Antociani: barvila, ki jih premakne kislost

Štiri rastline, štirje odtenki, ena skupina barvil

Zakaj je robidnica škrlatna, rdeče zelje vijolično, borovnica pa skoraj črna, čeprav barvo v vseh primerih nosi ista skupina rastlinskih snovi? Odgovor se začne pri imenu. Antociani so ime skupine, ne ene same molekule. Pregled flavonoidov iz leta 2016 [1] ob robidnici zapiše škrlatno, ob rdečem zelju vijolično, ob borovnici modro črno. Na istem seznamu primerov stojijo tudi nekatere sorte konoplje, pri katerih je barva vijolična [1]. Štiri postavke, štirje opisi, ena skupina.

Za temi odtenki stoji peščica osnovnih zgradb. Vir jih poimenuje antocianidini [1]. Antocianidin je jedro, tisti del molekule, na katerem barva sloni. Omejeno število jeder na eni strani, dolg seznam rastlin na drugi. Zato se ista beseda pojavi ob plodu robidnice, ob glavi rdečega zelja in ob vijoličnem cvetu konoplje [1]. Kadar kdo v pogovoru omeni modro barvilo v borovnici, opiše tisto, kar vidi oko. Kemijsko ime pove drugo stvar, namreč katera osnovna zgradba je v igri.

Ime skupine pride pred imenom posamezne snovi. Kdor prebira sezname rastlinskih spojin, ta vrstni red hitro prepozna: pri terpenih se najprej pojavi skupinsko ime, šele nato posamezna molekula s svojo formulo. Pri antocianih je enako. Najprej skupina, nato antocianidinsko jedro, na koncu odtenek, ki ga vidimo. Kdor to zaporedje obrne, hitro pripiše eni molekuli tisto, kar velja za celo družino.

Barve iz pregleda je vredno brati počasi. Škrlatna pri robidnici ni ista beseda kot vijolična pri rdečem zelju. Modro črna pri borovnici ni preprosto nekoliko temnejša modra. Vsaka od teh oznak je opis odtenka, kakor ga je pregled povzel iz literature [1]. Nobena ni meritev. Zapisane so kot barve, torej kot besede, in tako jih tudi beremo.

Vijolična ob konoplji je na tem seznamu posebej zanimiva vrstica. Pregled govori o nekaterih sortah [1], ne o rastlini kot celoti. Katere sorte so to, koliko barvila nosijo in v katerem trenutku rasti se odtenek pokaže, v navedenem viru ni razčlenjeno. Ostane ena sama vrstica: nekatere sorte konoplje so vijolične, barvo nosijo antociani [1]. Vse drugo bi bilo dodano od zunaj.

V pregledu barva nastopa kot opis snovi v rastlinskem tkivu. Razvrstitve po odtenkih tam ni, prav tako ne lestvice, ki bi eno barvo postavila nad drugo [1]. Antociani so v tem viru popisani kot barvila, ki jih izdelujejo rastline, in kot skupina znotraj širše flavonoidne družine [1]. Nič manj, nič več.

Nenavaden del sledi zdaj. Molekula, ki nosi barvo, ne ostane v isti obliki, kadar se okoli nje spremeni kislost [1]. Preden gremo naprej, en pridržek: opis, ki sledi, se nanaša na obnašanje molekule v epruveti [1]. Ni prepis meritve iz plodu, lista ali cveta.

Kar o barvah in njihovem izvoru zapiše navedeni pregled, gre v nekaj vrstic:

• Robidnica: škrlatna, torej rdeč odtenek na temni strani lestvice [1].
• Rdeče zelje: vijolično, ista skupina barvil kot pri plodovih [1].
• Borovnica: modro črna, temna stran tega seznama [1].
• Nekatere sorte konoplje: vijolične [1].
• Skupno vsem: majhno število osnovnih zgradb, imenovanih antocianidini [1].
• Obseg opisa v viru: obnašanje molekule v epruveti, ne meritev v tkivu [1].

