Antocianīni: kas augiem dod sarkanu, violetu un zilu krāsu

Uz dēlīša ir puse sarkanā kāposta. Nazis iet cauri, un griezuma virsma izskatās gandrīz violeta. Blakus bļodā kazenes, un pirksti pēc tām kļūst tumši sarkani. Ledusskapja plauktā melleņu paciņa, tumša gandrīz līdz melnai. Telefonā atvērta bilde ar kaņepju augu, kuram lapas nav zaļas, bet purpursarkanas. Četras dažādas krāsas vienā vakarā, un aiz visām stāv viena molekulu saime.

Viena molekulu saime, četras nokrāsas

Antocianīni pieder flavonoīdiem, tai pašai augu savienojumu saimei, par kuru 2016. gadā tika publicēts Pančes un kolēģu apskats [1]. Flavonoīdu saimē ir daudz apakšgrupu, un lielākā daļa no tām acij nav pamanāma. Antocianīni ir izņēmums. Tie ir tā saimes daļa, kuru redz bez jebkāda instrumenta, jo tieši tiem pieder sarkanie, violetie un zilie toņi augu audos. Tāpēc saruna par antocianīniem gandrīz vienmēr sākas ar krāsu sarakstu, nevis ar formulu.

Kazene, kāposts, mellene un violeta lapa

Krāsu saraksts, kas pierakstīts 2016. gada apskatā, ir īss un konkrēts [1]. Kazenei tur ir norādīts karmīnsarkans tonis. Sarkanajam kāpostam violets. Mellenei zilmelns, tas ir, tik tumši zils, ka bļodā tas izskatās gandrīz melns. Un dažām kaņepju šķirnēm norādīts purpursarkans tonis [1]. Četri augi, kuri botāniski nav tuvi radinieki, un četras atšķirīgas nokrāsas, kas visas noved pie vienas un tās pašas savienojumu grupas.

Ievērojiet, ko šis saraksts satur un ko nē. Tas nosauc augu un tam piederošo toni. Tas nenosauc daudzumu, nepiedāvā skaitli uz gramu svaigā materiāla un neuzskaita, kuras tieši kaņepju šķirnes ir purpursarkanas. Ķīmiķa saraksts šajā gadījumā ir krāsu saraksts, ne mērījumu tabula. Kad kāds no šī saraksta pēkšņi izvelk skaitli, tas skaitlis nāk no citas publikācijas, ne no šīs.

Antocianidīni: neliela pamatstruktūru grupa

Tālāk nāk daļa, kas pārsteidz pirmajā lasījumā. Visu šo krāsu pamatā ir neliels skaits pamatstruktūru, un tām ir savs nosaukums: antocianidīni [1]. Nevis desmitiem savstarpēji nesaistītu vielu katrai ogai atsevišķi, bet dažas struktūras, no kurām ir atvasināts viss pārējais. Divi vārdi, kas latviski atšķiras ar vienu zilbi, apzīmē divas dažādas lietas: antocianīns ir pigments, kā tas atrodams augā, antocianidīns ir tā krāsu nesošā pamatstruktūra.

Šī atšķirība nav tikai terminoloģijas nianse. Tā izskaidro, kāpēc pigmenta uzvedība ir aprakstāma vispārīgi, nevis atsevišķi katrai ogai. Ja krāsa nāk no dažām pamatstruktūrām, tad viss, ko par šīm struktūrām nosaka ķīmija, attiecas uz kazeni un kāpostu vienlaikus. Un tas savukārt nozīmē, ka nākamā nodaļa, kurā parādās skaitļi, nav par vienu konkrētu augu. Tā ir par molekulu.

Kāpjot augšup pa pH skalu

pH ir skaitlis, kas apraksta, cik skāba vai bāziska ir vide. Zems pH nozīmē skābu vidi, augsts pH bāzisku, un pa vidu stāv neitrālā zona. Antocianīnu gadījumā šis skaitlis nav blakus lieta. Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc viena un tā pati molekula vienā glāzē izskatās sarkana un otrā pavisam citādi. Zemāk esošā secība ir pierakstīta vienā virzienā: pH aug, forma mainās.

