Anthocyane • Arkady Kuramshin • Wissenschaftliches Bild des Tages über "Elemente" • Chemie

Anthocyane

Im Bild – Blätter von Spitzahorn (Acer platanoides), die bereits den Beginn des Herbstes fühlen. Die rote Farbe der Blätter wird durch die Zerstörung des grünen Chlorophyllpigments und die Anhäufung roter Pflanzenpigmente – Anthocyane – verursacht.

Der September ist bereits für die Mitte vergangen, und in naher Zukunft werden wir auf die "traurige Zeit, die Augen der Verzauberung" warten, die von Dichtern gesungen und von Künstlern verewigt wird. Und obwohl wir verstehen, dass wenn die Blätter an den Bäumen gelb werden, rot werden und zu fallen beginnen, der Winter nahe ist, unsere Wälder, die in Scharlach und Gold gekleidet sind, sind unseren Augen gefällig, wie Alexander Sergejewitschs Augen. Manche denken vielleicht darüber nach, welche Prozesse für die "Wildnis der Natur" verantwortlich sind.

Der ganze Aufruhr der Farben des Herbstes wegen zwei Gruppen von Pflanzenpigmenten. Die erste Gruppe der farbigen Verbindungen ist für die goldene Farbe des Waldes verantwortlich – gelbe und orangefarbene Carotinoide, die auch in Karotten und Pfifferlingen vorkommen. Die Quelle des Bagrats sind Anthocyane, die in der Lage sind, Schattierungen von Rot bis Purpur anzunehmen (siehe Anthocyane: die Geheimnisse der Farbe). Anthocyane sind in Wasser löslich und neben Herbst lila Laub, sind in Blumen und Früchten von Pflanzen gefunden.Erdbeeren, Blaubeeren, schwarze und rote Johannisbeeren und Rotkohl weisen einen hohen Gehalt an Anthocyanen auf. Die Farbe von Anthocyanen hängt von der Säurestärke des Mediums und dem Gehalt einiger Metalle ab (siehe zum Beispiel das veränderbare Problem von Hortensia). Die hohe Empfindlichkeit dieser Pigmente gegenüber Umweltfaktoren erlaubt keine Verwendung von Anthocyaninen als Farbstoffe. Alle Vorteile von Anthocyanen, die es ermöglichen könnten, sie als natürliche Lebensmittelfarbstoffe zu verwenden, – Löslichkeit in Wasser und hohe Farbintensität in kleinen Dosen, in denen sie für den Menschen unbedenklich sind – werden durch die Tatsache ausgemerzt, dass sie bei pH- und / oder Verfügbarkeitsänderungen ihre Farbe wechseln Ionen einiger Metalle.

Das Skelett aller Anthocyaninmoleküle wird durch zwei Benzolzyklen und einen dritten Zyklus, der Sauerstoff als Heteroatom enthält, dargestellt. Der Kohlenhydrat-Rest (in der Regel der Glucoserest) ist an das tricyclische Gerüst des Anthocyanins gebunden. Substanzen, die das gleiche tricyclische Grundgerüst besitzen, jedoch keinen Kohlenhydratanteil enthalten, werden Anthocyanidine (siehe Anthocyanidin) genannt und sind auch Pflanzenpigmente.Pflanzenpigmente sind aufgrund der Tatsache gefärbt, dass sie einzelne und doppelte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen abwechseln, was zur Entstehung eines Konjugationssystems führt, das als Chromophore bezeichnet wird – die Strukturelemente von Substanzen, die ihre Chromatizität verursachen.

Schematische Struktur des Anthocyaninmoleküls. A und die – Benzolzyklen, Mit – Zyklus, der Sauerstoff als ein Heteroatom enthält

Im Gegensatz zu Carotinoiden, die in jungen Blättern gleichzeitig mit Chlorophyll vorkommen – im Frühjahr und Sommer -, beginnen sich Anthocyane nur im Herbstlaub anzusammeln, der normalerweise durch einen hohen Gehalt an pflanzlichen Kohlenhydraten gekennzeichnet ist. Im Herbst, mit einem Rückgang des Tageslichts und der Vorbereitung eines Laubbaums zur Überwinterung, kommt es zu einer Rückresorption der wichtigsten Nährelemente aus den Blättern in die Äste und den Stamm, was zu einer Unterbrechung der Verbindung zwischen Chlorophyll und Proteinen führt, die zum Photosyntheseprozess beitragen. In der freien, nicht-proteinhaltigen Form ist Chlorophyll phototoxisch und die Exposition gegenüber Sonnenlicht auf freiem Chlorophyll kann den Baum signifikant schädigen. Um dies zu verhindern, beginnt die Pflanze mit den Prozessen, die zur Zerstörung des Chlorophylls beitragen. Die grüne Farbe verschwindet und stoppt die gelben und roten Farben der Carotinoide und Anthocyane.

Die chemische Struktur der Pflanzenpigmente und ihre Beziehung zueinander wurde vom deutschen Chemiker Richard Martin Willstätter, der 1915 den Nobelpreis für Chemie für "… Forschung über die Farbstoffe der Pflanzenwelt …" erhielt, festgelegt. Wegen des Ersten Weltkrieges konnte Willstätter erst 1920 den Preis erhalten und den Nobelvortrag lesen.

Willstätter fand heraus, dass alle Anthocyanpigmente Derivate von drei ähnlich aufgebauten Anthocyanidinen sind – Pelargonidin, Cyanidin und Delphinidin. Cyanidin, das mit zwei Glucoseresten bindet, bildet ein Pigment, das die Farbe von Rosenblättern, Kornblumen und Mohnblumen verursacht. Die farbige Verbindung, die durch die Wechselwirkung von Cyanidin mit einem Molekül Glucose gebildet wird, ist in Astern und Chrysanthemen enthalten. Geranium und rote Trauben enthalten Derivate von Pelargonidin bzw. Delphinidin.

Pelargonidin, Cyanidin, Delphinidin

In seinem Nobelvortrag erwähnte Willstätter folgende Tatsache: Er und seine Schüler planten, das Studium der Pflanzenpigmente im Herbst 1914 fortzusetzen, aber der Große Krieg begann, und es gab keine Zeit, mit Pflanzenpigmenten zu arbeiten.Sobald die Astern, die im Frühjahr zum Experimentieren bepflanzt waren, erblühten, trugen Willstätter und seine nicht zur Armee einberufenen Mitarbeiter diese Blumen an verwundete Soldaten im Krankenhaus.

Anthocyane können nicht als Lebensmittelfarbstoffe verwendet werden, aber diese Verbindungen sind für uns nicht nur als Substanzen interessant, die Blumen und Herbstlaub färben. Anthocyane sind starke Antioxidantien (siehe Aufgabe Rote Bedrohung). Wie aus medizinischen Studien hervorgeht, können diese Pflanzenfarbstoffe, insbesondere in Kombination mit anderen Pigmenten – Flavonoide – nichtübertragbare Krankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und bestimmte Krebsarten verhindern oder deren Durchblutung erleichtern.

Fotos von chesapeakebay.net.

Arkadi Kuramshin


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