BeetBlue könnte eine natürliche Alternative zu Industriefarbstoffen sein
Bild: Erick Bastos / IQ-USP
Die Farbe Blau ist am Himmel und im Wasser reichlich vorhanden, jedoch nicht unter lebenden Organismen. Bei Vögeln ist dies das Ergebnis der Art und Weise, wie die Federn weißes Licht filtern und blaues Licht reflektieren, nicht aufgrund des Vorhandenseins von Pigmenten. Unter den Mineralien enthalten blaue Pigmente häufig Metalle, die giftig sein können. In Pflanzen ist es eine noch seltenere Farbe. Hortensien produzieren Pigmente, die Anthocyane genannt werden (blaue Blume, auf Griechisch), die sich an Metalle binden und die Blüten blau färben, sich jedoch nach der Extraktion aus der Pflanze zersetzen. Indigo, das aus Pflanzen der Gattung Indigofera gewonnen und zum Färben von Kleidung verwendet wird, ist einer der wenigen Farbstoffe natürlichen Ursprungs, die für den industriellen Einsatz geeignet sind. Eine Alternative wurde heute (3/4) in einem Artikel in der Zeitschrift Science Advances vorgestellt : BeetBlue.
„Wir haben einen neuen blauen Farbstoff aus Rübenpigmenten hergestellt, einem ungiftigen und nachwachsenden Rohstoff“, sagt der Chemiker Erick Bastos vom Chemistry Institute der Universität von São Paulo (IQ-USP). Das Pigment färbt unter anderem Papier, Baumwollgewebe, Seidenfäden, Haare, Joghurt. BeetBlue wurde aus Betanin hergestellt, einem roten Pigment, das reich an Rüben ist und in geringeren Mengen auch in Frühlingsrosa, Pitaia und Amaranth vorkommt. Die Farbe erscheint, weil das Pigment rotes Licht reflektiert, wenn es mit weißem Licht beleuchtet wird. „Während eines Gesprächs mit der Biochemikerin Barbara Freitas-Dörr, damals Doktorandin, stellten wir fest, dass die Struktur von Betanin modifiziert werden kann, um ein neues blaues Molekül zu erhalten. Es hat beim ersten Mal funktioniert “, sagt Bastos.
"Die Reaktion ist einfach", sagt Bastos. "Zuerst haben wir Bethanin gereinigt, weil der Rübensaft unendlich viele Moleküle enthält." Dann ist es notwendig, das Betanin abzubauen, um die Bitalaminsäure zu erzeugen, eine Reaktion mit sehr geringer Ausbeute. Eine chemische Reaktion, die einige Sekunden dauert, verwandelt die Betalaminsäure in BeetBlue ( siehe Infografik ).
„Die Arbeit verwendete eine elegante und effektive Synthesestrategie, um aus natürlichem Pigment einen blauen Farbstoff herzustellen“, sagt die Chemikerin Adriana Rossi vom Chemistry Institute von Unicamp, die nicht an der Studie teilgenommen hat. "Die Verbindung ist auch bei unterschiedlichen Säuren stabil, im Gegensatz zu Anthocyanen und Betalainen, einer Substanzklasse, in der Betanin enthalten ist." Der Forscher weist darauf hin, dass BeetBlue im Gegensatz zu natürlichen Pigmenten keine Metalle in seiner Struktur enthält, was synthetische Farbstoffe normalerweise toxisch macht. Die in Anthocyanen enthaltenen Metalle sind ebenfalls sehr reaktiv und ändern daher ihre Farbe.
Um zu überprüfen, ob BeetBlule toxisch ist oder DNA-Mutationen verursacht, führte das USP-Team Tests mit menschlichen Leberzellen, Netzhautzellen und Zebrafischen ( Danio rerio ) durch, die in Brasilien normalerweise als Paulistinha bezeichnet werden. Die Tests ergaben keine Auswirkungen, reichen jedoch nicht aus, um festzustellen, ob der Stoff für den menschlichen Verzehr unbedenklich ist. Dies erfordert komplexere und teurere Tests.
Der Forscher gab die Registrierung eines Patents für BeetBlue auf. "Diese Arbeit, die auf vielen molekularen Studien basiert, ist auch eine Ode an die Grundlagenforschung in einer Zeit, in der die Bewertung der Wissenschaft sehr wichtig ist", sagt er. "Der letztendliche Erfolg des Farbstoffs wird ein Beweis dafür sein, dass die Wissenschaft der erste Schritt zur Entwicklung der technologischen Basis der Gesellschaft ist." Für Bastos ist das Verständnis der Funktionsweise von grundlegender Bedeutung für die Lösung der Probleme, mit denen die Menschheit konfrontiert ist.
Finden Sie heraus, wie es dem Team des Chemikers Erick Bastos vom Chemistry Institute der Universität von São Paulo (IQ-USP) gelungen ist, einen natürlichen Farbstoff mit Potenzial für die Verwendung in der Industrie herzustellen:
Projekte: 1. Verwendung grüner Lösungsmittel und ihrer Gemische zur Optimierung chemischer Prozesse (Nr. 14 / 22136-4); Modales thematisches Projekt; Verantwortlicher Forscher Omar Abou El Seoud (USP); Investition R $ 2.695.151,81. 2. Betalaína: Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (Nr. 16 / 21445-9); Forschungshilfe für Zuschussmechanismen - regelmäßig; Verantwortlicher Forscher Erick Leite Bastos (USP); Investition R $ 203.438,61. 3. Photophysikalische Charakterisierung und entzündungshemmendes Potential von Betalainen (Nr. 19 / 06391-8); Forschungshilfe für Zuschussmechanismen - regelmäßig; Verantwortlicher Forscher Erick Leite Bastos (USP); Investition R $ 188.124,81. Wissenschaftlicher Artikel: FREITAS-DÖRR, BC et al . Ein metallfreies blaues Chromophor aus Pflanzenpigmenten. Fortschritte in der Wissenschaft. v. 6, eaaz0421. 3. April 2020.
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