Naraščajoči pH in imena oblik, ki pri tem nastanejo

Zaporedje, ki sledi, je urejeno po naraščajočem pH. Ne po barvah, ne po rastlinah. Po kislosti. Vir opisuje, kaj se z molekulo antociana zgodi, ko gre okolje od močno kislega proti blago alkalnemu [1]. Vsak korak ima svoje ime za obliko, v kateri se molekula tam nahaja, in prav ta imena so podatek.

Prvi korak: močno kislo okolje, približno pH od 1 do 3. Tam prevladuje flavilijev kation [1]. Kation pomeni delec s pozitivnim nabojem, flavilij pa je ime za to konkretno obliko. Beseda prevladuje je pri tem pomembna. Vir ne pravi, da je to edina prisotna oblika, ampak tista, ki je v tem območju pH v prevladi [1].

Drugi korak: šibko kislo do nevtralno okolje, približno pH od 4 do 6. Kation odda proton. Proton je vodikov ion, torej vodikov atom brez elektrona, in odvzem protona ima svoje ime: deprotonacija. Iz kationa tako nastanejo kinoidne baze [1]. V istem območju se hkrati nabira še ena oblika, karbinolna, ki je brezbarvna [1]. Dvoje se torej dogaja vzporedno: nastanek kinoidnih baz in kopičenje brezbarvne oblike.

Tretji korak: blago alkalno okolje, približno pH od 7 do 8. Deprotonacija gre naprej, molekula odda še en proton, in nastanejo kinoidni anioni [1]. Anion je delec z negativnim nabojem. Ista osnovna zgradba, drugačna razporeditev protonov in naboja.

Kar v tem zaporedju ni zapisano, je prav tako podatek. Navedene točke poimenujejo oblike, ne odtenkov. Ne pravijo, da je pri pH 2 barva takšna in pri pH 8 drugačna. Poimenujejo flavilijev kation, kinoidne baze, brezbarvno karbinolno obliko in kinoidne anione [1]. Kdor bi rad ob teh imenih tudi barvno lestvico, je v tem viru ne najde.

Zato kemija tukaj govori o oblikah in ne o barvah. Oblika je v tem primeru ista osnovna zgradba z drugače razporejenim nabojem in z drugačnim številom vezanih protonov. Molekula ostane sorodna sama sebi, a se v vsakem koraku predstavi drugače. Ravno ta premičnost je razlog, da se antociani v literaturi tako pogosto pojavijo skupaj z opombo o pH [1].

Pridržek iz prvega razdelka velja tukaj v polni meri. Vse to je opis obnašanja molekule v epruveti [1]. Epruveta je nadzorovano okolje: raztopina, znana kislost, nič drugega ob tem. Rastlinsko tkivo ni raztopina v epruveti, in vir tega dvojega ne izenači.

Zaporedje po naraščajočem pH, korak za korakom:

• Približno pH od 1 do 3, močno kislo: prevladuje flavilijev kation [1].
• Približno pH od 4 do 6, šibko kislo do nevtralno: kation odda proton, nastanejo kinoidne baze [1].
• Isto območje, vzporedno: nabira se brezbarvna karbinolna oblika [1].
• Približno pH od 7 do 8, blago alkalno: nadaljnja deprotonacija, nastanejo kinoidni anioni [1].
• Vrstni red zapisa: po naraščajočem pH, od kislega proti alkalnemu.
• Obseg: obnašanje molekule v epruveti, ne meritev v rastlini [1].

Kisla vakuola in geni, ki se odzivajo na svetlobo

Kje v rastlini je torej to barvilo in kakšno okolje ga obdaja? Vakuola je kisla, pogosto v območju pH od 3 do 6. Kislost se tam ne vzdržuje sama: za to skrbijo protonske črpalke v vakuolni membrani. Vakuola je prostor v rastlinski celici, obdan z lastno membrano, črpalke v tej membrani pa premikajo protone.

Dve številki je zdaj vredno postaviti eno ob drugo. Vakuolno območje pH od 3 do 6 na eni strani. Na drugi zaporedje iz epruvete, kjer prvi korak sega od 1 do 3, drugi pa od 4 do 6 [1]. Območji se prekrivata. To je aritmetika dveh razponov in nič več, torej primerjava dveh zapisanih številk, ne meritev barvila v celici.