Sāksim ar pirmo rindu. Katjons ir pozitīvi lādēta daļiņa, un flavīlija katjons ir tā forma, kas stipri skābā vidē, apmēram pH no 1 līdz 3, ir dominējošā. Vārds «dominē» šeit ir precīzs: tas nenozīmē, ka citu formu nav vispār, bet gan to, kura no tām šajā joslā ir galvenā. Ķīmijas pierakstos šāda formulējuma izvēle parasti ir apzināta.

Otrajā rindā notiek divas lietas vienlaikus, un tās ir vērts turēt atsevišķi. Pirmā: katjons zaudē protonu, un no tā rodas kvinoidālās bāzes. Protons šajā kontekstā ir ūdeņraža kodols, tas ir, tā pati daļiņa, kuras daudzums vidē arī veido pH skaitli. Otrā: šajā pašā joslā uzkrājas karbinola forma, kurai krāsas nav. Tātad pie pH 4-6 pierakstā stāv gan jaunas krāsu nesošas formas, gan bezkrāsainas formas pieaugums. Tas ir divu procesu apraksts vienā rindā, ne viens.

Trešā rinda turpina to pašu virzienu. Viegli bāziskā vidē, apmēram pH no 7 līdz 8, notiek tālāka protonu atdošana, un rezultāts pierakstīts kā kvinoidālie anjoni. Anjons ir negatīvi lādēta daļiņa, tātad lādiņa zīme šī ceļa gaitā ir mainījusies no plus uz mīnus. Trīs joslas, trīs formu grupas, viena secība.

Un tagad svarīgākā atruna. Šī secība apraksta molekulas uzvedību mēģenē [1]. Tas ir laboratorijas apraksts par vielu šķīdumā, nevis stāsts par to, kas notiek dzīvā augā, kur blakus stāv desmitiem citu savienojumu. Kad kāds pārnes mēģenes secību uz augu, tas ir pieņēmums, ne mērījums. Šajā lapā abas lietas paliek atsevišķi.

Krāsviela pārtikā: kāpēc izvēlēta tieši šī grupa

Antocianīniem ir arī pilnīgi praktiska rūpnieciska rinda. 2016. gada apskatā tie ir minēti kā dabīgas pārtikas krāsvielas, un tur pat ir nosaukts pamatojums, kāpēc tieši šī savienojumu grupa šim uzdevumam ir ērta [1]. Pamatojums sastāv no trim daļām, un neviena no tām nav par krāsas skaistumu. Visas trīs ir par tehnisko pusi.

Pirmā rubrika ir par šķīdību. Antocianīni šķīst ūdenī, un tas nosaka, kādā vidē tos vispār var iejaukt. Ūdenī šķīstoša krāsviela dabiski iederas ūdens bāzes vidēs. Tā ir vienkārša fizikāla īpašība, kas noteic pielietojuma robežas skaidrāk par jebkuru mārketinga vārdu.

Otrā rubrika ir par izcelsmi: šie pigmenti nāk no auga [1]. Trešā ir tā, kuru tehnologi parasti nosauc pēdējo un domā pirmo, proti, pieejamība lielos apjomos. Krāsviela, kuru var iegūt tikai gramos, rūpnieciskā sarakstā nenoklīst tālu. Krāsviela, kuras izejmateriāls jau tāpat rodas lielos daudzumos, ir cita saruna.

Tāpēc apjomīgo avotu rindā stāv tieši divi nosaukumi: vīnogu mizas un sarkanie kāposti [1]. Abi ir materiāli, kas pārtikas ražošanā rodas lielā apjomā jebkurā gadījumā. Vīnogu miza paliek pēc sulas, kāposts aug lauka mērogos. Tas ir loģiskās ķēdes gals: ūdenī šķīstošs pigments, augu izcelsme, materiāls, kas ir pieejams.

Ko šī rinda nesatur, ir tikpat svarīgi. Nav pierakstīts, cik daudz pigmenta iznāk no konkrēta daudzuma mizu. Nav nosaukti ražošanas soļi, temperatūras vai pH vērtības, kas tiek izmantotas rūpnieciski. Nav produktu saraksta. Divi avoti un trīs pamatojuma punkti, ne vairāk. Iepriekšējā nodaļā redzētā pH atkarība un šī rūpnieciskā rinda apskatā stāv katra savā vietā, un tas ir tas, ko var apliecināt, tās nesavijot vienā secinājumā.

Augā: vieta un ceļš, pa kuru pigments rodas

Līdz šim viss bija par molekulu un par tvertnēm ārpus auga. Tagad par pašu augu, un konkrēti par divām lietām: kur pigments atrodas šūnā un kā šūna to izgatavo. Abas rindas ir pierakstītas atsevišķi, un abas ir īsas.

