupci žádná barva nestojí: v citovaném zdroji je jejich role popsaná jako surovinová, tedy jako vstup pro výrobu barviva [1]. Doplnit tam odstín z vlastní hlavy by znamenalo přepsat zdroj, a to se nedělá.

Stejná logika platí pro slovo přírodní. V kontextu potravinářských barviv označuje původ molekuly, tedy rostlinný materiál, ze kterého se získává [1]. Neříká nic o množství, nic o technologii zpracování a nic o dalších vlastnostech hotové receptury. Když se tedy potkáte s výčtem, ve kterém stojí anthocyany vedle slova barvivo, je to zápis o funkci v potravině a o zdroji suroviny.

Stoupající pH a několik podob jedné molekuly

Nejdřív upřesnění rozsahu, protože bez něj by se dal celý oddíl přečíst špatně. Následující popis se týká toho, jak se molekula chová ve zkumavce, tedy v roztoku o daném pH. Není to popis toho, co se děje v hotové potravině, ani mapa toho, jak vypadá rostlina na poli.

Pořadí forem odspodu stupnice

Údaje se čtou v jednom směru: podle stoupajícího pH. Na začátku stojí silně kyselý roztok, přibližně mezi pH 1 a 3. Tam podle citovaného přehledu vládne forma označovaná jako flavyliový kation. Slovo kation znamená, že molekula nese kladný náboj. Právě tahle forma je v silně kyselém prostředí převažující [1].

Druhý krok je posun do slabě kyselé až neutrální oblasti, tedy přibližně pH 4 až 6. Kation zde odevzdá proton, tedy vodíkový ion, a vznikají takzvané chinoidní báze [1]. Ke stejné oblasti patří ještě jedna položka, na kterou se často zapomíná: hromadí se tu bezbarvá karbinolová forma [1]. V jednom roztoku tedy může být zároveň to, co barvu nese, a to, co ji nenese.

Třetí krok je mírně alkalická oblast, přibližně pH 7 až 8. Dochází k další deprotonaci, tedy k odevzdání dalšího protonu, a v zápisu se objevují chinoidní anionty [1]. Anion je opak kationu: molekula s negativním nábojem. Tím výčet, jak je v citovaném přehledu vedený, končí.

Za povšimnutí stojí, jak jsou ta čísla napsaná. Nikde nestojí ostrá hranice, vždy je to rozsah, a před rozsahem slovo přibližně. Přechod mezi formami tedy není překlopení vypínače u jedné hodnoty, ale oblast, ve které se zastoupení jednotlivých podob mění. Tři kroky, tři pojmenované formy plus jedna bezbarvá, a jedna proměnná, která je řídí: kyselost roztoku.

Praktický důsledek pro čtení literatury je jednoduchý. Když někde stojí, že anthocyany jsou červené, je to zkratka. Přesnější zápis by musel doplnit, o jakém pH je řeč. Bez téhle informace je barva popsaná jen napůl.

Kyselá vakuola a protonové pumpy

Rostlinná buňka má vlastní vnitřní prostor, který se jmenuje vakuola. Jeho vnitřek bývá kyselý, často v rozsahu pH 3 až 6. To prostředí se neudržuje samo: podle citovaného přehledu za ním stojí protonové pumpy ve vakuolární membráně [1]. Pumpy přesouvají protony, a tím drží kyselost uvnitř.

Sesaďte teď oba údaje vedle sebe. Rozsah uváděný pro vakuolu, tedy pH 3 až 6, se aritmeticky potkává s prvními dvěma kroky stupnice, kterou popisuje pokus ve zkumavce. To je konstatování o číslech, ne předpověď odstínu konkrétní rostliny. Rostlinné tkáně jsou složitější než roztok v laboratorním skle a citovaný zdroj popisuje obě věci odděleně: jednak chování molekuly v roztoku, jednak kyselost vakuolárního prostoru [1].

Proto se v tomhle hesle drží pořadí popis, číslo, hranice. Popis říká, co je zaznamenané. Číslo dodává rozsah. Hranice říká, kam už zápis nedosahuje. U anthocyanů ta hranice leží přesně mezi zkumavkou a živou rostlinou, a citovaný přehled ji nepřekračuje ani na jednom místě [1].