Zapis o vzdrževanju kislosti je kratek. Kislost vakuole vzdržujejo protonske črpalke, ki so v vakuolni membrani. Toliko in nič drugega. Koliko protonov premestijo, kako se to spreminja skozi dan in kako se razlikuje med rastlinskimi vrstami, med zbranimi podatki ni.

Nastanek antocianov v rastlini je v pregledu iz leta 2016 umeščen na fenilpropanoidno pot [1]. Pot v tem pomenu ni prostorska, ampak zaporedje encimskih korakov, pri katerem vsak korak snov nekoliko preoblikuje. Ta pot ni rezervirana za barvila: pregled jo navaja kot skupno preostali flavonoidni družini [1]. Antociani torej niso ločena veja z lastnim izhodiščem, ampak del širše skupine, ki izhodišče deli.

Pri poznejših korakih te poti pride en podatek, ki v pregledu izstopa. Geni za encime, ki nastopijo pozneje, se močno odzivajo na svetlobo [1]. Zapisano je kot lastnost genov, ne kot številka. Koliko svetlobe, kako dolgo, pri katerih vrstah in s kakšnim razponom med posameznimi rastlinami, v navedenem viru ni razčlenjeno. Ostane ena vrstica z jasnim imenom: odzivnost na svetlobo pri genih poznejših encimov [1].

Iz teh delcev se sestavi skromna, a trdna slika. Barvilo nastane po poti, ki jo deli s sorodnimi flavonoidi [1]. Del te poti se odziva na svetlobo [1]. Barvilo se nahaja v prostoru, ki je kisel, in kislost tega prostora vzdržujejo črpalke v njegovi membrani. Vsaka od teh treh vrstic ima svoj vir in svoje meje.

Česa v tej sliki ni: nobene številke o deležu barvila v tkivu, nobene primerjave med sortami, nobenega časovnega poteka od kalitve do žetve. Kdor bi rad take podatke, jih med navedenima viroma ne najde.

Kar je o rastlinski strani zapisano, po točkah:

• Vakuola: kislo okolje, pogosto pH od 3 do 6.
• Vzdrževanje kislosti: protonske črpalke v vakuolni membrani.
• Nastanek: fenilpropanoidna pot, skupna preostali flavonoidni družini [1].
• Geni encimov v poznejših korakih: močna odzivnost na svetlobo [1].
• Prekrivanje razponov: vakuolni pH od 3 do 6 sega čez prva dva koraka zaporedja iz epruvete [1].
• Brez podatka: deleži v tkivu, primerjave med sortami, časovni potek.

Naravno barvilo, grozdna kožica in rdeče zelje kot vir

Antociani niso samo tema rastlinske kemije. Pregled iz leta 2016 jih navaja med naravnimi barvili za živila [1]. Razlogi so trije in vsi trije so praktični: barvilo se topi v vodi, izhaja iz rastline in je dostopno v velikih količinah [1]. Kot vira večjih količin sta v istem viru imenovana grozdna kožica in rdeče zelje [1]. Trije razlogi, dva vira, ena kategorija uporabe.

Topnost v vodi je prvi razlog in hkrati najbolj oprijemljiv. Snov, ki se topi v vodi, se porazdeli v vodni osnovi. V olju se taka snov ne obnaša enako. To je lastnost molekule in ne trditev o izdelku: pove le, v kakšno okolje tako barvilo sodi in v kakšno ne. Kemija tukaj postavi mejo, ki jo receptura potem upošteva.

Drugi razlog je rastlinski izvor. V pregledu je to navedeno kot lastnost barvila, torej da ga izdela rastlina in ne kemijska sinteza [1]. Beseda naraven je v tem viru uporabljena v ozkem pomenu: gre za izvor snovi in samo za to. Nič drugega ni v to besedo vštetega, nobena druga lastnost iz nje ne sledi.

Tretji razlog je količina. Barvilo je za industrijo zanimivo šele, kadar je surovine dovolj in kadar je ta surovina dostopna redno, ne le v poskusnem obsegu. Grozdna kožica in rdeče zelje sta v pregledu navedena prav zato: kot vira, iz katerih se barvilo pridobiva v obsegu, ki gre čez laboratorijsko mizo [1]. Ime vira in narava vira sta v tem stavku enako pomembna.