Vakuola un skābā vide tajā

Vakuola ir liela, ar šķidrumu pildīta telpa augu šūnas iekšpusē. Tā vide ir skāba, un biežāk minētā josla ir pH no 3 līdz 6. Šī skābā vide neveidojas pati no sevis: to rada protonu sūkņi, kas atrodas vakuolas membrānā. Sūknis šajā gadījumā nozīmē olbaltumvielu, kas pārvieto protonus caur membrānu vienā virzienā. Rezultāts ir pH atšķirība starp vakuolas iekšpusi un pārējo šūnu.

Salieciet blakus divus skaitļus. Vakuolas josla ir pH 3-6. Mēģenes secībā stipri skābā daļa bija pH 1-3, bet vāji skābā līdz neitrālā daļa pH 4-6 [1]. Šie diapazoni daļēji pārklājas, un tas ir viss, ko var pateikt, neizdomājot klāt. Pierakstīta ir vakuolas vide, pierakstīta ir mēģenes secība, un neviena no šīm publicētajām rindām nemēra, kāda krāsa tieši kurā šūnā iznāk. Šeit beidzas dati un sāktos minējumi, tāpēc tālāk mēs neejam.

Fenilpropanoīdu ceļš un gēni, kas reaģē uz gaismu

Biosintēze ir vārds tam, kā augs pats saliek molekulu no vienkāršākiem gabaliem, soli pa solim, katrā solī savs enzīms. Antocianīnu gadījumā šis ceļš nav tikai to vienu. 2016. gada apskatā tas ir aprakstīts kā fenilpropanoīdu ceļš, kopīgs maršruts visai pārējai flavonoīdu saimei [1]. Tas nozīmē, ka pigmenta izgatavošanas sākums ir tā pati virkne reakciju, kas noved arī pie flavonoīdiem bez krāsas.

Un tur ir viens ieraksts, kas šo nodaļu padara interesantu. Gēni, kas kodē ceļa vēlākos enzīmus, ir izteikti jutīgi pret gaismu [1]. Jutīgi pret gaismu šajā kontekstā nozīmē, ka gaisma ietekmē to nolasīšanu, tātad to, cik daudz attiecīgā enzīma šūnā rodas. Agrākie soļi šajā aprakstā šādu norādi nesaņem, vēlākie saņem. Ceļa sākums ir kopīgs, gals ir gaismas ietekmēts.

Ievērojiet, ko šis ieraksts nesaka. Tas nenosauc gaismas daudzumu, viļņa garumu vai laiku. Tas nenosauc, cik reizes pigmenta kļūst vairāk. Tas ir kvalitatīvs apraksts par gēnu grupas jutīgumu, ne mērījumu tabula. Šādos gadījumos precīzākais formulējums ir arī visīsākais: vēlāko enzīmu gēni uz gaismu reaģē izteikti, un tas ir pierakstīts tāpat, bez skaitļa.

Desmit punkti, kas par antocianīniem stāv rakstiski

Ja visu iepriekšējo saliek vienā sarakstā, iznāk desmit rindas. Katra ir vai nu no publikācijas, vai skaidri iezīmēta kā robeža.