Ještě jedna terminologická poznámka, ať se text dá číst i bez chemického slovníku po ruce. Deprotonace znamená odevzdání protonu. Proton je v tomhle kontextu vodíkový ion. Když se z molekuly odejme, mění se její náboj, a s ním i to, jak molekula pohlcuje světlo. Tři formy z výčtu, tedy flavyliový kation, chinoidní báze a chinoidní anionty, se od sebe liší právě tímhle: počtem odevzdaných protonů a nábojem [1]. Karbinolová forma stojí v zápisu vedle nich a je uvedená jako bezbarvá [1].

Kdo chce mít tabulku, kterou si zapamatuje, může si ji zapsat na tři řádky. Silně kyselé, přibližně 1 až 3: kation. Slabě kyselé až neutrální, přibližně 4 až 6: báze a k nim bezbarvá forma. Mírně alkalické, přibližně 7 až 8: anionty. Nic z toho není údaj o množství barviva. Jsou to údaje o podobě molekuly za daného pH [1].

Kde barvivo vzniká a co k tomu má konopí navíc

Anthocyany nespadnou do rostliny hotové. Vznikají v rámci větší chemické rodiny, které se říká flavonoidy, a k jejich vzniku se v citovaném přehledu uvádí společná biosyntetická cesta zvaná fenylpropanoidová [1]. Slovo společná je tam podstatné: stejnou trasou jde i zbytek flavonoidní rodiny [1]. Anthocyany tedy nemají vlastní oddělenou dílnu, sdílejí ji s dalšími rostlinnými látkami.

Zajímavý řádek stojí až u konce téhle trasy. Geny pro pozdější enzymy jsou podle citovaného přehledu silně světelně responzivní, tedy silně reagují na světlo [1]. Tenhle údaj se v literatuře objevuje jako charakteristika regulace na úrovni genů, ne jako recept na barvu konkrétní rostliny. Kdo tedy hledá jednu proměnnou, která by z čísel v přehledu vysvětlila všechno, ten ji tam nenajde, a to je informace sama pro sebe.

U konopí má flavonoidní téma jednu vlastní položku, která s barvou nesouvisí a přesto do tohoto hesla patří, protože se s ním v dotazech pravidelně míchá. Jmenuje se cannflavin A a cannflavin B. Podle chemického přehledu složek konopí z roku 2005 od ElSohlyho a Slade jde o flavonoidy, které se dosud nepodařilo prokázat u žádného jiného rostlinného druhu, a jméno dostaly právě podle rostliny, ze které byly popsány [2]. Dvě sloučeniny, jedna rostlina, jedno pojmenování odvozené od jejího jména.

Pozor na jednu záměnu, která se stává často. Cannafloviny nejsou anthocyany a anthocyany nejsou kanabinoidy. Zkratky CBD, CBG, CBN nebo THC označují jinou skupinu látek než jména flavonoidů, a terpeny jsou zase třetí kolonka, ve které se popisuje aromatická frakce rostliny. Když se tyhle tři rubriky sesypou do jedné, vznikne text, který zní odborně a neříká nic. V rozborech se proto vedou zvlášť.

Odtud plyne i způsob, jakým je celé toto heslo napsané. Od roku 2014 pracujeme s kanabinoidy podle jednoho postupu: co je změřené, to se popíše; co změřené není, to se pojmenuje a nechá otevřené; a čísla dodá rozbor, ne text okolo něj. U anthocyanů to znamená, že se tady drží dva citované zdroje a nepřidává se k nim nic, co v nich nestojí. Barvy, formy podle pH, rozsah vakuolárního pH, biosyntetická cesta a dva konopné flavonoidy. Tečka.

Praktická poznámka pro čtení etiket a rozborů. Na obalech kapek CBD a olejů se objevují zkratky kanabinoidů a jména aromatických látek, případně údaj o způsobu získání extraktu, jako je CO2 extrakce. Jméno anthocyanidin ani cannflavin tam nehledejte jako sloupec s číslem, protože ty údaje pocházejí z publikované literatury o rostlinné chemii, ne z rutinní kontroly šarže. To není nedostatek dokumentace, jen rozdíl v tom, co která listina sleduje.