Rdeče zelje se v tem zapisu pojavi dvakrat, kar je vredno opaziti. Enkrat med primeri barv, kjer je njegov odtenek vijoličen [1]. Drugič med viri večjih količin barvila [1]. Ista rastlina, dve različni vlogi v istem pregledu: enkrat primer barve, drugič surovina. Kdor bere hitro, to podvojitev spregleda.

Kar pri tem ostane odprto, je obsežno. V navedenem pregledu ni podatka o izkoristku pridobivanja, ni številk o obstojnosti barvila v posameznih živilih, ni primerjave med obema viroma. Zapisani so trije razlogi, dva vira in ena kategorija uporabe [1]. Vse drugo bi si moral bralec dodati sam, in tega tukaj ne počnemo.

Zaporedje po pH iz prejšnjega razdelka je pri vodnem barvilu seveda blizu, saj se vodne osnove brez kislosti ne opiše. Pridržek pa ostane isti: tisti opis se nanaša na molekulo v epruveti [1]. Kaj se z odtenkom zgodi v konkretnem živilu, s konkretno recepturo in konkretno kislostjo, je vprašanje za meritev tega živila. Povzetek literature na to ne odgovori.

Kanflavina A in B: imeni, ki sta ostali pri konoplji

Antociani sodijo v flavonoidno družino, s katero delijo fenilpropanoidno izhodišče [1]. Pri konoplji ta družina nosi tudi dve imeni, ki jih drugod ni: kanflavin A in kanflavin B. Popis kemijskih sestavin konoplje, ki sta ga leta 2005 pripravila ElSohly in Slade [2], ju navaja kot flavonoida, za katera pri drugih vrstah ni pokazano, da bi ju izdelovale.

Ime izhaja iz rastline same. Zato zveni podobno kot imena kanabinoidov, čeprav ne gre za kanabinoid, ampak za flavonoid [2]. To je ena tistih točk, kjer se pri branju seznamov zlahka zmeša: ime spominja na eno skupino, snov pa sodi v drugo. Ime in razvrstitev sta dve različni stvari.

Med kanflavini in vijolično barvo nekaterih sort konoplje v teh dveh virih ni nobene povezave. Barvo pripisuje pregled iz leta 2016 antocianom [1]. Kanflavina A in B sta popisana ločeno, v zapisu iz leta 2005, in barvni podatek ob njiju ne stoji [2]. Dve vrstici v dveh dokumentih, brez skupnega sklepa. Kdor bi vrstici združil, bi si sklep izmislil.

Tako pišemo tudi pri Cibdolu. S kanabinoidi delamo od leta 2014, zato je vrstni red pri takih temah vedno enak: kar je izmerjeno, opišemo; kar ni izmerjeno, samo poimenujemo; sklepanje prepustimo analizi. Antociani so v tem okviru rastlinska kemija, zanimiva in dobro popisana, a barvila niso vrstica na izvidu serije.

V izvidu serije so zapisane vrednosti kanabinoidov, pri nekaterih recepturah pa tudi terpeni. Te vrstice so številke iz laboratorija in jih je mogoče prebrati. Odtenka cveta, iz katerega je izvleček nastal, med njimi ni in tudi ne more biti, ker barva na tem listu ni analitski parameter.

Kdor v iskalnik vtipka konopljino olje, praviloma sprašuje po vsebini stekleničke: katera snov je v njej in koliko je je. To je vprašanje za dokumentacijo posamezne serije. Vprašanje o vijolični barvi je vprašanje o rastlini, o njeni vakuoli in o poti, po kateri barvilo nastane [1]. Dva sloja, dva vira, dve različni vrsti odgovora.

Kaj kanflavina v rastlini pomenita, v navedenem popisu ni razčlenjeno [2]. Prav tako ni številk o njunem deležu v rastlinskem materialu. Zapis iz leta 2005 postavi dve imeni in eno omejitev: pri drugih vrstah ni pokazano, da bi ju izdelovale [2]. Ob antocianih iz pregleda 2016 pa stojijo barve po rastlinah, imena oblik po pH in pot nastanka [1]. Toliko je zapisanega, in pri tem ostanemo.