1. Antocianīni pieder flavonoīdu saimei, un tā ir tā saimes daļa, kurai augu audos pieder sarkanie, violetie un zilie toņi [1].
2. Krāsu saraksts ir konkrēts: kazenei karmīnsarkans tonis, sarkanajam kāpostam violets, mellenei zilmelns, dažām kaņepju šķirnēm purpursarkans [1].
3. Visu šo toņu pamatā ir neliels pamatstruktūru skaits, kuru nosaukums ir antocianidīni [1]. Divi līdzīgi vārdi, divas dažādas lietas.
4. pH secība ir pierakstīta vienā virzienā, no skāba uz bāzisku. Šī kārtība ir daļa no apraksta, ne mūsu sakārtojums.
5. Stipri skābā vidē, apmēram pH 1-3, valdošā forma ir flavīlija katjons, tas ir, pozitīvi lādēta daļiņa.
6. Vāji skābā līdz neitrālā vidē, apmēram pH 4-6, katjons atdod protonu un rodas kvinoidālās bāzes; līdztekus uzkrājas karbinola forma, kurai krāsas nav.
7. Viegli bāziskā vidē, apmēram pH 7-8, protonu atdošana turpinās, un pierakstā parādās kvinoidālie anjoni, tātad negatīvi lādētas daļiņas.
8. Visa šī secība apraksta molekulas uzvedību mēģenē [1]. Dzīvs augs šajā aprakstā neietilpst, un pārnesums uz to būtu pieņēmums.
9. Vakuolas vide ir skāba, biežāk minētā josla pH 3-6, un to rada protonu sūkņi vakuolas membrānā. Membrānas sūknis pārvieto protonus vienā virzienā.
10. Biosintēzē ceļš ir fenilpropanoīdu ceļš, kopīgs pārējai flavonoīdu saimei, un vēlāko enzīmu gēni ir izteikti jutīgi pret gaismu [1]. Rūpnieciskajā rindā antocianīni figurē kā dabīgas pārtikas krāsvielas, jo tie šķīst ūdenī, nāk no auga un ir pieejami lielos apjomos; apjomīgie avoti ir vīnogu mizas un sarkanie kāposti [1].

Kaņepju pašu flavonoīdi: kanflavīns A un kanflavīns B

Flavonoīdu saimē ir divi nosaukumi, kuri no kaņepēm ir aizguvuši pat savu vārdu. Kanflavīns A un kanflavīns B ir aprakstīti 2005. gadā publicētajā ElSohlija un Sleida apskatā par auga ķīmisko sastāvu [2]. Nosaukuma izcelsme ir tieša: vārds nāk no paša auga. Pamats šādam nosaukumam ir tas, ka runa ir par kaņepēm raksturīgiem flavonoīdiem, un nevienai citai sugai nav pierādīta šo savienojumu izgatavošana [2].

Šī rinda ir šaurāka, nekā izskatās pirmajā acu uzmetienā. Tā ir par diviem nosaukumiem un par to, kur šie savienojumi ir atrasti. Tā nav par krāsu. Antocianīni un kanflavīni pieder vienai plašai saimei, bet apskatos tie stāv dažādās vietās un ar dažādiem ierakstiem. Purpursarkanā lapa 2016. gada krāsu sarakstā [1] un kanflavīnu nosaukumi 2005. gada sastāva apskatā [2] ir divas atsevišķas rindas, nevis viens stāsts.

Tāpēc arī šeit derīgākā pieeja ir tā vienkāršākā: aprakstīt to, kas ir izmērīts, nosaukt to, kas nav, un pārējo atstāt analīzei. Darbs ar kanabinoīdiem šeit sākās 2014. gadā, un tā laika gaitā izveidojies pieraksts ir tieši tāds. Kad par kādu savienojumu ir tikai nosaukums un atradnes vieta, tad lapā stāv nosaukums un atradnes vieta.

Kur šie vārdi satiekas ar pudelītes dokumentiem

Neviens no šīs lapas ķīmiskajiem vārdiem nav norādīts uz Cibdol etiķetes. Uz etiķetes stāv kanabinoīdu nosaukumi un skaitļi, piemēram, CBD eļļas rindā CBD Oil 5% vai CBD Oil 10%, bet kapsulu formātā CBD Softgels 10%. Partijas analīze ir tas dokuments, kurā skaitļi ir izmērīti, un tā attiecas uz konkrētu partiju, ne uz savienojumu grupu vispār. Antocianīnu rinda šādā dokumentā neparādās, jo tā tur netiek noteikta.

Latviski meklējot, cilvēki pie šīs tēmas nonāk pa dažādiem ceļiem. Viens raksta «kaņepju eļļa», cits «kaņepes eļļa», un abas rakstības ved uz to pašu jautājumu par sastāvu. Blakus stāv «kaņepju sēklu eļļa», kas ir cita kategorija ar citu dokumentāciju, un «kaņepju eļļa kapsulās», kas ir jautājums par formātu. Šo lapu tas skar tikai vienā punktā: sastāva jautājumus atbild partijas dokuments, ne vispārīgs apraksts par augu savienojumiem.

Tas pats attiecas uz terpēniem, kas ir cita savienojumu grupa un cita lapa. Flavonoīdi, terpēni un kanabinoīdi katrs stāv savā rindā, un katra rinda tiek aizpildīta ar to, kas par to ir publicēts vai izmērīts. Šī lapa aizpilda vienu no tām.