• Odstíny zapsané v citovaném přehledu: karmínová u ostružiny, violetová u červeného zelí, modročerná u borůvky, purpurová u některých odrůd konopí [1].
• Za barevným rozsahem stojí hrstka základních struktur označovaných jako anthocyanidiny, nikoli desítky nezávislých pigmentů [1].
• Průmyslové zařazení: přírodní potravinářská barviva, s odůvodněním rozpustnost ve vodě, rostlinný původ a dostupnost v objemech [1].
• Objemové zdroje uváděné v přehledu: slupky hroznů a červené zelí [1].
• Popis proměn podle pH platí pro roztok ve zkumavce, ne pro živou tkáň [1].
• Pořadí forem podle stoupajícího pH: flavyliový kation, chinoidní báze společně s bezbarvou karbinolovou formou, chinoidní anionty [1].
• Vnitřek vakuoly bývá kyselý, často pH 3 až 6, a kyselost drží protonové pumpy ve vakuolární membráně [1].
• Biosyntéza jde fenylpropanoidovou cestou, kterou anthocyany dělí se zbytkem flavonoidní rodiny, a geny pozdějších enzymů silně reagují na světlo [1].
• Cannflavin A a cannflavin B jsou v přehledu z roku 2005 vedené jako flavonoidy dosud neprokázané u jiného druhu, se jménem odvozeným od rostliny [2].
• Anthocyany, flavonoidy typu cannflavinů, terpeny a kanabinoidy jsou čtyři samostatné rubriky a v dokumentaci se nemíchají.

Zapsané údaje řádek po řádku, s uvedením zdroje

Tabulka na konci není opakování textu jinými slovy. Je to soupis, ve kterém má každý údaj vedle sebe dvě věci: jak přesně je formulovaný a odkud pochází. Tenhle formát má jednu výhodu. Když někde narazíte na tvrzení o anthocyanech, které v soupisu nenajdete, víte hned, že pochází odjinud, a můžete se podívat po jeho zdroji.

Sloupce se čtou zleva. První říká, o jakou položku jde. Druhý přináší zápis v podobě, ve které se dá ověřit. Třetí odkazuje na citovanou práci. Přehled flavonoidů z roku 2016 od Panche a kolektivu pokrývá barvy, anthocyanidiny, potravinářské zařazení, chování podle pH, vakuolární rozsah i biosyntetickou cestu [1]. Chemický přehled složek konopí z roku 2005 od ElSohlyho a Slade dodává řádek o dvou flavonoidech s konopným jménem [2].

Všimněte si, kolik řádků má v druhém sloupci slovo přibližně nebo rozsah místo jediného čísla. To není nepřesnost pisatele. Tak jsou ty údaje publikované, a když se rozsah při přepisu zúží na jednu hodnotu, vznikne číslo, které v žádném zdroji nestojí. Proto zůstávají rozsahy rozsahy: pH 1 až 3, pH 4 až 6, pH 7 až 8, vakuola pH 3 až 6.

Sedmnáct řádků, dva zdroje. Co v tabulce nenajdete, o tom se v tomto hesle nemluví, a to platí i pro otázky, které se okolo purpurového konopí objevují nejčastěji. Barva versus obsah kanabinoidů: dvě různé kolonky, dva různé dokumenty. Obsah lahvičky popisuje rozbor šarže se zkratkami jako CBD nebo CBG, jména flavonoidů a anthocyanidinů pocházejí z rostlinné chemie a v protokolu k šarži samostatný sloupec nemají.

Pro čtení dalších textů o rostlinných barvivech se hodí jeden zvyk. Nejdřív si najděte, jestli se popis týká roztoku, izolované molekuly, nebo živé tkáně. Pak si všimněte, jestli u čísla stojí rozsah. A nakonec zkontrolujte, ke které skupině látek jméno patří, protože flavonoidy, anthocyany, terpeny a kanabinoidy se v populárních textech pletou nejčastěji. Tři kontroly, pár sekund, a hned je jasné, co si z textu odnést.